計算機硬件基礎課程精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇計算機硬件基礎課程，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關鍵詞:計算機硬件技術;教學改革;實驗教學

計算機硬件技術基礎課程是普通高等學校理工科專業(yè)的一門重要計算機技術基礎課程,也適合非理工科的其他專業(yè)學生選修。早在2006年,教育部高教司就明確提出了該課程是針對大學非計算機專業(yè)理工類本科生設置的6門典型核心課程之一。它是學生學習和掌握計算機硬件基礎知識、了解計算機硬件發(fā)展、熟悉硬件原理及接口技術的主要課程。

1課程現(xiàn)狀和問題分析

根據(jù)教育部關于計算機基礎教育“三個層次”的教學思想,計算機硬件技術基礎由微型計算機原理和微機接口技術等課程整合而來,因此自2006年以來,該課程的教學內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)一直延續(xù)著原有課程的體系。與此同時,計算機硬件在過去的50年里以摩爾定律(晶體管的集成度每18個月翻1番)高速發(fā)展,以CPU為代表的計算機硬件更新?lián)Q代十分迅速,新的接口層出不窮,使該課程的教學內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)與學生成長和熟悉的環(huán)境嚴重脫節(jié)[1-2],具體表現(xiàn)在以下3個方面:

第一,課程內(nèi)容過于專業(yè),教學要求和學生基礎有一定差距。微型計算機原理和微機接口技術等課程主要針對大三或大四學生開設,而以這兩門課程內(nèi)容為基礎的計算機硬件技術基礎課程主要面向大一和大二學生,目的是進行計算機基礎教育。由于面向群體不同,原有課程內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)過于專業(yè),不適合計算機硬件入門級教學。

我們隨機選取了高等教育出版社、機械工業(yè)出版社和中國鐵道出版社2005年之后出版(含再版)的5本教材。經(jīng)過統(tǒng)計,3本教材以較多篇幅介紹Intel 8086系列處理器指令和接口結(jié)構(gòu),其中4本含有較多的匯編語言知識。然而,Intel 8086和匯編語言等知識對于低年級非計算機專業(yè)學生過于深奧和枯燥,非計算機專業(yè)低年級學生很難理解。

第二,課程內(nèi)容過于陳舊,實驗環(huán)節(jié)無法吸引學生們的興趣。我們調(diào)研了國內(nèi)多所高校相關課程的教學狀況,課程實驗方案主要包括兩種,即結(jié)合計算機硬件實驗箱和利用PC機進行拆裝實驗。

基于實驗箱的課程實驗往往以DOS、匯編語言、8255a、數(shù)碼管顯示和數(shù)模轉(zhuǎn)換等實驗為主,這些內(nèi)容繼承了微型計算機原理的實驗內(nèi)容,對于大一和大二學生來說,離他們熟悉的硬件環(huán)境較遠,缺少趣味。以PC機為平臺的計算機拆裝類實驗一般會受到學生的歡迎,具有一定吸引力,但計算機拆裝較為淺顯,與課程內(nèi)容結(jié)合效果不足,不能使學生對計算機硬件的原理有深入理解。盡管如此,考慮到學生的興趣,將PC機作為入門級實驗平臺應是課程實驗改革的方向。

第三,計算機基礎課程的性質(zhì)使課程無法照顧到各專業(yè)的需求。傳統(tǒng)教學和實驗內(nèi)容不區(qū)分學生的專業(yè)屬性,對于理工科專業(yè)來說,課程實驗難度較低,缺乏學習興趣;對于非理工科專業(yè)來說,課程實驗難度較高,無暇關注更深入內(nèi)容。為此,課程實驗改革應該考慮學生的專業(yè)特點,實驗為基本實驗和可選實驗,因材(專業(yè))施教[3-4]。

實踐教學是高等教育課程的重要組成部分,實踐教學應努力貫徹以學生為主體,教師為主導,堅持知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的實驗教學理念。結(jié)合計算機硬件技術基礎課程的實際情況,課程實驗教學改革勢在必行。

2教學改革內(nèi)容

北京理工大學計算機公共基礎課教學團隊(國家級教學團隊)在充分調(diào)研該課程講授現(xiàn)狀的基礎上,于2010年度開展了教學改革。核心思想是以克服學生對硬件的恐懼心理為目的,以計算機硬件經(jīng)典技術和新發(fā)展為主要內(nèi)容,輔助開放和自由的實驗教學平臺,重點在于改革課程實驗內(nèi)容。

基于上述思想,課程實驗的改革從3個方面開展:教學組織、實驗方案和實驗場地。

首先,在教學組織上,我們增大了實驗比例,占到整個學時的25%。同時,教學內(nèi)容以“基本概念+基本部件”方式組織,如表1的第2-6章。例如,第3章內(nèi)容為“存儲系統(tǒng)與存儲器”,其中存儲系統(tǒng)是基本概念,學生理解起來有一些抽象,需要課堂講授;而存儲器則是基本部件,可以采取實踐教學,學生在實驗中認識硬盤、Flash存儲器、光存儲器等設備,更容易將存儲系統(tǒng)和實際硬件有機關聯(lián)起來,取得更好的教學效果。

其次,在課程實驗方案上,考慮到大一、大二學生對硬件的陌生程度,我們采取了“基本實驗+提高實驗”的模式。基本實驗的目的是讓學生對計算機硬件有基本的熟悉,克服對硬件的畏懼心理。提高實驗的目的則是結(jié)合某一章節(jié)內(nèi)容,通過題目引導和激發(fā)學生的興趣,調(diào)動他們的積極性,使其深入了解計算機硬件,部分候選方案如表2所示。

最后,為了達到實踐教學目的,依托學校的支持,我們建立了能夠同時為120人提供實驗的場地,并在課程授課期間同步向?qū)W生自由開放。

3課程實驗改革實踐

以北京理工大學2010年度的教學為實驗樣本,學生來源于大一和大二兩個年級,共計122名,其中包含34名大一學生和88名大二學生。學生分布在36個專業(yè),共12個學院,以理工科專業(yè)為主,如圖1所示。該課程以全校公選課形式提供,限制人數(shù)為120人(額外2人為留學生),共32學時,包含8個課程實驗學時。

