硬件类课程教学（精选10篇）
硬件类课程教学 篇1
一、引言
在当前教育背景下, 如何将枯燥难懂的硬件类课程与蓬勃发展的网络技术结合起来, 充分调动挖掘学生自身学习的潜力, 是网络时代发展的趋势[1]。针对这种情况, 我们对现有的教学方式、方法进行归纳总结并加以改进, 结合高校学生的学习特点, 开发了融合崭新教学理念的《微机原理与接口技术》网络教学平台[2]。
笔者仅对本网络教学平台中, 学生学习效果的评价原则及方法进行简要的介绍。
二、教学评价原则
传统的教学评价, 往往采用试卷考试的方式, 以最终取得的卷面分数来评价学生的学习效果。这样做虽然能够快速直观地检测学生阶段性的学习效果, 但这种“一考定论”, 只重结果、不重过程的评价方式不可避免地强调了学生的应试思想, 难免影响到学生的学习态度及学习积极性, 从高校培养创新型人才目的的角度看是不可取的。
大学阶段的培养目标是具备一定的专业综合素质, 有一定的理论和实践能力, 具有自己学习专业知识和排除解决问题能力的富有创造精神的人才[3]。因此, 本网络教学平台对学生的学习评价始终围绕这一原则展开, 通过全面考察学生的理论基础、实践能力、自学能力及解决问题的能力, 结合学生的学习态度和日常表现, 并借助网络平台的实时记录的能力, 将这些信息记录整理, 最终汇总出学生的综合测评成绩。
三、教学评价方法
在教学评价原则确定下之后, 平台采用了多种方法进行评价。
1. 理论和实践能力的评价
在网络环境下, 对理论和实践能力的评价依然要以学生知识的牢固掌握和灵活运用为核心, 综合网络课程后所留作业的完成情况及定期的单元测验情况, 实现对学生的基础常态性评价。
通过在部分教学阶段设置学科竞赛等方式, 学生学习的积极性提高了, 动手能力增强了, 学习的知识内容加深并拓展了。通过学生的竞赛情况, 网络平台完成对于学生学科能力的提升性评价。
为了提高学生综合运用知识的能力, 在一定的课程阶段, 我们设计一些综合性、研究类的课题, 鼓励并引导学生对这些问题展开探讨, 并根据最终的结果实现学科的拓展实践评价。
2. 自学能力的评价
在大学中, 教师仅仅是领路人的角色, 一些专业知识细节和较深的内容, 需要学生自己探索和研究, 这就需要学生具备一定的自学能力, 这种能力也是学生在大学中应该培养的、未来走上社会适应工作的基础能力。
在网络教学环境下, 教师可以有针对性地添加与课程相关的知识内容, 对网络课程进行有效的拓展和延伸。这些内容包括相关知识的文档、链接地址、相关电子书籍及教学视频。为了检测学生对这些课外知识的自学能力, 网络平台借用学生在网络平台中所点击下载这些添加内容的数量及相应知识内容的难度系数等指标进行综合测评。之所以选择这两项作为指标参考, 是因为此部分内容为课程以外的拓展内容, 主要是为开阔学生的视野, 培养学生的自学能力而设立的, 学生在学习这些内容的过程中, 其学习效果和要求并不像网络平台中那些紧扣大纲的网络课堂教学一样, 因此, 应首先考虑学生的学习态度和学习热情。但同时, 为防止学生为提高测评成绩而片面追求点击下载率的情况, 可在这些附加的自学内容后添加部分问卷内容, 以学生实际回答的情况作为前期点击下载率和难度系数有效性的依据。
3. 解决问题能力的评价
平台模仿类似“百度知道”, 制作了“你问我答”模块, 学生将自己在学习过程中遇到的问题上传发布, 求助其他同学进行解答, 然后根据其他同学对问题解决的贡献程度, 将自己所有的分数提取出来, 给予希望提供帮助的同学。获得分数的同学, 在达到一定分数前提下, 网上的虚拟身份可以得到升级。而得到解答的学生也要不断地帮助其他人以得到分值, 从而才能继续在平台中悬赏提问。这种做法, 既满足了学生的成就感需求, 督促了学生不断提高自身解决问题能力, 又使得平台可以根据学生所得分数, 对学生解决问题的能力有一个量化处理。
为防止部分学生仅仅依靠某个大家可能经常碰到的问题而重复回答得分, 平台将经常出现的问题及答案整理公布。如果有学生再次遇到此类问题而想在平台中悬赏提问的话, 平台就将根据问题中的关键词, 自动转到已经公布的该类问题, 从而减少此类重复回答。
4. 学习态度和日常表现的评价
这两项内容在以往, 很难作到量化评价, 而且, 往往被忽视。这样做的结果使得学生平日松松垮垮, 懒散成性, 考前风风火火, 临时抱佛脚。对一名学生, 这些内容评价的公正与否, 直接决定了学生的学习态度与学习热情如何。尤其是在网络教学中, 教师和学生无法做到面对面的交流, 学生的日常学习情况更是无法使用教师个人感受来进行衡量。
基于此, 平台采用以下几项指标来进行解决:1) 学生的登录总次数, 旧课与新课之间的登录次数, 每次登陆的停留时间等登录指标。2) 学生参与回答问题的数量等参与指标。3) 学生作业提交率和作业按时提交率。通过这些直观的量化结果, 可以对学生学习态度和日常表现进行相应的评价。
四、教学评价中应用的其他原则
除了采用上面的指标对学生进行综合测评外, 平台中还使用了“激励性”评价的原则。所谓“激励性”评价, 并不是真的将其量化为指标, 综合到最后的测评成绩中, 而是在学生出色地完成一项任务后, 通过发音和图标显示的方式对其进行表扬和肯定。采用这种方式, 学生在学习中不断得到肯定和支持, 其自信心和个人认可程度不断提高, 学习的热情和各方面的能力随之提高。
摘要：本文以成型的高校硬件网络化教学平台为依托, 对网络化教学的教学评价环节进行了探索, 并围绕平台采用的评价原则, 结合网络教学的特点, 对大学生理论和实践能力、自学能力、解决问题能力、学习态度和日常表现的评价方法展开了阐述。
关键词：高校硬件类课程,网络化教学,教学评价
参考文献
[1]戴雯惠, 李琼.微机原理与接口技术课程网站的设计[J].中国现代教育装备, 2007, 9 (12) :21-24.
[2]陈瑞斌.高校计算机硬件类课程的网络化教学研究[J].中国青年科技, 2008, 8 (12) :24-26.
[3]刘道玉.论大学本科培养人才的模式[J].中国地质大学学报 (社会科学版) , 2008, 2 (12) :35-38.
硬件类课程教学 篇2
我是应聘的创维的硬件研发，其它岗位的笔试情况不了解，感觉创维的硬件研发类的考的知识点比较多，有点难的。
1有27个选择题，80分，两个计算题，每个十分，最后一个开放性的题目“你认为一个电子工程师需要具备什么条件”没有分，估计是看你人怎么样的。
2.题型分析：第一题是电路的戴维南定理，这个大家懂吧!
第二：大部分是考的模电和电视机原理的.知识，模电重点在前面几节，像BJT的共射，共集，共基是必考的。后面MOS管和功率放大的不怎么考。对于电视机原理我相信很多电子信息工程专业的人是没有学过的，不过不要紧，网上搜下电视机原理考试题目，看它一百多个，不会把它记下来也行，考试时有个印象也好，我考前看了下一下，时间花少了，还是准备不够充分，
第三：我记得的题目跟大家说下，有个protel快捷键的题目，大家网上搜下，就那么几个，不成问题的;安卓系统是什么处理器体系结构，当然是ARM啦;还有涉及到C语言和单片机几个很基础的概念题，不用太担心，不难;后面计算题目考了个BJT的电路图，要你判断两个二极管的亮灭状态和三极管的状态;还有个计算题目是考电视机红外发射系统，给一个01数据码，让你按规则进行编码，然后再把输出的编码写出来。这是数电和模电的知识结合，电路图是一个共射极三级管，共射的性质大家知道吧，输出输入反相，所以输出就是输入编码的反码，大家知道了吧!
