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计算机硬件教学改革措施(3篇)

 论文栏目:计算机硬件论文     更新时间:2018/1/3 15:13:50   

第一篇:计算机硬件类课程教学改革

1引言

数字电路、微机原理与接口技术、单片机原理与应用、计算机组成原理和嵌入式系统等硬件课程是计算机、电子信息类等相关专业的专业基础课程。这些课程都具有理论性强、技术性强、理论与实践结合紧密等特点。但是这些课程也存在着内容抽象,难以理解,以及实验环节薄弱[1],难以跟理论匹配的困难。对此,各个学校进行了积极的探索[2-4]。近年来,随着应用型本科院校的深入开展,本校的信息学院结合面向系统能力培养的课程群建设,对计算机硬件类课程进行了积极的改革与探索,旨在让学生建立计算机系统的概念,提高大学生计算机工程实践能力,培养学生的动手实践能力和创新能力。在此基础上,进一步探索理论教学和实验教学改革举措。本文以计算机专业中硬件课程的开展为例,结合本校的实践及教学中存在的问题,从理论教学体系和实验教学体系两个方面对硬件类课程的教学进行探索。

2问题分析

计算机专业的硬件类课程教学存在诸多问题,下面从几个方面分别说明。1)思想认识偏颇作为计算机专业的学生,给人的第一感觉是软件编程,硬件似乎并不是本专业的强项。基于这种片面观念,无论是在决策阶层还是在广大学生的学习过程中,都或多或少的出现了“重软轻硬”的倾向[5-6]。在某一程度上,这是与培养全面发展的应用型人才相背离的,由此造成了学生后续学习深造或职业发展道路上的硬件瓶颈。当然,在这种问题的背后,也隐藏着硬件课程教与学中存在的一些问题。2)理论为主,理解困难一般高校计算机专业的硬件课程是为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。该类课程的特点是概念多、较抽象和涉及面广,其整体实现思想和技术又往往难于理解。比如微机原理与接口技术课程中的微处理器,介绍微处理器的基本组成原理和内部工作机制,这些都是看不见摸不着的东西,学生学习起来就非常的枯燥,难以理解;又或者计算机组成原理课程介绍计算机的各子系统(包括运算器、存储器、控制器、外部设备和输入输出子系统等)的基本组成原理、设计方法、相互关系等。3)实验方式单一目前许多院校还在沿用传统实践教学模式、方法和手段,比如我们一般采用的“实验加课程设计”的模式。以微机原理与接口技术和单片机原理与应用课程为例,实验学时受到课程总学时的限制,一般教学计划中安排16个学时实验,都偏重于接口的实现部分,对于微机原理或单片机原理都以理论为主。同时,各个实验之间没有明显的联系,并且局限于学时限制,只能抽取一部分完成。学生的独立思考能力、实践能力和创新能力得不到有效的锻炼,有的学生对知识一知半解。即使这样,也难以满足接口内容的系统训练[7]。课程设计是在学完相关课程之后综合利用所学知识完成一个接口应用系统设计并在实验室实现,是一个实践性较强的综合案例。但是传统的课程设计都是安排在期末,学生期末时间紧张,并且前面所学的知识有所遗忘,设计起来就会出现问题。“实验加课程设计”的模式使得教学内容较为单一,综合训练程度不够,缺少系统能力的培养。4)实验考核重视不足实验一般作为平时成绩计入总成绩。以我们学院为例,平时成绩占总成绩的30%,但平时成绩一般包括平时表现、平时作业、课程设计等。所以,即使和课程设计放一起算,实验所占的比重也非常少,这就很难引起学生的重视。5)课程之间缺乏联系,各自为战数字电路、微机原理与接口技术、单片机原理与应用、计算机组成原理、嵌入式系统计等课程的教与学都是各自为战,各门课程间缺乏相应联系,学生很难驾驭整个知识体系。作为计算机专业的学生,给人的第一感觉是软件编程,硬件似乎并不是本专业的强项。基于这种片面观念,无论是在决策阶层还是在广大学生的学习过程中,都或多或少的出现了“重软轻硬”的倾向。在某一程度上,这是与培养全面发展的应用型人才相背离的,由此造成了学生后续学习深造或职业发展道路上的硬件瓶颈。当然,在这种问题的背后,也隐藏着硬件课程教与学中存在的一些问题。

