计算机硬件实验教学（共12篇）
计算机硬件实验教学 篇1
摘要：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,教学
一、目前计算机科学与技术专业硬件课程教学现状
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。
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。
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。
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。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。
二、如何改变学生学习态度和认识的方法
1、要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) 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。
(2) 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、改变课堂教学手段
(1) 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) 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。
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。
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。
计算机硬件实验教学 篇2
一.阅读了《计算机组装与维修》相关方面的书、资料
1.《计算机组装与维修》
2.如何选择CPU 3.如何选择主板
4.计算机的主要构造
二.通过阅读上述书籍和资料后对《计算机硬件的组装》实践项目中内容的认识 1.计算机的结构构成和功能
主板：结构构成：主板芯片组、CPU插槽、BIOS芯片、扩充插槽、电源插
座、内存插槽、硬盘和光驱的接口插座、软盘驱动器接口插座、串行口、并行口、USB接口。
功能：计算机系统中用于连接各部件的物件
CPU：功能：CPU是计算机的心脏，它的性能强弱能直接决定计算机的性能，是衡量计算机档次的一个重要指标。
内存：种类：按功能分为只读存储器和随机存储器。
功能：保存CPU将要执行的指令和正在执行的指令信息。外存储器：种类：软盘、硬盘和闪盘。
功能：保存运算信息与数据资料。
光驱：种类：CD--ROM驱动器、DVD---ROM、COMBO、刻录机。
功能：电脑用来读写光盘的机器。输入系统设备：种类：键盘和鼠标。
功能：用于输入命令和数据，使操作更简单。机箱：种类：立式机箱和卧式机箱。
功能：给计算机系统建立外观形象，给计算机系统的其他配件提供安装支架，还可以减轻机箱内向外辐射的电磁污染，保护用户的健康和其它设备的正常使用。
电源：功能：给机箱内部的设备提供稳定可靠的直流电。风扇：功能：散热，避免电脑运行时CPU温度过高。
2.计算机的拆装
工具：螺丝刀（分为一字的和十字的）
拆卸部件操作步骤：
1.关掉电脑，断开电源，拔掉机箱后面所有的接线。
2.将机箱放倒，便于拆卸，用螺丝刀拧下固定机箱盖的螺丝。
3.将机箱盖拿下来放在一边，然后拔掉各个部件之间的接线，由于跳线众多，比较复杂，所以不拆卸。
4.拧下固定内存的螺丝，将内存取出放在一边。5.拧下固定机箱中固定结构上的螺丝，取出机箱中的光驱、软驱和风扇，放在一边。
6.将内存条从接口中拔出，注意按住固定内存条的卡子。7.由于CPU和主板取下易损坏，就只是在机箱内观察。8.仔细观察电脑的各个部件，记录相应的数据。
安装计算机部件的操作步骤：
1.将各个部件放回原来的位置，然后拧好机箱内部的螺丝。
2.将各个线路按照其接口接在各部件上，同时要注意接口的方向，注意观察接口的特有标记，注意电源的接口不要忘记插上了。3.将内存条平行插入接口，注意要插紧。4.检查各个部件以及线路是否连接好。5.检查完毕之后，盖上机箱盖，拧上螺丝。6.将机箱立起来，插好后面的电源线。
7.开机，检查电脑是否正常运作，正常运作之后，计算机安装完毕。
3.组装的计算机的硬件配置
主板：Inter phoenixbios D686 bios 内存：32MX64 DDR RME34DH28C5T-266 256M pc-2533 CPU：intel Pentium 2.4
硬盘：16.383CGLl-16HDS-63SECT-117,231,408LBA、60Gbytes（内存）软驱：PANNSONIC 显卡：ordring code pv-T02A-BR1B V9.5 W02/03 风扇：交流 220V/4A/50Hz 电源：DPS-250SB(型号）输入220~/4A 50HZ 输出250W(MAX)
光驱 CD-ROM DRIVE MODEL NO.LCD-48X6D 三.预习后的心得体会和还存在的问题
心得体会：对计算机的内部结构结构有了更加深入的认识 对计算机的内部链接的特点和内部组成有了了解 明白了线路的安插和线路的判断 明白了内部线路的重要型和线路正反的关键性。
计算机硬件实验教学 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
浅谈中职计算机硬件教学 篇4
一、以兴趣为先导, 激发学生学习热情
著名教育心理学家布鲁纳说过:“学习最好的刺激乃是对所学材料的兴趣。”爱因斯坦提出:“兴趣是最好的老师, 是学生学习的强大动力。”没有兴趣的学习则无法调动学生的情感与积极性, 学生只能是被动参与、机械接受, 这样的教学很难取得最佳的效果。而只有激起学生对认知对象浓厚的兴趣, 才能激起学生积极的情感, 调动学生参与学习的主动性与积极性, 让学生在愉悦的氛围中展开快乐学习, 这样的学习更能取得事半功倍的效果。为此, 在中职计算机硬件教学中, 我们要以兴趣为先导, 激起学生对教学浓厚的兴趣。