結(jié)合課程實驗改革內(nèi)容,我們向全體學生發(fā)放了無記名調(diào)查問卷,全部學生提交了有效問卷,我們獲得了一批有價值的反饋信息。

對于課程學時和實驗課程學時問題,大一與大二學生的反饋建議如圖2所示。由圖可以看出,如果計算機硬件技術基礎安排在大一下學期,學生只學過計算機基礎課程,對硬件知識學習的渴望比較強烈,32個學時相對較少。如果安排在大二下學期,學生會比較有針對性地聽課,32個學時較為合理。

圖3給出了學生針對實驗學時的反饋意見,橫坐標是實驗學時數(shù),縱坐標是人數(shù)。可見,75%的學生們希望實驗學時在8～11之間,即實驗課時占到總課時的25%～34%。

針對一些高校開展的“計算機拆裝”實驗,我們對學生的支持度進行了調(diào)查。有100%的大一學生和98%的大二學生認為“計算機拆裝”實驗很有必要,得到了學生的廣泛支持,實驗效果如圖4所示。

從圖4可以看出,計算機硬件技術基礎課程實驗應該以學生常見的PC機及擴展實驗組成,這就指明了該課程實驗改革的方向。

由于實驗場地建設等問題,本次教改實踐讓學生選擇完成1項基本實驗和1項提高實驗。對于全部課程實驗方案安排,請學生就歡迎程度排序,結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出,在基本實驗方案中,“計算機拆裝”和“計算機硬件故障診斷”實驗最受學生歡迎。此外,“操作系統(tǒng)安裝”和“網(wǎng)絡連通性測試”等與學生密切相關的實驗也很受歡迎。從基本實驗方案的設計初衷上來看,上述內(nèi)容達到了預期效果,有效地激發(fā)了學生的學生興趣,并幫助其克服了對硬件的恐懼心理。

在提高實驗方案中,“U盤高級操作”和“硬盤數(shù)據(jù)的恢復”與生活比較貼近,最受學生歡迎。此外,由于大部分學生是理工科類學生,從未來專業(yè)發(fā)展角度講,“驅(qū)動程序設計”和“單片機開發(fā)”也得到了學生支持。這樣的實驗內(nèi)容涵蓋較多,在該課程中能夠幫助學生建立基本的概念即可。

而一些傳統(tǒng)實驗,例如“串行通信建立和測試”、“8086指令集實驗”等,沒有激發(fā)學生的學習興趣。應該說,這兩個實驗的專業(yè)性更強,但對于大一、大二學生來說,專業(yè)性強的實驗不容易讓學生掌握基本原理和規(guī)律,不利于學生克服畏難心理。

4結(jié)語

針對計算機硬件技術基礎課程,結(jié)合北京理工大學2010年度教學改革實踐,我們認為實驗課時占總課時30%左右時的教學效果最好。在課程實驗中,以PC機為主的硬件實驗受到了學生歡迎。除了一些高校開展的“計算機拆裝”實驗外,更多實驗得到了實踐。從反饋效果來看,本文提出的實驗方案能夠有效調(diào)動學生的積極性,具有良好的效果。

注:本課程相關教學內(nèi)容、教學課件通過互聯(lián)網(wǎng)開放。

參考文獻:

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Innovation in the Experiments for Computer Hardware Fundamentals

SONG Tian, LI Feng-xia

(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

篇2

摘要：傳統(tǒng)的計算機硬件基礎課教學已不適應現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和社會對人才的需求，本文結(jié)合計算機專業(yè)的特點，從課程內(nèi)容、教學體系、教學方法等方面總結(jié)了在硬件基礎課教學改革中所取得的實際經(jīng)驗和體會。

關鍵詞：硬件基礎課；教學改革；整合課程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1引言

計算機硬件教學的先修課程是“電路分析”、“模擬電子學”和“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”。由于歷史原因，這些課程大多由電子系開設，是以理論研究為目的的課程體系，存在教學內(nèi)容陳舊，課程體系老化，理論論述多，占用學時多，前后銜接不好等問題，給后續(xù)計算機硬件課的理論教學和實踐教學帶來了諸多困難和被動。而計算機專業(yè)與其他專業(yè)相比較，少有的幾個優(yōu)勢之一就是對計算機硬件結(jié)構(gòu)的掌握。因此，結(jié)合計算機專業(yè)的具體情況，在教學體系、教學內(nèi)容和教學方法等方面對硬件基礎課程進行必要的改革就顯得尤為重要。

2整合內(nèi)容、精縮課時

1) 現(xiàn)代科學技術的發(fā)展日新月異，計算機技術的發(fā)展更是突飛猛進。在大學本科階段，除了要給學生傳授基礎理論知識外，還要講授新技術、新理論，這就使得各高校不斷壓縮某些傳統(tǒng)基礎課的課時，增設一些新的課程。在這種形式下，硬件基礎課的課程體系和教學內(nèi)容亟待更新。

2) 課程體系的構(gòu)建是以理論知識為架構(gòu)，以實際應用為目標，教學內(nèi)容則應緊密結(jié)合專業(yè)核心能力對理論知識的要求。綜合時展、專業(yè)結(jié)構(gòu)和課程體系的總體考慮，從98年起我們就根據(jù)計算機專業(yè)的特點，逐漸建立完善了一套硬件基礎課的課程體系。首先，在課程內(nèi)容的組織與建設方面,注重了先修課和后續(xù)課程的關系,做到內(nèi)容上不重復,知識點上不脫節(jié)。其次，教學內(nèi)容力圖反映時代的發(fā)展，技術的進步。通過編寫出版《電路與電子學基礎》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》兩本教材重新劃分課程內(nèi)容，精縮學時，將原有的64學時的“電路分析”和64學時的“模擬電子學”這兩門課程整合為課內(nèi)48學時、實驗20學時的“電路電子學”課程，重新劃分、補充了“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”（課內(nèi)48學時、實驗20學時、三周課程設計）的教學內(nèi)容。

