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摘 要:本文主要探討了計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程“計(jì)算機(jī)組成原理”的課程實(shí)現(xiàn)問題,分析比較了University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學(xué)和我校等幾所大學(xué)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)情況,探討了作為“計(jì)算機(jī)組成原理”的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式,有助于提高“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐;實(shí)踐教學(xué);綜合能力
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
1 引言
“計(jì)算機(jī)組成原理”是硬件系列課程中的核心課程,是計(jì)算機(jī)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它對其它課程有承上啟下的作用,它的先修課程為“匯編語言”、“數(shù)字邏輯”,它又與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“操作系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)接口技術(shù)”等課程密切相關(guān)。主要教學(xué)任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的分析、應(yīng)用、設(shè)計(jì)和開發(fā)能力?!坝?jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程作為“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的后續(xù)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié),將計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容深化到應(yīng)用實(shí)踐,教學(xué)過程中不僅僅傳授有關(guān)硬件設(shè)計(jì)的課本知識,更重要的是重視理論知識與實(shí)踐過程的結(jié)合,實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不僅要將組成原理知識應(yīng)用到實(shí)踐中,還需將知識綜合靈活運(yùn)用,重視學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)[1]。
本文主要探討“計(jì)算機(jī)組成原理”的課程實(shí)現(xiàn)問題,對University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學(xué)和我校等幾所國內(nèi)外知名大學(xué)所開設(shè)的“計(jì)算機(jī)組成原理”課程進(jìn)行多方面的比較、分析研究,以期為“計(jì)算機(jī)組成原理”這門重要課程的課程設(shè)置和教學(xué)實(shí)踐提供借鑒,提高課程的教學(xué)質(zhì)量,與國際化接軌。
2 國內(nèi)外教學(xué)情況
2.1 UC Berkeley
UC Berkeley大學(xué)的課程名稱為“Machine Structures[2]”,選用教材為Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface, Third Edition”。參考教材為Kernighan和Ritchie的“The C Programming Language, Second Edition”。
課程從機(jī)器結(jié)構(gòu)高層設(shè)計(jì)的抽象描述到基本邏輯部
件的CPU設(shè)計(jì),用C語言和MIPS匯編語言來介紹機(jī)器的抽象描述。課程內(nèi)容主要有數(shù)的表示、C語言簡介、存儲管理、MIPS、浮點(diǎn)表示、輸入輸出、中斷、磁盤存儲、網(wǎng)絡(luò)、緩存系統(tǒng)、虛擬存儲器、邏輯設(shè)計(jì)、CPU結(jié)構(gòu),包括CPU數(shù)據(jù)通路、CPU控制等和流水線技術(shù)。
對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容,都有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生編寫和調(diào)試C和匯編語言的編程能力和用硬件描述語言模擬硬件的能力。相應(yīng)的作業(yè)和設(shè)計(jì)題目強(qiáng)化學(xué)生對機(jī)器結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的理解,簡單的設(shè)計(jì)包括用C語言寫的機(jī)器語言解釋器,緩存模擬器和一個(gè)CPU模擬器。
UC Berkeley大學(xué)的課程主要講授C和匯編語言編程,高級語言如何轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu),中斷,緩存,地址映射,CPU設(shè)計(jì)等,課程內(nèi)容較廣。
2.2 Carnegie Mellon University
Carnegie Mellon University大學(xué)的課程名稱為“Computer Architecture[3]”,選用教材也是Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface”,參考教材為Donald Thomas的“The Verilog Hardware Description Language, Fifth Edition”。
課程講授如何選擇和連接硬件元件來創(chuàng)建一個(gè)滿足功能、性能和成本需求的計(jì)算機(jī),介紹了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本的硬件結(jié)構(gòu),如何用Verilog語言設(shè)計(jì)處理器的控制單元和數(shù)據(jù)通路,如何使機(jī)器指令同時(shí)執(zhí)行,以及怎樣設(shè)計(jì)快速存儲系統(tǒng)。
教學(xué)形式包括課堂講授、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和報(bào)告。
為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力,實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生用Verilog實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有緩存和分支功能的超標(biāo)量流水線處理器,處理器實(shí)現(xiàn)MIPS指令集的一個(gè)子集。
