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關(guān)鍵詞:計算機基礎(chǔ);難點;雙擊;盲打
一、計算機硬件和計算機軟件的區(qū)別
有些同學(xué)回答作為軟件的操作系統(tǒng)有哪些時能答出來CPU,回答常用的計算機硬件有哪些時又能答出來操作系統(tǒng)或windows,這說明計算機硬件和計算機軟件對他們來說僅僅是兩個經(jīng)常聽到的名詞,具體概念則完全混在一塊兒??梢阅霉獗P(或U盤)和光盤(或U盤)里的內(nèi)容為例來區(qū)分這兩個概念。光盤(或U盤)是計算機硬件,是看得見摸得著的一種物理存在,而光盤(或U盤)里的內(nèi)容則是一種計算機軟件,是看不見摸不著的,只有借助某種技術(shù)手段才知道光盤(或U盤)里面有什么。
二、內(nèi)存和硬盤的區(qū)別
二者都是計算機的存儲器,內(nèi)存是一種內(nèi)存儲器,硬盤是一種外存儲器。寫好的程序必須加載到內(nèi)存里才能運行,內(nèi)存不能長時間的保存信息,關(guān)機時其中的內(nèi)容就會丟失,內(nèi)存容量一般比較小,目前常見的容量有2G、4G、8G、16G等。硬盤可以長時間的保存信息,安裝各種軟件時都是裝在了硬盤里,硬盤容量一般比較大,目前常見的容量有500G、1TB、2TB、4TB等。
三、鼠標左鍵雙擊操作
這一操作對很多初學(xué)者很難,經(jīng)常看到有同學(xué)在需要鼠標雙擊時先單擊鼠標右鍵,然后在右鍵菜單里選“打開”。實際上鼠標雙擊操作是通過很快的連續(xù)點擊兩次鼠標左鍵實現(xiàn)的,要求兩次單擊鼠標左鍵之間的時間間隔足夠短就行了。因此要先教會這些同學(xué)在控制面板里修改鼠標的設(shè)定,把識別為雙擊的時間間隔調(diào)長一點。要求這些同學(xué)每次上機時把雙擊時間間隔調(diào)成適合自己的程度,經(jīng)過多次練習(xí)點擊鼠標的速度會越來越快,最后就不需要調(diào)整時間間隔也能輕松實現(xiàn)雙擊操作了。
四、鍵盤盲打輸入
很多同學(xué)在手機上用拇指輸入打字飛快,或者習(xí)慣語音輸入法輸入漢字。但是在一般的電腦辦公條件下,每個人一個隔斷,屬于自己的空間很小,使用語音輸入法顯然會造成相互干擾,另外也很容易造成泄密。在手機上打字飛快的拇指輸入法移植到電腦上的話打字速度非常慢,而且很容易被人笑話是“一指禪”。一般的電腦辦公條件下要想提高自己的打字速度,最可行的還是鍵盤盲打輸入。鍵盤盲打輸入沒有什么速成的辦法,需要通過長期的認真練習(xí)才能掌握。建議從英文26個字母的鍵盤盲打輸入練起,練熟后逐步過渡到漢字鍵盤盲打輸入。另外正式上課時課時很緊,沒有多少時間可以用來練盲打,沒有掌握盲打的同學(xué)需要自己找機會上機進行練習(xí),只要大量用心練習(xí)就能掌握盲打輸入這一技能,學(xué)的時候有些苦,但是學(xué)會之后跟騎自行車、游泳一樣會了就不會忘了。
五、畢業(yè)論文排版
畢業(yè)論文的排版對多數(shù)同學(xué)來說是一件比較有難度的工作,其中綜合性地用到了多方面的知識和操作。例如頁碼的設(shè)置就分三種情況:封面沒有頁碼,摘要和目錄部分使用羅馬數(shù)字頁碼,正文開始又使用阿拉伯?dāng)?shù)字頁碼,每次都是從第1頁重新計數(shù)。另外像頁眉的正確使用、電子目錄的自動生成、每章開始要使用分頁符另起一頁這些操作也都有同學(xué)會犯錯誤而不能順利完成。建議將整個畢業(yè)論文的排版分成一個一個的小任務(wù),每次學(xué)會完成其中的一個小任務(wù)即可,所有的小任務(wù)都順利完成后,就完成了整個畢業(yè)論文的排版。
摘要:本文針對目前高等學(xué)校計算機硬件實驗教學(xué)存在的問題,提出適合本科生及研究生聯(lián)合培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗教學(xué)體系,設(shè)計了支持基礎(chǔ)驗證型、綜合設(shè)計型和創(chuàng)新研究性實驗一體化的計算機硬件實驗平臺。
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;創(chuàng)新型人才;計算機硬件實驗
中圖分類號:G642
文獻標識碼:B
1計算機硬件實驗普遍存在的問題分析
目前,國內(nèi)大多數(shù)高等院校的實驗組織模式和實驗手段主要存在以下問題:
“一人動手大家看”的“放羊式”
實驗的內(nèi)容、步驟嚴格按照教材(實驗指導(dǎo)書)進行
實驗內(nèi)容陳舊、與工程實際脫節(jié)
本科生和研究生的實驗環(huán)境分別建設(shè)
計算機學(xué)科的課程內(nèi)容具有很強的交叉性和相關(guān)性。針對每門具體課程單獨設(shè)置實驗及單獨提供實驗環(huán)境,一方面很難使學(xué)生對其前導(dǎo)課程所完成的基礎(chǔ)能力做要求,同時也很難兼顧到其后續(xù)課程,各自獨立,相互間缺少有效的貫通;另一方面實驗環(huán)境重復(fù)建設(shè),實驗資源得不到充分利用。下面以“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理”和“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”三門硬件主干課程為例說明計算機硬件實驗的現(xiàn)狀。
(1) “數(shù)字邏輯”是計算機專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課,目的在于掌握計算機數(shù)字電路設(shè)計和調(diào)試方法,為后續(xù)硬件課程奠定基礎(chǔ)。而相應(yīng)的“數(shù)字邏輯實驗裝置”一般僅能用于TTL與GAL器件的實驗;有部分學(xué)校購置的實驗裝置還不能進行GAL器件的實驗。實驗一般使用小規(guī)模74系列TTL器件,通過面包板實現(xiàn)輸入/輸出連線,其可靠性低、元器件易損,復(fù)雜實驗受到限制,很難支持設(shè)計型實驗;許多目前流行的硬件設(shè)計方法,如采用EDA(電子設(shè)計自動化)工具的基于CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)的邏輯設(shè)計等,更是因為硬件設(shè)計環(huán)境不夠而無法進行。
(2) “計算機組成原理”作為計算機專業(yè)的核心課程,目前很多大學(xué)采用類似清華大學(xué)計算機廠早期研制的實驗裝置,采用面包板和撥位開關(guān)等輸入/輸出接線,調(diào)試手段缺乏,支持的實驗內(nèi)容少,對CPU設(shè)計之類的實驗沒法很好地開展。即使一些新的實驗裝置,重點仍然是支持驗證型實驗,設(shè)計型實驗的開展仍具有局限性。
(3) “計算機體系結(jié)構(gòu)”作為計算機專業(yè)的高端專業(yè)課,由于缺乏實驗條件,很多學(xué)校還沒有開設(shè)實驗,少數(shù)開設(shè)實驗的學(xué)校也只能采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬軟件進行模擬實驗。大多數(shù)該類模擬軟件運行在UNIX平臺上,參數(shù)設(shè)置復(fù)雜、接口界面不友好,使用起來費時費力。學(xué)生只是通過課堂學(xué)習(xí)來掌握計算機體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容,缺乏對計算機體系結(jié)構(gòu)的感性認識,更談不上培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計與創(chuàng)新性能力。
由于以上三門課程目前都只針對自己的課程內(nèi)容單獨設(shè)置實驗并單獨提供實驗環(huán)境,這些相關(guān)性非常強的課程各自獨立,相互間缺少有效的貫通,不僅導(dǎo)致了實驗環(huán)境的重復(fù)建設(shè),實驗資源得不到充分利用,而且也不利于學(xué)生對計算機硬件體系有一個系統(tǒng)的了解,更無法對本科生的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等大型和綜合型訓(xùn)練提供必要的支撐環(huán)境。