硬件类课程教学 篇3
【关键词】硬件 宏观和微观 抽象和具体 具体和生动
目前我校在计算机专业中开设了若干硬件课程，本人主要承担了《单片机原理及其接口技术》、《嵌入式系统原理及应用》、《PLC编程及应用》等课程的理论教学和实验教学方面的工作。由于计算机专业的培养目标和电气自动化及电子仪器专业的培养目标不同，计算机专业不可能过多的开设电子、电路原理及设计方面的课程，同时又由于课时所限，不可能在有限的时间内给学生作深入细致的讲解，这给学生学习硬件课程带来困难的同时更给老师的教学方式、方法、教学艺术提出了更高的要求。根据本人的教学实践，谈谈在硬件课程教学方面的体会。
一、把微观的讲宏观
大规模或超大规模集成电路技术是计算机硬件发展的基础。在单片机、嵌入式、PLC的CPU芯片上集成了数量众多的微电子器件，具体表现为各种工作寄存器、控制寄存器、状态寄存器、外围接口电路以及各种控制逻辑电路，这些摸得着、看不清的微小的器件组成了具备人脑功能的一种具有高度智能化的电子装置。在讲授这部分内容时，要给学生讲明白，这种装置的组成道理和其它物体、设备如汽车、楼房一样，是各种部分的有机组合形成的，把这种微观的东西想象成宏观的东西进行理解，拉近学生与硬件的距离。
二、把抽象的讲具体
计算机专业的学生只是学习、使用硬件而不是开发、设计硬件，各种微控制硬件逻辑电路设计原理对他们来说是复杂和抽象的，但是作为使用来说，学生只需要知道硬件的组成部分、各部分具有的功能和如何使用就足够了；使用硬件或者说支配硬件都是通过指令的方式，指令执行的过程就是控制硬件动作的过程，尽管微电路中硬件的动作我们并看不到，但是它们对外输入、输出的引脚信号状态电路的变化有些是可以测量观察到的，也就是说这些东西并不深奥。而只是高度集成化了使人感到有些抽象，我们完全可以把它们看成透明的东西。
三、把具体的讲生动
在内存管理方面，不论PC机还是各种单片机、ARM系列内核、PLC的CPU模块一般都是以字节为单位进行编址管理的，这就可以把内存看作一个教室，内存的每个单元相当于一排排的座位，其地址编码对应于每排的序号，单元的每个位对应于每个座位号；在段页式内存管理中，可以把一个教室看作一个段，一个教学楼看作整个内存空间，一个教室的房间号相当于段的编号，如此，可以帮助学生很快理解内存管理的方式、方法。同时、对内存的扩展，不外乎就是在教室里增加几排座位或几个教室而已。
四、硬件教学要有可操作性
在硬件教学中要把复杂的电路原理将简单，一个复杂的硬件模块对外的表现就是一些引脚，要让学生深刻理解各个引脚的含义和使用，理解引脚信号的对应连接，从硬件电路上找到信号的根源，从实物器件上找到引脚与外部信号线的连接，并说明连接的道理和原因，使学生对信号线的认识深刻而清楚，增强学生对硬件可操作性的认识；同时要加强学生实践动手能力的培养，这包括软件编程能力和硬件接口能力的培养两个方面，在这类课程中软、硬件是紧密结合、对应的，软件编程受硬件的地址规定、功能特性、指令使用的限制，软件是在硬件认可的方式下进行。
五、接口问题的共性解决思路
一个CPU芯片，就像一个人的大脑，只是具备了一定“思维运算”的能力，还不具备与外界打交道、解决实际问题的能力，要与外界打交道就需要给它配上“眼”、“耳”、“鼻”、“口”“舌”、“手”，“脚”等协同部件，就像一个人，如何感受信息、表达信息，如何根据自己的意愿产生动作、达到自己的目的，就必须有自己的五官和四肢一样，CPU芯片也要具备这些外围功能器件它才能发挥功能，如果它缺少某些器件就必须缺什么补什么，这就形成了接口技术，很多功能器件都可从市场上买到自己扩展。现在有些接口电路如串口通信、中断系统等做在CPU芯片里面了，但它们仍属于接口电路部分，通过其外部引脚来使用它们。接口问题就像解决日常生活中的问题一样，当自身的能力不够时可以通过与外部力量的合作帮助解决。
六、实验教学与理论教学的统一
计算机硬件的理论教学和实验教学是紧密联系的，理论教学的内容要在实验教学中贯彻和理解，理论教学甚至可以在实验室中进行；硬件教学的实验设备在市场上有很多产品可以选择，但实际上这些封装好的产品不利于对学生硬件原理和内容的真正理解，有条件的话还是提供实验材料和实验平台自己搭建硬件电路完成实验内容，这样可以更好地理解理论方面的内容。
七总结
硬件类课程教学 篇4
1 计算机硬件类课程实验教学体系的改革与建设
1.1 计算机硬件类课程实验教学体系的现状
现在的计算机硬件类实验教学,在课程安排上,存在相互脱节的问题。各门课程的实验内容相互独立,每门课程建立了一套自有的实验教学体系。在实验内容安排、实验平台的使用上,没有考虑计算机硬件课程之间的内在联系。以中央处理器(CPU)为例,在数字逻辑课程,寄存器、加法器、译码器等内容是课程重点,而这些逻辑电路是构成CPU的基本部件。在实验教学中,安排较多学时进行验证性实验。在计算机组成原理课程,会重点讲解CPU的工作原理和设计思想,并给出了CPU内部各组成部件的电路结构框图。在实验教学中,以CPU为核心的基本模型机实验是该课程中最重要的实验。而在微机原理与接口技术课程中,所有的内容主要围绕对CPU的编程展开。在实验教学中,利用汇编语言进行程序编程和对接口操作进行编程是最主要的2个内容。在单片机原理与应用课程,主要围绕MCS-51单片机的内部结构和指令系统进行讲解,在实验教学上,主要是汇编或C语言编程以及单片机应用编程。从上面的分析看出,在计算机硬件类课程,一直贯穿着CPU的内容。但由于这些硬件课程讲解的侧重点不同,并且在不同的学期授课,因此,很多学生无法掌握这些硬件课程之间的内在联系,造成学生知识结构体系的零碎化。
1.2 计算机硬件类课程实验教学体系的改革
计算机硬件类课程之间存在密切的内在联系,学生通过这些课程的学习,应该能够逐步建立起整个计算机系统设计的概念,掌握计算机系统的设计技术[1]。为了达到这个目标,我们构建一个新的计算机硬件类课程实验教学体系。在原有主要课程的基础上,增加EDA技术、计算机综合系统设计等创新类课程。对原有计算机硬件课程,结合EDA技术对其改进。比如在数字逻辑中,对译码器、加法器、寄存器、触发器等知识,不但要介绍其功能和电路逻辑,而且给出基于硬件描述语言的实现方法。在计算机组成原理中,结合对CPU的工作原理和设计方法的介绍,逐步给出CPU的ALU、控制单元、中断系统等电路的EDA设计思路。在实验教学中,可以要求学生编写出具体的HDL实现代码。而在计算机系统结构中,利用EDA技术,在实验教学中实现对流水线CPU、带Cache的CPU的设计实现。
而在计算机综合系统设计课程中,将数字逻辑、计算机组成原理、微机原理与接口技术、单片机原理与应用、计算机系统结构等课程的内容,以CPU为主线,形成各门课程内容上的全面贯通,加深对各门课程内在联系的认识,最终使学生建立全面的计算机硬件知识体系结构。
1.3 新实验教学体系的建立
通过对计算机硬件类课程在教学上的通盘考虑,理顺各门课程的内容安排,分清每门课与其先修课和后续课之间的关系,建立一个合理、科学的实验教学体系。根据课程内容间的内在联系和其先后衔接顺序,考虑实验内容的阶段性、层次性,我们将计算机硬件实验课程分为三个层次[2],分别为:基础层、拓展层、综合层,见图1。
基础层包括数字逻辑、计算机组成原理这两门课程的实验。数字逻辑实验是整个硬件类课程实验的基础,实验内容既包含组合逻辑电路和时序逻辑电路的验证性实验,也包含电子琴、数字频率计、电子秒表等综合性实验。同时增加关于EDA技术的应用设计实验,让学生初步学会EDA设计的方法,包括Quartus II的软件使用,并使用该软件进行仿真实验。电子工艺实习的主要内容:(1)元器件和集成电路的基本知识;(2)手工烙铁焊接技术;(3)电子工程图简介;(4)印刷电路板设计与制作[3]。我们选择AM/FM收音机为实习产品,学生通过焊接、安装、调试等一系列动手操作,为以后的硬件实验课、课程设计、毕业设计奠定实践基础。计算机组成原理实验,主要进行存储器、总线、运算器、以及控制单元等各功能模块的工作原理实验,在此基础上,使用计算机各功能部件构建基本模型机,使学生构建计算机系统的完整概念。计算机组成原理综合性设计实验让学生从指令系统入手,设计出硬布线逻辑CPU和微程序思想CPU。
拓展层是在基础层的基础上,将概念型CPU进行拓展。其中,微机原理与接口技术是以通用型CPU(比如8086、80386、Pentium等)为中心,讲解其X86指令系统,掌握汇编语言的编程规则。按照汇编、连接、可执行文件生成、调试的流程让学生掌握汇编语言的编程与调试。在此基础上,通过接口技术的实验,加深学生对微机结构和各种接口芯片的理解。单片机技术是以MCS-51型CPU为中心,掌握其指令系统和编程规则。在拓展层,这2门课程都要开展计算机定时器/计数器、中断控制器、并行接口、串行接口、A/D转换等常见I/O接口部件的实验,使学生能熟练进行应用程序开发技术。
综合层包括计算机系统结构和计算机综合系统设计。计算机系统结构实验要求学生掌握多周期CPU、流水线CPU、带Cache的CPU的设计等实验内容。计算机综合系统设计要求将CPU、中断控制器、定时器/计数器、键盘控制器、LED数码管控制器、UART串行通信控制器件设计整合成一个完整的计算机系统或So C芯片,并进行软件编程调试、优化结构和系统性能评价等。在综合层,要让学生充分利用EDA技术,在基础层、拓展层的基础上,按照自顶向下的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,由硬件描述语言完成系统行为级设计,利用先进的开发工具自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布线、仿真及特定目标芯片的适配编译和编程下载[4]。
2 计算机硬件实验教学平台的改革与建设
2.1 计算机硬件实验教学平台的现状
目前计算机硬件实验教学的实验平台,如计算机组成原理实验箱TEC-2000、Dais-CMH等,微机原理和单片机综合实验箱HK8688等。虽然设备操作简单,实验成功率高。但存在以下缺陷:
2.1.1 实验平台基本硬件化
