计算机硬件课程实验教学体系与模式研究

摘要：通过对硬件课程实验教学面临困境的分析，提出若干解决措施，从而建立具有系统性和完备性的硬件实践教学体系，建设良好的硬件类课程教师团队，并调动学生学习硬件类实验课程的积极性。

关键词：硬件课程；实验教学；教学体系

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）02-0109-02

Abstract： Through the analysis of the difficulties the hardware experiment teaching is facing， this paper puts forward several measures. Therefore， a hardware experimental teaching system with system and completeness is established； a good teacher team of hardware courses is built； and the enthusiasm of the students is mobilized.

Key words： hardware course；experimental teaching；teaching system

1 引言

现代社会中，各种各样的电子产品，如手机、电脑、电视机、洗衣机、微波炉，甚至是最容易被人们忽略的电灯，都在人类的生活中占据了不可或缺的位置。因此，对硬件分析设计方面的要求也随之增多，高校中与硬件知识相关的课程日益突显出了其重要性。然而很多学校相关专业，例如计算机专业的培养方案依然是以软件理论的学习和应用为主，硬件知识的学习和应用仍旧处于次要的地位，学生在硬件方面的动手能力和实践能力尤为不足[1]。

因此，怎样建立科学合理的硬件课程教学体系就成为了亟待解决的问题。

2 硬件课程实验教学面临的困境

2.1 硬件课程重视度不高

现在许多高校计算机专业的教学依然以软件理论和应用为主，软件类课程学习起来较为容易，通过上机实验也能够很快看到学习的成果，学生持续学习的积极性较强[2]。与之相反，硬件类课程的内容大多较为枯燥，学生学习起来较为吃力，而且实验效果也不那么尽如人意。因此，学生的学习积极性普遍不高。

2.2 实验仪器陈旧

很多高校里的硬件实验设备更新换代较慢，加上仪器自身不同程度的损坏，很多硬件实验的效果并不理想。学生更会觉得晦涩难懂，没有成就感。而且，很多硬件课程不能跟上硬件知识发展的脚步，例如“计算机组成原理和汇编语言”课程的内容依然围绕者80x86系列CPU为主要模型进行教学，和CPU的高速发展脱节，不能适应实际需求[3]。

2.3 实验教材很少

目前，关于硬件类课程的实验教材不多，适应每个学校自身情况的教材更是一书难求[4]。

因此，每个高校都应该从自身的人才培养方案入手，建立起科学合理的硬件类课程的实践教学体系。

3 建立科学合理的实践教学体系

在充分调研和论证的基础上，结合我校2013版人才培养方案的修订，对硬件类课程的课程体系进行了调整，从而构建出具有系统性和完备性的硬件实验课程体系。该课程体系由硬件系列课程、与该课程配套的实践课程、以及部分课程的课程设计三部分组成。从第二学期到第七学期整整三个学年里都有相应的硬件类实践课程安排。硬件系列课程包括“电路基础”、“电子技术基础”、“计算机组成原理和汇编语言”、“单片机原理及应用”、“嵌入式系统及应用”等课程。与这些课程配套实践课程包括“电子技术基础实践”、“计算机组成原理实践”、“汇编语言实践”、“单片机原理及应用实践”、“嵌入式系统及应用实践”。从而保证了每门主要的硬件课程都有与之相应的实践课程。在此之上，还开设了“电子技术课程设计”和“单片机原理及应用课程设计”。通过课程设计，学生必须在两、三周内独立完成一个小型应用电路的分析、设计和实现。通过课程设计，不仅可以实现对该门课程所学知识的综合应用，还可以增加学生的学习成就感，从而对课程的后续学习产生浓厚的兴趣。在课程安排的同时注意先导课程和后续课程之间的顺序和衔接，从易到难，逐步提高，从而达到逐渐强化学生的动手实践能力的目的[5]。