為了解決目前計算機硬件實驗教學(xué)中存在的問題,需要建立能滿足計算機專業(yè)實驗教學(xué)需求的,集實踐性、先進性、開放性、創(chuàng)新性為一體的先進硬件實驗教學(xué)體系,結(jié)合EDA、軟件模擬和虛擬現(xiàn)實等先進的實驗手段建立集基本驗證、綜合設(shè)計和創(chuàng)新研究為一體硬件實驗平臺,促進理論教學(xué)與實踐教學(xué)緊密結(jié)合,以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和IT企業(yè)對高層次計算機專業(yè)人才的更高需求。
2 適應(yīng)多層次人才培養(yǎng)需要的計算機硬件實驗體系的建立
為了構(gòu)建適合本科生、研究生多層次需要的一體化的實驗教學(xué)體系,我們對國內(nèi)外著名大學(xué)的課程及實驗教學(xué)大綱等做了深入的研究,主要做了以下幾個方面的研究工作:
(1) 研究計算機專業(yè)硬件課程及其實驗課程當(dāng)前的設(shè)置和今后的發(fā)展趨勢;
(2) 剖析計算機專業(yè)硬件相關(guān)課程之間的銜接關(guān)系;
(3) 分析教學(xué)實驗和科研實驗的本質(zhì),發(fā)現(xiàn)本科階段以及研究生階段主要硬件課程教學(xué)實驗的規(guī)律。
基于以上研究工作,我們設(shè)計的計算機硬件實驗體系主要包含以下層次。
2.1系統(tǒng)化的計算機硬件實驗內(nèi)容層次
計算機學(xué)科是目前更新?lián)Q代最快的學(xué)科之一,實驗在設(shè)計時必須和實際工程結(jié)合緊密。實驗內(nèi)容和手段的設(shè)計必須是以培養(yǎng)具有很好實踐能力和一定創(chuàng)新能力的本科畢業(yè)生為目標。因此,我們將每門課程實驗的內(nèi)容分為以下三個層次:
基礎(chǔ)驗證型:主要用于驗證課程當(dāng)中所講的內(nèi)容,加深對課堂知識的理解,并培養(yǎng)學(xué)生的基本專業(yè)技能和實際操作能力。
綜合設(shè)計型:這類實驗一方面可以加強學(xué)生對相關(guān)課程的理解,更主要的是培養(yǎng)了學(xué)生綜合分析能力和獨立解決問題的能力。
創(chuàng)新研究性:這類實驗要求學(xué)生自行設(shè)計目標并進行實驗;實驗允許失敗,但是必須對失敗原因和改進設(shè)想做深入的分析和探討。這類實驗是學(xué)生早期參加科學(xué)研究的一種重要形式,主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)造性思維及創(chuàng)造性個性,使學(xué)生創(chuàng)新性的想象力、判斷力、思維能力和實踐能力得到提高。
這三個實驗從內(nèi)容上由淺入深、由易到難,從對學(xué)生的要求上是由低到高的。其中前兩類實驗主要針對本科生設(shè)計,第三類實驗主要針對少數(shù)有余力的低年級本科生、多數(shù)畢業(yè)設(shè)計階段的本科生和所有研究生設(shè)計。
在多層次實驗教學(xué)中,教師的主要作用在于啟發(fā)學(xué)生認識實驗教學(xué)的目的和意義,組織開展實驗教學(xué)活動,引導(dǎo)學(xué)生研究問題,指導(dǎo)學(xué)生的實驗過程和認真完成各項實驗任務(wù)。在實驗教學(xué)中,教師要教育學(xué)生樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度,鼓勵學(xué)生勇于求異的創(chuàng)新意識,注意培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力。
2.2計算機硬件課程層次的建立
以西安交通大學(xué)計算機學(xué)科為例,本科生和研究生的硬件相關(guān)課程體系中主干課程由“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”、“計算機組成原理”、“計算機體系結(jié)構(gòu)”、“高性能計算機體系結(jié)構(gòu)”和“計算機系統(tǒng)的量化研究方法”組成,其中前三門課程為本科生課程,后兩門課程為研究生課程。與主干課程相關(guān)的本科生必修課程還包括“匯編語言程序設(shè)計”、“微機原理和接口技術(shù)”、“操作系統(tǒng)原理”、“計算機網(wǎng)絡(luò)原理”、“嵌入式系統(tǒng)”;研究生課程包括“計算機網(wǎng)絡(luò)理論及應(yīng)用”、“VHDL和FPGA設(shè)計”、“分布式系統(tǒng)”等。這些課程,特別是主干課程,不僅有較強的順序性,而且課程內(nèi)容的相關(guān)性很強。圖1給出了計算機硬件主干課程的實驗層次。其中,虛線方框部分為偏軟件類型的實驗。
圖1 計算機硬件主干課程實驗層次
從圖1可以看出,計算機專業(yè)本科階段硬件主干實驗課程主要為數(shù)字邏輯專題實驗、計算機組成專題實驗、微機接口專題實驗;并且這三個實驗中,每個實驗的開展必須以前一個課程為基礎(chǔ);課程實驗從內(nèi)容到形式都有很密切聯(lián)系。為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)完這些課程后對計算機硬件結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)和感性的認識,我們在設(shè)計這三個實驗時,首先設(shè)立了一個總的培養(yǎng)目標,每個課程組根據(jù)這個目標,結(jié)合本課程的內(nèi)容和培養(yǎng)目標分階段完成相關(guān)支撐的實驗內(nèi)容,并且這些實驗可以采用一致的實驗手段和平臺。具體措施主要包括以下兩方面內(nèi)容:
(1) 對于每門具體的計算機硬件課程均設(shè)置8學(xué)時的課內(nèi)實驗,實驗類型為獨立的基礎(chǔ)驗證性。
(2) 硬件課程都有配套的專題實驗,專題實驗均為綜合設(shè)計型。主干課程的實驗為必修專題實驗,其他小部分課程實驗為選修專題實驗。以工程項目設(shè)計實驗為目標形成多個系列,同一系列實驗間具有時間先后關(guān)系、支撐與被支撐關(guān)系。例如圖1中的“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理”和“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”三門硬件課程就構(gòu)成了一個主干的硬件實驗系列。這三門課程的實驗必須在內(nèi)容上具有前后相關(guān)性,并采用基本一致的實驗方法和平臺。
2.3多樣化的計算機硬件實驗平臺層次
在硬件開發(fā)平臺的設(shè)計上兼顧不同層次人才的培養(yǎng)需要,綜合本碩博各個階段的不同需求,構(gòu)建多層次的實驗環(huán)境,提高實驗效率,促進學(xué)生的創(chuàng)新思維,進行創(chuàng)新式構(gòu)建實驗。還要考慮對畢業(yè)設(shè)計的實驗環(huán)境以及本科生創(chuàng)新性研究活動實驗體系的支持,結(jié)合軟件設(shè)計的方法和手段(即硬件設(shè)計軟件化)構(gòu)建靈活多樣的硬件實驗平臺。此外,實驗平臺設(shè)計要具有層次性,并且考慮課程間內(nèi)容交叉和互補。
從國外的發(fā)展趨勢來看,計算機硬件課程的實驗由傳統(tǒng)的孤立的實驗裝置承擔(dān),發(fā)展到了由EDA和CPLD/FPGA仿真器聯(lián)合承擔(dān)的階段。
傳統(tǒng)的實驗裝置支持相對簡單的連線類的實驗,這類實驗只能使用中小規(guī)模的集成電路器件。設(shè)計大規(guī)模的實驗幾乎是不可能的,因為大規(guī)模的實驗用中小規(guī)模的芯片來實現(xiàn)費時、費力,且受面包板等空間和實驗裝置能提供的電源限制。