在这类实验平台上,学生只能严格按照实验指导书的实验内容、操作步骤进行验证性实验,很难开展设计型实验。比如实验室现在所用的数字逻辑实验箱,所用到的各类门电路芯片都已经插好在电路板上,学生只需要根据实验指导书连线,进行实验验证即可。在实验过程中,很难发挥学生的主动性,极大地限制了学生创新性思维的发展,也严重消弱了学生的实验兴趣。
2.1.2 实验设备与计算机当前主流技术差距较大
现在的计算机硬件实验内容仍然是上世纪90年代左右的计算机知识,缺乏对计算机当前新发展技术的体现。比如在计算机组成原理里缺乏对RISC CPU的介绍,对于ALU没有介绍并行计算的实现算法。在微机原理中缺乏对现代计算机架构的介绍,没有引入南桥、北桥、前端总线以及超线程等概念,基本停留在Intel 16位CPU 8086的介绍。而单片机主要讲述MCS-51系列,对许多新型单片机如AVR、C8051F没有涉及。而现代计算机技术飞速发展,根据摩尔定律,计算机性能每18个月提高一倍,因此大量的新技术、新概念不断出现。但实验这些变化无法及时反映到实验设备上,这是实验设备常见的局限性。
2.2 基于EDA技术的计算机硬件实验教学平台
应用EDA技术,设计计算机组成原理实验教学平台。该实验平台采用大规模可编程逻辑器件,结合EDA技术的硬件设计思想,建立一个开放式的计算机组成原理实验平台。该实验平台以FPGA芯片为核心,配合存储器芯片、输入输出模块、通信模块,共同组成一个32位的计算机组成原理实验平台。在计算机组成原理功能模块实验时,结合altera或者Xilinx等公司的EDA软件,使用硬件描述语言编写各功能部件的设计方案,然后通过进行编译、连接和适配工作,得到二进制文件。通过对各部件进行综合、仿真、验证等。最后封装成图形化顶层文件。而在综合性实验中,既可以完成无流水无Cache的最基本的CPU设计,也可以是既有流水又有Cache的复杂CPU的设计。
在该实验平台上,通过进一步对硬件资源进行整合,以该实验平台为基础,加入相应的各个实验课程的辅助模块,即数字逻辑模块、微机原理与接口技术模块、计算机系统结构模块。从而将该实验平台扩展为一个计算机硬件实验教学的公共开放平台。使得原本分散在不同类型实验平台上的课程实验得到了统一,消减了多种实验平台带来的教学成本,更为重要的是提高了学生的实验学习效率,取得了良好的实验效果。
3 总结
计算机硬件类课程对于建立学生全面的计算机系统知识体系具有重要作用,而计算机硬件实验教学不仅仅是对理论教学的强化和补充,更对培养学生的动手实践能力、启发学生的创新意识、建立对科学研究的兴趣都具有重要的作用。因此,按照由简单到复杂、从理论到工程的教学思路,建立了一套优化的计算机硬件实验教学体系,让学生建立起计算机系统的整体概念,掌握计算机系统各部件的内在联系。而开放式的实验教学平台的建设,保证了所提出的优化实验教学体系的有效实施。
摘要：计算机硬件教学属于计算机专业教学的重要组成部分,而计算机硬件实验教学是理论知识的验证与巩固的重要环节。针对目前计算机硬件实验教学的现状,从实验教学体系、实验教学平台进行改革与探索,提出了分层次的计算机硬件优化实验教学体系,建立了一个以计算机组成原理实验为核心的开放式实验平台。促进了理论教学与实践教学紧密结合,可以适应学科发展和IT企业对高层次计算机专业人才的需求。
关键词：计算机硬件实验教学,实验教学体系,开放式实验平台,EDA技术
参考文献
[1]艾明晶.EDA课程在计算机专业硬件体系实验教学中的作用[J].实验技术与管理,2005,(10):88-91.
[2]李绍平,余桂兰.基于EDA技术的计算机硬件实验教学体系构建[J].中国现代教育装备,2009(77):97-99
[3]戚梅,东野长磊.构建计算机硬件实验教学体系[J].实验室研究与探索,2009(28),9:131-132.
硬件类课程教学 篇5
关键词：云空间特征 课堂活力 教学创新
目前，结合湖南省世界大学城云教学平台的推广，笔者所在学校积极响应省教育厅的号召，申购了5000个云空间账号，全校利用云空间网络开展教学创新。世界大学城云空间是一个资源共建、共享型交互式教育学习网络服务平台，为每个人建立了一个功能强大的终身学习空间，以视频教育为主，融合了国内外最先进的SNS、KNS、WNS架构优点。空间聚合了微博管理、栏目管理、文章视频管理、人脉管理、相册管理、数字图书馆、课堂魔方、留言板、资源附件管理、资源智能编辑、视频直播课堂、视频交流教室、教研苑、仿真大厅、课堂作业、在线考试自测、读世界、受托栏目管理、开心对对碰、财务管理、资源推送汇聚、专递视频课堂、多维课件工具、即时交流工具、在线视频转换等强大的功能模块。利用空间学习，每个学生、每个学校都能轻松拥有一个功能强大的交互式网站。
一、世界大学城云空间的功能特征
世界大学城云空间的核心理念是：“大家帮大家，找到你想学习的一切。”云空间同时也是一个资源共建、共享型教育服务平台。
1.机构自主管理的专题培训考试平台
该平台可以开展规模化远程网络学习培训和网络自动考试，例如大规模网络培训及网络自助考试、自动评分统计，全国性或区域性大规模教师或学生网络培训及网络自助考试、自动评分统计等。
2.课堂魔方
课堂魔方既是老师的多媒体备课、上课系统，也是学生的多媒体课程笔记系统，师生资源收集、加工、组合简单便捷，可在一个视窗同时展示文字、图片、音频、视频、flash、pdf等。
（1）功能强大的独创课堂魔方系统使老师的上课、备课、课件制作简单方便，随心所欲，使学生的学习、笔记、作业、交流简单快捷，无处不在。
（2）多媒体课件包括文字、图片、音频、视频、flash、pdf的展示方式，使课堂生动活泼，简单方便的课堂资源收集、组合，只需一键操作。老师不但可以利用自己上传的资源，还可以任意组合世界大学城的所有资源，而课件只需组合、确定便立刻生成，非常方便，学生可以任意收藏、组合老师的课件元素，形成自己独特的学习笔记，简单方便。同时，可以在老师的课堂魔方上进行师生交流、答疑解惑、完成课堂作业。
3.三维立体在线仿真实训
世界大学城仿真大厅平台提供了三维立体在线仿真实训，在强大的云计算能力的支持下，模拟、再现各种实际操作，足不出户便能完成复杂工作、工种的操作实习实训，每个人都可以上传自主研发的仿真项目，既为本校提供在线仿真学习，也可以面向国内外开展基于仿真实训的在线远程培训。
二、利用云空间资源，创新教学方法，提高学生学习兴趣
学习兴趣是学生对学习活动或学习对象喜好的情绪，或趋近的意识倾向。它是一种学习动力，是学习积极性中最活跃、最现实的心理成分。笔者以计算机硬件组装维护课程为例，分以下几个步骤，激发学生的兴趣，让课堂充满活力。
第一，笔者利用摄像机，把要组装的计算机硬件和安装系统软件的过程、步骤录制下来，编辑、转换成网络空间需要的FLA格式后，上传到教学空间课堂魔方栏目里。
第二，笔者将教授的计算机硬件组装维护课程，制作成多媒体PPT文件，上传到世界大学城云空间的课堂魔方栏目中。多媒体课件包括文字、图片、音频、视频、flash、pdf等，展示多媒体课件，可使课堂生动活泼，课堂资源收集、组合简单方便，学生只需登录账号即可进入操作，老师就知道哪些学生在学习，记录学习过程。
第三，在一体化教室中，学生感受到所学知识与生活紧密联系在一起，同时学生切实感受到学好这门课程，可以在家里自己排除电脑出现的一些故障，这样的实用型课程既为学生的实际操作做好了铺垫，又体现了专业课程的实用价值。笔者在传授计算机硬件组装维护一体化课程时，先让学生看笔者制作的视频，进入世界大学城的空间，打开课堂魔方栏目，就可以看到这门课程要学习掌握的内容。在实训一体化课堂里，笔者把全班分为12组，每组有4～5名学生，每组有一台能正常工作的电脑。学生看完教师制作的操作视频，笔者会再一次在讲台上进行演示，让学生认真观察笔者组装电脑的每一个步骤。看完演示后，学生动手拆解、安装电脑主机板卡及安装电脑程序。在安装过程中，笔者会一组一组地查看学生安装的结果，在查看的过程中，笔者发现学生的学习兴趣非常高，学生会积极主动学习，努力学好，有了学生内在的学习动力，只需专业老师进行引导、排查学生动手操作出现的故障，引导学生在短时间内掌握这门技能。
第四，授课后的课堂作业，是学生利用自己的账号进入世界大学城的空间，填写交流心得，告诉大家在安装电脑中出现的一些意想不到的问题，相互学习，相互提高。
三、教学模式改革创新的作用
教学模式的改革创新改变了以前传统的靠三尺讲台、一支粉笔、一本书进行言传身教，改变了以前的“三环五步”教学法，实施空间立体化教学，不受时空限制，一门课程利用先进的网络技术和科学手段，学生往往在一两个月内就能掌握一学期的授课内容。
在云空间教学资源库中，笔者按照计算机硬件组装维护课程标准和培养目标建立教案、多媒体课件、案例、视频和实践指导等，并将资源库上传到空间。通过“课程导航”的索引，使学生明确学习目标、任务及方法，同时提供辅导答疑系统，学生可以根据自身的个性特点、兴趣爱好、专业发展和今后职业生涯取向，随时随地通过网络访问、学习、下载教学资源、与教师空间探讨等方式进行自主学习，最大限度地挖掘学生的学习潜能。正如教育家苏霍姆林斯基说：“尽可能深入了解每个学生的精神世界——这是教师的首条金科玉律。”
有些学生在学习后，喜欢在网络空间里向老师留言提问，老师可以及时回复，不需要面对面作答，节省了时间，提高了效率，真正做到了时时课堂、处处课堂，使学生每时每刻都在进步。云空间教学改变了老师教学的手段和方法，改变了课堂的教学模式，改变了学生学习的方法，在这些改变中，突破时间及空间，最大的受益者是学生，最辛苦的是老师，特别是还没有掌握现代信息化工具的年长教师，他们在信息时代里与学生共同成长。
总之，在中职学校上理论及实训一体化课，如果不使用现代的计算机及网络技术激发学生的兴趣，仅凭一本书、一张嘴、三尺讲台、一支粉笔是没办法吸引当代中职学生的。事实证明，利用云空间进行教学创新，确实起到了事半功倍的效果，依托网络技术，教学模式得到了创新，处处是课堂，人人是老师。
参考文献：
[1]陈鸿俊.谈世界大学城教师个人空间的六大功能[J].中国教育信息化，2012（5）.