3改革探索

联系我校的课程改革,下面从计算机硬件理论教学体系和实验教学教学体系两个方面进行探索,并提出相关建议。

3.1理论教学体系探索

1)加强课程群建设,突出硬件课程之间的联系通过面向系统能力培养的课程群建设,建议把数字电路、计算机组成原理、嵌入式系统课程结合。数字电路、计算机组成原理、嵌入式系统设计课程在课程知识、研究方法等方面具有密切的内在联系。比如数字电路课程为硬件设计的基础课程,使学生深入理解电路处理信息能力,为后继计算机组成原理课程输出必要且符合规范的ALU、RegisterFiles等部件与组件;计算机组成原理课程使学生深入理解CPU和挖掘CPU性能能力,为后续课程嵌入式系统设计课程输出必要且符合规范的CPU、存储器、中断和GPIO等子系统和部件[8]。这种课程有机结合的形式,有助于学生系统能力的培养。微机原理与接口技术课程与单片机原理与应用课程相结合。这两者具有很多的共同点,比如都是核心芯片(微处理器和单片机)与接口的扩展和应用。所以,可以微机原理与接口技术以理论为主,讲清原理,而单片机原理与应用课程可以完全交给学生动手实践。2)结合多媒体技术,加强课程理论的理解现代教学技术应用与教学改革,教室一般配备完善的多媒体设备,教师大多可以使用多媒体技术进行教学。通过多媒体设备和多媒体课件的综合运用,可以使原本晦涩抽象的知识加以具体化、可视化,从而使学生易于理解,比如计算机组成原理课程中的流水线设计等可以通过有效的动画加以演示。同时以实验和实训配合教学,来加深学生对硬件课程的理解,进而提高学生的编程能力,化抽象为形象,侧重讲原理、讲应用。3)网络课堂作为课堂教学的有效扩充和扩展。网络课程可以解决教学环节中出现的问题:学生与答疑教师交流不方便、实时性差、教师与学生之间不能充分沟通等。同时学生可以进行网上自测:每章节都选取了一定数量的判断题和选择题,包括理论习题集和理论试题,供学生自学时进行测试。学生可以通过校园网下载授课内容进行预习或复习。网络课堂同时使分层次教学变得简单易于实现。教师可以上传一些课堂的扩展资料,供学有余力的学生进行自学。如微机原理与接口技术课程,课堂上集中于8086的讲解,同时在网站上上传一些80286到pentium微处理器的知识,以满足不同层次学生的需求。

3.2实践教学体系探索

1)实验内容多元化实行开放性、设计性实验,提高学生综合能力。采用虚拟实验和实际制作相结合、基础实验和课程设计相结合、传统面包板和现代实验箱相结合的方式,并大胆实施分级教学,创建项目小组自学。教师在讲完理论知识后,引导学生动手制作电子作品,让他们在实践中加深对理论知识的理解。如讲解完单片机原理与应用课程前几章后,可以让学生利用面包板自己动手设计一个最小单片机系统。2)课程设计驱动式将课程设计作为一个综合案例贯穿于相应硬件教学中,将原来期末布置的课程设计扩展到整个教学过程中,边学边设计,到期末时各小组完成整个课程设计,同时开发出简单实用的电子产品以及对应电子产品的开发指南视频。这些电子产品可以是一些常见的电子产品的设计过程(如万年历、频率计、温、湿度测量仪、交通信号灯模拟控制系统、计时器等),也可以是创新实验中学生的成果。这些产品与课本理论知识紧密相连,能够使学生将理论应用于实践,又具有一定的现实意义,激发学生的兴趣。3)以赛促学专业技术课,是一门实践性很强的课程。基于该特点,所以教学当中始终坚持与实践紧密结合:即与实验、大学生课外科技活动、各类竞赛以及与学生实际能力相适应的科研相结合;及时地将接口最新的技术、发展和教师的科研成果融入到教学内容中去。我校学生已参加多届全国大学生电子设计竞赛及暑期培训工作,成绩斐然。4)加强课程实验监管,加大课程实验权重考核分三部分:实验项目考核,对每一个知识点对应的实验项目进行考核,考察学生对实践知识点的掌握;课程设计考核,考察学生综合实践能力;创新能力考核,考察学生创新能力。近几年,学院出台一系列措施,提高学生对实践能力的重视,包括实践抵学分。比如学生参加山东省电子设计竞赛后,相应的课程可以免修。这样,大大提高了学生的学习兴趣。

4结论

目前高校中计算机专业开设的硬件类课程虽然内容不同、各有侧重但在教与学中却存在一些共同的问题,影响了硬件类课程的教学效果,,同时受到诸多方面因素的影响,无法有机地结合和贯穿,导致理论教学和实验教学效果不理想。本文结合自己的一点实践经验,给出了相关的建议。硬件课程的更高效更好地开展,更需要从教学内容、教学模式、教学手段、实验教学等方面进行整合与更新,从而培养社会所需的系统性综合人才。

参考文献:

[11]曹建芳,赵青杉.融入“计算思维”的计算机硬件类课程改革[J].电脑知识与技术,2014(7):1461-1462+1492.