成績評定方式為作業(yè)占10%(共有10次作業(yè)),實(shí)驗(yàn)占30%(共有5次實(shí)驗(yàn)),兩次期中考試(各占15%),期末考試占30%。
2.3 清華大學(xué)
清華大學(xué)的課程名稱為“計(jì)算機(jī)組成原理[4]”,選用教材為王誠的《計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)》。
課程主要介紹簡單、完整、單處理器計(jì)算機(jī)的基本組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制,主要講授數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算和運(yùn)算器部件,指令、指令系統(tǒng)和控制器部件,多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng),輸入/輸出設(shè)備與輸入/輸出系統(tǒng)等。課堂教學(xué)48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí),其中16個(gè)課內(nèi)學(xué)時(shí)和16個(gè)課外學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)分為兩部分,第一部分為原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),第二部分為工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目,采用教學(xué)計(jì)算機(jī)TEC-2000實(shí)驗(yàn)平臺。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題目為“TEC-2000-16位機(jī)教學(xué)計(jì)算機(jī)的簡單用法與運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)(2學(xué)時(shí))”和“TEC-2000-16位教學(xué)計(jì)算機(jī)的控制器實(shí)驗(yàn)(2學(xué)時(shí))”,工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目題為“設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)TEC-2000 8位教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(28學(xué)時(shí))”,要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中,以16位教學(xué)計(jì)算機(jī)及其軟件模擬系統(tǒng)為基礎(chǔ),獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一臺8位的計(jì)算機(jī)。
考核方式包括作業(yè)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),大實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)報(bào)告和期末考試。
3 我校“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)情況
我校的課程“計(jì)算機(jī)組成原理”,選用教材為唐朔飛的《計(jì)算機(jī)組成原理》。
課程旨在使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù),建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念,主要講授系統(tǒng)總線、存儲器、輸入輸出系統(tǒng)、數(shù)的表示、計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法和運(yùn)算器、指令系統(tǒng)、CPU的結(jié)構(gòu)和功能、控制單元和控制單元的設(shè)計(jì)。課堂教學(xué)52學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。為更好突出對學(xué)生能力的培養(yǎng),做到教師與學(xué)生按1:15的比例,體現(xiàn)了個(gè)性化教學(xué)的思想。共有6個(gè)實(shí)驗(yàn)題目,包括存儲器實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)型,3學(xué)時(shí))、基本輸入輸出實(shí)驗(yàn)(綜合型,3學(xué)時(shí))、中斷實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證型,2學(xué)時(shí))、運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)(綜合型,2學(xué)時(shí))、控制器實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)型,3學(xué)時(shí))和綜合設(shè)計(jì)(綜合設(shè)計(jì)型,3學(xué)時(shí))。實(shí)驗(yàn)成績根據(jù)預(yù)習(xí)、表現(xiàn)、報(bào)告等方面綜合打分。
成績評定由三部分組成,.期末考試占總成績的80%,平時(shí)作業(yè)占總成績的10%,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰φ伎偝煽兊?0%。
為了進(jìn)一步提高學(xué)生的動手能力和獨(dú)立創(chuàng)新地解決實(shí)際問題的能力,除了實(shí)驗(yàn)課外,還增設(shè)了實(shí)踐性很強(qiáng)的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課,作為計(jì)算機(jī)組成原理的必要補(bǔ)充。該課程是一門以應(yīng)用為視角,進(jìn)一步提高學(xué)生硬件方面的實(shí)際動手能力和設(shè)計(jì)能力的課程。課程采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué),以實(shí)踐為主(18學(xué)時(shí)授課/60學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)),要求學(xué)生掌握有關(guān)硬件設(shè)計(jì)工具的功能和用法,初步掌握計(jì)算機(jī)部件和CPU的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試方法,極有利于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與科學(xué)實(shí)踐能力具有特殊的作用,著重培養(yǎng)學(xué)生的以下能力。