教师与学生的关系会直接影响到学生对学科的学习态度。师生关系和谐融洽会激起学生对教师积极的情感, 自然会对教师所任教的学科产生浓厚的兴趣。相反, 如果师生关系对立紧张, 学生消极情绪滋生, 甚至讨厌教师, 又如何会对计算机学科产生学习的激情与动力呢?为此, 要激起学生对计算机课程浓厚的兴趣, 教师就必须要建立良好的师生关系。要想成为学生所喜爱的教师, 首先要做到心中有爱。中职生在心理与生理方面日渐成熟, 但他们同样需要教师的关心与热爱。因此, 作为中职院校的教师同样要具有一颗爱生之心, 要真心地热爱学生, 关心学生的学习、生活与心理, 想学生之所想, 急学生之所急。这样才能用爱来拉近师生距离, 使教师成为学生的大朋友。其次, 要有渊博的学识。教师要精通本专业知识, 而不只是局限于教材, 要能够将计算机学科教学与社会发展与前沿科技结合起来。同时, 对于计算机专业之外还要有所涉猎, 既专又博, 以渊博的学识来赢得学生的尊重与敬佩, 从而使学生对学科产生浓厚的兴趣。
二、以学生为中心, 确立学习主体地位
在以往的教学中采用以教师为中心的讲解式教学, 这样并不利于学生对知识的真正理解, 大多学生只是游离于教学之外, 只是在枯燥而机械地记忆理论知识。而计算机硬件课程具有很强的操作性与实践性, 很明确这样的教学并不利于学生对知识的真正掌握。在新形势下, 我们要改变以往的灌输式教学, 要实现以教师为中心的灌输到以学生为中心的启发式教学, 变讲为导, 确立学生在学习中的主体地位, 让学生展开主动探究, 实现学生对知识的主动构建。如关于硬件的组装, 我们就尽可能利用一切教学手段, 而不能只是枯燥而机械地进行教材知识的讲解。受教学时空的限制, 我们并不能将这些硬件实物直观地展现在学生面前。为此, 我们可以利用现代信息技术, 将当前硬件相应设施直观而动态地展现在学生面前。这样的教学既可以改变以往以教材为中心的封闭式教学, 能够将教学与前沿科技发展结合起来, 实现多种教学资源的优化与重组, 使得我们的教学能够真正地走进生活, 走向社会, 同时更为重要的是我们可以为学生预留更多自主参与讨论与交流的机会, 引导学生认真观察, 并结合所学以及生活经验展开积极的动脑思考与思维, 参与讨论与交流。改变以往教师的枯燥讲解, 变为引导学生主体参与、主动探究, 充分发挥教师的组织与引导作用, 使得学生在教师的组织与引导下通过自身的参与与探究来达到对这些较为抽象的硬件理论知识的真正理解与掌握。在这样的教学中, 没有了教师喋喋不休的讲解, 只有学生参与讨论与交流的热闹场面, 学生的学习主体地位得以明确确立, 成为学习的主人、课堂的主体、知识的真正构建者。
三、以实践为主线, 提高学生实践水平
计算机硬件课程具有很强的实践性, 学生对于理论知识的掌握并不直接代表着实际操作水平。要想让学生真正地掌握这些知识, 提高学生实践水平, 让学生真正掌握这门技术, 教师就要改变以往枯燥的理论灌输, 代之以实践教学。为学生提供更多亲自动手的机会, 让学生在实际演练中提高操作水平与运用水平, 真正达到学以致用, 最终掌握这门技术。
1. 课堂教学采用实践与理论相结合的方式。
教师在课堂教学中要合理安排理论教学与实践操作, 尽量为学生多安排一些亲自实践操作的机会, 让学生在操作中加深对理论知识的理解, 这样才能达到真正的理解, 而不只是简单而机械地掌握理论, 而是能够充分运用所学理论来指导实际操作。
2. 开展多样的课外实践活动。
我们可以充分利用学生的课余时间, 组织一系列富有实践性与技术性的课外活动, 如开展计算机组装或维护大赛, 发动学生一起来提供相关的设备, 并积极利用学校的硬件设施, 让学生有更多亲自动手操作的机会, 让学生能够充分将课堂上所学的理论知识运用于具体的操作实践中, 以使学生真正理解与掌握知识。
3. 走上社会开展实习活动。
我们要带领学生走出校园, 走进社会, 走向工作岗位, 通过与相关的企业建立关系, 让学生参与广泛的社会实践, 让学生将所学充分运用于工作之中。这样不仅可以让学生真正地掌握相关的技能, 更为重要的是可以为学生今后的工作打下坚实的基础。
总之, 在中职计算机硬件教学中, 我们要以兴趣为先导, 以学生为中心, 以实践为主线, 对传统的教学观念、教学方法与教学模式进行全面改革, 构建开放而富有活力的课堂, 让学生真正学有所获、学有所成。
参考文献
[1]郝乐.浅谈对中职计算机专业教学的几点思考.中小学教育, 2012 (5) .
计算机硬件认识实习教学大纲 篇5
实习周数：2周适用专业：计算机应用技术、计算机网络技术
一、实习的性质、目的与任务
计算机硬件实习是面向信息专业开设的一门专业基础认识实习。它是计算机基础、微机实用软件等课程的实习环节。通过该实习，学生能够得到电脑装机的实际训练，掌握计算机各组成硬件的性能结构，从微观上认识了解电子计算机。以电子计算机技术为基础、并在此基础上发展起来的现代信息技术，使人类社会发生了根本的变化，对计算机及其相关知识、技能的学习，已倍受全社会的广泛关注。计算机基础教育担当着引导人们融入现代信息社会的重任，本门实习课程适应了不断发展的计算机技术，能够满足计算机基础教育的需要。
二、实习教学的基本要求
了解计算机各组成硬件的性能及价格，掌握装配电脑的操作过程，通过实习要认识到社会对信息专业学生提出的要求及本专业的需求状况。
三、实习内容
1、实习地点：各地城市电子城
2、实习内容：
向业内人士咨询计算机硬件的相关信息并了解信息专业的社会需求。
3、时间安排：
4、实习形式及方法：自主进行市场调研
四、考核方法
市场调研部分:
1.通过深入电子城，了解并掌握计算机各组成硬件的性能、品牌、市场价格，包括：显示器、机箱、CPU、内存、硬盘、光驱、显示卡、声卡、网卡。(网络专业学生含网络产品，比如交换机、路由器等产品)
2.分别按3000元和6000元两个档次虚拟组装一台计算机。
专业需求分析部分:
1.通过社会调查，了解社会对本专业毕业生的需求状况。
2.对比当代计算机人才应具备的素质，你的优势和不足是什么？
3.面对以后几年的学习生活，你的努力目标是什么？并由此谈谈你的就业展望。
4.本次认识实习的收获与体会。
五、实习教学建议
计算机硬件实验教学 篇6
关键词:计算机硬件 教学改革 实践能力
0 引言
为满足社会的需要,培养适应21世纪我国现代化建设需要的具有创新精神、实践能力和创业精神的高素质人才势在必行,在高等专业院校,加强学生掌握计算机理论知识和实际应用能力的培养是锻造复合型人才的重要途径。高职高专的课程体系是以学生的职业教育为主体,学生的就业为前提,讲究学以致用,因此学生实践能力的培养更显着尤为重要。
“基于实践教育,实行职业教育,立足滨海,服务社会”是天津滨海职业学院提出的教学指导方针。“计算机硬件基础”课程是学生利用计算机进行软件开发和网络应用的基础课程。“计算机硬件基础”是天津滨海职业学院信息工程系计算机专业教育教学的核心课程之一。本课程有很强的理论性和实践性。主要讲授计算机硬件的基础理论、技术和方法,和周边设备配套连接与实用。教学目的是让学生了解计算机的基本组成、硬件连接和工作原理,通过上机实践,提高学生动手能力和实践能力,为学生学习计算机相关知识做准备。