(1) “電路與電子學”課程。在電路分析部分不再追求研究線性電路的理論體系完整性，刪除了部分傳統(tǒng)教學內(nèi)容，只保留直流分析、交流分析和動態(tài)電路三大部分。在直流分析中，刪掉了“電路分析”教學中關于支路電流法和回路電流法的內(nèi)容，保留電路系統(tǒng)分析法中的被廣泛用于機輔分析的節(jié)點電壓法。在交流分析中，刪除了三相電路內(nèi)容，而對通信中的諧振電路則詳細講解。動態(tài)電路的分析中，只通過一個簡單的RC充電回路讓學生了解時域分析的基本步驟，而將重點放在三要素法和RC無源微積分電路上。在“模擬電子學”部分，去掉了半導體器件導電原理和反饋的方框圖計算法，精簡了阻容耦合放大電路（包括多級放大）、小信號動態(tài)圖解法、差分電路分析等。相應地加強了有源器件MOS管、電流源電路和系統(tǒng)穩(wěn)定性的介紹，課程著重講解集成運放的應用。在講解由運放構(gòu)成的有源積分電路時，與前面的無源積分電路做比較，這樣有助于學生理解并牢固掌握兩種電路各自的特點。實踐證明，學生在做電子競賽時對這兩種電路的使用都非常恰當。

(2) “數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程。教學內(nèi)容刪除了數(shù)字電路中各種觸發(fā)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)設計方法中的設計技巧，精簡了中規(guī)模器件的內(nèi)部邏輯介紹，縮減了卡諾圖和邏輯簡化內(nèi)容。由于計算機專業(yè)的硬件課程“微機原理與接口技術”中將介紹A/D、D/A轉(zhuǎn)換，故這一部分內(nèi)容就不出現(xiàn)在“數(shù)字邏輯”課程的教學中。將教學重點放在各類觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)條件、集成電路外部功能、可編程器件和EDA技術上，要求教會學生如何通過查找器件手冊了解器件功能和使用要點。由于計算機硬件中三態(tài)門、OC門的重要性，課程加強了對其邏輯功能及應用的舉例說明。

(3) 改革組課方式。邏輯門電路是傳統(tǒng)“數(shù)字邏輯”教學中最難的一章，由于門電路的原理要涉及到電路、模擬電子學等方面的知識，因此在講述這一部分內(nèi)容時，必須幫助同學復習有關的知識。在改革課程體系時，我們打破傳統(tǒng)的教學體系，將這一部分內(nèi)容放在“電路電子學”課程中，在講述半導體器件后引入邏輯門電路，如MOS管可以具有開關和受控源兩種類型的功能，根據(jù)器件所給偏置條件的不同，在模擬電路中可作為放大器件或在數(shù)字電路中作為開關器件。課堂上的師生互動證明，經(jīng)過這樣的調(diào)整，學生對有關門電路的問題就很容易理解掌握。通過合理地整合教學內(nèi)容，改變了過去把電路模型與實際器件（如受控源和晶體管）、開關與放大作用、模擬與數(shù)字等研究對象截然割裂的組課方式，而是將它們有機地融合，找出共性和個性，講清個性，突破難點，這樣便于以統(tǒng)一的觀點使學生建立完整的概念〔1〕。

3軟硬結(jié)合與時共進

1) 當前國內(nèi)計算機專業(yè)的普遍現(xiàn)象是“過軟”，即強調(diào)軟件編程，而學生的硬件動手能力非常薄弱。在計算機科學技術飛速發(fā)展的今天，計算機系統(tǒng)的軟硬件界限開始變得模糊，且采用軟件方法來設計硬件， FPGA、VHDL、DSP技術帶來了全新設計理念與結(jié)構(gòu)體系，與之相應EDA技術和ISP器件在教學、科研等領域應用越來越廣泛。在這種軟硬件逐漸融合的背景下，計算機學科的硬件基礎課程必須要反映出這種時代的發(fā)展。

2)EDA技術分為三級：以PSPICE、EWB、Multisim等為軟件平臺的仿真分析類輔助設計技術為初級；以MaxPlus II、Quartus II等為軟件平臺，以FPGA/CPLD為硬件系統(tǒng)目標芯片的電子系統(tǒng)設計EDA技術為第二級；以NC Simulator、Virtuso、Diva等為軟件設計開發(fā)平臺、以集成電路芯片版圖設計為目標的ASIC芯片設計為最高級〔2〕。EDA技術的前兩級都與計算機硬件基礎課密切相關，因此在進行課程體系改革時，應結(jié)合實踐性教學環(huán)節(jié)，根據(jù)“基礎型、應用型、綜合型、創(chuàng)新型”的循序漸進的實驗課程教學體系，將EDA技術分層次地引入設置在教學中：

(1) 第一級――首先在“電路電子學”教材各章的最后一節(jié)給出PSPICE對本章典型電路的仿真實例，教材最后一章加入可編程模擬器件ispPAC。其次，增加了20學時的Multisim仿真及電路設計實驗。通過仿真實驗，將教學中的難點用直觀的圖形和曲線表述，降低了數(shù)學難度。如通過對模擬放大電路的仿真，可以直接觀察到改變電路參數(shù)所導致的波形失真，學生就很容易理解并掌握靜態(tài)工作點變化對放大電路性能的影響。最后，利用仿真平臺生動直觀方便的特點，讓學生掌握先設計、后仿真、再實際的設計方法和理念，在此基礎上，將以往的一些驗證實驗提升為綜合設計實驗。對每一個實驗都要求虛實結(jié)合，虛實互動，通過這種訓練，極大地提高了設計的成功率。計算機專業(yè)的學生取得北京市大學生電子競賽的3個一等獎，更多的二、三等獎證明，整合后“電路電子學”的教學改革取得了成效。