使用HDL語言,如AHDL、VHDL和Verilog等,通過EDA工具軟件設(shè)計各種規(guī)模的數(shù)字電子系統(tǒng)是目前工程師的設(shè)計潮流。通過EDA和CPLD/FPGA仿真器能完成計算機硬件課程的各類實驗。圖2是我們設(shè)計實現(xiàn)的一款低成本綜合實驗裝置,該裝置使用了Xilinx公司Spartan-3系列FPGA芯片(40萬門),通過擴充板可以滿足大部分的實驗要求。
圖2 一款綜合實驗裝置的PCB的元器件布局示意圖
2.4多層次的實驗考核體制
實驗的考核主要有以下幾種形式。
(1) 實驗過程的跟蹤考核:改變傳統(tǒng)的根據(jù)實驗結(jié)果和報告打分的體制,對實驗過程中的主要環(huán)節(jié)進行記錄、評價,并作為最終成績考核的依據(jù)。
(2) 實驗報告撰寫:實驗結(jié)束后,要求學(xué)生撰寫實驗報告,以總結(jié)個人實驗結(jié)果,明晰實驗思路,實現(xiàn)知識的融合、升華和再學(xué)習(xí)。通過實驗報告的撰寫可以培養(yǎng)學(xué)生對科技活動的總結(jié)能力,科技論文的寫作能力,使學(xué)生的科研素養(yǎng)得到初步鍛煉。
(3) 實驗答辯機制:對于綜合設(shè)計型,特別是創(chuàng)新研究型實驗,前兩種考核機制存在明顯的不足,因此需要引入新的機制來評價學(xué)生所做工作及取得的成績。可通過學(xué)生講解、演示,教師提問和回答,課程設(shè)計報告撰寫三個步驟來進行考核。
參考文獻
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摘要:本文針對我國高校本科計算機專業(yè)建設(shè)的現(xiàn)狀,分析了CC2005中關(guān)于計算機硬件與結(jié)構(gòu)方面知識需求與知識空間的構(gòu)架,提出基于CC2005的計算機學(xué)科“硬件與結(jié)構(gòu)”方向課程群的概念,并對該課程群的核心課程與選修課程提出組織與改革方法。
關(guān)鍵詞:CC2005;硬件與結(jié)構(gòu);課程群
中圖分類號:G642
文獻標識碼:B
1引 言
目前,隨著網(wǎng)絡(luò)化和信息化的發(fā)展,計算機軟件領(lǐng)域的課程,尤其是網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類課程,越來越得到各個高校的重視,國內(nèi)很多高校的計算機專業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤败浖こ獭焙汀坝嬎銠C科學(xué)”方向,過分強調(diào)軟件與應(yīng)用,而缺乏計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成與結(jié)構(gòu)等硬件方向的培養(yǎng)。但是,從就業(yè)市場反饋的信息看,計算機軟件人才已經(jīng)供大于求,而熟悉硬件開發(fā)應(yīng)用或軟硬件結(jié)合的人才則供不應(yīng)求。市場的需求驅(qū)使我們深思,如何構(gòu)建符合市場需求、有一定市場競爭優(yōu)勢的計算機人才培養(yǎng)模式。在CC2001和CC2005計算機本科教學(xué)參考計劃的啟迪下,在目前我校開展的教學(xué)內(nèi)容課程體系改革實踐中,結(jié)合2005年在武漢大學(xué)召開的“全國計算機學(xué)院院長和系主任會議”和華中科技大學(xué)召開的“計算機硬件與實驗教學(xué)研討會”以及2006年1月在哈爾濱工業(yè)大學(xué)召開的“首屆全國計算機教育論壇”會議的有關(guān)精神,我們嘗試性地提出了基于CC2005的計算機專業(yè)“平臺+模塊”課程教學(xué)體系,并進行了課程群改革與建設(shè),本文僅探討該課程教學(xué)體系中“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群。
2課程群的組織
根據(jù)CC2005和CC2001的體系結(jié)構(gòu),計算機硬件與結(jié)構(gòu)方向知識點包括的核心內(nèi)容包括:數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)在機器中的表示、匯編級機器組織、存儲組織與結(jié)構(gòu)、人機交互、機器功能結(jié)構(gòu)、多處理機技術(shù)等,而高性能系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是選修內(nèi)容。這些知識在CC2005中定義為:
AR1. Digital logic and digital systems [core]
AR2. Machine level representation of data [core]
AR3. Assembly level machine organization [core]
AR4. Memory system organization and architecture [core]
AR5. Interfacing and communication [core]
AR6. Functional organization [core]
AR7. Multiprocessing and alternative architectures [core]
AR8. Performance enhancements [elective]
AR9. Architecture for networks and distributed systems [elective]
在目前國內(nèi)的普通高校本科“計算機科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)中,上述這些“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”方向的核心和普通知識點一般體現(xiàn)在以下幾門課程中:“數(shù)字邏輯(數(shù)字電子技術(shù))”、“計算機組成原理”、“微機原理”、“微機接口技術(shù)”、“匯編語言”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”。在實際教學(xué)過程中,各門課程相互之間內(nèi)容銜接較多,重復(fù)之處也比較多,各個學(xué)校一般是按照自己的教學(xué)大綱和計劃對各門課程的內(nèi)容進行劃定,往往缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性。這些課程中普遍存在的一個問題是學(xué)生學(xué)習(xí)沒有興趣,教師上課缺乏激情的情況。很多高校在學(xué)生對教師的評價中,講授此類課程的教師往往得分比較低。究其原因,是現(xiàn)有的課程和教材內(nèi)容陳舊,遠遠落后于現(xiàn)代計算機硬件技術(shù)的發(fā)展;課程組織缺乏系統(tǒng)性,某些知識點在多門課程中反復(fù)出現(xiàn);而某些知識點缺乏前導(dǎo),造成斷層。
對此,我們提出了以專業(yè)需求為基礎(chǔ)的“平臺+模塊”人才培養(yǎng)模式,以CC2005的五個知識層次中的核心內(nèi)容構(gòu)建學(xué)科平臺,以不同的專業(yè)需求方向構(gòu)建專業(yè)模塊。下面重點討論CC2005構(gòu)架下的計算機學(xué)科“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群。此課程群包括:計算機組成原理、硬件知識和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的課程,核心課程為“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”、 “匯編語言與微機接口技術(shù)”,選修課程為“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“單片計算機應(yīng)用技術(shù)”、“分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“VLSI設(shè)計”等課程。從“平臺+模塊”整體培養(yǎng)模式考慮,將“數(shù)字邏輯(數(shù)字電子技術(shù))”歸入“數(shù)字技術(shù)與模擬技術(shù)”課程群。
