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计算机硬件课程教学中的问题分析与改革摘要:本文对普通本科院校计算机专业硬件类课程教学中存在的问题进行深入分析,针对如何提高计算机硬件课程教学的质量、解决硬件课程教学中所存在的问题,进行了积极的探索。
关键词:计算机硬件;课程教学;兴趣;实践一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成的。
因此,计算机硬件知识的教与学对于高校计算机专业的重要性是不言而喻的。
但是在目前普通本科院校,计算机专业学生中普遍存在着软件类课程的学习的兴趣大于硬件类课程的学习,也就是我们常说的“重软轻硬”。
在这种现象的下面,必然隐藏着硬件课程教学中的一些问题,如何准确的找到这些问题,分析其存在的根源,进而在硬件课程教学中解决这些问题,笔者进行了初步的探索和实践,同时在教学活动中取得了不错的效果,得到学生的好评。
本文针对计算机硬件课程教学过程中存在的问题,进行深入分析。
1存在问题及分析目前,大学计算机专业开设的计算机硬件类课程主要有基础课程中的“数字电子技术”、“模拟电子技术”,专业课程中的“汇编语言” 、“计算机组原理”、“微机原理与接口技术”,以及后面的“计算机体系结构”、“嵌入式系统”等课程。
这些课程虽然各有特点,各有侧重,但是又有密切的联系。
在教与学中也存在一些共同的问题,影响计算机硬件类课程教学的效果和质量。
通过多年的计算机硬件类课程的教学,我觉得问题主要存在于以下几个方面。
1.1学生的问题硬件类的课程内容是和计算机应用产品的开发以及工厂生产实际密切相关的,从计算机系统的层次结构上看,计算机硬件开发是计算机系统最底层的开发。
从电路图的设计到电路板的制作;从实际集成电路、电子元件的安装、焊接,到汇编语言监控程序的设计;都需要学生有较强的实际动手能力和汇编语言程序的设计开发能力。
现在我们高等学校的学生大多是从学校到学校应届毕业生,绝大多数学生没有任何社会生产的实际经验。
加之目前我们的中学教育基本上是应试教育,学生的动手能力差,对工厂电子产品的生产过程没有任何了解,使得学生根本不适应硬件类课程的学习。
计算机硬件基础课程实验改革与实践摘要：计算机硬件基础课程主要包括数字逻辑和计算机组成原理两门课程。
文章以湘南学院计算机科学系所开设的计算机硬件基础课程为例，分析目前这两门课程的实验环节所存在的问题，提出一种多元化、一体化、循序渐进的实验改革方案。
关键词：硬件基础课程；实验改革；多元化；一体化0.引言计算机硬件基础课程是所有计算机类或通信类专业所必修的专业基础课程。
当然不同的院校对于计算机硬件基础课程的开设都不尽相同，但是一般都会包括数字逻辑（或称数字电路）和计算机组成原理这两门课程。
以湘南学院计算机科学系为例，该系设有计算机科学与技术、计算机科学与技术师范、网络工程、通信工程4个专业。
对于不同的专业，硬件基础课程的开设也有所不同，例如，通信工程专业还会开设电子与电路这门硬件基础课程，而网络工程专业会加开汇编语言课程，而数字逻辑与计算机组成原理却是所有专业都必修的硬件基础课程。
因此，针对这两门通用的硬件基础课程的实验环节，笔者提出了教学改革方案。
1.硬件基础课程实验改革的必要性湘南学院是地方应用型本科院校，其培养目标是培养适应地方经济和社会发展需要的基础扎实、专业突出、实践创新能力强的应用型高级专门人才。
实践能力与创新能力以及应用型人才的培养在课程的教学过程中主要是注重实验课程的实践教学。
实践出真知，创新源于实践。
如何在实践教学中培养大学生的创新能力与动手能力一直是各高校关注的问题，也是计算机及其相关专业迫切需要解决的问题，而且也直接关系到学生的就业与发展。
目前IT产业技术日新月异，知识的更新换代比起其他学科更加迅猛。
虽然目前从重点本科院校到地方性本科院校，从职业技术学院到中等专科学校都有开设计算机相关专业，但是不管哪种层次的计算机类专业的毕业生，与目前新兴IT 企业人才需求之间都或多或少存在一定的差距，这个差距主要来源于实践动手能力。