1 计算机硬件基础课程的教学改革
“计算机硬件基础”作为计算机应用、软件、网络等专业的计算机技术基础核心课程之一,其教学改革遵循“立足实践,职业教育”这一目标。“计算机硬件基础”课程包含了众多的计算机硬件基础知识和基本理论,而且具有很强的系统性。该课程着重培养学生的动手能力、实践能力、创新能力。
本课程实际上是“微型计算机原理”、“汇编语言”和“微机接口技术”等课程整合而来。就是要培养学生了解计算机接口技术,将各种外部部件与计算机进行连接,进而构成计算机的一套系统。这是一门基础学科,但是内容十分分散,要求知识面很广,可是我们学生大多只学习了基础的C语言。为了克服诸多困难,建立教学体系。我们从教材,授课方式、实践实训等方面构建该课程的教学体系。其主要体现在以下方面:
1.1 顺应计算机发展潮流,与时俱进,及时关注计算机技术发展动态。比如将教学实验用计算机主要定位在Intel Pentium 4以上和AMD Athlon以上,网络设备计算机也配备的Intel 酷睿双核CPU的微机。极大的调动了学生的积极性,相对也提高的实验的效率。及时更新教学内容,满足科技的前沿和实用性,但是,教学内容更新,并不是放弃基础内容,而是循序渐进充分考虑教学规律和教学特点,现在已是多核时代了,但绝不忽略曾经8086、8088给我们科技带来的突破。
1.2 组织内容符合计算机学习规律。针对高职教育,一些未深入学习过计算机的同学,主要关心的是计算机处理芯片型号、硬盘容量、显示器大小等,因而我们在选择、组织教学内容和实施教学过程中,始终围绕计算机系统及其各大组成部分的硬件结构与工作原理这样一条主线展开,强调硬件与软件的结合,并适当淡化微机内部和芯片内部原理,而强化基于总线连接的外部接口与应用。例如我们在讲解存储器,按照读取速度和价格排列为CPU Register、L1 cache、L2 cache、RAM、Physical RAM、Hard Drives etc. 通过各部件相似组成、性质进行讲解。
1.3 课堂教学永远是教师与学生知识交流的重要场所。可是我们面对的现象往往是学生基础差,课本内容枯燥无味,而又缺少实物,学生理解起来困难。因为难,所以不喜欢,使学生产生厌烦心里,经过我们反复探索,改革出以下教学方法:①利用多媒体教学手段。将当今主流硬件设备,不能直接展示实物的情况下,可以利用多媒体,先了解设备的外观、性能属性,评测结果等。激发学生的学习兴趣。②“计算机硬件基础”课程教学内容多和课程学时少,为了使在最少课时的前提下,让学生学的更多,更好地掌握相关知识和技能。笔者多次参加诸如GE产品发布,HP高校产品论坛等活动,不但拓宽了眼界,还学习这些高科技公司工程师的讲授内容和风格。尤其是在有限的时间内讲解和介绍多个新产品,阐述其性能。工程师亲和、博学的演讲对我的教学工作有很强的推动。再结合学生实际,不断改进教学内容,增加知识点。在多年的教学实践的基础上,精心提炼,设计出一套完善的教学内容和流程。③现代教育理念强调以学生为中心,学生不再是一个外部信息的接受者和知识灌输的对象,他们有他们自己的选择;教师也不再是一个教书匠、读书机,他需要把知识加工、整理,还要精心设计教学内容。积极调动学生积极性,多交流,师生的互动是十分重要的。在教学过程多采用启发式的,比如在计算机故障处理,可以通过中医中的望、闻、问、切来引出问题,望(看)微机出现的状况,如黑屏、蓝屏、反复重启等;闻微机主机箱内可能因为温度过高引起短路烧焦;询问计算机使用者使用过程中进行了哪些操作;切(动手)解决出现的问题。既避免了枯燥的讲解,又加深了学生的印象,激发了学生的学习兴趣。④为尽量避免产生抵触情绪。我们建立课外兴趣小组,依托学院技能协会,为学生提供设计平台,提供丰富的教学资源,供学生自主学习,并给予适当讲解,课内外知识相结合,提高学生的学习主动性。增强学生动手能力。⑤在授课过程中,要求授课老师尽量以双语形式,学生了解和熟悉专业词汇不能少于300个。
2 计算机硬件基础课程的实践教学
“计算机硬件基础”课程离不开实践教学,加强实践环节是培养学生动手能力的重要方面。培养学生的实际动手能力和分析解决问题能力,具有课堂教学不可替代的作用。所以,专业的实践实训实验室是我们教学中建设的重点,学院从兄弟院校聘请专业的老师,帮助建立计算机硬件实训室,现在实训室有可供拆装设计计算机24台(加电可启动到BIOS),有可进行CPU超频实验、系统安装,网络配置计算机。实训室还备有DL-Link 5124交换机,RJ45压线钳,Fluke DSP4000测线仪Fluke万用表等实验仪器。大大满足了学生实践的需要。
实践教学的第一目的,就是要求学生能够根据日常学习和生活需要,能够DIY一套适用的计算机。结合CPU教学内容,当今Intel系列CPU分为E、T、L、U等几大类,桌面处理器和移动处理器的差别,作为桌面处理器,不同主频CPU在文字处理,流媒体播放,多媒体制作方面的差别;相同主频下,L2 cache不同时,上传下载时候的网络速度又有何不同?学生可以根据计算机是实际实验情况,自己去选择CPU类型、主频等。之后是主板、显卡、内存等,最后写好配置清单,去电脑城购买这些配件,进行组装。
计算机组装完成后,就对其进行硬盘分区,格式化,系统安装,应用软件安装,到后期的故障处理等。遵循从简单到复杂的原则,先进行了硬件组装维护实验、之后进行接口实验以及计算机应用实验。通过完成几个教学要求的实验,开始进行稍有难度的实验,并最终完成综合的应用性实验。例如可以通过可编程I/O接口实验,扩展到嵌入式系统的网络接口,添加寄存器定义,以太网接口驱动等。
3 总结
几年来,根据“计算机硬件基础”课程的特点,建设合理的课程改革方案,以学生为中心,将学生放到教学实践主体,提高他们动手能力,引导他们会思考至关重要。为此,学院和信息工程系诸位老师都做了不少工作。包括:完善教学大纲,更新教学内容,改进教学手段,加大实验室建设。由于科技进步,网络的普及,近几年来学生的计算机应用水平都有很大提升,都已经具备了不错的计算机基础。这些学生以不满足于有限课程的讲授。硬件基础教学的压力越来越大,我们将进一步探究和改进。计算机硬件建设是一个长期的过程,依旧需要同仁长期不懈的努力。
参考文献:
[1]教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会.关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见[J].中国大学教学.2005(5).