[2]王柯敏.在全省加快推进教育信息化工作视频会议上的讲话[R].2013-3-15.
硬件类课程教学 篇6
《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2010年) 》[1]中提出建立现代职业教育体系、优化高等教育结构、实行高校分类管理三大任务。这三大任务的交集就是地方本科高校在现代教育体系中的科学定位问题, 要解决这一问题, 首要任务就是实现地方本科高校向应用技术型高校的转型发展。
顺应经济发展方式转变的趋势和地方本科高校转型的内在需求, 各地方本科院校都在积极调整人才培养战略。而地方本科高校在人才培养过程中, 实践教学正是培养学生创新精神和实践动手能力最直接、最关键的环节, 其优势在于能把理论知识和实践相结合, 提高学生对理论知识的理解和运用能力。因此, 在地方本科高校转型过程中实践教学体系的改革是转型的关键所在。
计算机硬件类专业课程是计算机专业中的核心课程, 实践性强是其突出特点之一, 改革计算机硬件类专业课程实践教学体系, 提升硬件类专业课程实践教学质量, 对于提高学生实践动手能力、树立工程意识、培养创新能力、增强就业竞争力起着重要的作用。
1. 国内计算机硬件类专业课程实践教学体系现状
近年来, 微处理器技术和微型计算机技术得到了突飞猛进的发展, 其应用也渗透到各行各业, 包括科学计算、信息处理、过程控制、仪器仪表、事务管理、计算机辅助设计、制造、家用电器、网络通信等方面, 极大地改变着人们的工作和生活方式, 已成为社会前进的巨大推动力。因此, 硬件设计技术和硬件工程能力已成为现在科技人员和高校专业学生必须掌握的技能。
国内计算机硬件专业课程实践体系却已远远的落后于技术的发展和时代的要求。计算硬件专业课程设置各高校都有所不同, 但是普遍都包括《电路与电子》、《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《汇编语言》、《单片机》、《嵌入式系统》、《体系结构》等。前面五门课程相对属于基础类低级课程;《单片机》和《嵌入式系统》属于应用性比较强的课程;《体系结构》属于理论性比较强的课程。
对于国内比较优秀的研究型高校, 比如“985”和“211”这类高校, 在计算机硬件实践课程体系的设置上, 近年来都在不断的改革[2,3,4], 也初见成效, 但这些实践教学的改革都是针对“研究型”高校的特点提出的。由于技术力量和资金各方面的悬殊, 其实践教学体系的改革并不适合地方本科高校。
而对于大部分需要转型的地方本科高校, 计算机硬件专业实践课程体系已严重的阻碍了应用型人才的培养, 由于这类高校在技术上和资金上都比较薄弱, 并且没适合自身发展特色的实践教学体系, 在实践教学过程中出现了很多问题。缺乏适合自身特色的实践教学体系。目前大部分地方本科高校现有的实践教学体系基本上是模仿“研究型”高校的实践教学体系, 而在技术力量和资金设备配置上却远远地落后于“研究型”高校, 使得这种模仿的实践教学体系难以适合地方本科高校自身人才培养的特色。
(1) 实验设备陈旧, 完全和新技术的发展脱节。许多硬件低级课程的实验还在用十多年前的固化实验箱, 已经完全落后于现在硬件技术的发展水平。
(2) 实验方式手段落后, 大部分硬件底层实验还是使用传统的实验箱。传统的实验箱存在诸多弊端, 大部分实验都是验证性的实验, 学生不需要理解实验的原理, 只需要按照实验指导书的要求, 连线、拨动模拟开关、观察指示灯的亮灭就能完成验证性实验, 不利用发挥学生的设计能力和创新能力, 且传统的实验手段受到时间和空间的制约。
(3) 实验内容跟不上应用技术的发展, 实验项目的设计与实验设备密不可分, 陈旧的实验设备中完成不了新颖的与应用结合紧密的实验项目。
(4) 实验课时严重不足。在传统硬件类专业课程的设置中, 实验课程只是理论课程的附属, 理论课程与实验课程的课时比通常是3:1, 实验课时完全不能满足硬件应用技术型人才的培养需求。课程设计环节不被重视。硬件类专业课程中只有少部分课程开设了课程设计, 并且课程设计的效果也不尽理想, 课程设计的选题也没有及时更新, 没有与社会应用需求接轨。学生课余时间没有实践条件也没有兴趣自主实践, 课外实践活动空白。
总之, 目前地方本科高校在转型发展过程中由于实验经费和技术力量的薄弱以及实践教学体系的不健全严重地阻碍了应用技术型人才的培养, 实践教学体系的改革是迫在眉睫。
2. 新的计算机硬件类专业课程实践教学体系
实践教学体系改革是一个全方位的改革, 计算机硬件类专业课程实践教学体系改革并不是针对某门单独课程的实践教学体系改革而是针对于一系列课程的实践教学体系改革, 因此, 其范围广泛, 涉及的内容繁多, 改革的措施也是全方位的, 改革的过程也将是复杂的繁琐的。以下是在地方本科高校转型发展过程中针对计算机硬件类专业系列课程所提出的新的实践教学体系。
(1) 确定实践教学目标。分析硬件类专业各门课程的特点以及与当前最新应用技术的结合点, 确定每门课程的实践教学目标。
(2) 确定实践课时。根据实践教学目标设置硬件类专业课程的实验课时, 课程设计课时及课外实践自主学习课时。
(3) 设计实验项目。结合实际应用需求, 设计硬件类专业课程的实验项目, 并注重课程间的内在联系与实验项目的实用价值, 将传统的部分验证性实验项目改为设计性实验。
(4) 改革实验方式。在硬件类基础课程实验中引入EDA技术 (如仿真软件Multisim) , 用仿真软件虚拟实现硬件实验, 与国际先进电子设计技术接轨;在硬件实用开发性较强的课程中购置硬件开发实材, 如在《单片机》实践课程中使用流行的51系列开发板, 在《嵌入式系统》实践课程中使用流行的ARM系统芯片, 让学生能在这些实验设备中真正的开发出有价值的系统和产品。
(5) 设置案例式的课程设计。为每门硬件类专业课程开设课程设计, 结合实际应用, 将真实的案例引入课程设计中来, 充分重视课程设计环节对学生应用能力及创新能力的培养, 培养学生独立的硬件设计能力和开发能力。
(6) 开展创新性实践项目。在课程课时之外开展创新性实践项目, 利用课余时间开放实验室, 并提供学习资源给学生自主学习和实践, 鼓励和指导学生参加各种电子设计或单片机设计、嵌入式系统设计大赛或“挑战杯”大赛等, 培养和锻炼学生的设计开发能力, 让学生的创造设计直接变成有效产品。
(7) 发展校外实训基地。高校与企业合作办学, 利用企业的实用项目资源训练学生, 让学生的应用技能和开发能力与社会应用需求接轨。
(8) 改革考核体系, 加大实践教学考核力度。传统的教学考核体系往往主要采取论文、考试等方式, 偏重卷面成绩。为了培养高素质的技术应用型人才, 必须对现行的考核体系进行改革, 加大对实践教学的考核力度, 增加实践教学考核成绩的比重。鼓励学生自主实践, 对于有创新性和设计性的作品在实践考核中予以重视和鼓励。
结论
本文以计算机硬件类专业课程实践教学体系改革为例, 探索地方本科高校具有自身特色、适合自身发展的实践教学体系。寻找地方本科高校向应用技术型高校转型发展的实践体系结构, 包括实验课程的设置, 实验课时的确定, 实验项目的设计, 实验方式的选择, 课程设计的实现, 课外实践活动的开展等, 培养出具有一定理论基础, 具有较强的实践动手能力和实践应用能力的高级应用技术型人才。
摘要：计算机硬件类专业课程是计算机专业中的核心课程, 实践性强是其突出特点之一, 改革计算机硬件类专业课程实践教学体系是地方本科院校转型发展过程中的必要措施。本文在深入分析地方本科院校计算机硬件类专业课程实践教学体系现状的基础上, 提出了新的计算机硬件类专业课程实践教学体系, 以满足转型发展及应用型人才培养的需求。
关键词：转型发展,计算机硬件专业课程,实践教学体系