(2) 第二級――傳統(tǒng)的“數(shù)字邏輯”課程體系以邏輯代數(shù)為基礎，采用自底向上（DOWN-TOCTOP）的設計方法，教學內(nèi)容以門電路－中規(guī)模集成電路－大規(guī)模集成電路－數(shù)字系統(tǒng)為順序排列。導致學生在學習前面局部知識的時候，缺乏整體系統(tǒng)概念,只會 “搭積木”拼湊式的設計，當后續(xù)“組成原理”課程要建立整機、系統(tǒng)這些非常重要的概念時，前面所學的一個個分散的知識點不能被融會貫通〔3〕。現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設計以硬件編程語言為基礎，采用自頂向下(TOP-TO-DOWN)的設計方法，因此數(shù)字電路的教學體系必須重新構(gòu)建。第二級的EDA技術包含三方面內(nèi)容：(1)大規(guī)模可編程邏輯器件；(2)硬件描述語言；(3)軟件開發(fā)工具。所以在“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”的教學體系上，應以邏輯代數(shù)與VHDL語言并行為基礎，強調(diào)自頂向下的設計理念和層次化設計方法，以系統(tǒng)為對象，用VHDL語言描述，在EDA軟件平臺上，自上而下、逐步細化，最終完成整個系統(tǒng)的設計。依據(jù)整體“自頂向下”,細節(jié)“自底向上”的教學模式，在教學內(nèi)容組織上，先給出數(shù)字系統(tǒng)的整體架構(gòu)及邏輯系統(tǒng)的三大部件:存儲、處理、控制，讓學生有全局、整體的認識。在講述邏輯系統(tǒng)的每一具體部件時, 仍然遵循“由淺入深，循序漸進”的原則，采用傳統(tǒng)的“自底向上”的教學組織方法。在實踐教學的綜合設計部分中，要求學生必須按照從頂層抽象描述向底層結(jié)構(gòu)描述，最后到可實現(xiàn)的硬件單元描述這一過程進行數(shù)字系統(tǒng)的設計。通過這種教學改革，學生的知識結(jié)構(gòu)趨于合理，滿足對軟硬件結(jié)合的人才的需求。

4注重銜接 承前啟后

在計算機硬件基礎課的教學中，首先應注重介紹該門課程的主要內(nèi)容、在計算機專業(yè)中的地位及與相關課程的關系，激發(fā)學生的學習興趣。其次，應注重與后續(xù)課程的銜接。由于當代大學生在入學時就具備了計算機使用的基本知識，因此在授課過程中，要有意識地用計算機硬件電路作為基礎課的授課案例。如“電路電子學”課程中，在集成運放構(gòu)成的比較器一節(jié)，就可給出比較器在A/D轉(zhuǎn)換中的應用舉例，再指出A/D、D/A是計算機接口中的重要單元電路，這樣就埋下一條線索，與后續(xù)課程的知識相聯(lián)系。在“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程中所給出的案例都要盡可能為后續(xù)課程使用，如從鍵盤等引出編碼的概念和編碼器的作用；在講三態(tài)門時，可進一步給出物理上總線的概念，解釋當譯碼和讀寫信號設計錯誤時，CPU訪問存儲單元數(shù)據(jù)總線嚴重沖突會造成死機的原因；在存儲邏輯一章，介紹完寄存器隊列（FIFO）的邏輯結(jié)構(gòu)后，可讓學生設計寄存器堆棧（LIFO）的邏輯電路圖。在該課程的實踐教學中，所給出的設計題目包括總線緩存器、全加器、鍵盤掃描電路、硬件控制器等計算機的基本功能部件。通過這種方法引導學生思考，建立必要的知識關聯(lián)及整體概念，最終達到對計算機硬件系統(tǒng)基本知識融會貫通的目的。實踐證明，這種訓練對于今后的“組成原理”課程和“嵌入式系統(tǒng)”設計都打下了堅實的基礎。

5黑板、多媒體、EDA仿真

高校的教學手段基本都采用多媒體。多媒體圖文并茂、生動有趣，但很容易變成另一種形式的照本宣科或“填鴨式”教育。在教學中要綜合多種教學手段，注意針對不同的教學內(nèi)容去尋求最佳的表述方式：黑板＋粉筆、電子教案、實物投影、動畫課件、虛擬電路。計算機硬件基礎課教學內(nèi)容多，知識點雜，不容易理解。對于較難理解或?qū)W生有爭議不明白的問題，傳統(tǒng)的“粉筆＋黑板”有其獨特的靈活性，既可以表述學生課堂思維的過程，又有利于師生交流互動。在課間讓學生自己擺設實物投影，增強學生的感性知識，課間的學習氣氛仍生氣勃勃。錄像CD和動畫課件則留給學生自己觀看。計算機硬件基礎課程的實踐性強、信息量大、EDA設計技術應用廣泛。在授課時通過EDA仿真將驗證實驗與理論教學相結(jié)合，解決理論與實踐的時空分離弊端，通過提問、思考、演示、總結(jié)等一系列步驟，循序漸進，調(diào)動學生參與教學的積極性，充分發(fā)揮學生的主動性。值得注意的是，在此過程中，教師一定要掌控好演示進程，既不能影響教學進度，又要協(xié)調(diào)好單位時間教學信息量與學生接受理解能力之間的矛盾。

6結(jié)束語

硬件基礎課的教學改革，涉及課程多、學術性和技術性強，是一項系統(tǒng)工程，需要教師付出不懈的努力，不斷學習新技術，及時更新教學內(nèi)容，完善教學方法，才能更好地提高教學質(zhì)量，更好地培養(yǎng)適應社會的發(fā)展人才。

參 考 文 獻

篇3

【關鍵詞】 計算機硬件基礎； 實驗環(huán)節(jié)；教學方法； 教學內(nèi)容

【中圖分類號】G434【文獻標識碼】B 【文章編號】1001-4128（2010）11-0003-02

《計算機硬件基礎》是非計算機類各專業(yè)本科生計算機基礎教學中第二層次的課程［1］，是一門公共基礎課，其目的是培養(yǎng)學生利用計算機從事科學研究和科技開發(fā)工作的能力，培養(yǎng)學生應用計算機硬件技術知識解決本專業(yè)及相關領域中問題的能力，使其能成為具有較強實際動手能力和科研開發(fā)能力的應用型人才。目前我軍的許多高技術的武器裝備都離不開計算機的控制，如何培養(yǎng)出符合部隊需要的新型人才是急需解決的問題。因此一定要加強學員的計算機硬件知識，使他們能夠?qū)⒂嬎銠C硬件知識跟所學專業(yè)結(jié)合起來，將來更好地為部隊服務，為裝備服務。