[2]邹逢兴.关于创新计算机硬件技术基础课程教学的实践和思考[J].计算机教育.2004,(2).
[3]卢荣华,江伴东.微机硬件技术基础精品课程建设[J].计算机与信息技术.2008(18).
计算机硬件组装虚拟实验系统探究 篇7
1.1 虚拟实验系统简述
伴随计算机和多媒体技术的发展, 电脑已经成为人们生活、学习、办公等必备用品。计算机硬件组装虚拟实验系统是利用虚拟、仿真等方式代替传统的实验操作的硬件环境, 从而既能实现教学目的, 达到实验操作效果, 又能在一定程度上减少实验投入和减少损耗。在教学过程中, 实验操作是提高学生动手动脑能力的重要手段之一, 然而要进行实际操作实验存在一定的制约因素:首先, 实验中用的计算机硬件设备价格高、损耗大;其次, 实验场地、人力等资源存在一定的风险。因此, 计算机硬件组装虚拟实验系统应运而生, 在一定程度上弥补了以上不足, 其具有以下优势:
(1) 减少设备投入, 降低了试验成本, 节省了经费;
(2) 虚拟实验不受空间、时间的限制;
(3) 能充分发挥想象力, 将抽象变得具体;
(4) 沉浸感比较强且交互性较为自然。
1.2 虚拟实验系统开发环境和系统结构现状
(1) 系统开发和运行环境。虚拟实验系统一般是利用3DS MAX来构建一组虚拟场景, 采用Quest 3D作为交互开发的工具, 数据库一般利用MySQL数据库。在开发时一般内置多个节点, 系统开发周期短, 并且支持导入和导出多种软件模型, 同时要保持与数据库之前接口的顺畅。服务器的运行环境目前是以Windows 2003和XP为主, 校园的局域网是系统运行的有效的网络基础。
(2) 系统结构简述。B/S是计算机硬件组装虚拟实验系统采用的基本结构, 其有三层:数据管理层、应用层以及交互层。数据管理层主要功能是数据的更新和存储, 包含了客户的信息管理、硬件模型管理等等;应用层的功能是网络支持和程序的存放;交互层是与用户直接联系的结构, 其可以让客户直接借助一些平台对数据和程序进行访问, 客户可对程序直接进行操作。系统结构简易图如图1。
2 计算机硬件组装虚拟实验系统存在的问题
(1) 实验受到一定的限制。利用计算机硬件组装虚拟实验系统进行训练时, 依然与传统训练一样具有一定的固定性和单一性, 并且增加了一定的实验局限性。主要是由于学生在利用计算机硬件组装虚拟实验系统进行模拟实验时所遇到的问题都是在系统开发时设定好的, 具有一定的片面性;而在实际操作中环境会不同, 遇到的问题也会多种多样, 有可能是虚拟实验中没有涉及到的问题, 因此以往开发系统根本无法满足实际需求。另外, 实际实验时, 学生可以自由发挥其想象力进行探索和摸索实验, 但是, 虚拟实验时使用的器械和设定的内容都是固定的, 无法随意选择, 无法培养学生探索和创新能力。
(2) 虚拟实验缺乏跟踪功能。利用计算机硬件组装虚拟实验系统进行实验, 实验者在实验过程中的操作、具体情况、错误、效果等无法得到有效记录, 无法做到总结经验和反思问题。因此不利于更好地达到实验效果, 并且也缺乏实验的针对性和持续改进的效果。
3 计算机硬件组装虚拟实验系统设计对策
3.1 明确整个设计系统的功能目标
(1) 设计出实验系统必须具备的基本功能目标。首先, 设计硬件组装虚拟实验系统必须按照《计算机组装与维修》中的要求, 设计出基本的系统功能, 如为实验者提供理解计算机硬件功能和知识, 掌握计算机硬件组装技能, 所必需的学习环境及硬件组装的训练场所。实验者通过这个系统可以帮助实验者理解系统的硬件结构和性能, 浏览和分析硬件, 并可以对实验结果进行评价, 以促进系统的提高。
(2) 增加系统性的设计目标。因为作为一个系统, 必须能提供学生进行自主实验的功能, 实验者通过自主定制实验场景, 可以有选择地了解和掌握硬件组装的虚拟实验系统, 明确硬件连接的要求, 帮助实验者记录系统中产生的错误。
3.2 在系统中实现自主实验的功能
计算机硬件组装虚拟实验系统的重点是进行自主实验, 这也是该系统必须实现的核心功能。实验者在实际的训练中, 通过操作虚拟环境下的硬件进行实验, 在实验中进行数据表建立, 训练场景载入, 管理日志等功能。通过建立数据表, 这些数据表包括硬件类型表、硬件信息表、硬件位置信息表等, 再通过第三方软件, 将3DS MAX的硬件模型导出, 用于实验场景的加载;在加载实验场景环节, 通过Quest 3D的自带软件功能, 将外部场景和物体在特定的触发条件下, 载入到实验场景中, 其中Quest 3D的导入技术也可以用LUA脚本的代码来实现动态载入, 这样可以程序的扩展空间和载入速度;最后通过日志管理, 可以提升记录系统中的操作错误, 以完善整个实验系统。
4 在系统中开发出关键性技术
(1) 动态载入技术。通过系统中的内置节点和LUA脚本技术, 对节点进行调用开发出信道与模块, 以实现动态扩展技术, 通过动态扩展技术可以在保证系统正常运行的前提下, 调用多种虚拟三维硬件模型, 提高系统的可扩展性。