系統(tǒng)級的認(rèn)識能力。建立整機(jī)概念,掌握自頂向下的問題分析能力,既能理解系統(tǒng)各層次的細(xì)節(jié),又能站在系統(tǒng)總體的角度從宏觀上認(rèn)識系統(tǒng),然后將系統(tǒng)很好的分解為功能模塊。這種理解必須超越各組成部分的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),而認(rèn)識到計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及它們建立和分析的過程,這一過程是應(yīng)該以深入理解計(jì)算機(jī)組成原理為基礎(chǔ)的。
培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)是計(jì)算機(jī)課程的重要環(huán)節(jié),學(xué)好計(jì)算機(jī)僅靠理論知識是不夠的,課堂講授是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本知識和基本技能,而計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的目的是要通過實(shí)際操作將所學(xué)到的知識付諸實(shí)際,是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充[5]。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐就是從理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)方面將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部處理器、存儲器、控制器、運(yùn)算器、外設(shè)等各個(gè)部分聯(lián)系起來,達(dá)到互相支撐、互相促進(jìn)的目的。
培養(yǎng)學(xué)生完成工程項(xiàng)目能力。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程不僅僅是對理論的驗(yàn)證,重要的是技術(shù)訓(xùn)練和能力培養(yǎng),包括動手能力、分析問題和解決問題的能力、書寫能力和表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等的培養(yǎng),也就是要注重學(xué)生的工程能力,培養(yǎng)學(xué)生完成項(xiàng)目實(shí)踐的能力。
在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程中,對學(xué)生來說,要求學(xué)生完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容是一個(gè)相對較大的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,這樣的項(xiàng)目涉及到不同課程中所學(xué)原理的應(yīng)用,從而可以使學(xué)生把各階段所學(xué)的內(nèi)容都聯(lián)系起來,達(dá)到綜合應(yīng)用的目的。
4 教學(xué)分析
從上述幾所學(xué)校的課程教學(xué)情況可以看出,目前“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)基本上都是采用“課堂教學(xué)+課程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)”的模式,課堂教學(xué)講授基本概念和理論知識,項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)主要是為了加深對基本概念和理論知識的理解及培養(yǎng)動手能力。教學(xué)的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)信息的表示,運(yùn)算器,指令流程,微程序控制,組合邏輯控制,存貯系統(tǒng),I/O,基本外設(shè)等。國外大學(xué)側(cè)重于系統(tǒng)結(jié)構(gòu),側(cè)重于軟硬件接口,而國內(nèi)大學(xué)側(cè)重于組成,側(cè)重于邏輯實(shí)現(xiàn)。比較而言,國外的教材在新技術(shù)的介紹、教材的更新?lián)Q代方面較有優(yōu)勢。
從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,基本都涵蓋了驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,最終都以實(shí)現(xiàn)一個(gè)處理器作為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。我校在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程之后更開設(shè)了一門實(shí)踐性為主的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程,來加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。
從考核方式看,考核形式都比較多樣,包括作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、報(bào)告和考試等。在考核方式上,我校的計(jì)算機(jī)組成原理課程略顯單一,主要以期末考試成績?yōu)橹鳌?/p>
通過以上各學(xué)校課程教學(xué)情況的分析,可以看出,我校的計(jì)算機(jī)組成原理課程在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上都基本與國外一流大學(xué)接近。
在教學(xué)內(nèi)容上,我們應(yīng)適當(dāng)引進(jìn)介紹當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展的新技術(shù),或指定一兩本課外參考書,使學(xué)生除了掌握計(jì)算機(jī)的基本原理和理論外,還能了解當(dāng)前計(jì)算機(jī)的新進(jìn)展、新技術(shù)。
在考核方式上適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)的比重,增加大作業(yè)、報(bào)告等考核形式,使考核形式更多樣化。
參考文獻(xiàn)
解析系統(tǒng)資源
一個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備要能正常工作,必須要通過一定的系統(tǒng)資源與主機(jī)進(jìn)行通信。但當(dāng)新的板卡裝入計(jì)算機(jī)后,往往會與已有的計(jì)算機(jī)設(shè)備發(fā)生資源沖突,而不能正常工作。最常見的也是最輕易出現(xiàn)的資源沖突就是IRQ、DMA和I/O沖突。首先,讓我們了解一下IRQ、DMA和I/O的概念。