2.1核心課程
在新的“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群中,根據(jù)CC2005精神,將“微機原理”、“匯編語言”、“微機接口技術(shù)”、“計算機組成原理”四門課程系統(tǒng)地整合為“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”、“匯編語言與微機接口技術(shù)”兩門課程作為課程群內(nèi)核心課程。新舊課程體系的邏輯關(guān)系如圖1所示。
圖1 新舊課程設(shè)置對應(yīng)關(guān)系
“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”課程重點介紹單處理器計算機的組成原理與結(jié)構(gòu)體系,包括數(shù)據(jù)在機器中的表示、總線系統(tǒng)、設(shè)備接口、存儲器組織與結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中央處理器(含運算器與控制器)、流水與并行處理等內(nèi)容。其中重點是數(shù)據(jù)在機器中的表示、總線系統(tǒng)、存儲器組織與結(jié)構(gòu)、中央處理器等內(nèi)容。
“匯編語言與微機接口技術(shù)”將匯編語言程序設(shè)計和微機接口技術(shù)融為一體。根據(jù)CC2005精神,本課程中先介紹微型計算機原理、匯編語言,在此基礎(chǔ)上講授匯編程序設(shè)計技術(shù)、微機接口技術(shù)(包括典型接口如并行、串行、定時、DMA、中斷、A/D及D/A)以及新型的USB和IEEE1394接口技術(shù)。
2.2選修課程
根據(jù)CC2005精神,“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群還應(yīng)該包括“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“單片計算機應(yīng)用技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“VLSI設(shè)計”等選修課程,整個課程群概貌如圖2所示。在本課程群建設(shè)中,首先對于各門選修課程的內(nèi)容與組織進行系統(tǒng)地規(guī)劃,注意先導(dǎo)和后續(xù),同時避免重復(fù)和脫節(jié)現(xiàn)象。在課程的教學(xué)中,采用靈活的教學(xué)方法和教學(xué)形式,包括小組討論、專題報告、大作業(yè)、專業(yè)論文等形式,注重學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用,重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性與自主學(xué)習(xí)能力。
2.3一體化的實驗與課程設(shè)計改革
在“硬件與結(jié)構(gòu)”課程群建設(shè)中,強調(diào)的是“實踐教學(xué)”的重要性。在本課程群建設(shè)中,不是以單一的課程為單位設(shè)計實驗,而是按照整個課程群來設(shè)計一體化的實驗環(huán)境與實驗內(nèi)容,將匯編語言方向、微機接口方向、組成原理方向的實驗有機地結(jié)合在一起,創(chuàng)建良好的實驗環(huán)境,靈活運用實驗室、開放式實驗室、實習(xí)基地等多種手段,盡量多地為學(xué)生創(chuàng)造條件,同時通過實驗課程、開放實驗、大作業(yè)、課程設(shè)計、競賽等多種手段和形式培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與團隊精神。
圖2 “計算機硬件與結(jié)構(gòu)”課程群概貌
3進一步的思考
課程群設(shè)置與專業(yè)培養(yǎng)計劃的關(guān)系
課程群在構(gòu)造和設(shè)置的時候,需要與整個專業(yè)人才培養(yǎng)計劃相適應(yīng),構(gòu)建基于CC2005“平臺+模塊”的教學(xué)模式為課程群的教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ),在新的課程群設(shè)置中,以學(xué)科方向和模塊為核心,凝聚課程群的設(shè)置,同時將其與專業(yè)培養(yǎng)計劃相適應(yīng)。在設(shè)置課程群的時候,打破“系、專業(yè)”的限制,使不同專業(yè)的教師根據(jù)學(xué)科課程方向凝聚一起。
不同課程群之間的銜接關(guān)系
在“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”課程群建設(shè)的過程中,另外一個重要的問題是各個課程群之間的銜接關(guān)系。正是因為課程群的設(shè)置和建設(shè)關(guān)系到整個專業(yè)的培養(yǎng)計劃,“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”的課程群在設(shè)置的時候,將計算機硬件方向另外一個專業(yè)基礎(chǔ)課程“數(shù)字邏輯”(或“數(shù)字電子技術(shù)”)劃入另外一個課程群“模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程群”。因此不同的課程群在建設(shè)的時候,也需要注意課程群與課程群之間的銜接關(guān)系,考慮整個學(xué)科系統(tǒng)的有序、協(xié)調(diào)發(fā)展。
課程群內(nèi)核心課程與選修課程之間的關(guān)系
“計算機硬件與結(jié)構(gòu)”課程群在建設(shè)的時候,還必須注意內(nèi)部核心課程“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”、“匯編語言與微機接口技術(shù)”與其他選修課程群之間的內(nèi)容銜接和側(cè)重點,既要保證核心課程的課時與內(nèi)容,也同時需要根據(jù)學(xué)科方向的發(fā)展,及時開設(shè)反映最新技術(shù)成果的選修課程,這樣才可以培養(yǎng)符合社會需求的人才。
課程群內(nèi)容的更新
如何根據(jù)計算機學(xué)科發(fā)展以及信息科技發(fā)展情況,及時、動態(tài)地調(diào)整課程群內(nèi)核心課程、選修課程的設(shè)置,甚至每一門課程具體內(nèi)容的設(shè)置,將是課程群建設(shè)的一個重要內(nèi)容。
參考文獻
計算機理論淺談中專計算機組成原理教法初探
計算機組成原理的教學(xué)內(nèi)容強調(diào)以計算機硬件部件和和整機系統(tǒng)知識為主的同時,還必需適當(dāng)兼顧與硬件關(guān)系最密切的基礎(chǔ)軟件知識的學(xué)習(xí)。那種把計算機組成原理完全作為純硬件課來處理,是陳舊的認識和過時的做法,不符合當(dāng)今計算機研究和教育發(fā)展的潮流。學(xué)好這門課的目的是為了了解計算機的構(gòu)成及基本工作原理。學(xué)生應(yīng)能抽象出一個計算機模型,在此基礎(chǔ)上,理解計算機是如何工作的。但是計算機組成原理這門課專業(yè)性很強,很抽象,也很枯燥。而現(xiàn)在的中專學(xué)生基礎(chǔ)差,缺乏學(xué)習(xí)主動性,學(xué)習(xí)新知識時理解能力也相對比較薄弱。本文針對中專學(xué)生的這一特征,提出了怎樣教授計算機組成原理這門課程。利用一種以培養(yǎng)學(xué)生的理解、聯(lián)系實際能力為核心的教學(xué)模式,并就該模式下的課堂理論教學(xué)、課后練習(xí)與輔導(dǎo)、教學(xué)效果檢驗等三個環(huán)節(jié)進行詳細的闡述。
一、用簡單的問題切如枯燥的學(xué)習(xí)知識
以下為求學(xué)網(wǎng)為您編輯的:“計算機理論計算機系統(tǒng)維護實驗教學(xué)改革初探”,敬請關(guān)注!!