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硬件类课程教学 篇7
关键词：计算机硬件,虚拟实验,计算机网络,数据库,实验教学
计算机专业硬件类课程内容包括电路原理、模拟电路和数字逻辑等,大部分都是计算机专业本科生的专业核心课程。硬件类课程理论严密、逻辑性强,它对提高学生分析与解决实际硬件中问题的能力有十分重要的作用,同时应用性也很强,是学生将来解决计算机相关的实际工程问题的基础。计算机类专业开设硬件类课程与电工电子专业的要求稍有不同,学生既要比较熟练地掌握电工电子技术的方法和应用,又不要求深入研究,同时,它对分析与设计都有一定的要求,以便掌握计算机相关硬件知识和从事计算机接口电路的分析与设计。
但是,在传统硬件类课程理论教学中,只是通过教授基础知识和讲解例题,达到学生对这门课理解的目的,会让学生觉得过于抽象。而在硬件类课程的实验教学中,一直使用的传统的实验方式,即主要基于电力电子实验平台,利用各种电表、双踪示波器及电路板,按照教师设计好的电路,连接导线、搭建电路,按照实验题目对电路的响应进行分析,这样的实验方法虽然直观,但是也存在一些弊端:(1)在实际的实验中,由于实验仪器设备的使用损耗,及实验元件的坏旧,教师设计好的实验题目的具体实现受到一定的影响,往往出现在实验课堂上需要临时改动实验设计。(2)在实际操作中,实验设备的老化也会使得实验结果不准确甚至出现异常情况,使得实验教学的效果变差,而且影响了学生对知识的直观学习和理解。(3)在电力电子技术实验中,教师和学生都是直接接触实验平台的,且正常使用的都是220V电源,如果对实验仪器设备检查不及时,会给使用者带来一定的危险性。(4)由于学生在实验中难免会因为误操作而损坏一些元器件,也会造成学校经费的不小的浪费[1,2]。
所以,针对计算机专业的特点,建设硬件类课程虚拟实验平台是对传统教学的改革,是对新的教学方式的探索。我们可以通过借鉴已有的对虚拟实验平台系统的研究和建设经验[3,4,5,6],设计出符合计算机专业特色的硬件类课程的虚拟实验平台系统,使得计算机专业学生大大提高对硬件类课程的学习兴趣和学习效果。
1 计算机专业硬件类课程虚拟实验平台建设目标
计算机类专业硬件类课程虚拟实验平台建设不仅是为硬件类课程理论课和实验课教学服务,而且可以方便师生的随时的学习、交流及课业管理。具体来说,包括:
1)辅助理论课教学。教师在上理论课时可以在教室里登录虚拟实验平台,结合实验软件进行演示,可以取得更好的课程讲解效果;学生只要利用联网的电脑,通过学习计算机类专业硬件类课程虚拟实验平台图形界面的使用,并熟悉模块库的内容,就可以方便地进行仿真实验,并通过实验平台提出疑问和上传实验报告。
2)提高实验课效率和质量。在传统硬件电路实验的基础上,将虚拟实验软件例如Multisim仿真[7,8,9]等引入到硬件类课程虚拟实验平台中。通过登录虚拟实验平台系统,老师可以对学生实验情况进行实时观察、答疑、批改实验报告,并在虚拟实验平台系统中给出学生成绩。虚拟实验平台不仅能够解决传统硬件类实验课程的弊端,并且具有控制功能强大、方便快捷的优势。
3)方便师生交互、激发学生学习热情。虚拟实验平台具有即时交流的功能,学生可以随时登陆虚拟实验平台系统中,把问题放在交流讨论空间中,而教师看到就可以随时进行解答。这种交流方式可以大大激发学生的学习热情。
2 硬件类课程虚拟实验平台构建
计算机专业硬件类课程虚拟实验平台既要满足现有的实验课程的所有功能,又要具有更多的扩展功能。在教学方面,教师在教室里进行理论教学时也可以随时登录虚拟实验平台进行实时操作演示,从而实现对理论课教学的互补,并且该平台不仅可以集成现有的虚拟实验课程,而且能够扩展以后开设的新的课程;对教师而言,能够方便地在此平台上进行虚拟实验准备、对学生实验进行管理,和学生进行互动交流;对学生而言,使用该平台不仅可以进行对实验的自学,而且随时随地可以进行实验操作练习。总的来说,计算机专业硬件类课程虚拟实验平台的设计需要遵循集成性、可扩展性、共享性、操作性强及使用安全等原则。虚拟实验平台可以通过C/S的体系结构,利用Visual C++进行集成开发。下面,本文将详细介绍该硬件类课程虚拟实验平台架构和功能。
2.1 硬件类课程虚拟实验平台构成
计算机专业硬件类课程虚拟实验平台结构模块如图1 所示,主要由网络管理系统、数据库系统和虚拟实验课系统三个大模块组成。
网络管理系统包括“系统管理模块”、“用户管理模块”和“平台外置接口”三部分。其中,“系统管理模块”主要管理虚拟实验平台网站。“用户管理模块”主要管理用户权限、用户信息和用户访问记录等,教师通过“用户管理模块”可以获得高权限的管理资格,从而再通过“虚拟实验课系统”可以进行虚拟实验的设置和准备等,学生通过“用户管理模块”可以获得较低权限的访问资格,可以访问虚拟实验课程系统,进行相关学习和操作,也可以通过该虚拟实验平台和教师进行交流互动。而“平台外置接口”可以实现对其他院系或机构虚拟实验资源的链接,更加方便师生的学习,而本校或外校师生如果获得访问权限,可以随时随地访问该虚拟实验平台。
数据库系统包括“教师课程管理”、“学生作业管理”和“系统安全管理”三个部分。任课教师通过“教师课程管理”模块可以管理历年所上课程的相关资料,包括多媒体课件、教辅材料、实验指导书、实验考核等。而选课的学生则可以通过虚拟实验平台上传虚拟实验完成后生成的实验报告或作业等到“学生作业管理”数据库中。“系统安全管理”可以完成对用户的创建、修改,对教师提供较高的管理和实验权限,教师可以管理学生上传的相关作业及报告,对学生提供较低的管理和实验权限,学生可以管理自己课程的作业和报告,可以在交流讨论空间对教师提问。此外,“系统安全管理”旨在采取必要维的技术和措施来维护系统安全,防止来自外界和内部对系统的破坏,主要体现在:用户必须通过用户名和密码才能登录虚拟实验平台系统,这样可以拒绝非法访问者的进人;对于正当的用户,如果出现了不当操作,也要及时中止;定时维护和更新系统软件和硬件,对进入系统的用户,首先进行正当操作介绍,对于下载平台中的资料的要求,需要其提出申请。
虚拟实验课系统是计算机专业硬件类课程虚拟实验平台的核心,网络管理系统和数据库系统都是对其支撑和服务的。我们按照现有的课程设置对虚拟实验课系统进行了设计,分为电路基础虚拟实验、模拟电路虚拟实验、数字逻辑虚拟实验等硬件课程的虚拟实验。该子系统具有良好的扩展性,如果以后开设新的硬件类课程,则在此子系统中随时进行扩充即可。进入每门硬件课程的虚拟实验空间,就像进入一个独立的实验室,虚拟实验课会模拟真实的实验课堂,教师可以在虚拟实验室中对实验课程进行管理,对实验课进行详细的布置、介绍,对学生实验报告进行审阅,对学生提问可以及时反馈。
2.2 虚拟实验课子系统功能
虚拟实验课子系统是硬件类课程虚拟实验平台的核心,建立功能完善、便于维护、更新和扩展的虚拟实验课子系统关系到整个硬件类课程虚拟实验平台的教学效果。总的来说,虚拟实验课子系统要遵循实时性、交互性、易于扩充和维护的原则去设计,并且虚拟实验课要按照教师引导、学生主导的启发式的方式教学。
每个虚拟实验子系统即每个虚拟实验课上要求实验环境中的实验仪器的操作与真实设备的操作相似,实验过程、实验现象要与实际相符,并要求虚拟实验平台反应灵敏,搭建电路、接通虚拟电源并打开测量仪器开关后,可以立即读取待测量数据,立即观察到电路的变化,这样,学生在虚拟实验平台上进行学习才可以得到与传统实验实物操作过程一样的观察和反馈结果。
虚拟实验课子系统的功能设计如图2所示。