[2]姚登峰.计算机课程整合无障碍技术的实践探索[J].计算机教育,2014(24):58.

[3]刘宏伟,张宏莉.项目驱动的计算机专业实践教学体系初探[J].计算机教育,2015(9):33.

[4]刘鹏,傅婷婷.竞争类项目实践教学方法在计算机类课程中的应用[J].计算机教育,2014(6):48.

[5]唐建宇.计算机硬件课程教学中的若干问题分析与探讨[J].福建电脑,2007(5):188-189.

[6]王艳玲.计算机专业硬件类课程教学改革探讨[J].计算机教育,2009(20):90-92.

[7]丁保华,张有忠,陈军,孟凡喜.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践[J].实验技术与管理,2010,27(1):117-119.

[8]陈文智,陈越,庄越挺.面向系统设计能力培养的教学改革探索[J].计算机教育,2013(20):70-76.

作者:刘彩霞 刘三荣 王秀贞 候艳艳 单位:枣庄学院 信息科学与工程学院

第二篇:计算机硬件课程群实践教学改革措施

1引言

“课程群建设”是近年来高等院校课程建设实践中出现的一项新的课程开发思路,其基本思想是把内容联系紧密、内在逻辑性强、属同一个培养能力范畴的同一类课程作为一个课程群组进行建设[1]。计算机硬件课程实践教学属于计算机类专业教学的重要组成部分,核心课程包括汇编语言、数字逻辑、计算机组成原理、单片机应用与接口技术、嵌入式系统等课程,这些课程在教学时间安排上前后顺接,且在内容方面承上启下,相互关联。基于计算机硬件课程内容的紧密关系,结合我校(应用型本科院校)专业课程设置特点,提出将上述课程构成的计算机硬件课程群进行综合优化改革。

2计算机硬件课程群实践教学改革措施

2.1校企合作,完善实践教学体系

针对现有实践教学中普遍存在的缺乏对学生创新能力培养的问题,我们与企业联合,制定了课内教学和课外训练双主线的全时空、多层次实践教学体系,增设了大学生创新创业实践教学项目。如图1所示。计算机硬件课程群实践教学体系从课程设置的角度出发可分为课程内培养和课程外培养2条主线,其中课程内实践教学为学生必选部分,课程外实践则是学生根据自己的兴趣分层次有选择地完成实验项目。课程内实验教学包括课堂实验、课程设计和大作业以及专业见习、毕业实习和毕业设计,其中专业见习和毕业实习一般在校外的实习基地进行,校企联合培养模块课程的课程实验、课程设计和大作业在企业完成。课程外实验教学分为3个层次,第一层次为开放实验室,即面向所有学生定期开放专业实验室,以扩展实验课时,解决实验课时不足、实践训练强度不够的问题,方便学生完成课内未完成的实验、进行课程设计、完成大作业以及进行毕业设计和创新实验等。第二层次为兴趣小组和训练营,此层次主要面向1、2年级学生,各个兴趣小组和训练营均不设门槛,鼓励学生加入,只要报名均可参加。此层次配有指导老师,以开拓学生视野、进行更广泛和更有针对性的技术指导与培训为目的。第三层次为大学生创新创业实践教学项目,一般从第二层次中选拔优秀学生组成,配有专门的指导教师,以实际项目开发与研究、各种学科竞赛为主要目标。