計算機理論計算機系統(tǒng)維護實驗教學(xué)改革初探
對于《計算機系統(tǒng)維護實驗》課程的教學(xué)改革問題,學(xué)術(shù)界有許多改革建議,都有值得借鑒的地方。本文主要從我校教學(xué)實際出發(fā),摸索一條改善本門課程教學(xué)中存在的問題,并在較短的學(xué)習(xí)時間內(nèi)使學(xué)生對本門課程產(chǎn)生興趣,掌握本門課的學(xué)習(xí)技巧,強化學(xué)生的動手能力。 使本門課程的教與學(xué)都收到事半功倍的效果。為此,我們針對傳統(tǒng)模式下本門課程的不足,探索了三種較為有效的培養(yǎng)學(xué)生興趣和增強其動手能力的方法,以就教于各位同行。
一、 計算機系統(tǒng)維護實驗課程的傳統(tǒng)教育模式及不足
《計算機系統(tǒng)維護》是一門實踐性很強的應(yīng)用性課程,學(xué)好這門課程的關(guān)鍵在于多做實驗。因此《計算機系統(tǒng)維護實驗》課程的教學(xué)顯得尤為重要。但在我校,《計算機系統(tǒng)維護》理論教學(xué)與實踐教學(xué)課程都是專業(yè)選修課,且課時十分有限,因此,在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,《計算機系統(tǒng)維護實驗》課程的教學(xué)存在的不足可歸納為以下三方面:
(一) 重理論而輕實踐
《計算機系統(tǒng)維護》作為專業(yè)選修課程,課時比較少,而在這較少的課時中,理論教學(xué)的課時比例卻占了總課時的三分之二還多,實踐教學(xué)課時所占比例還不足三分之一。這種嚴重失調(diào)的教學(xué)比例,就是重理論輕實踐的表現(xiàn),是對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)極為不利。
(二)傳統(tǒng)教學(xué)手段難以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
傳統(tǒng)的教學(xué)手段對本課程的教學(xué)都是從計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)講起,講授計算機的主要配件的性能和基本原理。然后對計算機主要部件出現(xiàn)的故障進行分析,進而告訴學(xué)生如何排除故障。接著講授操作系統(tǒng)的一些知識。這樣的教學(xué)內(nèi)容安排,一方面使用傳統(tǒng)教材和知識更新都比較慢。另一方面也會使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣逐漸削弱,使一門原本非常生動活潑的課程變得枯燥乏味。
(三)忽視了本課程的基礎(chǔ)作用對學(xué)生學(xué)專業(yè)技術(shù)的重要性
學(xué)校教學(xué)計劃的指針通常是偏向?qū)I(yè)重點課程的教學(xué)與實驗。對于這類基礎(chǔ)的選修課程,往往是任學(xué)生自由發(fā)展,學(xué)校不作硬性要求。事實上,學(xué)好了這門課程,對學(xué)生畢業(yè)就業(yè)和進一步的學(xué)習(xí)和工作都有重大影響。故不能忽視本課程的基礎(chǔ)作用對學(xué)生掌握專業(yè)技術(shù)的重要性。
二、《計算機系統(tǒng)維護實驗》課程教學(xué)改革的方法
教學(xué)改革的方法包括兩個層面:一是學(xué)校指導(dǎo)思想的重視及對教師的教學(xué)要求。二是如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的動手能力。經(jīng)過多年理論與實踐教學(xué)工作的總結(jié),歸納了幾種行之有效的新方法:
(一) 學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)思想上的重視和對教師理論與實踐并重的要求
對于學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)思想和理論教學(xué)等問題已經(jīng)有許多教師加以研究過了,在此我們無需贅述[2],只著重談?wù)勛约涸诮虒W(xué)過程中的一些感受:
教師的教學(xué)能否吸引學(xué)生,使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,關(guān)鍵在于教師的引導(dǎo)。因此學(xué)校對教師高標準嚴要求就顯得尤其重要。在這方面,我們認為,學(xué)校首先應(yīng)當(dāng)從指導(dǎo)思想上樹立起重視專業(yè)選修課程的實踐課程觀點。在教學(xué)計劃上,當(dāng)理論課時與實踐課的課時相沖突時,應(yīng)重實踐。而且要求理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合,即:上理論課的教師必須上該門理論課程的實踐課程,而且必須要精通,否則難以解決理論與實踐脫節(jié)的問題。
(二) 提高學(xué)生動手能力的實踐方法
這是本文要論述的重點,也是本課題研究的重點之所在,具體可歸納為三種方法:
方法之一:加強對硬件知識(特別是計算機的新標準)的講授
教師要結(jié)合當(dāng)前計算機市場上最新硬件發(fā)展情況,以及社會對計算機硬件維護人才的需求,激發(fā)學(xué)生學(xué)好、用好計算機,維護好計算機的學(xué)習(xí)熱情,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,讓學(xué)生去感受新的計算機硬件的特性,感受新知識帶來的好處,而不是局限于實驗項目中所要求的知識點,讓學(xué)生在實驗中眼、手、腦并用,通過學(xué)生自由討論實驗,教師掌控全局,最后由老師集中分析講解學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的突出問題,使學(xué)生每次實驗都能學(xué)到新東西,在緊張有序的實驗課中完成實驗項目所要求的任務(wù),切實讓學(xué)生在每節(jié)課中都有所獲,有所得。
二、把抽象的知識具體化
講解CPU的工作原理時,我首先講解CUP的全稱central processing unit 即中央處理器,有人也稱它微處理器。顧名思義,CPU就是電腦的中央核心部分,負責(zé)處理各種硬件裝置傳送進來的資源,經(jīng)過判斷計算后,再下指令將資料送到正確的裝置上執(zhí)行。講完這些以后學(xué)生都很迷茫,因為太抽象了。我就用現(xiàn)實中做廣播體操的例子來把抽象的問題具體化。做廣播體操的整個過程是,首先我們的耳朵聽到指令,然后再把指令傳送給我們的大腦,大腦經(jīng)過分析判斷后再把指令傳送的我們的肢體,以此來確定肢體的動作。緊接著我就用了計算機如何打印文件這個例子與做廣播體操相對照。當(dāng)我們要打印一份文件時,首先通過鍵盤或者鼠標輸入打印的指令,CPU收到指令經(jīng)過分析判斷后知道我們要打印文件,就會下達指令將資料傳送給打印機,然后由打印機執(zhí)行打印工作。通過這個例子使學(xué)生們聯(lián)想到可以把CPU比喻成人類的大腦它不但要負責(zé)接收外界輸入的信息資料,而且還要負責(zé)處理這些資料,然后將處理后的結(jié)果傳送到正確的裝置上。幾乎大大小小的工作,都需要CPU來下達命令,傳送到其他設(shè)備上來執(zhí)行。通過舉例子的講解方式使學(xué)生們了解了CPU的工作原理。把抽象的復(fù)雜的問題具體化簡單化,增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。
三、通過學(xué)生講解來驗證教學(xué)效果
課堂上教師講解一個系統(tǒng)的知識點后,為了了解學(xué)生的掌握情況,我就采用了先挑一些程度好,理解能力強的學(xué)生將剛才講的知識再講解一遍的訓(xùn)練方法,這樣我就可以了解到學(xué)生們的理解與我講解的偏差在哪兒,還有什么地方?jīng)]有理解到位。我可以就此問題重新的再做解釋。然后,再挑一些程度不好的且理解力相對比較差的學(xué)生,再來講解同樣的問題,如果講解的比較到位,就證明這個問題幾乎所有的學(xué)生都已經(jīng)掌握了。因為這門課程我同時教授了四個班,為了避免我講課大意和重復(fù),我就隨機挑剛教授過的班級的學(xué)生到第二個班去講,這樣剛學(xué)過的學(xué)生害怕到其他別的班級如果講的不好丟人,就會好好復(fù)習(xí)反復(fù)練習(xí),這樣就激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。然而對于第二個班的學(xué)生來說,他們就抱著好奇的態(tài)度來聽別的班學(xué)生的講解,想看看別的班的學(xué)生講的和老師講的到底一樣嗎?這樣就調(diào)動了學(xué)生的聽課興趣,課堂紀律也會好很多。還有現(xiàn)在的中專學(xué)生在家中基本都是獨生子女,集所有家里人的寵愛與一身,所以他們都非常自我,不懂得如何尊重別人。