教师可以通过“虚拟实验管理”模块对虚拟实验课堂进行布置,主要是对实验前的准备、实验原理、实验步骤指导等,也包括设置实验要求、对学生实验的实时查看等。“虚拟实验操作”就是虚拟实验具体操作空间,使用者可以用虚拟实验操作空间里的仿真软件如Multisim软件进行仿真实验。在这个虚拟实验环境中,学生可以按照实验目的和要求,进行实验电路的搭建,通过虚拟仪器,对电路进行测试。对实验操作和实验内容或原理不熟悉的学生可以同时结合“多媒体课件学习”模块进行学习,使得虚拟实验操作同传统实验课上一样,将实验和多媒体教学结合起来。学生利用各种虚拟仪器仪表和虚拟元件搭建电路,可以得到仿真结果,学生结束实验后,可以在实验平台中将实验结果进行保存,并可以写上实验分析等生成最终标准的电子实验作业或报告。通过“教师实验评阅”模块,教师可以审阅学生实验作业或报告,通过系统对学生打分并录入系统中。同传统实验课堂一样,虚拟实验课堂同样可以进行学生提问、教师解答及交流讨论,这些都可以通过“交流讨论空间”模块实现。
2.3虚拟实验课教学思路
虚拟实验本身是新颖的教学模式,其教学方式应该吸收传统实践教学的经验,不仅在虚拟实验内容设计上要兼顾到实验环境的可行性和实验方法、步骤的科学性,而且要给学生更大的尝试空间,积极锻炼学生的分析问题解决问题的能力,从高效的虚拟实验平台上得到更大的提高。总的来说,采用教师引导、学生主导的启发式的虚拟实验教学思路。针对这点,我们可以考虑按照如下进行教学设计。
2.3.1“实验—结论—问题—讨论—实验”的教学模式
硬件类实验是应用性很强的实践课程,也与计算机软件体系紧密联系。在虚拟实验教学中,可以采用“实验—结论—问题—讨论—实验”的模式,这种启发式实验教学方法,不仅可以巩固学生的理论知识,而且可以培养学生解决实际问题的能力,从“讨论”环节启发他们解决问题的思路,从而变被动为主动,去积极地探索新的知识,找到解决问题的途径,从而实现教师引导,学生主导,激发学生对虚拟实验和硬件类课程的浓厚兴趣。
2.3.2“基础性实验→验证性实验→设计性实验→综合性实验→创新性实验”的实验内容设计
由于受到有限仪器设备的约束,传统实验教学往往是全班同学做同一个实验,且实验项目连续若干年改动不大。而虚拟实验不用受此约束,教师可以设计更丰富的实验题目,采用更多样的实验设备及元器件。在实验内容设计上,可以按照“基础性实验→验证性实验→设计性实验→综合性实验→创新性实验”的方式。这样的实验教学方式非常科学,遵循了由浅入深、由易到难的方式,循序渐进地提高学生的学习和钻研的能力,并积极鼓励学生基于虚拟实验平台,根据自己的兴趣爱好,大胆提出并验证自己的实验设计方案,引导和支持他们开展有意义的实验研究。这种实验设计和培养方式,有利于培养学生创新的兴趣和科研能力。
3 结束语
设计科学合理的、交互强的、便于维护和更新的计算机专业硬件类课程虚拟实验平台能够避免真实电路电子实验的诸多弊端,不仅大大节省了教学成本,而且虚拟实验操作快捷高效,可以提高学生的学习效率。虚拟实验教学采用启发式的教学模式,结合便捷的虚拟实验平台,势必成为理论课程教学的良好补充,是今后教学发展的趋势所在。然而目前虚拟实验平台的设计依然不够完善,建设功能强大、操作灵活、对实物实验扬长避短的计算机硬件类虚拟实验平台是我们努力的方向。
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计算机专业硬件课程教学的探索 篇8
1、当前计算机科学与技术专业硬件课程教学现状。
1.1 学校在专业建设上的误区, 因为计算机硬件教学特别需
要相应的实验设备配套, 而硬件实验设备需要一定的经费支持, 所以很多学校都把重点放在软件和理论教学上, 造成学校整体对计算机硬件教学的轻视, 严重影响学生的学习积极性。
1.2 教学内容的关联性差:
一般院校的硬件课程包括电路和模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成原理、汇编语言和接口技术。在很多学校中由于教学任务的分配问题, 电子技术基础和计算机专业课由不同的教学单位担任, 在教学中很难保证学生对计算机硬件课程有一个整体的认识。
1.3 学生学习上的误区:
很多学生在学习电子技术课程时不了解这门课程在计算机科学与技术专业的作用, 学习上缺乏主动性, 不认真学习, 使得此门课程的学习不扎实。计算机组成原理、接口技术的课程特点是相对抽象, 特别是接口技术课程由于主要地芯片的学习, 内容繁杂, 不容易学习和掌握, 很多学生学习上没有积极性。学生在学习中有一些错误认识, 一是认为计算机硬件和软件是截然分开的;二是认为在今后的工作中不会去制造计算机, 从而认为没有学习硬件课程的必要, 对硬件课程的学习没有热情。
1.4 教学内容重复和陈旧:
在计算机组成原理、汇编语言、操作系统中有部分内容重复, 在授课中如果不能很好的对它们进行阐述, 容易使学生感到厌烦, 从而严重影响学习态度。另外很多课程的教学内容陈旧, 与实际应用脱节。如开设8086汇编语言, 和以8086微处理器为主芯片的接口技术。学生的学习针对性不强, 理论联系实际缺少, 影响学生的学习效果。
1.5 编程困难:
现在开设的接口技术课程一般都是用汇编语言编程, 学生们感觉编程困难, 同时使得硬件课程和软件设计好象完全分开。没有体现出C语言等软件课程与硬件编程的联系。
2、改变学生学习态度和认识的方法研究
2.1 看到社会对硬件人才的需求
在课常教学中要给学生介绍当前社会对硬件人才的需求, 目前主要有以下两方面的需求:
1) 硬件维修市场需求
随着计算机的广泛普及使用, 计算机外设产品种类的不断增加, 对计算机硬件维护和外设维修的人才需求量急速增加, 来自中国家电维修协会的权威调查报告显示, 维修市场规模已达400亿元, 且每年按30%的速度递增。其中电脑及外设维修行业正在成为维修市场的一块巨大的"奶酪", 电脑及外设维修不断攀高的服务需求正刺激着整个行业, 巨大的利润吸引了众多的淘金者。据有关部门统计, 随着电脑行业在中国的发展, 目前中国电脑用户总计五千多万, 且每年还在大规模的递增, 可见, 电脑数量的剧增为电脑及外设维修行业提供了广阔的发展空间和巨大的潜在市场。
2) 硬件相关技术设计人才的需求
随着计算机控制技术的发展, 特别是嵌入式系统的快速发展, 社会上对硬件工程师的需求量逐年递增。但是对人才的实际动手能力要求较高。
2.2 改变课堂教学手段
1) 事例教学
在计算机科学与技术专业的硬件体系课的教学中, 加强基础课与后续专业的联系, 对硬件课教师进行体系化教学的培训。在课堂教学中打破课本的原有章节, 实行事例教学法。将日常生活中涉及到计算机硬件的例子向学生进行展示, 如接口技术课中可以把在工业控制、智能仪器仪表等, 特别是学生身边常见到的家用电器、智能交通、公共汽车报站系统、电子考勤机、门铃报警电话等常见设备展示给学生, 然后再通过一个比较实用又不太复杂的产品作为例子, 给学生讲解它的设计过程, 从而启发学生的学习欲望, 并且把接口技术这门内容繁杂的课程变得相对有趣, 使得学生认识到只要掌握相关的软硬件知识, 也能自己动手开发出实用的电子产品。
2) 任务驱动法
在学生有了一些相关课程的基础知识后, 采用任务驱动法教学。任务驱动法是基于探究性学习和协作学习的一种模式, 它要求师生改变传统的观念和角色, 充分发挥学生在学习中的主体作用和教师在教学中的组织、引导、促进、控制、咨询作用, 将学生认为枯燥的知识转变为生动的学习内容。将任务驱动思想与计算机硬件课教学结合, 构造出全新课题式教学内容体系, 把所要讲授的各项理论知识和实践技能按由浅人深、现学现用的原则分解到一个个具有明确应用目标的课题任务中, 让学生在规定时间内依次完成这些任务来达到教学目的。在实验教学过程中, 任务驱动法要求以完成一个个具体实验任务为线索, 把单片机的理论教学内容巧妙地隐含在每个实验任务之中。引导学生学会如何去发现和思考、如何去寻找解决问题的方法, 最终让学生通过自己的努力和老师的指导, 解决问题。在教学中充分发挥学生的自主学习, 使他们在钻研的乐趣中掌握知识, 用成就感提高学生的学习信心, 从而改变现在的学习状况, 使得计算机硬件教学取得好的效果。