IRQ(Interrupt ReQuest)
意為中斷請求,每一個(gè)設(shè)備都有一個(gè)IRQ,用以向CPU發(fā)送服務(wù)請求,稱為中斷。一般來說,計(jì)算機(jī)有16個(gè)中斷線與各種需要用中斷方式工作的不同外設(shè)相連(每個(gè)中斷線有一個(gè)標(biāo)號也就是中斷號),當(dāng)一條中斷線被激活后,CPU就會立即停下當(dāng)前的工作,裝載一定的中斷處理子程序(中斷服務(wù)程序),這個(gè)程序執(zhí)行完成以后,系統(tǒng)回到剛才的斷點(diǎn),繼續(xù)原來的工作。假如兩個(gè)設(shè)備擁有一個(gè)中斷號計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的某些部分就會停止工作,甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)崩潰。
DMA(Direct Memory Address)
直接存取通道。主機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送,一共有兩條途徑:一是用CPU來治理的數(shù)據(jù)的傳送;二是用專門的芯片完成數(shù)據(jù)的傳送。所謂DMA,就是不經(jīng)CPU,外設(shè)同內(nèi)存之間相互傳送數(shù)據(jù)的通道,在這種方式下,外設(shè)利用DMA通道直接將數(shù)據(jù)寫入存儲器或?qū)?shù)據(jù)從存儲器中讀出,而不用CPU參與,系統(tǒng)的速度會大大增加。在PC機(jī)內(nèi)部,DMA通道的分配如下。
I/O(INPUT/OUTPUT)
輸入/輸出端口,計(jì)算機(jī)外設(shè)與主機(jī)(CPU和內(nèi)存)進(jìn)行通信時(shí),是通過接口來進(jìn)行的,這個(gè)接口就叫做端口。每個(gè)端口賦與一個(gè)端口號稱為地址。每一個(gè)端口都包含一組寄存器(數(shù)據(jù)寄存器、命令寄存器和狀態(tài)寄存器)。每一個(gè)想和CP U通信的外設(shè)都有不同的I/O地址,在PC機(jī)內(nèi)部一共有1024個(gè)地址。
Windows的即插即用
計(jì)算機(jī)的所有IRQ號、DMA通道和I/O端口等系統(tǒng)資源均作系統(tǒng)接管,并由其根據(jù)情況進(jìn)行智能的分配,這就是我們常說的即插即用。然而這種即插即用是有前提條件的:要求有即插即用的BIOS、即插即用的設(shè)備和即插即用的操作系統(tǒng),三者缺一不可,否則可能會引發(fā)設(shè)備沖突。
【關(guān)鍵詞】教學(xué)理念 問題 規(guī)劃
一、引言
信息技術(shù)地不斷發(fā)展,信息化教學(xué)已經(jīng)融入到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課已成為高校實(shí)施素質(zhì)教育不可或缺的一部分,實(shí)驗(yàn)操作是培養(yǎng)大學(xué)生動手能力,創(chuàng)新能力以及適應(yīng)社會工作的需要。因此,加強(qiáng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是適應(yīng)高校教育改革的必然要求。
二、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課最基本的目標(biāo)是教授學(xué)生基本的辦公軟件操作技能,以及驗(yàn)證理論知識和解決實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力,動手解決問題能力。通過上機(jī)操作更加了解理論知識,提升學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新素質(zhì),是當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)課的重要工作之一[1]。
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)提高學(xué)生動手操作能力為主線,培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和運(yùn)用辦公軟件處理日常工作為核心。重點(diǎn)要改革實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方式方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等。旨在改變計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)模式,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,提升學(xué)生的動手能力和應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力,形成理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)相互協(xié)調(diào)的教學(xué)模式,讓學(xué)生適應(yīng)畢業(yè)后的工作和生活。
三、目前實(shí)驗(yàn)課堂存在的問題
傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課,只是注重學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)。忽視了學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)來解決實(shí)際問題,在實(shí)驗(yàn)課上,學(xué)生只是滿足于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的例題以及驗(yàn)證一些理論問題。只要按照課本的操作步驟逐一實(shí)現(xiàn)即可。課堂上學(xué)生變現(xiàn)無所事事,大部分學(xué)生選擇打游戲,聊QQ,瀏覽網(wǎng)頁。大部分時(shí)間關(guān)注于網(wǎng)上娛樂,缺少探索和解決實(shí)際問題的能力。為達(dá)到提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,改變當(dāng)前學(xué)生在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課上無所事事,搞娛樂的現(xiàn)狀。應(yīng)從改進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)規(guī)劃入手,對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革,制定切實(shí)可行的方案。從而培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決實(shí)際問題的能力,提高學(xué)生的素質(zhì)。