1 存在的問題

1.1 認識不足

目前學員普遍存在著重視軟件技術輕視硬件基礎的情況，由于軟件教學實施起來比較容易，且實用性強，可以做到現(xiàn)學現(xiàn)用，有立竿見影之效果。而計算機硬件知識從客觀上來說存在不直觀，講述起來抽象、枯燥，學生學起來困難的現(xiàn)實。所以不論是教員還是學員對軟件技術的重視程度都要遠遠高于硬件技術。

1.2 內(nèi)容落后

目前，大多數(shù)計算機硬件基礎教材是以8086為平臺來對微機原理知識展開討論的。現(xiàn)在的學員們從第一次使用微機時，就是面對的Pentium機，他們對這些過時的微機知識非常困惑，不認為是在學習微機硬件知識，仿佛是在學習歷史，感覺所學離他們太遙遠了。而對于他們整天使用的Pentium 機中采用的一些新技術，卻不知其所以然。結(jié)果導致了學生們在市場上見到的微機和在實驗室使用的微機都是Pentium，而課堂上講得卻是8086，不能學以致用，課堂上的微機知識與現(xiàn)實形成了巨大的反差。

1.3 實驗環(huán)節(jié)不足

作為一門實踐性很強的技術基礎課程，除了正常的課堂教學外，為了加深學員對所學知識的理解，必須有專門的實驗教學。而現(xiàn)在的硬件教學，在實驗環(huán)節(jié)上，只把重點集中在匯編語言的上機調(diào)試，因此學員在學習相關章節(jié)的硬件知識時，理解困難，學習效果不好。經(jīng)調(diào)查，大多數(shù)學員認為該課程難度大，抽象，不好理解，因此沒有學習興趣。實際上，主要原因就在于缺少了一些必要的實驗環(huán)節(jié)，使學員無法真正理解某些知識點，特別是一些硬件的工作原理。

1.4 教學方法單一

計算機硬件知識存在不直觀，講述起來抽象、枯燥，教學方法可視性和直觀性差。該課程一直采用傳統(tǒng)的教學模式，基本上都是以教員為中心。主要表現(xiàn)在教員上課大多采用灌輸式的教學方法［2］，即教員從頭到尾一講到底的教學手段，這種模式雖然有利于教員主導作用的發(fā)揮，便于教員組織、監(jiān)控整個教學活動進程,但造成學員被動的吸收知識，不能夠充分調(diào)動學員學習的積極性，不利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的復合型人才。

2 改革方法

2.1 更新教學內(nèi)容

在教材的選擇上要采用與軟件教學內(nèi)容相統(tǒng)一的，能夠反映當前微機領域內(nèi)硬件新技術、新成就的教材。目前，流行的系統(tǒng)軟件和各種應用軟件中的絕大多數(shù)是以Pentium為平臺開發(fā)出來的。因此計算機硬件的教學內(nèi)容也應該是以Pentium為平臺［3］，對微機的體系結(jié)構(gòu)、組成及其核心技術進行系統(tǒng)地描述，以使學員既學到常用的系統(tǒng)軟件、應用軟件知識，又學到軟件的載體――先進的微機硬件知識。這樣，學員的計算機知識才能達到一個完美的統(tǒng)一，所學的硬件知識和軟件知識才能互為促進，互為補充。結(jié)合新教材，要改變教員和學員“重軟輕硬”的錯誤認識，使他們認識到硬件在計算機發(fā)展中的重大作用，逐步協(xié)調(diào)學員的知識結(jié)構(gòu)。這樣學員才能從硬件和軟件上全面掌握計算機知識。另外，由于Pentium機結(jié)構(gòu)復雜，采用了大量高新技術，所以在教學內(nèi)容展開時，仍要以8086為基礎，在此基礎上對Pentium機的組成和采用的新技術進行詳細的分析，做到循序漸進。更新內(nèi)容，并不意味著8086就一無是處，畢竟Pentium機也是從8086一步一步發(fā)展起來的，它仍是基礎。另外在教學中要突出重點內(nèi)容的分析，非重點應鼓勵學員自學。

2.2 增加實驗環(huán)節(jié)

建立專門的計算機硬件基礎實驗室，使學員在學習理論的同時，能夠親身實踐，加深對硬件知識的理解。由于硬件實驗室需要專門的實驗儀器，投入較大，可采用目前正興起的虛擬網(wǎng)絡實驗室的技術實現(xiàn)，可大大較少投資，起到相同的教學效果。在實驗課程體系的總體規(guī)劃上應遵循：既要培養(yǎng)學員分析問題和解決問題的能力，又要重視培養(yǎng)其思維能力和創(chuàng)新能力。為此，在實驗教學中除常規(guī)的驗證性實驗外，還要增加大量的設計性實驗內(nèi)容。

2.3 改進教學方法

好的教學方法是取得良好教學效果的橋梁。針對硬件教學的特點，在教學方法上可采取以下方式：

（1）啟發(fā)式授課

由于計算機是學員非常熟悉的工具，所以在課堂上教員應有計劃不斷地以啟發(fā)方式提出問題 、設置疑難，使學生結(jié)合自身的實際進行積極思考［4］，在思考中獲得知識，從而有效地將傳授知識與開發(fā)智力結(jié)合起來。 通過不斷提出問題、解決問題，引導學生積極思考，調(diào)動他們的學習積極性，使他們將平日所接觸的計算機跟所學知識結(jié)合起來，加深對問題的理解。

（2）聯(lián)系實際，激發(fā)興趣

課程中涉及較多的軟、硬件知識,在實際中用處很大。教員應該通過實際問題來激起學員對所學知識的強烈興趣,激發(fā)學習的熱情，讓學員充分了解所學知識的重要性,從而達到事半功倍的效果。比如：在學習存儲器擴展原理時，可將日常生活中內(nèi)存的升級問題拋出來，引起學員學習的興趣，提高課堂效率。在學習8254定時/計數(shù)器時，可與家電中的定時功能聯(lián)系起來，使學員覺得學有所用。同時應適當補充當前計算機中采用的最新技術，進一步拓展學員的知識面，也利于激發(fā)學員興趣。