2.3 改革考核方法
改变过去一张试卷的考核方式, 将考核分解为平时、实验、试卷和大作业几部分。要求学生在平时的课堂练习和课生作业中就要认真完成, 实验中根据任务的完成情况计分。在期末给学生布置一个大的题目, 让他们利用课下的时间通过查阅资料和自主研究设计完成一个系统, 将其作为课程考核的一块重要内容。这种多样化的考核手段, 使得学生可以感觉到对自身能力的综合评定, 不是一试定成绩, 加大他们的学习主动性, 提高学习效果。
3、结语
为了使得计算机科学与技术专业学生的实际动手能力提高, 培养出符合社会需要的应用型人才, 必须要从学生的学习自主性入手。通过改变现有的学生学习态度和对硬件课程的认识, 再改变理论和实践教学的手段, 使学生们对课程的兴趣提高, 在自主的学习中获得成就感, 更好的掌握硬件知识。
摘要：在计算机科学与技术专业中普遍存在轻硬件重软件的情况, 学生对硬件课程的学习没有热情。随着计算机技术的发展, 社会上对硬件人员的需求逐年增加, 在如今大学生就业压力日益增大的情况下, 让计算机科学与技术专业的学生能够掌握一定的硬件实践能力, 会为他们的日后工作打下良好的基础, 提供更广泛的就业渠道。
关键词：硬件课程,学习态度,自主学习
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硬件类课程教学 篇9
一、计算机硬件方面的课程出现的三点问题
1) 计算机教材大多是以软件知识为中心。对于语言课程来讲, 硬件方面的课程开展起来难度相对较大, 硬件方面的课程讲授了计算机的零部件结构以及它的运作方式, 这需要学生们亲自动手做实验来实现, 对老师的专业水平要求也比较高。目前, 许多高校因为受到师资力量以及学校硬件设施等的限制, 无法顺利开展计算机的硬件课程, 一些高校虽然是设有硬件课程, 但课时极短, 达不到规定的要求, 学生无法学到更多的知识, 对硬件课程的开展来说是有很大的影响的。
2) 教学的内容毫无新意。计算机技术的发展日新月异, 我国高校所使用的计算机硬件的教材普遍内容陈旧, 跟不上时代的步伐, 再加上教材上内容难以理解, 通篇讲述理论概念缺乏实际的案例, 学生们对此难以消化吸收。此外, 高校的一些教师, 自身的专业素养是符合要求的, 可他们却把工作中心放在了科研项目上, 在课堂上只是对照着教材机械性的授课, 不愿意多花时间来备课, 这让原本就枯燥乏味的课程变得更加没意思, 学生们自然就不想进行更深入的学习了。[1]
3) 实验教学安排不合理。学习计算机硬件的时候, 只是掌握了理论知识是完全不够的, 实践是重点, 通过动手实践, 学生们能对理论知识有更加深刻的理解。首先, 在实验课的开展过程中, 老师并没有事前对其进行宏观上的管理, 与硬件相关的实验都是分开完成的, 各个实验之间没有任何的关联;其次, 高校的硬件设施条件无法满足要求, 因此实验的内容多是以验证某现象为目的, 缺乏对实验的设计与思考。
二、计算机的硬件教学的改善措施
1) 优化计算机的硬件结构。事实证明, 各大院校大部分的学生对计算机的硬件掌握程度都不是很高, 因此校方安排课程的时候应该对硬件提高重视度, 使计算机的软件课程与硬件课程的排课比例达到平衡, 软件和硬件的课程教学可以互补对方的不足, 让学生可以更客观更清楚的学习计算机知识。教学的过程中, 在计算机硬件课程的内容设置方面, 应当避免知识点的重复, 确保各科之间的联系与计算机硬件方面的完整性和连续性。[2]
2) 整体提升教师们的教学水平量。校方应该提高教授专业课老师的水平, 优化专业课教学的方法。计算机硬件的授课过程中, 老师是占着主导的地位, 所以为了提高学生们的硬件技术, 最重要的是得先提升老师们的专业水平, 接着加强与同行的交流与学习, 派老师多去重点学校听课交流, 最后学校还应该招些硬件技术过硬老师以提供实践的经验。学生和老师应该多加交流, 校方应该把握好计算机的硬件的教学比例, 从而提高整体的教学效率。
3) 新式的教学方法。计算机的硬件教学的改革过程中, 应当舍弃老式的教学方法, 而采用新式的方式。新式的教学方式会结合学生们自身的实际情况, 然后将教学内容细化为多个任务, 这样不但可以培养学生们的分析、解决问题能力, 还可以提升学生们对学习硬件知识的积极性和主动性。
4) 改善硬件教学的现状。在计算机硬件教学中, 学校应该多开展实践的课程, 在课堂上老师通过演示一个具体的项目, 让学生们对硬件技术有更具体更深刻的了解, 同时实践课程的开展还有利于培养学生们的实际动手操作的能力, 寓教于乐, 在实践的过程中达到硬件课程的教学目的。
三、计算机的硬件教学的改革的有效措施
1) 通过实践改革教学的体系。在实际改革的时候, 具体应对高校计算机硬件的课程方面的改革, 应从整体上严格掌控计算机硬件的教学体系, 校方应该详细的、阶段性的划分硬件课程, 例如可划分为基础、应用和提高等三个部分, 这样可有效提高学生们学习计算机知识的能力, 老师在课堂教学中应该注重培养学生的学习兴趣和自主性, 教师在具体教学的时候应该扮演辅助角色, 学生为教学主体, 注重培养学生自主解决问题的能力, 培养学生的计算机的硬件实践动手能力, 为学生更好的掌握知识提供帮助。
2) 提高教师专业水平。在实际课堂的教学过程中, 老师应具备与学生良好互动的能力, 还要具备通过网络手段为学生授课的辅导方式, 有效提高学生的主动学习能力和学习的效率, 并培养学生对计算机硬件课程的学习兴趣。作为一名合格的教师应该拥有丰富的实践教学经验, 在实际的课堂教学过程中应使用最新的教育技术手段进行授课, 通过现代化教学手段和计算机硬件课程的有效结合还能有效的改变教学过程, 为学生提高计算机水平带来帮助, 加强计算机硬件教学体系的完善还能帮助学生及时学习最新的硬件知识, 有效提高计算机硬件课程的教学效率。
3) 通过实践优化教学的方式。在实际教学过程中, 老师可以根据学生们的实际情况改善教学的方式, 比如启发性教学方式的应用, 教师在计算机的硬件课程的教学过程中注重提高学生主动学习的能力和解决问题的能力, 具体表现在, 在进行程序编辑设计过程中, 老师可以给学生布置一些自己操作的任务, 再通过自己对学生们的指导可以有效提高学生对知识的理解, 还能有效提高学生对这门课程的学习热情。例如在进行C PU和外设间传送方式教学时, 老师可以把自身比喻为C PU, 学生比喻为不同的外设, 数据可以用老师的奖励来比喻;对于C PU的无条件传送方式可以理解为老师无条件的给学生进行奖励, 有条件传送方式就可以看作是老师奖励那些需要获取奖励的学生。采取这种形象化的教学方式不但可以简化繁杂的教学内容, 还能更好的帮助学生掌握所学内容, 有效提高计算机硬件课程的教学质量。[3]
四、总结
本文介绍了计算机的硬件课程开展过程中出现的问题, 对于这些问题也提出了改进的措施。尽管这些措施在短时间内不能全部实施, 但是在计算机硬件的教学方面还是有可发展的未来。
摘要：近些年来, 我国科技发展迅猛, 在教育方面教学的改革是势在必行的。教育学院开设基础的计算机课程也有学生的计算机基础差、学生的自主学习能力差等问题。各院校为了提高自身的教育水平, 可以尝试着对计算机的硬件课程教学进行改革, 以提高各院校的计算机硬件的教育水平。本文将对计算机硬件的教育中存在的问题、改善措施以及相应的解决对策进行探讨。
关键词：硬件知识,计算机,改善方法
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[2]叶向东.浅谈如何提高 (计算机组装与维护) 的教学效果.科技信息, 2011.