四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)劃
目前,高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課分為非計(jì)算機(jī)專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程和計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課,所有的實(shí)驗(yàn)課都有很強(qiáng)的操作性,學(xué)生通過上機(jī)操作可以提高實(shí)踐操作能力和解決問題的能力。
計(jì)算機(jī)教學(xué)可以分為基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性以及研究性實(shí)驗(yàn)。改善實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)環(huán)境和條件,建立網(wǎng)絡(luò)信息和多媒體教學(xué)的資源平臺,充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)為載體的現(xiàn)代化多媒體作用,運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)和校園網(wǎng)的協(xié)作教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源互補(bǔ),使得學(xué)生通過上機(jī)操作掌握更多的技能。充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和學(xué)習(xí)能力[2]。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的性可以將計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為三個(gè)層次,第一層次是基本技能層次,主要有計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn);第二層次技術(shù)層面的,主要有計(jì)算機(jī)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課,培養(yǎng)學(xué)生程序開發(fā)和設(shè)計(jì)的技能;第三層次是拓展運(yùn)用能力,主要與專業(yè)相結(jié)合,以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)結(jié)合科技前沿技術(shù)發(fā)展的專業(yè)課程。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革的方案
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中最為重要的組成部分,它培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手應(yīng)用的操作能力和獨(dú)立獲得知識的能力。在某種程度上說,實(shí)驗(yàn)課比理論課更為重要。基于培養(yǎng)學(xué)生動手能力、獨(dú)立獲得知識及解決問題的能力,可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革和創(chuàng)新改進(jìn)方案:
(1)創(chuàng)新培養(yǎng)方案,優(yōu)化教學(xué)管理模式。根據(jù)現(xiàn)行計(jì)算機(jī)培養(yǎng)目標(biāo),審定計(jì)算機(jī)教學(xué)大綱,形成更切合實(shí)際的教學(xué)模式和體系。加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。
(2)加快信息化平臺建設(shè),發(fā)揮學(xué)生主體作用。加快計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)建設(shè),構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源平臺,以多媒體教學(xué)方法和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)融合,利用多媒體技術(shù)融入課堂,由傳統(tǒng)的教師為主體轉(zhuǎn)為教師主導(dǎo)、師生互動的模式。讓學(xué)生被動接受知識變?yōu)閷W(xué)生主動學(xué)習(xí)知識的教學(xué)模式,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,拓展計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課的空間。
(3)重視計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)地研究,積極創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。第一,充分發(fā)掘計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)的優(yōu)勢,利用立體化教學(xué)資源,提高教學(xué)的效果,運(yùn)用電子教案、動畫等多媒體技術(shù)案例,有效的展示實(shí)驗(yàn)的基本原理和基本概念。第二,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,以多種教學(xué)方法和教學(xué)手段提高學(xué)生的解決問題的能力和綜合素質(zhì)。第三,改革考核方法,以紙質(zhì)化考核方式轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境平臺下的考試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)部分考試無紙化考試。第四,提高計(jì)算機(jī)設(shè)備的利用率,通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開放使用,以鼓勵(lì)學(xué)生開展科技活動,培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力。第五,積極調(diào)動學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)性和參與度。開展計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課基本技能的競賽,規(guī)范考核實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果,激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)興趣和動手解決問題的能力。