（3）多媒體教學與傳統(tǒng)教學結(jié)合

多媒體作為一種教學手段，可以做到圖、文、聲并茂，既利于知識的表示，又可以吸引學員的眼球。在教學過程中應靈活使用多種教學手段，可以起到事半功倍的效果。因此在教學過程中，充分利用現(xiàn)代多媒體的動畫技術、動態(tài)模擬、圖形等手段，使課件能形象地表述教學內(nèi)容而且極具吸引力，有助于學生更好地理解教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量。

2.4 加強教員隊伍建設

在當前大力提倡素質(zhì)教育的背景下，教員應該以提高學員的思考、探索、研究等各方面的能力為主要的教學目標。計算機硬件基礎課程的性質(zhì)，要求教員要及時把新知識不斷地傳授給學員，并讓他們接受，這決非易事，需要花費大量的時間，投入大量的精力才能做到。這要求任課教員要不斷提高自身的計算機理論水平、學術水平、技能水平，而這些需要有一定的條件和時間。因此，教員面臨著新形勢下新的挑戰(zhàn)，必須以積極的態(tài)度認真對待，不斷充實自己，將前沿新知識滲透、融化、拓展到教學中去，努力做到教學、科研、實踐齊頭并進，對科學的教學方法不斷研究，對新的教學手段、教學設備靈活運用，只有這樣，才能達到“常教常新、常講常精”。除此之外，學院也應主動給年輕教員提供進修的機會，讓他們不斷充實自己，不斷學習最新的計算機硬件知識，并鼓勵他們將所學應用到日常教學中。

2.5 改革考核方式

考核作為一種檢測手段，它是整個教學活動中必不可少一個組成部分。計算機硬件課程主要目的是使學員靈活掌握計算機硬件組成中各部分的原理，而不是死記硬背；另外本課程還需學員掌握一定的匯編語言編程能力，可對一些可編程芯片進行編程。所以在考核方式上應改變以前的通過筆試單一考試，而采用筆試、上機實驗兩種方式，這除了考核學員對本課程的基本理論知識的掌握外，還著重考核學生綜合分析和解決問題的能力、實踐能力。學生的最后成績由筆試、上機和平時成績?nèi)糠志C合評定得出。平時成績主要由作業(yè)、提問及實驗報告等得出。

3小結(jié)

培養(yǎng)高素質(zhì)、高能力、適應我軍需要的軍事人才，是軍隊院校教學改革的重要目標。隨著我軍越來越多的高技術武器裝備的研制和配備，對青年軍官的計算機水平要求也越來越高。要從根本上為學員打好基礎，關鍵就是從計算機基礎課程上下工夫，使學員能夠有一個好的計算機基礎知識鋪墊，為將來的發(fā)展作好準備。

參考文獻

［1］ 鄒逢興，陳立剛.計算機硬件基礎(第二版)［M］.高等教育出版社,2005

［2］ 楊穎秀. 教育管理學. 東北師范大學出版社，2002

篇4

關鍵詞：計算機硬件 教學改革 實踐能力

0 引言

為滿足社會的需要，培養(yǎng)適應21世紀我國現(xiàn)代化建設需要的具有創(chuàng)新精神、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才勢在必行，在高等專業(yè)院校，加強學生掌握計算機理論知識和實際應用能力的培養(yǎng)是鍛造復合型人才的重要途徑。高職高專的課程體系是以學生的職業(yè)教育為主體，學生的就業(yè)為前提，講究學以致用，因此學生實踐能力的培養(yǎng)更顯著尤為重要。

“基于實踐教育，實行職業(yè)教育，立足濱海，服務社會”是天津濱海職業(yè)學院提出的教學指導方針。“計算機硬件基礎”課程是學生利用計算機進行軟件開發(fā)和網(wǎng)絡應用的基礎課程。“計算機硬件基礎”是天津濱海職業(yè)學院信息工程系計算機專業(yè)教育教學的核心課程之一。本課程有很強的理論性和實踐性。主要講授計算機硬件的基礎理論、技術和方法，和周邊設備配套連接與實用。教學目的是讓學生了解計算機的基本組成、硬件連接和工作原理，通過上機實踐，提高學生動手能力和實踐能力，為學生學習計算機相關知識做準備。

1 計算機硬件基礎課程的教學改革

“計算機硬件基礎”作為計算機應用、軟件、網(wǎng)絡等專業(yè)的計算機技術基礎核心課程之一，其教學改革遵循“立足實踐，職業(yè)教育”這一目標。“計算機硬件基礎”課程包含了眾多的計算機硬件基礎知識和基本理論，而且具有很強的系統(tǒng)性。該課程著重培養(yǎng)學生的動手能力、實踐能力、創(chuàng)新能力。

本課程實際上是“微型計算機原理”、“匯編語言”和“微機接口技術”等課程整合而來。就是要培養(yǎng)學生了解計算機接口技術，將各種外部部件與計算機進行連接，進而構(gòu)成計算機的一套系統(tǒng)。這是一門基礎學科，但是內(nèi)容十分分散，要求知識面很廣，可是我們學生大多只學習了基礎的C語言。為了克服諸多困難，建立教學體系。我們從教材，授課方式、實踐實訓等方面構(gòu)建該課程的教學體系。其主要體現(xiàn)在以下方面：

1.1 順應計算機發(fā)展潮流，與時俱進，及時關注計算機技術發(fā)展動態(tài)。比如將教學實驗用計算機主要定位在Intel Pentium 4以上和AMD Athlon以上，網(wǎng)絡設備計算機也配備的Intel 酷睿雙核CPU的微機。極大的調(diào)動了學生的積極性，相對也提高的實驗的效率。及時更新教學內(nèi)容，滿足科技的前沿和實用性，但是，教學內(nèi)容更新，并不是放棄基礎內(nèi)容，而是循序漸進充分考慮教學規(guī)律和教學特點，現(xiàn)在已是多核時代了，但絕不忽略曾經(jīng)8086、8088給我們科技帶來的突破。