硬件类课程教学 篇10
黑龙江大学计算机科学技术学院计算机科学与技术专业硬件系列核心课程设置,包括了数字逻辑、计算机组成原理、汇编语言、接口技术、嵌入式系统、计算机系统结构等课程,但在实际授课中发现了一系列的问题,导致学生基础知识不扎实,缺乏主动思维和创新意识。为了使计算机专业能培养出适应计算机科学与技术的高速发展,基础知识扎实、基本功过硬,具有创新精神和较强国际竞争力的计算机领域的优秀人才,迫切需要对计算机硬件系列核心课程进行改革优化,分析目前硬件系列课程中存在的问题,及时提出改革方案并加以解决与实施。
一、当前计算机硬件课程教学中存在的问题
计算机硬件系列课程的教学相对于计算机学科其他课程的教学而言,既有着举足轻重的地位和作用,又是较容易被忽略的部分。在实际授课中存在着部分课程内容陈旧更新不及时、课程之间衔接关系不当、部分知识点重复或缺乏、实践条件差、学生学习积极性不高学习效果差等问题。概括起来如下。
(一)课程之间系统性较差
结构的合理与否对于课程体系而言是非常重要的,在目前的教学中,硬件课程体系之间缺少足够的交叉和互补,衔接不紧密,知识点的重复和缺失是学生深入理解计算机硬件基本原理的巨大障碍。
(二)课程内容更新慢
摩尔定律预言了计算机硬件的更新速度,也决定着技术规范和产品的发展速度,每天都有新的技术理念和技术产品诞生,学习积累的速度似乎永远赶不上知识更新淘汰的速度。以“计算机组成原理”“接口技术”为例,教学内容与实际联系脱节,无法跟踪计算机在硬件结构、硬件标准等方面的发展和更新,明显滞后于计算机硬件的发展速度。
(三)实验环节实施难度大
实验教学作为学生培养的重要环节,在课程体系建设中具有不可替代的地位。但由于计算机硬件课程的实验环节对实验室硬件设备、实验教师、实验室维护人员的整体要求较高,而目前多数高校实验条件和设施较为缺乏,也导致了计算机硬件课程在实验教学环节的实施困难。
(四)学生学习兴趣不浓
相对于软件类课程,计算机硬件系列课程所涉及的知识内容比较深,有一定的难度,学生的硬件知识基础较差,理解起来较为困难,枯燥的理论学习、过多的纸上谈兵渐渐消磨了学生学习的积极性和主动性。
针对以上问题,黑龙江大学计算机科学技术学院在全院范围内开展了关于计算机科学与技术专业课程建设改革的教学研讨会,在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会委员蒋宗礼教授的指导下,在哈尔滨工业大学王义和教授、清华大学王诚教授的帮助下,对计算机科学与技术专业的课程尤其是硬件系列核心课程的教学内容、知识体系进行了全面的优化和改革。
二、深化硬件系列课程的改革与建设
为了加强计算机硬件系列课程的建设,我们采取了“以精品课促建设、以点带面”的课程建设方针,合理优化教学内容,及时补充新知识,加强教学团队、实验教学建设,提高教学梯队整体教学水平。
(一)重组课程体系,整合课程内容
在进行计算机硬件系统核心课程的建设过程中,学院参照教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》和《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》的基本要求,在“计算机科学与技术”专业名称下,根据目前社会需求和学院的实际情况,为学生提供了不同类型人才培养的教学计划和培养方案,重组了计算机硬件系列课程体系。学院采用以课题组为核心,由主讲教师负责组织课程组教师集体研讨、修订教学大纲,对教学及课程实践内容进行定位,参照《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》,针对培养科学型人才、工程型人才不同的教学要求,制定出数字逻辑、计算机组成原理等硬件课程的教学实施方案及实验教学实施方案,对相互重叠、重复、交叉的教学内容进行了整合,对计算机硬件系列核心课程的各个知识点的教学安排制定了相应的实施方案。
(二)以青年教师培养为出发点,带动教学团队建设
在学院讲授计算机硬件系列课程的教师中,有相当一部分是年轻教师,他们虽然有足够的能力,却缺乏讲课的经验。课题组采用导师指导、讲课经验交流等方法,使年轻教师尽快成长起来。同时不断地选派梯队中的优秀教师到兄弟院系学习理论教学和实践教学的经验,找准学院理论与实践教学上的问题,及时解决并予以弥补,推进了学院教学改革工作的快速发展。
在教学团队的建设中,学院始终坚持不仅要加强授课教师队伍的建设,同时也要加强实践教师队伍的建设。使实践教学与理论课程的教学紧密结合,以理论指导实践,以实践促进理论教学。使全体教师达到共同进步、共同提高的目的,形成一支主讲教师负责,结构合理,人员稳定,具有一定教学、实践水平的教师梯队。
学院先后派教师参加了“第四届大学计算机课程报告论坛”、“全国高校计算机组成原理教学研讨会”、“第六届全国高校嵌入式系统教学研讨会”、“全国高等院校单片机与嵌入式课程高级研修班”、“2008英特尔中国大学峰会”等会议,通过会议的学习交流,为学院制定新的教学大纲、教学计划提供了极具价值的参考意见。加强了学院同国内外专家、学者在教学和科研领域的交流与合作,推动了教学和科研水平的不断提高,促进了学院教学团队的和谐建设和良性发展。
(三)重视实验教学环节,提高学生动手能力
计算机硬件系列课程的实践教学环节对学生的理论学习、动手能力和创新能力的培养起到了重要的作用,学院增加了对硬件实验设备的投资,增设了综合性设计性实验环节,改进了现有的硬件实践教学评价体系,收到了很好的效果。
在实验课程建设的过程中,学院在制定实践教学大纲,更新实践教学内容、教学手段的同时,还开设了Verilog HDL语言硬件程序设计课程。通过这门课程的学习,学生能够应用该语言,结合相关的硬件设备,自行开发设计集成电路芯片。以数字逻辑、计算机组成原理实验课程建设为例:随着大规模集成电路的发展,电路的设计方法也与以前大不相同,数字逻辑课程只讲授了电路设计的基本原理,而与生产实际存在一定的差距,因此,在数字逻辑课程中增加了Verilog HDL硬件描述语言再辅以Quartus II硬件语言开发软件和新款数字逻辑实验箱,不仅仅为学生提供了一个良好的实验环境,还为学生提供了一种新的硬件设计理念。利用Verilog HDL硬件描述语言进行CPU的设计,还可以促进学生对计算机组成原理课程的学习,更直观地感受到硬件电路,把课本上所学的理论知识——变成看得见、摸得着的硬件电路,最大限度地激发了学生学习热情,对学生学习硬件课程起到了很大的帮助。
三、加强硬件课程教学资源建设
教学资源作为知识载体,以多元性呈现了教学内容和教学方法,对计算机硬件系列课程教学改革来说,硬件课程教学资源建设成为改革中不可缺少的基本工具,是课程建设的关键环节。
(一)将硬件课程教学资源建设融入教学的全过程
硬件课程教学资源库中的资源,按照纵向和横向分为两大类,纵向以课程为检索主线,横向则分为课件库、教案库、试卷库、习题库、文献库、网络课程库等六大部分,涵盖了计算机科学与技术专业硬件课程的主要教学内容,体现了本专业相对完整的知识体系;又以数字化形式存放了与教学相关的各门课程的中英文电子教案、教学大纲、实验大纲、指导用书、试卷、习题、作业等文字资源,课程相关图例、实验图示等图片资源,课程相关教学及课外自学用的视频、音频、动画、CAI课件等多媒体资源。硬件课程资源库为使用者提供了多种类型及层次的信息检索方式,以方便使用者选择、获取资源。为建设好计算机专业硬件课程教学资源库,学院制定了明确的建设规划,组织学院教师参与教学资源的收集、整合和编辑,并根据教学实际情况对资源库的内容进行及时补充和更新,把硬件课程资源库的建设过程融入教学的全过程。
(二)利用现代化手段,设计开发教辅系统
计算机专业硬件课程教学资源库中两大系统平台主要由注册登陆模块、学生选课模块、师生教学模块、问题讨论模块、实时答疑模块、成绩生成模块、后台管理模块等几部分组成。
其一为网络自主学习平台。利用了黑龙江大学校园网的优势,采用B/S模式,保证在校园内,学生能够合理地利用自己的业余时间网上学习,促进了学生对专业知识的理解与应用,培养了学生的知识学习能力和获取能力;并安排教师定期在线为学生解决疑难问题,使学生的自学更有目的性和方向性。
其二为在线考试系统。据此学生能够随时检测自己近期的学习效果,教师能够准确掌握学生近期的学习情况,是便于广大师生交流的时空平台,实现了真正意义上的全面互动,借助现代教育技术等先进的教学手段以及网络环境使教学效果明显提高,使学生的创新能力和实践能力有了明显的增强。
摘要：本文深入分析了目前普通本科院校计算机硬件系列课程教学中出现的问题,针对培养计算机科学与技术专业科学型人才、工程型人才不同的教学要求,从计算机硬件系列核心课程的教学内容、团队建设、实践教学、教学资源库建设等几个方面进行了研究与探索。
关键词：计算机硬件系列课程,教学团队,实践教学
参考文献
[1]赵若阳,李宁,库少平.中国硬件课程体系及内容改革的思考[J].计算机教育,2006,(3).