计算机硬件实验分级教学模式思考

摘要：计算机硬件实验分级教学模式，将教学内容分为4级，教学目标分为两级，学生可自选教学内容和目标，自主安排学习负荷，有利于培养优秀学生。借助于小巧方便的实验器，实行开放式教学管理，能取得较好的教学效果。

关键词：硬件实验；分级教学；开放式管理

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

Teaching Classification Thinking of Computer Hardware Experimental

Deng Wenlian

(Computer and Information Engineering,Heze University,Heze274015,China)

Abstract:Computer Hardware grade teaching experiment,the teaching content is divided into four,divided into two teaching objectives,students can choose the course content and objectives,self-arranged study load,helping to train the best students.With compact and convenient experimental device,the implementation of open teaching management,can achieve better teaching results.

Keywords:Hardware experiment;Grade teaching;Open management

一、计算机硬件实验教学现状

本科扩招过程中，计算机专业扩招人数最多，不同程度地造成了硬件实验教学条件的不足。主要表现在实验场地不足、实验设备不足和实验师资不足，导致实验数量的减少和实验要求的降低。本应该一人独立完成的实验变成了2至4人的小组实验，实验过程中部分学生袖手旁观，一些难度较大的实验，变成了教师演示实验，对设备要求较高的实验，就由计算机模拟实验取而代之。学生亲手做的机会较少，动手能力难以提高。为了解决场地不足、设备不足和师资不足的问题，我们可进行了两方面的改革实践：一是研制低成本、个性化的硬件实验基础设备，缓解场地不足和设备不足的矛盾；二是改革硬件实验教学模式，实行分级教学，达到因材施教、各有所能、扬长避短的目的[1，2]。

二、硬件实验分级教学模式

硬件实验分级教学，指的是教学内容分级和教学目标分级。计算机硬件实验教学内容，分为四个级别；一级：元件级实验；二级：部件级实验，三级：整机级实验；四级：系统级实验。第一、二、三级为必修实验，第四级为选修实验。

（一）一级（元件级）实验

为硬件基础实验，1学分。在一年级进行。主要实验内容包括：1）认识和熟悉电子元器件，了解各类元器件的性能、参数和使用方法，测试他们的基本特性。2）简单电子设计与制作：小功率便携式直流稳压电源设计与制作（供大学4年的电子实验使用），声控、光控装置制作，简单红外遥控装置制作，同等难度的其他设计题目。一级实验一般不排课，以讲座、参观等方式进行，利用一年级的认识实习完成1至2个设计与制作。考核合格给学分。

（二）二级（部件级）实验

配合电路分析、模拟电路、数字电路和EDA课程的理论教学，在完成上述课程规定实验的基础上，利用电子工艺实习完成下列题目中的1至2个设计与制作。

（三）三级（整机级）实验

配合计算机组成原理、微机接口技术、单片机应用等课程的理论教学，利用课内实验时间和生产实习时间，采用SOPC设计技术，在FPGA芯片上设计并实现简单的8位CPU，在同一个芯片上设计实现常用I／O接rn（LED显示器接口，外部存储器接口，打印机接口等电路）。实验难度相当于设计和实现8位单片机。本级实验分组进行，每组2至3人，分工协作，共同完成。本级实验的学分包括相关课程的实验学分和生产实习的学分。

（四）四级（系统级）实验

本级实验属于选修实验课，前三级实验成绩优秀的学生，可以选作第四级实验。第四级实验主要在课外完成，可与毕业实习和毕业设计相结合。要求学生在三级实验的基础上，利用同一个FPGA芯片完成下列设计题目中的1至2个设计，并调试通过。相当于设计并实现一个芯片级的微型计算机系统。本级实验可以由一个学生独立完成，也可以分组进行，每组2人。根据实验难度和学生完成本级实验的水平评定成绩和学分。本级实验合格的学生，在攻读硕士学位时。可以计入SOC课程的学分。

三、成本硬件实验基础设备

目前，计算机硬件实验管理模式，都是将有限的实验设备放到实验室内，学生在规定的时间内到实验室作实验。每次实验需要2至3小时整块时间，学生课余的零星时间不能用于作实验，这种实验条件和管理模式不能实行分级实验教学。

为了有效地实施硬件实验分级教学目模式，在实验中可采用低成本的硬件实验基础设备。将硬件实验最必要、最常用的功能和器件集成在一个小型实验器上，实验器大小相当于一本英汉字典。A型实验器售价在200元以内。B型在A型的基础上增加了较多功能，便于进行系统级实验，售价在300元左右。这种价位适合学生自购。目前，计算机专业（包括电子信息类其他专业）的学生，一般都有自己的计算机。家长能够投资5000元为子女买计算机，再投入300元买电子实验器，算不上加重负担。毕业时对可根据实验器的完好程度，由教研室折价买回，供低年级学生使用。经济条件差的学生，可以借用实验器（交一定的押金）。

除硬件实验器以外，实验室还需根据不同实验内容，配置若干实验模块，供学生选用。修读A级实验课的学生，要求一人一个实验器（A型或B型，自购或借用）；修读B级实验课的学生，要求2人一个实验器（A型或B型，自购或借用）。实验器由学生自己保管使用。

四、实践效果与问题

通过小范围试行，很受学生欢迎。学生人手一个实验器，实验兴趣普遍提高，代作实验的现象很少发生，实验效果良好。

实践中发现以下问题：（1）硬件实验分级教学模式，对指导教师的要求很高。目前的实验教学师资力量不能满足这种要求，难以在大范围内推行这种教学模式。（2）开放式实验管理办法，要求有配套的、详尽的、成系列的实验指导书，目前还不能满足学生的需要。上述问题，需要在下阶段的实践中逐步解决。

参考文献：

[1]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

[2]李珍香,王红.立体化创新性的计算机硬件实验教学体系与模式研究[J].实验技术与管理,2009,26:10

[作者简介]邓文莲（1972－），女，山东省菏泽市人，硕士，讲师，主要研究方向：计算机应用技术。