1.2 組織內(nèi)容符合計算機學習規(guī)律。針對高職教育，一些未深入學習過計算機的同學，主要關心的是計算機處理芯片型號、硬盤容量、顯示器大小等，因而我們在選擇、組織教學內(nèi)容和實施教學過程中，始終圍繞計算機系統(tǒng)及其各大組成部分的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理這樣一條主線展開，強調(diào)硬件與軟件的結(jié)合，并適當?shù)C內(nèi)部和芯片內(nèi)部原理，而強化基于總線連接的外部接口與應用。例如我們在講解存儲器，按照讀取速度和價格排列為CPU Register、L1 cache、L2 cache、RAM、Physical RAM、Hard Drives etc. 通過各部件相似組成、性質(zhì)進行講解。

1.3 課堂教學永遠是教師與學生知識交流的重要場所。可是我們面對的現(xiàn)象往往是學生基礎差，課本內(nèi)容枯燥無味，而又缺少實物，學生理解起來困難。因為難，所以不喜歡，使學生產(chǎn)生厭煩心里，經(jīng)過我們反復探索，改革出以下教學方法：①利用多媒體教學手段。將當今主流硬件設備，不能直接展示實物的情況下，可以利用多媒體，先了解設備的外觀、性能屬性，評測結(jié)果等。激發(fā)學生的學習興趣。②“計算機硬件基礎”課程教學內(nèi)容多和課程學時少，為了使在最少課時的前提下，讓學生學的更多，更好地掌握相關知識和技能。筆者多次參加諸如GE產(chǎn)品，HP高校產(chǎn)品論壇等活動，不但拓寬了眼界，還學習這些高科技公司工程師的講授內(nèi)容和風格。尤其是在有限的時間內(nèi)講解和介紹多個新產(chǎn)品，闡述其性能。工程師親和、博學的演講對我的教學工作有很強的推動。再結(jié)合學生實際，不斷改進教學內(nèi)容，增加知識點。在多年的教學實踐的基礎上，精心提煉，設計出一套完善的教學內(nèi)容和流程。③現(xiàn)代教育理念強調(diào)以學生為中心，學生不再是一個外部信息的接受者和知識灌輸?shù)膶ο螅麄冇兴麄冏约旱倪x擇；教師也不再是一個教書匠、讀書機，他需要把知識加工、整理，還要精心設計教學內(nèi)容。積極調(diào)動學生積極性，多交流，師生的互動是十分重要的。在教學過程多采用啟發(fā)式的，比如在計算機故障處理，可以通過中醫(yī)中的望、聞、問、切來引出問題，望（看）微機出現(xiàn)的狀況，如黑屏、藍屏、反復重啟等；聞微機主機箱內(nèi)可能因為溫度過高引起短路燒焦；詢問計算機使用者使用過程中進行了哪些操作；切（動手）解決出現(xiàn)的問題。既避免了枯燥的講解，又加深了學生的印象，激發(fā)了學生的學習興趣。④為盡量避免產(chǎn)生抵觸情緒。我們建立課外興趣小組，依托學院技能協(xié)會，為學生提供設計平臺，提供豐富的教學資源，供學生自主學習，并給予適當講解，課內(nèi)外知識相結(jié)合，提高學生的學習主動性。增強學生動手能力。⑤在授課過程中，要求授課老師盡量以雙語形式，學生了解和熟悉專業(yè)詞匯不能少于300個。

2 計算機硬件基礎課程的實踐教學

“計算機硬件基礎”課程離不開實踐教學，加強實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生動手能力的重要方面。培養(yǎng)學生的實際動手能力和分析解決問題能力，具有課堂教學不可替代的作用。所以，專業(yè)的實踐實訓實驗室是我們教學中建設的重點，學院從兄弟院校聘請專業(yè)的老師，幫助建立計算機硬件實訓室，現(xiàn)在實訓室有可供拆裝設計計算機24臺（加電可啟動到BIOS），有可進行CPU超頻實驗、系統(tǒng)安裝，網(wǎng)絡配置計算機。實訓室還備有DL-Link 5124交換機，RJ45壓線鉗，F(xiàn)luke DSP4000測線儀Fluke萬用表等實驗儀器。大大滿足了學生實踐的需要。

實踐教學的第一目的，就是要求學生能夠根據(jù)日常學習和生活需要，能夠DIY一套適用的計算機。結(jié)合CPU教學內(nèi)容，當今Intel系列CPU分為E、T、L、U等幾大類，桌面處理器和移動處理器的差別，作為桌面處理器，不同主頻CPU在文字處理，流媒體播放，多媒體制作方面的差別；相同主頻下，L2 cache不同時，上傳下載時候的網(wǎng)絡速度又有何不同？學生可以根據(jù)計算機是實際實驗情況，自己去選擇CPU類型、主頻等。之后是主板、顯卡、內(nèi)存等，最后寫好配置清單，去電腦城購買這些配件，進行組裝。

計算機組裝完成后，就對其進行硬盤分區(qū)，格式化，系統(tǒng)安裝，應用軟件安裝，到后期的故障處理等。遵循從簡單到復雜的原則，先進行了硬件組裝維護實驗、之后進行接口實驗以及計算機應用實驗。通過完成幾個教學要求的實驗，開始進行稍有難度的實驗，并最終完成綜合的應用性實驗。例如可以通過可編程I/O接口實驗，擴展到嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡接口，添加寄存器定義，以太網(wǎng)接口驅(qū)動等。

3 總結(jié)

幾年來，根據(jù)“計算機硬件基礎”課程的特點，建設合理的課程改革方案，以學生為中心，將學生放到教學實踐主體，提高他們動手能力，引導他們會思考至關重要。為此，學院和信息工程系諸位老師都做了不少工作。包括：完善教學大綱，更新教學內(nèi)容，改進教學手段，加大實驗室建設。由于科技進步，網(wǎng)絡的普及，近幾年來學生的計算機應用水平都有很大提升，都已經(jīng)具備了不錯的計算機基礎。這些學生以不滿足于有限課程的講授。硬件基礎教學的壓力越來越大，我們將進一步探究和改進。計算機硬件建設是一個長期的過程，依舊需要同仁長期不懈的努力。

參考文獻

[1]教育部計算機科學與技術專業(yè)教學指導分委員會.關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見[J].中國大學教學.2005(5).