2.2多种教学方法相互结合,提高教学效果

2.2.1利用虚拟实验系统进行远程网络实验教学近年来,我校组织计算机硬件课程群任课教师开发了计算机组成原理课程的虚拟实验系统。该系统全部采用浏览器客户端技术实现,极大减轻了网络服务器的负担,可非常方便地用于远程网络教学,具有良好的交互性和扩展性。系统从功能上对组件进行仿真,实现了实验电路的仿真运行,支持自主设计电路,可进行复杂模型机等设计性实验。我校已在3个专业的计算机组成原理实验课中使用该系统,效果良好。我校现正准备开发计算机硬件课程群中其他课程的虚拟实验系统[2]。2.2.2项目引导式实验教学各年级学生自愿成组,每个小组5人左右,一般每个小组配备一名导师。导师由一批坚持在教学一线并在教学、科研和实际工作中具有较丰富经验的专业骨干教师和企业工程技术人员组成。让学生小组成员根据实际情况参加学校学生创新项目、学校学生素质能力与竞赛项目和企业横向课题、省级大学生创新训练计划项目,重在培养学生科学研究的思维方法及创新能力。2.2.3案例式实验教学近年来,我校为提高教师的专业实践能力,着力建设“双师型”专业教师队伍,分批次选派骨干教师到企业挂职锻炼。教师挂职锻炼后利用企业的系统开发案例进行教学,通过案例层层分析,让学生了解硬件设计正确的设计理念和设计思路,培养学生踏实的研究工作作风、沟通能力和协作精神。案例教学一般采用当地企业产品设计案例,如郴州安防系统设计案例。2.2.4激发式实验教学学生的硬件设计的主观能动性需要积极的引导和鼓励,特别是需要周围人群成功开发案例的激发。教学中可以邀请已在企业中担纲系统开发的毕业学长进行专题设计讲座,也可以让在硬件开发竞赛中获奖的学生讲述竞赛获奖的感悟,所有这些方法都能激发学生的硬件开发勇气和开发热情[1]。

2.3改革考核方法

实验考核是保证实验教学质量的有效手段,是一种综合性考核。教师在评判学生成绩时,重点考查学生对实验问题的分析能力,把学生对实验原理的理解作为考核学生实验报告的重点,鼓励学生对实验提出自己的设想,对实验现象发表自己的见解。另外,在课堂上安排课堂提问和随堂测试,在考核学生实验结果的同时考核学生对实验原理相关问题的理解程度,这样,既随时掌握了学生实验的情况,也督促了学生学习实验的自觉性。在评定成绩时,注意了解学生在实验中是否有敏锐观察现象、深入思考问题的能力对有独到的见解和对书本内容认识上有创新的学生,给予鼓励和较好的成绩[3]。

3结束语

建设好计算机硬件课程群实践教学是一个长期的过程,我们将不断修订人才培养方案,完善实践教学体系,改进实践教学方法,以期培养更多的应用型人才。

参考文献:

[1]严波,严春妍,丁治中,等.产品设计课程群实验教学方法与手段的改革[J].实验室研究与探索,2012(5):128-130

[2]张雯雰,肖娟,刘华艳,廖隽婷.计算机组成原理虚拟实验系统的设计与实现[J].实验室研究与探索,2014(5):65

[3]鲁荣波,李宗寿,贺宏遵,李必云.加快计算机硬件课程群实践教学体系改革,提高学生实践和创新能力[J].当代教育论坛(综合研究),2011(2):111.

作者:朱卫平 单位:湘南学院软件与通信工程学院

第三篇:计算机硬件教学改革措施研究

1计算机类学科的专业特点

1.1知识更新速度快

计算机技术发展十分迅猛,使用的范围也比较广泛。其范围有科学计算、文字信息处理、多媒体技术、工业把控等多个方面。计算机的种类根据不同的使用方式主要划分为单片机、个人计算机、工业控制机和大型计算机等。计算机技术的大量使用和迅速发展,这就需要高等学校在进行教学的时候,适当的传递新型的信息技术,让学生能够更好的适应社会。当然还是要以不增加课时数量为基础,进行针对性的教学改革,这样才可以保证在课程体系中融入新的知识内容。

1.2知识体系关联紧

计算机学科的专业基础课和专业课主要划分为软件课程和硬件课程。不但软件、硬件课程之间存在一定的联系,软件和硬件之间关系也十分密切。在现在多种多样的课程中,很多课程之间都有内在的联系。现在很多教材为了保证内容的完整性,把和专业有关但是联系不紧密的内容融合在教材中,使得很多课程内容出现重复的情况。这样就会使得学时过于紧张,这样不但阻碍了学生的积极性,还对教学效果的融合性造成了阻碍。

1.3动手能力要求高

计算机使用具有一定的实践性,不论是在进行软件学习,还是在进行硬件学习,都需要利用实践来认识和理解学习的关键内容。如果只是重视教学理论,而不注重学生的实践性,这样就会阻碍教学质量的提升。如果学生不会操作,就不能深入理解知识的实际意义。所以在课程内容安排的过程中要表现其实践性。如果理论知识较多,并且没有其实际价值,就让使用技术方面的课时白白浪费,从而阻碍教学水平的提升。