(4)規(guī)范制度管理
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)集硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、教學(xué)設(shè)備于一體的多功能教室,涉及到計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊、供電系統(tǒng)、安全防衛(wèi)等一系列系統(tǒng)工作。為了最大限度利用好計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,確保系統(tǒng)安全有效運(yùn)行。需要一套便于管理、方便操作的科學(xué)管理制度。
第一,要實(shí)行嚴(yán)格的人機(jī)對應(yīng)制度。防止學(xué)生損壞硬件、誤刪軟件方便追責(zé),也可以提高學(xué)生愛護(hù)設(shè)備的意識。第二,監(jiān)控設(shè)備要充分運(yùn)用,方便實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和學(xué)生作業(yè)提交。第三,科學(xué)答疑機(jī)制。課堂上教師要調(diào)動學(xué)生上課積極性,學(xué)生和老師互動解決問題。課余要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)設(shè)備的功能方便學(xué)生操作和解決實(shí)際問題。第四,建立負(fù)責(zé)人和日志制度機(jī)制。機(jī)房開放時(shí)間確定一個(gè)負(fù)責(zé)人,檢查實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的完整情況、負(fù)責(zé)機(jī)子開啟,以及上完機(jī)后實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生、對硬件的運(yùn)行情況和異常情況進(jìn)行登記,方便及時(shí)維護(hù)和維修以及機(jī)子的關(guān)閉。
六、結(jié)語
為提高學(xué)生的綜合素質(zhì),計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要依托網(wǎng)絡(luò)為載體,建立多層次、多形式的教學(xué)體系,積極探索新形勢下適應(yīng)時(shí)代需要的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容。發(fā)揮學(xué)生主體地位,引導(dǎo)學(xué)生掌握關(guān)鍵技術(shù),提高其動手能力和解決問題的能力。使實(shí)驗(yàn)課成為服務(wù)教學(xué)和科研重要場所。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】 供電 網(wǎng)絡(luò)終端 計(jì)算機(jī) 信息安全
1 信息網(wǎng)絡(luò)安全面臨形勢
所謂信息安全是一個(gè)廣泛而抽象的概念,建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的現(xiàn)代信息系統(tǒng),其安全定義較為明確,那就是:保護(hù)信息系統(tǒng)的硬件、軟件及相關(guān)數(shù)據(jù),使之不因?yàn)榕既换蛘邜阂馇址付馐芷茐?、更改及泄露,保證信息系統(tǒng)能夠連續(xù)、可靠、正常地運(yùn)行。
在電力企業(yè),信息安全主要強(qiáng)調(diào)的是消減并控制風(fēng)險(xiǎn),保持電力生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)操作的連續(xù)性,并將風(fēng)險(xiǎn)造成的損失和影響降低到最低程度。
供電企業(yè)信息化的快速發(fā)展特別SG-ERP系統(tǒng)的實(shí)施,為工作帶來便利的同時(shí)也帶來了極大的安全風(fēng)險(xiǎn),統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)和“三集五大”體系的建設(shè)對信息安全提出了更高的要求。
2 信息網(wǎng)絡(luò)桌面終端存在的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)分析
供電企業(yè)經(jīng)過多年的信息安全建設(shè),已建成了“雙網(wǎng)雙機(jī)、分區(qū)分域、等級防護(hù)、多層防御”的信息安全防護(hù)總體架構(gòu),網(wǎng)絡(luò)隔離及網(wǎng)絡(luò)橫縱向邊界的信息安全防護(hù)措施已日趨完善。由于網(wǎng)絡(luò)用戶人員數(shù)量龐大、情況復(fù)雜、分布廣泛等問題的存在,信息安全的防護(hù)重點(diǎn)逐漸從網(wǎng)絡(luò)層面向終端用戶計(jì)算機(jī)層面轉(zhuǎn)移。
涉及信息網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)的常見威脅、隱患和風(fēng)險(xiǎn)主要包括:惡意訪問、信息泄露、破壞信息的完整性、非法使用、竊聽、業(yè)務(wù)流分析、內(nèi)部攻擊、特洛伊木馬、陷阱門、抵賴、電腦病毒、業(yè)務(wù)欺騙等。
上述風(fēng)險(xiǎn)對于供電企業(yè)信息安全產(chǎn)生巨大威脅,任何一臺網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)出現(xiàn)信息風(fēng)險(xiǎn)漏洞,將直接波及到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息安全,已經(jīng)采取的網(wǎng)絡(luò)邊界、數(shù)據(jù)審計(jì)等防護(hù)措施將形同虛設(shè),黑客或惡意破壞者就能輕而易舉繞過所有安全防護(hù)、長驅(qū)直入、大肆破壞,對供電企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)造成不可估量的損失。
3 網(wǎng)絡(luò)桌面終端信息安全防范措施
3.1 信息安全防范重在管理
由于網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)分布的復(fù)雜性可知,在當(dāng)前的新形勢下,信息安全并不僅僅是信息專業(yè)管理部門和運(yùn)行維護(hù)單位要面對的問題,因此,全面加強(qiáng)信息安全管理是確保信息安全的首要解決措施。
(1)建章立制,規(guī)范信息安全全過程管理。針對信息網(wǎng)絡(luò)和終端安全風(fēng)險(xiǎn),針對性地制定《信息安全管理規(guī)定》等規(guī)章制度,固化信息安全管理工作流程,建立網(wǎng)絡(luò)終端接入-調(diào)整-拆除-報(bào)廢的全過程控制體系,遵循“誰主管誰負(fù)責(zé)、誰運(yùn)行誰負(fù)責(zé)、誰使用誰負(fù)責(zé)”原則,將信息安全責(zé)任和壓力層層下放,可以有效促進(jìn)信息安全標(biāo)準(zhǔn)要求的貫徹落實(shí)。