(2) 场景和模型优化技术。在校园网或者其他局域网中, 为了保证系统的畅通, 需要运用场景和模型优化技术, 如实例化技术和多层次细节技术, 通过实例化技术可以对规律性的物体按规律进行绘制, 避免进行传统的复制;在运用多细节层次技术可以对模型中的贴图自动进行高分辨率管理, 近景采用精细绘制, 远景采用粗略勾画, 节省系统内存, 提高系统加载时间和实时交互性, 最终实现场景和模型的优化技术。
(3) 碰撞检测技术。运用Quest 3D自带的碰撞检测节点功能, 可以对虚拟环境中的两个物体的重叠和接触现象进行检测。该技术采用AABB算法, 根据系统中两个虚拟物体的最大值和最小值进行计算, 实现对虚拟物体的层次包围, 再进一步形成包围体, 然后结合两个物体的位置信息进行计算, 最终实现碰撞检测技术。
参考文献
[1]阮丽娜.基于Virtools的中学计算机硬件虚拟实验的研究与设计[D].四川师范大学, 2010
[2]葛巧燕.计算机硬件组装虚拟实验系统的研究与实现[D].浙江工业大学, 2013
[3]冯永健.计算机硬件虚拟实验室的设计与探讨[J].网络安全技术与应用, 2013 (11) :38-39
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
参考文献
[1].张小鸣.计算机应用专业硬件学习创新教学[J].实验室研究与探索, 2003, 22 (1) :33-38.
[2].李心广, 黄红桃.面向21世纪计算机专业硬件教学改革的研究[J].中国现代教育装备, 2007, 2:41-42.
计算机硬件实验教学 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
参考文献
[1]陈丽娜.浅析多谋体教学在计算机不同学科中的应用.科技信息, 2012.
[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.
浅谈高校计算机硬件教学改革 篇10
关键词：计算机硬件课程,主要问题,实践教学模式
1 计算机硬件课程教学中存在的问题
根据国家中长期发展纲要,高等教育要强化实践教学环节,着力培养信念执著、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才。根据这个思路来思考高校计算机硬件课程的教学质量,发现计算机硬件课程教学中存在的主要问题如下:
1)理论知识深奥抽象,学生接受度低,学习缺乏兴趣。高等学校计算机硬件方面的课程主要有“数字电路与逻辑”“微机原理及应用”、“嵌入式系统设计”、“计算机组成原理”、“计算机体系结构”、“计算机网络”、“计算机组网技术”等,这些课程从不同的角度涉及了许多计算机硬件方面的知识,它们是计算机专业中的技术核心课程,具有理论性强、应用范围广且与实际工程联系紧密等特点。但目前高校计算机教育中普遍存在着“重软轻硬”的现象,学生喜欢上手快,马上能看到制作效果的软件课程,例如:Photoshop图像处理,3D MAX三维设计等。对硬件课程却了解甚少,认为硬件课程只是学习计算机的内部工作原理,在计算机应用当中无关紧要,认识不到硬件技术在应用方面的重要性,再加上相应的实践环节难以保证,与就业方向没有直接的对应关系,导致学生在学习中缺乏积极性。
2)教学内容落后,与现实使用中的计算机硬件存在较大的差距,理论难以联系实际。一方面,计算机硬件技术飞速发展,日新月异。学生不断在日常生活中接触最新型的电脑或包含最新材料和技术的硬件设备。但另一方面,最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术,没有相关的实验条件,在学生毫无知识积累的情况下根本无法让他们理解和运用。因此,绝大多数教师仍然偏向于讲述旧的知识,采用最基础的硬件作为技术分析蓝本。这就出现了课堂讲授8086,8088芯片和接口技术,学生实际用的是双核酷睿,很难完成理论和实际之间的衔接,学习内容抽象就容易缺乏兴趣。
3)课程教学缺乏系统性。计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂系统,计算机知识有着很强的系统性。而在目前的教学中,硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补,学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用。另外,在硬件课程之间也缺乏充分的衔接,有些知识点重复,有些知识点缺失,这些都导致了学生的知识体系不系统、结构不健全。学生对于无法建立系统连续感的课程缺乏持续学习的耐性。