結(jié)束語:在計算機組成原理這門課的教授過程中我想盡了各種辦法,運用多種教學(xué)手段,設(shè)計有趣的教學(xué)活動來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度,與學(xué)生建立相互信任,相互尊重,平等交流的師生關(guān)系,讓學(xué)生充滿激情,主動投入到學(xué)習(xí)過程中。
參考文獻:
論文摘要:本文針對計算機基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)中存在的問題,從轉(zhuǎn)變教育觀念及改革管理體制、加強實驗教學(xué)內(nèi)容、更新實驗教學(xué)方法與手段等方面,探討計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革思路,提出將實驗教學(xué)從單純的知識傳授轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生綜合能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)方法,供其他學(xué)校的實驗教學(xué)借鑒。
精品課程建設(shè)是質(zhì)量工程的重要組成部分,我校的“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程于2006年被評為北京市精品課程。在課程建設(shè)中,我們在課程實驗方面作了重大改革,突出了對學(xué)生動手能力、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng),取得了很好的效果。由于我國傳統(tǒng)的教學(xué)模式,一直存在“重理論,輕實踐”、“重知識傳授,輕能力培養(yǎng)”的現(xiàn)象,受這種觀念的影響,實驗教學(xué)在高校課程體系中一直處于從屬地位。無論是實驗管理體系,還是實驗課程的設(shè)置,都沒有得到足夠的重視。在提倡素質(zhì)教育注重能力培養(yǎng)的今天,傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式己遠遠不能滿足時代的要求,如何提高高校實驗教學(xué)的質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力,是教學(xué)改革的重心。
下面就我?!坝嬎銠C硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程實踐教學(xué)的改革作一介紹,拋磚引玉,為促進精品課程建設(shè)提供參考。
1計算機基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀
計算機基礎(chǔ)課程主要由理論課和實驗兩部分組成,該課程的實踐性很強,旨在培養(yǎng)學(xué)生較強的計算機實際運用操作能力。因此,實驗課與理論課在教學(xué)中應(yīng)具有同等重要的作用。但是,在實際教學(xué)過程中,實驗課與理論課的地位卻有很大的差別。由于受傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響,人們往往只關(guān)心理論課的教學(xué),在理論課上不惜投入大量的時間和精力,精心設(shè)置理論課的教學(xué)計劃、教學(xué)內(nèi)容,而對實驗課卻顯得很隨意,常常是由理論課老師根據(jù)自己的教學(xué)要求,隨意地安排一些實驗內(nèi)容,實驗的目的多是理論知識的簡單驗證。理論課老師由于要花費大量的精力準備理論課,時常無暇顧及實驗課。因此,實驗課實際上成了一種理論課的點綴,嚴重影響了實驗課的教學(xué)質(zhì)量。雖然隨著近年高校教學(xué)的改革,實踐教學(xué)中存在的問題有所改觀,但在現(xiàn)實教育中存在的這種主觀上重視,而實際上對實驗、實踐環(huán)節(jié)削弱,甚至以理論教學(xué)代替實踐教學(xué)的現(xiàn)象一直都存在,主要表現(xiàn)在以下4個方面。
1.1沒有完善的實驗教學(xué)體系
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,實驗課一直依附于理論課,實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)計劃、課程設(shè)計,全部由理論教學(xué)老師根據(jù)自己的教學(xué)計劃來安排,因此,時常會出現(xiàn)同一門課程,由于理論課教師不同,實驗教學(xué)模式差別很大的現(xiàn)象。
1.2教學(xué)內(nèi)容陳舊且學(xué)時少
近年來理論課內(nèi)容日新月異,而實驗課仍以傳統(tǒng)的驗證性內(nèi)容為主。實驗內(nèi)容過于簡單、驗證型實驗太多,缺乏綜合設(shè)計型實驗。加之觀念上不重視,實驗課課時安排較少,學(xué)生在實驗課上收獲不大,學(xué)生動手能力和創(chuàng)新開拓能力沒有得到很好的培養(yǎng),教學(xué)效果與期望目標有很大的差距。在教學(xué)計劃的安排上,實驗課時一般只占總學(xué)時的10 %~20%,近幾年雖然有所調(diào)整,但仍不足30%,與發(fā)達國家相差很遠;隨著近年來高校擴招規(guī)模的膨脹,實驗條件與學(xué)生規(guī)模更不相適應(yīng),有些實驗只能用演示實驗代替。
1.3缺乏實驗教學(xué)考核標準
在實驗教學(xué)中,很多實驗課不獨立考核,不占學(xué)生的學(xué)分,學(xué)生的學(xué)科考試主要是看卷面成績;學(xué)生與教師的素質(zhì)評價,也是以理論課的成績或講課效果為依據(jù)。這種考核標準對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了誤導(dǎo)作用,未能使學(xué)生認識到實踐課程的重要性,上實驗課也多是為了應(yīng)付老師的檢查,不能達到理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合的目的。
1.4不重視實驗教學(xué)隊伍的建設(shè)
在傳統(tǒng)的管理制度中,實驗室常處于從屬地位,隸屬于教研室或者機房。實驗室在體制上的附屬性,導(dǎo)致了學(xué)校對實驗室隊伍建設(shè)的忽視:不重視實驗室人員結(jié)構(gòu)配置,高學(xué)歷、高職稱的實驗人員較少;實驗室崗位不明確;不重視對實驗技術(shù)人員的培養(yǎng),實驗室人員的技術(shù)水平參差不齊;實驗從業(yè)人員相應(yīng)的職稱系列、福利待遇較低,致使實驗技術(shù)隊伍人員流失嚴重。這些都極大地影響了實驗教學(xué)質(zhì)量。
2原因分析
前面所述的種種現(xiàn)象,在許多高校的計算機教學(xué)中都或多或少地存在。究其原因一般有以下2個方面。
2.1傳統(tǒng)觀念的束縛
我國“應(yīng)試教育”遠源流長,因循守舊的教育觀念根深蒂固。傳統(tǒng)的重理論、輕實踐,重學(xué)術(shù)、輕技能,重應(yīng)試、輕素質(zhì)的傾向至今未能根本改觀。實驗教學(xué)的直觀性、驗證性容易被人接受,而對它的創(chuàng)造性、綜合應(yīng)用性往往未得到應(yīng)有的重視。
2.2實驗環(huán)境的局限
實驗室的建設(shè)需要投入大量的資源,既包括實驗場地,還需要完善的實驗設(shè)備,這些實驗環(huán)境和平臺的建設(shè),常常需要大量資金的支持。為適應(yīng)經(jīng)濟的發(fā)展,許多新興專業(yè)應(yīng)運而生,但相應(yīng)的實驗教學(xué)與實驗室卻未能配套,無形中助長了“重理論輕實踐”現(xiàn)象的產(chǎn)生。
3改革的基本思路
現(xiàn)代教育提倡素質(zhì)教育,注重人的能力培養(yǎng)。要培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”的具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才,僅靠傳統(tǒng)的從書本到書本的應(yīng)試教育是遠遠不夠的。加強實踐教學(xué)對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng),是理論教育無法替代的。
更重要的是,實踐教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生嚴謹、求實的科學(xué)作風(fēng)也有極其重要的作用。通過實驗的失敗與挫折,可鍛煉學(xué)生的探索進取精神和堅忍不拔的毅力;通過引導(dǎo)學(xué)生在實驗操作中發(fā)現(xiàn)問題并想辦法解決問題,可以訓(xùn)練學(xué)生的實際動手技能和獨立鉆研精神;通過實驗課給學(xué)生提供的實踐平臺,給了學(xué)生們充分發(fā)揮想象力的空間和加以科學(xué)驗證的機會,可以有效培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)造能力。