(2)強(qiáng)化信息網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)。采取對信息內(nèi)外網(wǎng)終端計(jì)算機(jī)的人工抽檢和技術(shù)巡檢方式,定期開展對網(wǎng)絡(luò)的全面核查,以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。高密度檢查路由器、交換機(jī)等信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和防火墻、IPS等安全設(shè)備的策略配置,確保與業(yè)務(wù)需求相匹配。
(3)開展信息安全風(fēng)險(xiǎn)評估。作為信息安全保障基礎(chǔ)性工作,針對信息系統(tǒng)的潛在威脅、薄弱環(huán)節(jié)、等級化防護(hù)措施、信息內(nèi)外網(wǎng)隔離措施等進(jìn)行綜合評估分析,有效指導(dǎo)各單位系統(tǒng)地開展信息安全防護(hù)體系建設(shè)和安全整改加固工作。
(4)嚴(yán)防網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)違規(guī)外聯(lián)。違規(guī)外聯(lián)是指信息網(wǎng)絡(luò)及終端計(jì)算機(jī)設(shè)備違反相關(guān)規(guī)定連接了包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的其他網(wǎng)絡(luò)。具體措施包括:計(jì)算機(jī)不得使用雙網(wǎng)卡、嚴(yán)禁“一機(jī)雙網(wǎng)”、內(nèi)網(wǎng)計(jì)算機(jī)嚴(yán)禁外借、內(nèi)部計(jì)算機(jī)統(tǒng)一外修出口、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)禁私設(shè)路由器、嚴(yán)禁使用無線上網(wǎng)卡、手機(jī)、無線路由器等方式私自接入互聯(lián)網(wǎng)、嚴(yán)禁任何單位和個(gè)人私設(shè)任何形式的互聯(lián)網(wǎng)出口、嚴(yán)禁外來人員使用內(nèi)部計(jì)算機(jī)等。
(5)加強(qiáng)宣傳培訓(xùn),將信息安全要求傳達(dá)到每位終端用戶。信息安全并不僅是信息專業(yè)部門要面對的問題,如果大家不嚴(yán)格遵守相關(guān)的信息安全要求,信息安全事件就可能發(fā)生在每個(gè)人身上??紤]到網(wǎng)絡(luò)用戶的參培時(shí)間不可控的因素,可以采取分層級、多批次培訓(xùn)的方式,將信息安全知識和相關(guān)要求層層傳達(dá)到每位用戶。
3.2 充分利用信息安全技術(shù)手段
(1)部署桌面終端安全管理軟件。桌面終端管理系統(tǒng)是確保桌面終端計(jì)算機(jī)安全的最有效的技術(shù)手段之一,基本功能應(yīng)包括:內(nèi)網(wǎng)計(jì)算機(jī)資產(chǎn)管理、運(yùn)維管理、非法外聯(lián)監(jiān)控、注冊基本管理、安全管理、安全監(jiān)控強(qiáng)審計(jì)、網(wǎng)絡(luò)接入控制、補(bǔ)丁管理、文件分發(fā)管理等。通過桌面終端管理系統(tǒng)的部署,可以全面掌控網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)的安全運(yùn)行狀況,有效提升信息安全管理效率。
(2)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)安全準(zhǔn)入。綜合采用設(shè)備監(jiān)控、隔離檢查、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議檢測等多種技術(shù),通過入網(wǎng)安全審核、賬號弱口令檢測、桌面管理系統(tǒng)客戶端和防病毒軟件安裝更新檢查等,及時(shí)保證終端達(dá)到安全入網(wǎng)要求。
(3)架設(shè)網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件和補(bǔ)丁更新。為了確保殺毒軟件安裝率100%,確保病毒庫和操作系統(tǒng)補(bǔ)丁隨時(shí)更新,在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部架設(shè)網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件和補(bǔ)丁更新服務(wù)器,以服務(wù)器-客戶端的方式主動推送病毒庫和操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)補(bǔ)丁,及時(shí)封堵終端計(jì)算機(jī)安全漏洞。
(4)利用安全移動存儲介質(zhì)交換數(shù)據(jù)。應(yīng)用實(shí)施范圍界定為接入信息網(wǎng)絡(luò)的所有計(jì)算機(jī)設(shè)備,在終端計(jì)算機(jī)上安裝安全移動介質(zhì)系統(tǒng)客戶端,通過服務(wù)器端平臺進(jìn)行安全策略配置,使終端計(jì)算機(jī)上的移動介質(zhì)使用符合相關(guān)安全要求,最大程度地封堵通過移動介質(zhì)非法外傳或?qū)胄畔⒌穆┒础?/p>
(5)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)邊界處防火墻、IPS、上網(wǎng)行為審計(jì)等系統(tǒng)防護(hù)。一方面防范外部網(wǎng)絡(luò)對于信息內(nèi)網(wǎng)的安全攻擊和惡意入侵,另一方面可以全面核查內(nèi)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的上網(wǎng)行為,對于敏感信息、發(fā)送敏感郵件等違規(guī)行為予以自動阻斷。
4 結(jié)語
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,影響網(wǎng)絡(luò)安全的各種因素也會不斷變化,網(wǎng)絡(luò)安全不僅僅是技術(shù)問題,同時(shí)也是一個(gè)安全管理問題,是一個(gè)動態(tài)發(fā)展變化的過程,不是一勞永逸的,也不可能一蹴而就,這就要求每位終端計(jì)算機(jī)設(shè)備使用人員要在日常工作中時(shí)刻牢記信息安全,杜絕安全隱患,嚴(yán)格遵守信息安全規(guī)定,共同維護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)和終端計(jì)算機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
[1]邵波,王其和.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.