4)设备条件不足,验证为主,创新环节薄弱。多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足,设备相对落后,实践教学时间严重不足,培养出来的学生大多不具备基本电路设计、调试和实践的能力,更谈不上创新和研发能力。
2 提高硬件课程教学质量的对策
笔者在高校从事了近10年计算机硬件课程的教学和实践指导,从最初的汇编语言、微机接口技术课程教学和实验指导,到计算机组成原理,操作系统的教学和研发,亲身体会了学生对硬件课程从最初的好奇到最后的被迫学习的情感转变。根据对教学对象的研究分析,提出以下提高硬件课程教学质量的对策:
1)先抛开深奥的理论知识,在实际中找寻硬件设备的影子,用实物激发学生学习硬件课程的兴趣,从根本上解决学习缺乏动力的问题。在计算机硬件课程开设时,不要像传统教学模式那样首先给学生介绍该门课程的主要内容、该门课程在计算机专业当中的地位以及与相关课程的关系,这些知识点都是抽象而陌生的,学生很难把教师阐述的学习内容和实际生活环境联系起来,从而产生厌怠情绪。以“微机原理与接口技术”课程为例,上第一节课建议带上最新的主板芯片和最新技术的图片素材在课堂上展示。最好从当前市场上最流行的机型或学校机房现用的微机的硬件入手,由现实使用到的,看的见摸得着的机器追溯到计算机基本原理的机型,然后再结合课程内容提炼知识点分布,最大限度激发学生学习兴趣,让学生真正感觉到,这门课离自己的生活并不遥远。同时介绍该课程在实际工作中的应用及应必备的知识,也可以激发学生好奇心,引发他们的求知欲。
2)提高硬件知识的先进性作为硬件课程教学,应尽量选用能反映目前计算机领域内硬件新技术、新成就,能体现出知识性、先进性和系统性的计算机硬件教材,以使学生能学到先进的硬件知识。例如,“接口技术”的教材至少应涵盖目前世界上微机领域内最先进的知识和技术,像分支转移预测技术、超标量执行技术、微机的流水线操作技术、高速缓冲存储器技术、虚拟存储器技术、浮点数据处理技术、高速总线传输技术等。正是这些技术,为微型计算机提供了卓越的性能,并构成了各种高性能软件的载体。考虑到教学安排的层次性和循序渐进的要求,可以在教材中有选择地加入部分旧的知识结构。
3)构建科学的系统的计算机硬件教学体系计算机硬件知识必须对计算机的体系结构、组成及其核心技术进行系统的描述,以使学生能学到较系统的先进硬件知识。因此,首先,应完善教学大纲,加强教师之间的沟通,注意课程之间的相互衔接,注意知识点的重叠和互补,以保证教学知识的系统性和完备性。其次,要加强计算机软硬件教学之间的沟通,对软硬件课程的教学内容进行适当的穿插。以“汇编语言”、“计算机组成原理”、“接口技术”这三门硬件基础课程为例,授课顺序应当从“汇编语言”到“计算机组成原理”,再到“接口技术”,授课过程可以先从高级语言与汇编语言的差别入手,让已经学习过高级语言的学生去体会两者在编程中的异同。然后结合汇编语言的语句介绍组成原理中的指令和各项技术,最后再通过运用汇编语言对接口进行编程实验,让学生能真正体会到汇编语言的优势和其在计算机各硬件部分的应用,也能够通过自己动手编程了解计算机的工作原理和核心技术。
4)提高教学实践环境的“可视性”,构建“验证—分析—设计”实践教学模式。硬件实践教学对于整体教学而言是至关重要的,学生在学习硬件课程的过程中,最初是处于一个“填鸭式”的服从过程。要让学生从接受的在理论课程中接触到的原理,必须经过“验证”环节,这是学生硬件实验的第一步,这一步的形象化与否直接关系到学生后续的学习动力。建议在计算机硬件实践环节引入仿真实验室,创建可视化操作环境,在这种环境中学生可以进行各种实验,达到与真实实验相一致的教学目的。在创建仿真实践环境的时候,要注意结合软件技术,多使用三维动画,多媒体设备和视频图像,让学生身临其境,能够诱发学生从最简单的原理联想其到现今正在使用的计算机的核心技术之间的联系,这样才有利于消除理论与现实,原理与实际使用设备之间的距离,有利于学生更好的接受抽象的理论。只有在学生通过实验完美验证了所学理论后,才可能进一步引导学生对所学的知识进行“分析”。在这个过程中,重在分析对比各种工作原理的优缺点,让学生自主思考需要改进或有改进空间的硬件技术,从而激发学生的创造性和研发兴趣,进入到“设计”环节,才可能培养出符合国家需要的计算机硬件研发人才。
3 结束语
以上是笔者从事计算机硬件教学过程中的体会和建议,在日后的教学过程中笔者还将一边总结,一边实践,然后再总结,能够找出更多更好的计算机硬件课程的教学方法。
参考文献
[1]吴德富.计算机硬件课堂教学有效性初探[J].信息系统工程,2009(12):131-132.
[2]王金矿.计算机硬件教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2007(12).