[2]鄒逢興.關于創(chuàng)新計算機硬件技術基礎課程教學的實踐和思考[J].計算機教育.2004，(2).

篇5

關鍵詞:興趣;技能競賽;教學方法

現(xiàn)今《計算機文化基礎》課程是大學各專業(yè)學生必修的公共基礎課程,是學習其他課程和計算機相關技術課程的基礎課。授課對象為全校各專業(yè)本科生,課程類別為通識教育中的計算機類。

根據(jù)教育部的教學基本要求,本課程的教學內(nèi)容突出基礎性、應用性和實踐性。旨在通過本課程的學習,使學生達到:了解計算機基礎知識,掌握計算機系統(tǒng)的組成和基本工作原理,具有較好地使用Windows操作系統(tǒng)平臺的能力,掌握Office主要辦公軟件Word 、Excel、PowerPoint 和FrontPage的使用方法,了解計算機網(wǎng)絡的基礎知識,掌握信息獲取方法,同時要求學生達到浙江省高校非計算機專業(yè)學生計算機等級考試的一級水平。最終培養(yǎng)學生應用計算機和網(wǎng)絡的基本能力和思維方法,為學生走向社會和后繼計算機技術課程的學習打下必要的基礎,使學生成為時代需要的復合型人才。

作為計算機基礎課程教師,在教學過程中發(fā)現(xiàn)一系列問題,比如即使理論課教學安排的很充實,按要求完成大綱內(nèi)容,同時學生在期末考試中也能順利通過考試,但在平時的實踐應用環(huán)節(jié)還是不能夠達到應用要求。諸如畢業(yè)設計時論文指導老師所反映學生的WORD應用水平不過關,目錄自動生成、頁眉頁腳設置等等操作不熟練,甚至有些同學不會應用;在EXCEL制表過程中函數(shù)不會應用,效率較低;電腦出現(xiàn)故障無法排除導致工作無法進行……

為什么會出現(xiàn)這一些列問題呢?計算機的課程設置成效又體現(xiàn)在哪里呢?本人在承擔計算機教學任務的同時承擔了計算機技能競賽office辦公自動化實訓課程,認為在教學過程中應提高文化基礎課程的授課難度,把相應的競賽題目引入到課堂中,提升學生的學習興趣,達到更好的教學效果。接下來我將針對這個問題,把我在教學課堂過程中的一些做法和大家分享。

Office主要包括Word,Excel,Powerpoint,Access等,是辦公常用的軟件,大多數(shù)企事業(yè)單位都用的。我們的大多數(shù)同學在初中和高中也都曾學過,這樣對于我們的授課有了很大的難度。如果還和高中教學一樣針對于Word進行窗口介紹、文檔創(chuàng)建、格式化文檔、分欄、頁眉頁腳等等功能理論講解的話,沒有幾個人會投入到課堂中。學過的東西再次進行教學常常無法提起學生的興趣,所以找到一個興奮點切入是問題的關鍵。

首先,提出問題:我們同學在每學期結(jié)束,學校都會有成績單寄給家長和本人的是吧?那么我們課堂上兩個班級有90多名同學,全校有2萬多人,這些成績單是如何生成的呢?通過Word就可以解決這個問題,高中階段大家都學過這個Office組件,那么請大家思考一下,如何批量生成成績單?

此時,同學們的注意力就被吸引到了課堂上,因為這是一個非常實用而又有難度的問題。這時引入Word的教學,介紹Word的常用功能,結(jié)合具體的實例達到更好的教學效果。批量生成成績單用到的是Word的郵件合并功能,歷屆的計算機技能競賽都曾涉及到。

之后,布置作業(yè):利用Word的郵件合并功能,批量制作四六級準考證。讓學生舉一反三,熟練掌握知識點并學會在日常工作生活中的應用。

在Excel教學過程中,首先引入問題:班級同學每學期末都要有成績單,為了更好的觀察班級的學習成績,同一學年之間要建立直觀的圖表、數(shù)據(jù)透視圖;要求出平行班中課程的平均分、最高分、最低分及名次。這時分別會用到Excel里的Average、Max、Min、Rank等函數(shù)。把這些知識點實例化,并融合到同一道例題里面,提起了同學的學習興趣。在講到Left、Right和Mid函數(shù)時引入身份證求解的問題。如身份證號為:330126198203121610,利用函數(shù)在Excel中求出此人的出生年月、性別和年齡。

針對于計算機硬件教學,可以借助于組裝維護實驗室,讓學生親自拆裝機器逐一認識計算機內(nèi)部構(gòu)造,從而達到既定的教學效果。由于高中階段計算機教學主要以應用為主,很多同學對于計算機硬件知之甚少,如CPU、內(nèi)存、硬盤、主板、風扇、電源等等計算機硬件都沒有見過。借助于實物的展示并配合各種參數(shù)的介紹讓學生更直觀的認識計算機,這部分內(nèi)容可以結(jié)合計算機的發(fā)展史來介紹。同時,把不同階段的硬件產(chǎn)品收集起來形成對比,讓他們直觀感受到計算機的發(fā)展速度和演變過程。在硬件熟悉的基礎上,設置故障,從而講述如何排除計算機硬件故障。

對于計算機文化基礎的授課方法,還要積極探索能夠激發(fā)學生學習興趣的有效途徑。由于此課程學生在高中階段有所接觸,所以提高現(xiàn)今文化基礎的授課難度,引入技能競賽相關題目,提高課程的實用價值很值得借鑒。

參考文獻:

[1]王曉民.Excel2002高級應用,北京-機械工業(yè)出版社,2003

[2]韓良智.Excel.在財務管理中的應用,北京-人民郵電出版社,2004

[3]楊尚群.曹淑艷.Excel實用教程,北京-人民郵電出版社,2006

[4]張鈞良.大學計算機基礎,杭州-杭州大學出版社,1997