改革计算机硬件教学,探索应用型人才的培养方式

摘要：计算机教学中，常存在“重软轻硬”、“喜软怕硬”的现象，这是不利于学科发展，不利于应用型人才培养的。如何改变这一现象，该文在实践的基础上总结了一些经验，并对相关问题进行了探索。

关键词：硬件教学；应用型人才；改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）18-4259-02

随着计算机应用领域的扩展，尤其是各种智能化电子电器产品的诞生与使用，近年来IT企业对计算机硬件系统设计与开发人员的需求急剧增加。而目前大多数地方院校，计算机硬件课程教学相对薄弱，培养的计算机硬件人才无论从数量上还是质量上均无法满足市场需求[1]。计算机硬件课程不仅难教难学，且对于硬件设备和实验条件有较高要求，教学成本远远高于计算机软件课程教学，因此形成了计算机专业建设“重软轻硬”和师生教学“喜软怕硬”的畸形发展现象。然而计算机是由硬件和软件组成的，缺了任何一样都无法运行。不重视计算机硬件教学与科研的结果之一，就是近年来计算机软件人才相对过剩，硬件人才相对不足。另一方面，目前我国使用的计算机核心芯片几乎都是从国外进口。核心器件严重依赖国外芯片制造商，这给国家信息安全造成了严重隐患[2]。加强计算机硬件教学势在必行。

1 传统教学中存在的问题

我校积极开展以应用型人才培养为导向的学科建设，多次制定和修改人才培养方案，有了一定的经验积累，其中计算机硬件类课程的教学改革仍处于起步阶段，具体教学中仍存在一些问题。一、很多教学内容陈旧，与实际应用脱节，对学生缺少吸引力。如仍以8086和DOS操作系统为平台来讲解微机原理。二、有些内容在多门课中重复出现，降低了学生的注意力，并使学生对课程设置产生疑问。如中断、接口等知识在组成原理、汇编、单片机、微机原理中均有涉及。三、作为应用型人才，大多数学生就业后没有机会构造计算机系统，许多教学内容会让他们感到没有学习的必要，从而丧失学习的兴趣。如加法器的具体电路实现等。四、与软件技术知识联系不够，如与C语言、操作系统等软件课程的关联性强调的不够，使学生没有形成完整的知识体系，即软硬件知识的融会贯通。例如如何通过操作系统提供的接口设置硬件的工作方式等。五、实验教学急需改革。受实验硬件条件所限，实验教学模式较为传统，综合应用型项目较少。传统实验教学多为验证性实验，很难引起学生的学习兴趣，限制了学生创造力的发挥。少数几个综合应用型项目无论是数量还是质量均无法取得更好的教学效果。

2 培养模式的改革与探索

如何培养出应用型人才，这对很多高校来说，仍是一个正在探索中的重大命题。社会需求在不断变化，计算机知识也在不断更新，相关专业的学生具体应该具备什么样的能力，掌握什么样的知识，也在不断变化。我校计算机专业采取了“3+1”的人才培养模式，即将四年的在校学习压缩到三年，第四年改在校外实训基地参加集训的培养方式。这种培养模式优点显著，即加强了学生实践能力的培养，有助于学生更好地融入社会。但“3+1”的人才培养模式在实施之初也暴露一些问题，比如伴随课程整合，学生的周学时数达到或超过30学时，这影响了学生课外文娱活动的开展。有些学生为了参加课外活动而请假，反过来又影响了学习。同时课时的缩减，特别是理论学时的减少，使得在教学过程中知识的系统性较难体现，个别课程出现用什么就只教什么，造成学生会操作，但对操作原理模糊不清。这对希望考研深造的学生不利。

经过七年的实践，我校计算机专业逐步完善“3+1”的人才培养模式，课程设置更加合理。对于硬件类课程进行了整合，形成了电路基础，微机原理，组成原理，单片机四大基础课程，不再单独开设汇编语言，缩减了组成原理，微机原理的课时，增加了单片机的课时，对硬件类课程相应增加实验课时的比例，增加课程设计环节，组织学生参加学科竞赛。对于部分知识点的重合，各门课选择不同角度学习或进行相应删减，比如译码器，在电路中侧重介绍其电路构成，在微机原理中介绍其在计算机中的应用；对于一些过于专业的知识点，适当降低学习难度，或改为选修知识点，供感兴趣的学生进行研究；对于硬件设计中使用的软件编程，逐步采用C，C++等高级语言来实现，通过课程设计来加强学生对知识的理解。在学生学习的最后一年里，计算机科学与技术专业正在尝试对学生的分流教育，即允许学生选择在校外实习基地集训，由合作单位及指导教师负责学生学习的评价，不选择集训的学生在校组织参加考研，参加相关理论课程的学习，由授课教师进行评价。

3 实验教学的改革与创新

计算机硬件教学中，实验是一个重要环节。由于实验课时的相应增加，如何充分利用课时，加强学生对知识的理解与运用成了教学改革中的重要问题。在这方面，单片机的教学改革值得借鉴。以往的单片机教学中，以课本知识为主线，通过试验箱完成实验，学生的学习兴趣不是很浓厚。改革后的单片机教学，首先学习单片机方面的一些基础知识，然后介绍一款具体的单片机——5-1单片机的基本组成、使用方法、编程案例，再将学生三五人分为一组，选择不同的单片机课程设计题目，实验课上学生自行讨论设计方案并逐步实现，理论课上教师讲解学生实验过程中的问题及知识点并组织学生交流设计思路与经验。改革后的课程更受学生喜爱，充分调动了学生的学习兴趣，而实验环节也形成了一个连续的有机环节，学生目标更明确。

4 学生学习评价机制的探索

以往教学中，学生的成绩主要是由考试成绩与平时成绩构成，对于计算机硬件类课程的实践性没有很好体现。上个学期，微机原理与接口技术这门课尝试采取了课程设计加设计答辩的成绩评定方式。学生分组完成课程设计，提交设计报告，组织学生参加课程设计答辩，由教师根据课程设计的完成度及学生在答辩环节的表现来打分。新的评价机制更加灵活，能够直观地考察学生对知识的掌握情况，也可以当做一次毕业设计答辩的预演，但这种方式也存在一些问题，比如学生现场答辩时可能较紧张，没有完全体现自身水平，同时对教师的主观判断能力也有较高要求。未来可能将这种评价方式与传统评价方式进行适当结合，提高评价的公正性与全面性，从而调动学生的学习兴趣。

5 结论

加强计算机硬件教学，培养应用型人才，仍是我校计算机专业建设的重要方向。通过前一阶段的努力与实践，我校计算机专业学生的硬件知识水平有了一定提高，实践能力得到加强，在专业学科竞赛中屡创佳绩，获得过安徽省电子设计大赛高职高专类一等奖，安徽省单片机应用竞赛二等奖，安徽省机器人大赛二、三等奖等。同时改革也拓宽了学生的就业面，增加了就业机会。但在改革过程中，仍有环节需要加强，如新的培养方式中对教师要求更高，师资队伍建设刻不容缓，教学管理激励机制也应相应改革等。

参考文献：

[1] 梁燕来，刘超.地方院校计算机硬件类课程教学改革与实践[J].计算机教学与教育信息化，2008（10）：25-27.

[2] 唐志敏.龙芯1号通用CPU芯片的研制[J].中国科学院院刊，2002（6）：437-439.