计算机硬件实验教学 篇11
摘 要：本文分析和研究了目前《计算机硬件基础》课程教学内容、教学模式和实验环节等方面对教学效果的制约，以及与计算机快速更新不相适应的因素，并对各个方面提出了相应的改革对策。
关键词：计算机硬件基础；教学内容；教学模式；网络实验平台
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1673-8454（2009）10-0038-02
一、引言
《计算机硬件技术基础》课程是培养学生利用计算机从事科学研究和科学开发工作的技术基础课程之一，该课程主要介绍计算机硬件的基础知识和基本工作原理，旨在提高学生对计算机硬件基础知识的了解和基本工作原理的认识、掌握，对于培养学生的计算机硬件控制理论和动手操作能力方面具有较为重要的作用。微型计算机技术发展的一个最显著的特点就是更新速度快，“莫尔定律”指出，集成电路上的晶体管集成度每隔18个月(或2年)就会翻一番,芯片的性能随之提高一倍,而价格则降低一半。而《计算机硬件基础》课程教学仍停留在Intel 80×86基础上，与人们普遍使用的都是Pentium4平台的微机系统不统一，出现学生对硬件学习不感兴趣的现象，因此传统的计算机教学内容、教学模式和实验手段已经无法适应计算机发展的需要，必须从教学内容、教学模式和实验环节等方面进行改革，以适应计算机的发展和学生的好奇心，增强学生对硬件课程的兴趣，进而提高该课程的教学效果。
二、教学内容的改革
1.应适应新技术的发展
本课程具有更新速度快的特点，但我们的教学内容仍以Intel 80×86为基础，教学内容几十年不变，使学生感觉仿佛在学习历史，课堂上讲述的微机离现实相差太远，而平常接触的Pentium机却无法学以致用，因此出现了“重软件轻硬件”的情况，学生对硬件的学习不感兴趣，只是为了应对考试而学。但计算机的学习具有系统性，只有对硬件有较好理解的基础上，才能编写更加高效的软件，因此我们在讲授《计算机硬件基础》课程基本教学内容的基础上，扩充了计算机硬件的最先进的知识，如分支预测技术、超标量执行技术、微机的流水线操作技术、高速缓冲器技术、虚拟存储器技术（分段存储管理技术和分页存储管理技术）、浮点数据处理技术和高速总线传输技术等，使学生不仅掌握了基础知识，同时激发了学生学习新知识的兴趣。这样既保证学生对基础知识有系统性的理解，并与计算机及应用技术发展的最新水平和趋势相适应，既遵循了教学管理要求，又努力体现了“基础性、系统性、实用性和先进性”统一。
2.应适应不同专业的特点
由于我院非计算机类专业很多，不同专业的学习基础差别很大，因此教学内容上应采用“宽编窄用”的内容选取原则和模块化、结构化的内容组织原则，以具有较宽的适应面和灵活的选择余地，利于实施于不同对象、不同层次、不同学时数的教学。如对我院“2006级电气工程及自动化专业”的学生，由于他们已经对数电/模电内容有了全面的掌握，对电路也有一定的了解，因此只需在教学内容上重点讲解芯片的构成和原理实现，而对其他专业的学生则要重点讲解芯片的功能方面。
3.应强化实验环节
由于硬件课程本身很抽象，较难理解，学生在学习该课程之前，对“CPU的工作原理”、“内存如何存储数据”和“汇编语言的编程过程”都很迷茫，无论教师如何讲述理论知识，学生对这些内容仍然是一团雾水，因此必须加强实验教学，使学生在实验中逐渐理解原理、概念，明确数据内存如何存放，实验环节对硬件的学习至关重要。
三、教学模式的改革
1.计算机辅助教学模式的创新
计算机硬件课程内容庞杂、涉及面广、概念抽象、工作原理复杂和实践性强。学生在学习的过程中往往感到不易理解，难于掌握。很多学生学完本课程，只是通过背诵记住了几个基本概念和原理，并没有真正理解和掌握计算机系统中各个部件的组成和工作原理；没有掌握处理器指令系统的精华思想和编程技巧；也没有真正理解计算机系统是如何协调工作的，这不便于学生形成计算机系统的分析、设计、使用和维护方面的能力。因此为了提高教学效果，必须改变传统的黑板加粉笔的教学手段，而是将文字、图像、声音、动画、视频等多类型、多种格式的多媒体形式信息进行融合，以便学生有更加直观、形象的理解。如在讲解8253/ 8254可编程计数器/定时器芯片的6种工作方式时，不是一些简单的图片和文字，而是采用动画技术，当输入控制字后，可以清晰观察到在不同方式下OUT信号的变化，以及在门控信号GATE控制下，不同方式下的时钟脉冲波形，这样不仅使教学内容生动起来，而且增加了学生的注意力，使学生清晰地看到不同方式的区别，明白了各种方式的功能和适用场合。
2.讲授方式灵活多样
讲授本课程时，不能采用填鸭式、满堂灌的教学方法，仍注重启发式，调动学生学习的积极性和主动性，如在进行实验之前，让学生收集相关的资料，利用学生阅读教材、学生实验和观察以及实验测定等教学方法，并在分析研究和处理资料与数据时，常采用讨论、谈话、问答、练习和讲解等方法。另外为了提高教学效果，还常配合以多媒体工具和各种直观教具。
3.搭建网络实验平台
为了提高《计算机硬件基础》课程的教学效果，除了开展传统教学模式外，我们还搭建了网络化实验平台，通过这种新型的教学方式，不仅把知识和技能传授给学生，而且培养了学生的兴趣，激发学生的学习积极性，培养学生掌握和运用知识的态度和能力，提高学生的创新能力和实践动手能力，并使每个学生都能得到充分的发展。通过该平台，可以在以下几方面提高教学效果：（1）教员可以将多媒体信息表现和处理技术运用于网络课程讲解和知识学习各个环节，使网络教学具有信息容量大、资料更新快和多向演示、模拟生动的显著特征，这一点是有限空间、有限时间的传统教学方式所无法比拟的。（2）学生也可以自主、创新地学习。网络化教学打破了时空界限，只要有网络的地方，学生就可以随时上网学习，并可根据自己的时间自由调节自己的学习进度，避免了传统教学的平均性进度原则。在我们所设计的《微型计算机接口技术》课程的网络化教学中，学生可以通过测试系统对自己学习的内容进行测评，网络系统给其提出建设性的学习计划，学生随后可以根据自己的水平和建议进行相关内容的学习。这种模式也体现了因材施教的原则，提高了个别化学习效果，也有利于激发学生学习的主动性。另外，学习较好的学生，也可以进行探索式的学习方式。如学生在学习相应芯片的基础上，进一步研究分析芯片的编程结构和工作原理，掌握如何通过编程使多个芯片相互配合，设计综合性的实验，然后进行模拟调试。学生在此过程中建构起雄厚的知识基础，增强了有效解决问题的能力和技巧。（3）增强了“教”与“学”之间的交互性。学生在学习中可以通过利用课件、信息资源及智力工具进行学习而产生互动，也可以通过与在线教师对话而产生互动，学生之间还可进行交流讨论，实现实时全交互。
