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根據(jù)學院的實際情況，參照《高等學校計算機科學與技術專業(yè)核心課程教學實施方案》，針對人才培養(yǎng)目標的不同，按照科學型、工程型的不同教學要求，重新修訂了學院現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方案，對教學及實驗教學內(nèi)容進行了重新定位，以知識點為最小知識粒度，安排相應的教學實施方案。之后，課題組意識到硬件課程群建設的必要性和緊迫性[1]，一致認為應該將數(shù)字邏輯、電子技術、計算機組成與結構、計算機體系結構和微機原理與接口的一系列課程整合成為一個課程群，并將其與C、C++、數(shù)據(jù)結構、計算機算法、操作系統(tǒng)等一些軟件課程的先后給以排序，理清了計算機專業(yè)硬件課程體系的基本課程順序。2010年，黑龍江大學計算機科學技術學院在原有基礎上采用EDA技術為計算機專業(yè)硬件類實驗課程提供平臺基礎，圍繞計算機專業(yè)硬件課程體系，課題組通過重組實驗教學環(huán)境，按照實驗的難度和課程內(nèi)容設計配套的實驗內(nèi)容，構建反映當今計算機科學技術水平和加強學生工程實踐能力培養(yǎng)的系列實驗課程教學新體系。

計算機專業(yè)硬件課程體系的構成

2005年，ACM（美國計算機機械協(xié)會）和IEEE/CS（國際電氣電子工程師協(xié)會計算機學會）聯(lián)合提交了CC2005，該報告從學術的視角，將計算學科分為計算機科學（CS）、計算機工程（CE）、軟件工程（SE）、信息技術（IT）、信息系統(tǒng)（IS）等5個專業(yè)學科，并針對本科生的教育，提出相應的知識領域、知識單元和知識點，給出相應的參考教育計劃和課程設置[2]。課題組以此為藍本，結合學院的實際情況，確定了計算機硬件課程體系中的主干課程：（1）電子技術；（2）數(shù)字邏輯；（3）匯編語言；（4）計算機組成原理；（5）微機原理與接口。計算機系統(tǒng)結構課程群：（1）單片機原理與嵌入式技術；（2）計算機系統(tǒng)結構；（3）多核程序設計；（4）嵌入式程序設計。

整合課程內(nèi)容，優(yōu)化課程體系

課題組在計算機專業(yè)硬件課程體系建設的過程中發(fā)現(xiàn)，硬件系列課程之間存在著很強的邏輯關系。從知識結構上看，計算機硬件系列課程是構成計算機系統(tǒng)知識中物理結構及體系結構的完整知識模塊。從教學角度上看，需要從全局考慮，將其作為一個整體統(tǒng)一安排，而在體系內(nèi)部，可以按照知識單元和知識點進行更深程度的細化和分類，并逐一整合。這樣既可以更好地明確各門課程之間在教學上的協(xié)調(diào)，又保證了硬件課程體系的整體性和系統(tǒng)性。以“計算機組成原理”這門課程為例。在運算器基本原理部分涉及“數(shù)字邏輯”課程中所講授的組合邏輯電路、時序邏輯電路；在存儲系統(tǒng)部分涉及“操作系統(tǒng)”的虛擬存儲器的知識；在指令系統(tǒng)部分涉及“匯編語言”的知識；在控制器部分涉及“計算機系統(tǒng)結構”中關于流水線的知識；在I/O系統(tǒng)部分涉及“微機原理與接口”的中斷技術的知識。如果不將課程設置方案具體落實到知識點的整合和重組，任課教師就無法把握好教學的重點，學生也不能真正從整體的層次上把握系統(tǒng)的構建和各個部分的設計方法、原則。課題組根據(jù)目前的社會需求和學院的實際情況，以課題梯隊為核心，重組了計算機硬件系列課程體系，由主講教師負責組織課程梯隊教師的集體研討，修訂教學大綱，對教學及課程實踐內(nèi)容進行定位，對相互重疊、重復、交叉的教學內(nèi)容進行整合優(yōu)化之后，基本做到了課程之間的無縫銜接，即前導知識無斷層，同時也避免了課程內(nèi)容重復講授的現(xiàn)象，形成了一套銜接合理、重點突出、層次分明的課程體系。

加強實踐教學，拓展學生能力

圍繞計算機專業(yè)硬件課程體系，課題組系統(tǒng)地整理了計算機專業(yè)硬件課程的內(nèi)在聯(lián)系，從實驗結構角度出發(fā)，整體考慮計算機系統(tǒng)設計和控制應用的要求，設計出階段性、模塊化、系統(tǒng)化、遞進層次的實驗教學內(nèi)容。課題組采用EDA技術，就計算機專業(yè)硬件實踐課程的特點以及EDA技術的優(yōu)勢，改革現(xiàn)有實驗方式，結合QuartusⅡ軟件，利用VHDL語言和VerilogHDL語言，除完成計算機專業(yè)硬件基礎課程之外，還支持FP-GA設計（Field-ProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編輯門陣列），使計算機專業(yè)硬件課程實踐教學方式發(fā)生質(zhì)的變化，極大程度地減小了軟件系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)擴展性的制約，減少了軟件系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)的依賴，為計算機專業(yè)硬件課程體系的建設提供了平臺支持，打下了堅實基礎。

由于EDA技術中采用從上向下的設計理念，使得電路的設計具有很強的邏輯性，也提高了學生的動手能力和創(chuàng)新能力，成就感也提高了學生對計算機專業(yè)硬件課程學習的積極性和主動性。新增的硬件綜合實驗環(huán)節(jié)，學生可以綜合運用所學到的知識和EDA技術，通過理論設計、邏輯分析、仿真分析、模擬分析，最終設計出實際的電路。在整個硬件綜合實驗過程中，所涉及的知識面廣，實驗內(nèi)容的動態(tài)性、實時性和綜合性較強，使學生的創(chuàng)新意識和工程實踐能力得到了極大的提高。課題組根據(jù)學生的實際情況，創(chuàng)造性地選擇和設計實驗題目，對硬件系列課程實驗進行精心編排和設計，極大地改善了硬件實驗課程的教學效果，以學生系統(tǒng)、全面地掌握硬件知識為目的，強化了學生對知識的運用能力、解決實際問題的能力，以及動手能力和創(chuàng)新能力。

通過幾年的探索與實踐，黑龍江大學計算機科學技術學院計算機科學與技術專業(yè)的硬件課程體系建設取得了一定的成效，主要解決了計算機專業(yè)硬件課程之間的定位問題，從整合優(yōu)化相關知識點的角度出發(fā)重組了課程的教學內(nèi)容；采用EDA技術，結合QuartusⅡ軟件，利用VHDL語言和VerilogHDL語言實現(xiàn)計算機專業(yè)硬件綜合實驗，建設了具有系統(tǒng)性、科學性及先進性的計算機專業(yè)硬件系列課程體系。在今后的工作中，學院將從增設計算機硬件綜合課程、加強硬件師資隊伍建設、改進教學方法和教學手段等方面入手，進一步完善計算機專業(yè)硬件系列課程體系，提高學生的學習興趣，滿足未來用人單位的具體要求，為社會培養(yǎng)出合格的計算機專業(yè)人才。

作者：惠麗吳玲于麗萍單位：黑龍江大學