因此,高校實踐教育的改革和完善是非常值得研究和探討的問題。對此,在長期的教學(xué)工作中,我們總結(jié)了以下幾點改革思路和經(jīng)驗。
3.1轉(zhuǎn)變教育思想,充分重視實踐教學(xué)
轉(zhuǎn)變認識,從思想上加強對實踐教學(xué)的重視,是進行實踐教學(xué)改革需要解決的根本問題,也是決定實踐教學(xué)改革成功的關(guān)鍵。在實驗教學(xué)改革中,必須樹立以學(xué)生為主體,知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的實驗教學(xué)改革理念。進一步加強構(gòu)建特色鮮明、開放共享、分層次多元化的實驗教學(xué)體系,不僅要理清理論教學(xué)和實驗教學(xué)的關(guān)系,樹立理論教學(xué)與實驗教學(xué)并重的意識,還需要將實驗教學(xué)內(nèi)容從理論教學(xué)中剝離出來,既要擺脫理論教學(xué)對實驗教學(xué)的束縛,同時在教學(xué)大綱及改革方案上又與理論課內(nèi)容相互呼應(yīng)、互為依托、相輔相成。要充分重視實驗教師的作用,建立完善的機制,鼓勵和激勵實踐課老師對實驗課程的規(guī)劃和準備,并在實際教學(xué)中不斷改革教學(xué)方法,提高實踐課的效益。要給學(xué)生們講解實踐課的意義和作用,使學(xué)生們充分意識到實踐課在工科學(xué)習(xí)過程中的重要性,激發(fā)學(xué)生對實驗課的興趣。
3.2完善實踐教學(xué)體系,優(yōu)化實踐課程設(shè)置
完善實踐教學(xué)體制,優(yōu)化實踐課程設(shè)置,是提高實踐教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。如何優(yōu)化課程設(shè)置,不斷改革和完善實驗教學(xué)內(nèi)容,建立完整科學(xué)的教學(xué)體制是每一位實踐教學(xué)老師需要的不斷思考和總結(jié)的問題。筆者建議,以理論課為前導(dǎo)課程,開設(shè)相對獨立的實驗課程,設(shè)置系統(tǒng)的實驗教學(xué)計劃,在此基礎(chǔ)上建立其完整的實驗教學(xué)體系。
對于合理設(shè)置實驗課結(jié)構(gòu),可在強調(diào)實驗課之間邏輯順序的同時,注意相互銜接,以保證學(xué)科體系、學(xué)生能力發(fā)展和社會需求三者之間的統(tǒng)一。設(shè)立必修、選修和自設(shè)三部分實驗?zāi)K,方便學(xué)生自主選擇。以基本知識學(xué)習(xí)、基本技能培養(yǎng)為基礎(chǔ),以實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)為目標,滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。通過設(shè)置基礎(chǔ)型實驗、專業(yè)實驗、綜合設(shè)計型實驗、研究創(chuàng)新型實驗為主的分層次實驗教學(xué)體系,結(jié)合各專業(yè)特色和學(xué)科優(yōu)勢,因地制宜地完善實驗教學(xué)體系。筆者認為在實驗教學(xué)內(nèi)容的安排上,應(yīng)針對不同的學(xué)生分層次開設(shè)。比如對大一的學(xué)生可開設(shè)一些基礎(chǔ)實驗,在幫助學(xué)生理解理論原理的同時,提高學(xué)生對實踐課的興趣與重視程度;大二、大三的學(xué)生可開設(shè)專業(yè)實驗或選修實驗,重點加強對學(xué)生科學(xué)實驗方法的培養(yǎng),提高學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實踐學(xué)習(xí)相結(jié)合的能力;大三、大四的學(xué)生開設(shè)綜合設(shè)計型、研究創(chuàng)新型實驗,讓他們具備綜合運用知識解決實際問題的能力,以適應(yīng)社會的需要。另外,可合理增加實驗課時數(shù),優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,保留少量典型的驗證型實驗,增加對實際問題處理的實驗,以及一些開發(fā)性實驗。增設(shè)選修實驗課以拓寬學(xué)生知識面,發(fā)揮個人特長。同時,利用選修實驗,開設(shè)一些結(jié)合當(dāng)前流行的新技術(shù)新知識的實驗內(nèi)容,讓學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動向,緊跟時代的步伐。
3.3加強實踐教學(xué)軟、硬件環(huán)境的建設(shè)
建立科學(xué)、完善、開放的實驗環(huán)境是是深化實驗課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的需要,是提高實驗教學(xué)質(zhì)量、充分發(fā)揮實驗室的育人功能和整體效益的重要手段。筆者認為實驗環(huán)境建設(shè)包括硬件環(huán)境的建設(shè)和軟件環(huán)境建設(shè)兩部分,前者主要包括實驗場地、實驗儀器、實驗工具的設(shè)置和提供,后者主要包括實驗室的管理、實驗課的考核以及網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的建設(shè)。
對于硬件實驗環(huán)境建設(shè),可以實驗教學(xué)中心建設(shè)為載體,按照整體規(guī)劃、重點突出、優(yōu)化配置、資源共享的原則,調(diào)整實驗室布局。優(yōu)化資源配置,改變傳統(tǒng)依托教研室和專業(yè)設(shè)立實驗室的模式,將原來規(guī)模小、功能單一的實驗室進行重組,成立實驗教學(xué)基地或中心.建立校院兩級實驗室管理體制。中心按照學(xué)科規(guī)劃,不斷更新實驗裝備,迎合學(xué)科發(fā)展和社會需要,為學(xué)生提供先進的實驗平臺和儀器。同時,要加大實驗室建設(shè)資金的投入,分層次、科學(xué)、合理地規(guī)劃實驗室的建設(shè),可分為基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室和綜合創(chuàng)新實驗室,并配備齊全的硬件實驗環(huán)境。
對于軟件實驗環(huán)境建設(shè),可建立開放的實驗環(huán)境,滿足人才培養(yǎng)需求。使學(xué)生有更多的機會進行各種層次的實驗,改變以往單一的以班為單位學(xué)生統(tǒng)一完成實驗課程的傳統(tǒng)習(xí)慣。學(xué)生在完成課程安排實驗后,可根據(jù)自己的興趣和自己的時間自主選擇實驗項目或自行設(shè)計的實驗項目,或參與教師的科研項目,使學(xué)生得以充分發(fā)揮自身的主觀能動性,進而鍛煉、提高自己的實驗動手能力??稍O(shè)立實驗室開放專項基金,用于支持實驗課程外的開放實驗和學(xué)生開展科技創(chuàng)新活動,以此激發(fā)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。同時,通過不斷豐富實驗室開放的內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。此外,還要充分利用計算機和網(wǎng)絡(luò),為學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境和仿真環(huán)境。教師可將實驗課程如原理實驗、工程實驗、仿真演示實驗等相關(guān)資料到系統(tǒng)上,通過校園網(wǎng)絡(luò)學(xué)生可了解相關(guān)實驗的圖片、動畫等講義外的資料,另外還可通過實驗預(yù)習(xí)、模擬實驗操作等鞏固實驗知識,通過查閱系統(tǒng)上的資料、課后答疑等接受教師在線指導(dǎo)。
3.4加強實驗教學(xué)隊伍建設(shè)