4 精心设计实验内容，提高学生学习兴趣

结合我校应用型人才培养目标的要求，和地方企业行业对计算机类专业学生硬件技能的要求，修订相关课程实验教学大纲和实验指导书，形成一系列的前后内容具有承接性的硬件课程实验报告。为了使学生提高对硬件设计的兴趣，在“电子技术基础”的实践课程中，针对编码器和译码器的应用问题，引入采用优先编码器作为主要器件的8人抢答器，以及以译码器作为主要器件的三人表决器的设计。同时指出依据优先编码器设计出的抢答器存在那些弊端，从而留出思考和改进的余地。通过有趣的案例，增加学生对学习硬件课程的兴趣。而遗留的电路缺陷可以在后续“单片机原理及应用”的实践课程中进行改进。也体现了先导和后续实践课程之间的联系和知识量的增加。

5 建设教师队伍，加强团队合作

硬件课程讲授起来本就有些枯燥，因此好的授课教师才能够引起学生对这门课的兴趣，吸引学生想去更深入的了解硬件知识。而要想成为好的硬件课程授课教师，一是需要有丰富的教学经验；二是讲授硬件体系课程的教师最好能够将本专业的所有硬件课程都讲授一遍，从最底层的硬件基础课程到最高层的应用型课程。全部讲授一遍的目的不仅仅是教师自身知识的融会贯通，而且可以在讲授中发现课程之间承上启下的关系，明确前置课程和后续课程之间的联系，讲课中就会有针对性的强调和后续课程有关联的知识点，为后续课程的进行打好基础；三是推广集体备课，通过集体备课教师之间可以交流讲课的心得，经验，进度。对课程中的难点重点内容的讲授方法进行经验交流，从而达到取长补短，共同进步的目的。

6 革新教学理念，调动学生学习积极性

在传统的教育理念中，教师是授课的主体，学生习惯依赖教师的讲授和指导，而不去自己积极主动的思考问题和解决问题[6]。这样培养的学生必然缺乏创新意识和创新能力，是难以适应科学技术发展要求的。因此在授课过程中要尽量引入案例教学，以案例为驱动引发学生学习的兴趣，激发学生积极主动学习知识的热情。同时要注意先导课程和后续课程之间的联系，尤其是后续课程中要用到的先导课程中的知识一定要点出来，并且从纵向的角度将这个知识点讲的透彻一些。

7 引入网络资源，拓展课堂

近几年来，MOOC作为一种新兴的网络学习渠道，为学生在课后进行课堂内容的学习提供可非常便捷的平台。只要能够接入互联网，每个学生都能可以在任何地方通过计算机免费聆听全世界各个名牌大学优秀教师的授课。因此，教师在上课的过程中，可以推荐几个和本门课程相关的MOOC资源，并可以在课件休息的时间里播放一些相关的MOOC视频，提高学生对MOOC这种新兴资源的兴趣，同时鼓励学生在课后登录相关网站进行自主学习。而又因为MOOC具有较高的开放性，任何人都可以免费注册学习，也就难免具有较高的辍学率，学习者必须要有较高的自律能力才能坚持学完整个课程。针对这一缺陷，教师能够起到一定的引导和督促作用，可以经常在课堂教学中例举MOOC课程中有趣的内容或者案例，维持学生持续学习MOOC课程的热情。

通过以上措施，科学合理的硬件实践教学体系建立了起来，硬件类课程教师队伍的整体水平得到了提升，学生学习硬件类实验课程的积极性也被调动了起来。有更多的学生愿意在课余的时间多学习硬件课程的相关知识，完成一些实用有趣的硬件电路设计和实现了。这也就达到了硬件课程实验教学改革的最终目的。

参考文献：

[1]鲁荣波，李宗寿，贺宏遵，等. 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）：109-111.

[2]叶继华，王春兰，甘登文，等. 建构适应社会需要的计算机硬件课程教学体系[J]. 江西电力职业技术学院学报，2007（2）：54-55.

[3]刘新平，郑秋梅，孙士明，等. 计算机硬件课程群实验体系的改革与完善[J]. 计算机教育，2008，12：117-119.

[4]邹t，徐雨明，魏书堤，等. 计算机硬件课程新型实验教学体系改革初探[J]. 电脑知识与技术，2010（11）：2694-2695.

[5]琚生根，陈润，栾新成，等. 计算机硬件实验教学的探讨与改革[J]. 实验科学与技术，2006（5）：65-67.

[6]黄家瑜，李云. 计算机硬件实验教学改革的探讨[J]. 福建师范大学学报：自然科学版，2005（2）：111-114.