2高职硬件教学改革的措施

2.1调整课程体系

教学效果模型R=f(T,S,B)中的三个要素分别是T(Teacher)也就是老师,S(Student)也就是学生以及B(Bridge)就是我们所熟悉的中介。在这里中介主要是指教学内容和实际的教学模式,像是教学方式、教学技术、教学组织形式等。其中的教学质量R(Result)需要教学活动中的老师、学生和中介的相互配合,从而有效的提升学习质量。根据这个模型,我们可以构建一个计算机学科课程系统中介模型,也就是B=f(H,S,A),这里面的硬件课程H(Hardware)、软件课程S(Software)和动手能力A(Application)三个元素之间也有密不可分的关系,彼此相互影响。学生在学习软件课程的时候需要硬件知识的配合,在学习硬件知识的时候还要掌握软件是怎样对硬件造成影响的,只有学生熟练的把握这些课程知识之后,才能够熟练的使用软件和硬件知识,从而研究和设计出更多的具有创造力的产品。现在的问题主要集中在,计算机专业的学生对硬件课程、实践操作能力和创新能力方面存在一定的问题。

2.2有机融合课程

转变课程系统的直接方式就是对课程内容进行相应的调节。并且把技术比较落后的或是使用数量比较少的内容从课程体系中去掉或是缩减,把一些联系紧密的课程进行有效的融合,把一些新型的技术内容及时准确的融入到课程体系中去。通过这样的方式可以让教学过程更加的顺畅,进一步提升教学质量,并且还可以用更多的空间来填补新的科学技术到课程系统中去。

2.3加强动手能力

实践操作能力的培养是计算机类专业学生所必备的因素之一。针对软件课程和硬件课程中的实践操作能力来说,两者之间是存在差别的,在学习软件课程的时候,因为很多学生都有自己的电脑,因此在进行学习的时候,感兴趣的学生可以进行实践操作。但是在进行硬件学习的时候,需要给实践操作相对应的环境和设备支撑,如果在课程安排的过程中忽视了这方面的内容,学生只是学习一些乏味的理论知识,没有进行针对性的操作训练,就会让学生对硬件课程丧失兴趣和热情。因此在课程体系中需要加强实践操作方面的能力,而且还要安排相对应的实验设备和相对应的场地。有的学校把实践的部分从理论课程中分离出来,单独设立课程。

3高职教学改革的实践

3.1教材改革是教学改革的基础

针对上面的改革方式,我们在实践训练的时候,第一步要对教材进行改革。通过研究计算机的学科特征,并且以《电路分析》、《模拟电子技术基础》和《数字电路技术基础》几门课程的内容为基础,编写出适合改革潮流的教材。在编写教材的时候,把一些所占空间较多、学生不容易理解的、计算机专业运用比较贫乏的内容进行抽象的讲解,只是对其中的概念进行简单的介绍。再者就要把有些内容进行融合,例如把电源的内容融入到二极管的使用中,对相关内容进行分析;有的内容介绍的是新型的科学技术,像是数字电路中很多都是以大规模的电路为主要案例进行分析。

3.2现代教学手段是教学改革的措施

(1)构建讨论区。在网络课件中构建“在线论坛”,学生可以根据自己的实际情况,在论坛中表述自己对一些问题的看法和意见,或是利用论坛来解决学生中遇到的困难,也可以更加深入的探索一些问题。并且老师也可以通过论坛更加深入的了解和把握学生的实际状况和思想变化。(2)构建聊天室。“聊天室”是为了实时的处理问题或是进行问题的讨论,在“聊天室”中同学可以针对一些问题进行讨论,老师还可以使用聊天室进行问题的处理。站在使用的层面上来看,有的公式不容易进行详细的表述,这也是网络课件在以后急需要进行完善的地方。(3)科学合理的使用多媒体技术,多媒体技术是展现课程内容的主要方式。在电路中有很多内容和语言是传统媒体不能展现的。学生在理解方面存在一定的难度性,为了帮助学生更好的处理具有难度性的知识内容,可以利用flash动画把抽象的概念更加的具体化。

4结语

高职教学改革的工作时间较长、范围较广,尤其是随着科学技术的迅猛发展,教学改革也在不断的变化,还需要不断的吸取和总结经验,这样才能保证教学改革的合理进行。

参考文献:

[1]王毅,王晓丹,王晓楠等.计算机硬件技术基础课程研究型教学模式的探索与实践[J].计算机工程与科学,2014,36(z2):307~311.

[2]黄勤,唐丹,李楠等.融计算思维于"计算机硬件基础"课程的改革[J].电气电子教学学报,2015(1):8~11.

[3]舒燕君,刘宏伟,罗丹彦等.面向计算机硬件系列核心课程的实验教学改革探索[J].现代职业教育,2016(1):6~9.

作者:焦燕 单位:包头职业技术学院计算机与信息工程系

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