實驗教學(xué)隊伍是進行實驗教學(xué)和實驗室管理工作的主體。實驗教師素質(zhì)和水平的高低,是決定實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。合理的實驗教學(xué)隊伍,能有力保證創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的順利實現(xiàn)。因此,要重視實驗師資的培養(yǎng),完善實驗室人員配置,建立起一支專業(yè)化的實驗隊伍。在實驗室的管理上,實現(xiàn)統(tǒng)一管理,打破實驗室之間的封閉界限,優(yōu)化實驗設(shè)備配置,實現(xiàn)資源共享,提高設(shè)備的使用率??赏ㄟ^加強引進和培養(yǎng)力度,提高實驗隊伍整體水平。充分結(jié)合現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校己實施的聘任制,引進高學(xué)歷人員補充實驗教師隊伍,吸納工程實踐能力強的高職稱人員到實驗室兼職工作,定期組織實驗室工作研討和培訓(xùn),積極開展科學(xué)研究和學(xué)術(shù)交流。通過加強培訓(xùn),以此提高實驗教師隊伍業(yè)務(wù)水平,逐步建立一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)過硬、業(yè)務(wù)熟練實驗教學(xué)隊伍。
3.5改革實驗教學(xué)方法,注重學(xué)生能力培養(yǎng)
實驗教學(xué)方法科學(xué)與否,實驗教學(xué)手段先進與否,是實驗教學(xué)順利開展、實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要保證。在實驗教學(xué)改革中,我們不斷改進實驗教學(xué)方法,建立了以學(xué)生為中心的實驗教學(xué)模式,形成以自主式、合作式、研究式為主的學(xué)習(xí)方式。
實驗教學(xué)要從單純的知識傳授轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在實驗教學(xué)中,老師不再詳細地給出實驗步驟,讓學(xué)生按部就班地得出實驗結(jié)果,而是啟發(fā)學(xué)生的思維,讓學(xué)生運用己掌握的理論知識,去分析思考,自己動手動腦得出實驗結(jié)果,培養(yǎng)他們的動手能力和創(chuàng)新能力。另外,引入多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和計算機輔助(CAl)教學(xué),也是深化實驗教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量的有效途徑,例如,在電子線路實驗中,采用計算機輔助教學(xué)以及多媒體教學(xué),可使實驗教學(xué)過程生動、直觀、多樣化,學(xué)生通過計算機的模擬效果,可以動態(tài)地觀察實驗過程、控制實驗操作以及得到實驗結(jié)果,并且自己設(shè)計實驗方案,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。通過對本科實驗教學(xué)方法不斷研究、改革和實踐,進一步提升高校本科實驗教學(xué)水平,提高本科教學(xué)質(zhì)量,促進具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
4教學(xué)實踐
基于上述改革思路,我們在“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程中進行了教學(xué)實踐,取得了不錯的效果。
“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程是針對非計算機專業(yè)開設(shè)的公共基礎(chǔ)課程,是一門理論性和實驗性都很強的基礎(chǔ)課程。課程的重點是對計算機硬件整體的了解和認識,而教學(xué)難點是如何面對不同專業(yè)知識結(jié)構(gòu)和不同層次的教學(xué)對象。所以我們以實驗教學(xué)示范中心建設(shè)為契機,從實驗室硬件建設(shè)到課程實驗體系兩個角度進行了整體改革,主要采取以下做法。
4.1搭建基于硬件課程的計算機基礎(chǔ)教學(xué)實驗平臺
根據(jù)計算機發(fā)展與人才培養(yǎng)教學(xué)的需要,我院充分利用和整合現(xiàn)有資源,以培養(yǎng)具有分析、解決問題能力的高素質(zhì)人才為目標,建設(shè)了面向全校各專業(yè)的、以計算機硬件系統(tǒng)為平臺特色的實驗環(huán)境。
(1)創(chuàng)建開放結(jié)構(gòu)的多功能硬件實驗平臺。該平臺主要包括三部分功能:一是硬件基礎(chǔ)展示實驗區(qū),通過按類別分層次展示歷代計算機的硬件典型設(shè)備,揭開計算機內(nèi)部世界,打破了學(xué)生對計算機的神秘感;二是為硬件基礎(chǔ)實驗和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗提供必要的硬件環(huán)境,支持大面積基礎(chǔ)教學(xué)實驗,開設(shè)了從基礎(chǔ)到高級多種實驗,例如微機組裝實驗(全部免費開放)、計算機硬件基礎(chǔ)實驗、組網(wǎng)實驗等;三是自主研發(fā)了一批實驗設(shè)備支持多種高級實驗,為高層次硬件課程提供了良好的實驗環(huán)境,如單片機原理與應(yīng)用、計算機高級接口技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)
(2)構(gòu)建創(chuàng)新實踐平臺。該平臺主要是為計算機基礎(chǔ)較好、并對計算機技術(shù)感興趣的學(xué)生提供創(chuàng)新型實踐的軟硬件環(huán)境。其特點是由學(xué)生自主設(shè)計創(chuàng)新實驗題目,平臺為他們提供技術(shù)支持和指導(dǎo)教師,從而為學(xué)生營造一種學(xué)習(xí)研究的氛圍,激發(fā)思維的想象力和創(chuàng)造力。
4.2構(gòu)建理論與實驗相融合的課程實驗體系
以往該課程主要以課堂講述為主,總學(xué)時一般為32學(xué)時,即28學(xué)時用于理論教學(xué)、4學(xué)時用于實驗教學(xué)。在這4個實驗教學(xué)中,基本上也是以觀摩為主,缺少學(xué)生實際動手環(huán)節(jié)。針對課程建設(shè)和學(xué)生的需求,在此基礎(chǔ)上進行了調(diào)整,授課學(xué)時為24:8,再加上16個課外學(xué)時,使之理論教學(xué)與實驗教學(xué)的比例達到1:1。新構(gòu)建的基于理論與實驗教學(xué)相融合的課程實驗體系,突出了教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。其實驗安排分為基礎(chǔ)實驗與課程知識結(jié)合實驗的兩部分?;A(chǔ)實驗重在學(xué)生基礎(chǔ)知識的提高和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),課程知識實驗主要是對本課程理論知識的學(xué)習(xí)掌握。學(xué)生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)、專業(yè)需求和個人興趣進行選擇,提高了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的能力,該課程實驗安排如表1所示。
4.3開設(shè)實驗課
為了進一步加強實踐教學(xué),2009年我院在全校范圍開設(shè)了“計算機硬件實驗”課程,作為“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”的后續(xù)實驗課程。由于是實驗課,課程的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計更注重實踐性,以培養(yǎng)學(xué)生的能力為主要目標,實驗課安排如表2所示。
4.4教學(xué)實踐
自2006年構(gòu)建了計算機硬件實驗平臺以來,我們在2007-2009級學(xué)生中全面實施了課堂教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合的綜合式教學(xué)模式,全面展開硬件實驗,突出了對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),提高了學(xué)生動手實踐的興趣和能力。其中,硬件基礎(chǔ)實驗“微機組裝”,每屆有2000多名學(xué)生參加,該實驗室全天向?qū)W生免費開放:“計算機硬件實驗”課程的實驗有2000多名學(xué)生參加;利用自主研制的“BJTU-F xx-x實驗系統(tǒng)”為單片機原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)課程的教學(xué)提供了實驗平臺,使用過該實驗系統(tǒng)的本科生近600余名;近30名本科生的畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新活動使用了該實驗環(huán)境;近300名研究生正在使用該實驗環(huán)境。
設(shè)備的透明化增強了學(xué)生對計算機的直觀認識,提高了學(xué)習(xí)的興趣,促使學(xué)生積極動手參與實踐,并提高了實踐能力。
5總結(jié)