1.1時(shí)代變化,對于計(jì)算機(jī)課程的態(tài)度的巨大變化
隨著我國科學(xué)技術(shù)的長足發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高,使得計(jì)算機(jī)設(shè)備在人們生活中隨處可見,人們每天都會發(fā)微博、看電視、電影、新聞等。自以為每天都和計(jì)算機(jī)打交道,對電腦每個(gè)人都敢說是半個(gè)專業(yè)的人物,在這種思想的作用下,學(xué)生對計(jì)算機(jī)課的熱情度就自然會大打折扣,這樣計(jì)算機(jī)課程目標(biāo)就會很難達(dá)到。同時(shí)也是由于這種思想、心理的作用使得學(xué)生將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)工具,事實(shí)上計(jì)算機(jī)的卻是一個(gè)工具,的卻是方便人們生活的工具,但是在中國人的心理,都不會將工具當(dāng)成特別重要的東西,只是等到要用到的時(shí)候才會用。在這種思想心理的作用下,計(jì)算機(jī)課程就很難不成為選修課了。
1.2計(jì)算機(jī)課程定位問題
我國自從在高等院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生內(nèi)開展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程開始,課程定位就存在著問題,就沒有從根本上就沒有將計(jì)算機(jī)課程放在重要的地位上,這方面的內(nèi)容體現(xiàn)在兩個(gè)方面。其一為在計(jì)算機(jī)課程一開始就是為基礎(chǔ)課程,同數(shù)學(xué)、物理、英語等課程具有相同的地位,但是由于老師沒有提起相當(dāng)大的注意性。
2如何應(yīng)用計(jì)算思維優(yōu)化設(shè)置教學(xué)內(nèi)容
2.1課程設(shè)置以及定位內(nèi)容
計(jì)算機(jī)課程作為基礎(chǔ)性課程,與數(shù)學(xué)、英語等重要理科性學(xué)習(xí)一樣,需要得到相當(dāng)?shù)闹匾暎鳛楸匦拚n來設(shè)置,首先就是要做到的就是需要保證有足夠的課時(shí)。目前大學(xué)階段的改革內(nèi)容中有一個(gè)重要的內(nèi)容就是壓縮課時(shí),然而各專業(yè)都將這一矛頭都指向了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育這一課程內(nèi)容,更有甚者,有的高校甚至還將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程當(dāng)程選修課,有的還將計(jì)算機(jī)課程取消。這樣的現(xiàn)象與課程設(shè)立之處的目的有較大的出入不利于課程內(nèi)容的開展。除了上述的內(nèi)容之外,還要做到課程門類與課程數(shù)目的科學(xué)設(shè)定。計(jì)算機(jī)課程的安排應(yīng)該根據(jù)專業(yè)每類加設(shè)或者減少課程內(nèi)容,例如電子類的專業(yè),就可以加設(shè)編程課程。課程的數(shù)量設(shè)置在每周兩至三節(jié)課為宜。
2.2課程教學(xué)內(nèi)容的制定
計(jì)算機(jī)課程究竟要講什么一直是計(jì)算機(jī)教育工作者所要關(guān)注的問題,現(xiàn)在的情況來看我國計(jì)算機(jī)教育教材內(nèi)容相對來說較為閑散、繁瑣。其實(shí)在筆者看來隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及學(xué)生對計(jì)算機(jī)知識的熟悉度越來越熟悉,學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)歷史的意義并不是很大。同時(shí)我們要理解學(xué)習(xí)這些內(nèi)容很容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)與煩躁的心理,這些對計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)效果都具有不良的影響。然而本著計(jì)算思維,我國計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容的設(shè)定也要本著計(jì)算思維為原則。計(jì)算機(jī)自誕生以來,其中一個(gè)重要的內(nèi)容就是二進(jìn)制,以及計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)置情況。這一內(nèi)容不但以前要認(rèn)真學(xué)習(xí),而且在現(xiàn)在以及將來都要認(rèn)真學(xué)習(xí)。
2.3教學(xué)方法的設(shè)定
⑴重視概念含義
思維的含義內(nèi)容中一個(gè)重要的內(nèi)容就是概念,一些準(zhǔn)確科學(xué)的名詞概念對于思維的形成是至關(guān)重要的,因此教學(xué)內(nèi)容中我們應(yīng)該引入詳細(xì)正確的概念。然而有的大學(xué)在講述計(jì)算機(jī)課程時(shí),對有關(guān)概念的含義內(nèi)容只是一言帶過,從來不會深入探討研究,這樣對于學(xué)生計(jì)算思維的形成很不利,因此對于學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)成果也有較大的影響。因此這種深究概念的教學(xué)方法應(yīng)該得到大力推廣實(shí)行。
⑵重視實(shí)踐操作
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