四、结论
总之，在《计算机硬件基础》课程教学过程中，教师根据课程的教学任务和要求，结合教学的具体内容，以教学原则为指导，通过对教学内容和教学模式进行改革，形成了以学生为中心的生动活泼的学习局面，以先进的理论创造性地组织教学，充分发挥了学生的创造性思维学习和能动性，该课程的教学效果明显提高。
参考文献：
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计算机硬件实验教学 篇12
1 实验内容
1.1 增加综合类型实验, 提高学生动手能力。在《计算机接口技术》课程中增设综合类型实验《PC机系统中的小型I/O接口系统》。通过PC机系统中的小型I/O接口系统电路硬件设计、安装或焊接元器件、进行PC机系统中的小型I/O接口系统控制程序设计 (采用ASM或CPP语言) 、在PC机中运行此系统这一系列过程, 使学生能够自主设计和实现PC机系统中的小型I/O系统, 从而进一步加深理解, 对所学知识融会贯通。
1.2 引入先行课程实验, 温故知新。《汇编语言程序设计》是《计算机组成原理》的先行课程, 在编程过程中, 由于助记符多、指令难记、使用范围窄, 学生容易遗忘, 从而增大了学习《计算机组成原理》指令系统部分的难度。在实验中引入汇编语言部分后, 结合debug调试环境, 能有效利用汇编语言编程加深学生对指令编码、指令运行过程的理解与掌握, 真正做到温故知新。
1.3 严格进行实验分类, 构建多级实验体系。将实验分为四个层次:演示性实验、验证性实验、综合性实验和设计性实验。首先通过教师演示, 让学生初步认识相关原器件, 将所学知识和实物联系起来;然后用五、六个验证性实验, 加深学生对理论知识的印象, 熟悉并掌握课堂所学部分;接着利用综合性实验, 系统地将所学知识组织起来, 形成知识体系;最后完成设计性实验, 使学生能够熟练运用相关知识。
以《数字电子技术》为例:改革前实验类型混乱, 综合实验和设计实验看似很多, 实际训练并不能达到相关要求, 所有实验均为必做类型, 导致部分学生实验完成不了。在修正实验类型、将实验分为选做和必做之后, 能更好地结合学生实际情况循序渐进, 构成多极实验体系, 以达到培养学生的实际操作技能和动手实践能力的实验教学目标。
1.4 增加选做实验, 多种选择贴合学生实际。选做实验设置少, 教学时可选择的余地很小, 不能根据学生的学习能力、知识掌握程度、学习兴趣等实际情况来进行选择, 灵活性差。增设选做实验后, 《单片机及应用》课程选做实验达到7 个:指示灯/ 开关控制器、16×16 LED点阵显示实验、查询式键盘实验、电子琴模拟实验、直流电动机控制实验、I2C总线实验、电子万年历时钟实验, 总计18 学时, 教学弹性大, 更贴合学生实际情况。
2 学时分配
由于各实验的性质和复杂程度、学生对知识点的掌握程度不同, 实验学时不能“一刀切”, 简单的实验安排少量学时, 难度大的实验增加安排的学时数。改革前, 《计算机组成原理》所有实验一律安排为2 学时。重新分配学时后, PCC实验箱的使用和熟悉实验环境这样的简单实验, 安排1 个学时, 而综合性、设计性实验安排4 个学时。改革前, 《计算机接口技术》的波特率时钟发生器实验、音乐发生器设计与制作实验均安排2 学时, 由于实验比较复杂, 学生在2 学时内无法独立完成;增加到4学时后, 学生不再手忙脚乱, 有充足的时间进行设计、记录实验数据和分析实验结果, 加强实验效果。
同时, 结合教师科研项目开展综合性、设计性实验, 将实验教学分为课堂教学和课下教学两部分, 不再局限于实验室。教师通过教研会和科研活动, 教学和科研相辅相成;学生参与教师课题, 既能促进实践能力, 又能提高科研水平, 一举两得。
3 教学方法
3.1 仿真与实验箱结合, 发挥学生创造性。传统的硬件实验主要采用实验箱联机进行, 各模块已经集成在实验面板上, 只能根据已有模块做实验, 学生对实验箱的依赖过重。在单片机实验中引入Proteus和keil软件的联合仿真, 学生先通过实验箱进行实验, 对各种部件的连接有一个清楚的认识, 再用Proteus绘制电路图, 最后通过keil加载程序、仿真运行, 能更清晰地认识到实验原理。修改已验证过的电路和程序, 观察并分析产生的结果, 可以激发学生的学习兴趣, 便于发挥创造性和求知精神。
3.2 开放式实验教学, 因材施教。综合性、设计性实验涉及面广、难度大, 仅仅只靠课堂的4 学时是不够的, 因此需要采用开放式实验教学做为实验环节的补充和拓展, 使实验开展的时间不再局限于实验教学的课堂时间。第一阶段:理论教学时布置实验的预习内容, 学生课外通过查阅资料、网络资源等方式自主学习, 设计出相关电路图, 做好充足的准备;第二阶段:实验开始前提出实验要求、拟达到的实验目标, 实验过程中通过问答、分组讨论等环节, 加深理解;第三阶段:实验结束时进行拓展训练, 修改已验证的电路和程序, 观察并分析实验结果, 将所学知识加以巩固。大部分学生能够完成前两个阶段, 优秀的学生能完成第三阶段。对少数落后的学生进行单独辅导, 经常表扬和鼓励, 调动他们的学习积极性。
4 考核方式
增大实验成绩在总成绩中的比例, 将实验考核进一步细化, 根据方案或实验结果的验收、总结报告等综合评定方法进行考评, 最后上机实验成绩为一学期上机实验成绩的平均分。
5 实施结果
改革实施2年来, 学生的考试成绩有了显著提升, 以《计算机组成原理》为例, 对2011、2012级学生的实验教学进行改革, 改革前后平均分对比如图1所示。
很多学生表示不再对计算机硬件漠不关心, 理论知识也不再晦涩难懂, 感觉自己真正学习到了计算机的专业知识“, 对以后的学习很有帮助”等。实验教学模式的改革, 使学生养成了自主学习、独立思考的好习惯。
6结论
经过2 年的实验教学改革, 引入仿真软件、联系教师科研, 形成了一套计算机硬件类实验教学方法, 提高了学生自主学习的意识, 培养了学生解决实际问题的能力, 教学质量得到了较大的提高。
参考文献
[1]刘卉.基于EDA的计算机组成原理教学改革探讨[J].现代计算机 (专业版) , 2014 (15) :30-33.
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