如何尽量地缩短这个差距，让学生一毕业就能上岗，是实验教学培养中的一个主要目标。
高校计算机硬件系列基础课程教学改革摘要：本文就高校计算机硬件系列基础课程教学过程中存在的一些问题进行阐述，结合自己多年从事硬件教学的经验，提出有关解决这些问题的一些举措。
经过实践证明，采取这些措施对于提高硬件系列基础课程的教学质量有一定成效。
关键词：硬件课程；内容衔接；优化整合；模块化1 背景计算机技术的发展是以电子技术为基础，以硬件技术为前提，这给计算机专业硬件系列基础课程内容的教学提出了更新、更高的要求。
高等院校已经普遍认识到计算机专业硬件课程教学的重要性。
在教学过程中，教师采用各种方式进行相关课程的教学改革，更加注重课堂教学的效果，学生学习硬件知识的主动性比以前都有所提高，这个势头令人欣喜，但是师生们共同的付出与期望回报的目标相比，还相距甚远。
究其原因，课程之间内容的衔接和整体优化问题值得我们从事硬件系列基础课程教学的同行们得以深思。
目前高校计算机专业硬件系列基础课程主要包括：电子技术、数字逻辑、汇编语言程序设计、计算机组成原理、微机原理和接口技术等。
这些课程虽然特点不同，各有侧重，但它们不仅存在前后衔接的层次关系，而且存在相互渗透的交叉关系。
在教学过程中，由于过分强调某一门课的完整性和独立性，忽略了课程之间内容的衔接和整体优化[1]，这严重影响了硬件课程教学效果的提高和专业人才培养的质量，必须采取相应的措施扭转这种倾向。
近几年，我们在教学过程中针对这些问题，采取了相应的对策，收到了非常好的教学效果。
1 计算机硬件系列基础课程教学中存在的主要问题1.1 课程间缺乏有机联系，学生不能驾驭整个知识体系高校计算机硬件系列基础课程，学生要经过若干个学期学习，才能掌握其内容。
硬件系列的每门课之间既相互联系，又相互独立，各自的内容也比较多，教师在教学过程中往往只注意到每门课的重点，而没有关注各门课之间的联系[2]。
对于学生而言，对各门课的知识理解尚且不深，运用也不熟练，他们只能在每门课各自的范围内看到一个个不太完整的计算机硬件系统的模型。
有的课程理论性太强而显得抽象，有的则是知识点太多而容易顾此失彼，这使得学生难以将几门课程的内容相互融会贯通，无法全面了解计算机硬件系统的组成、结构及功能。
1.2 过分强调各门课的完整性和独立性，部分内容交叉重复计算机硬件系列课程从知识结构上看，它是构成计算机系统知识中物理结构及体系结构的完整的知识模块，在教学过程中应该从全局考虑，将其作为一个整体统一安排，而目前计算机硬件系列基础课程教学中，大多数教师存在过分强调每门课程的完整性和独立性，忽视了课程之间内容的衔接和知识的整体优化，导致有些教学内容重复，而有些应该讲授的内容却被忽略掉，导致教学效果不好。
例如，在电子技术课程中花费大量的时间进行电路的化简、计算，却没有时间来分析二极管、三极管的特性和A/D和D/A转换的工作过程，而这些内容对计算机的后继课程是相当的重要。
又如，在汇编语言程序设计课程中，教师过分强调用汇编语言如何编写复杂的循环、分支程序，如何用汇编语言来实现C中那些求最大公约数、最小公倍数以及排序、查找算法。
而忽略了这门课程承担着一个重要的任务，它是为计算机组成原理、微机原理与接口技术等课程的学习提供一些基础知识，要让同学们通过这门课的学习，建立起内存的空间概念，了解指令系统如何组成，只有掌握这些知识，后继的课程学起来才能循序渐进。
再如，像中断系统和存储器系统，在计算机组成原理、微机原理与接口技术、汇编语言程序设计等课程中都涉及到，而教师讲解都不完整，学生在学习过程中既感觉重复，又似懂非懂。
诸如此类的问题很多，在此不一一列出。
1.3 硬件师资力量薄弱目前，高校相当一部分计算机硬件系列基础课教师是从学校毕业直接进入高校教师队伍，他们经历读硕或读博的过程，本身接受的是精英教育，习惯从书本到书本，从理论到理论。
工程实践的经历与经验较少，教师本身对工程实践经验匮乏。
例如，有些从事硬件教学的教师对硬件的时钟、脉冲宽度、三态门、总线周期等基本概念及相互关系，并非全面、真正地掌握，这些直接影响硬件的课程教学，同时导致他们对教材的再处理能力下降。
有的教师只能照本宣科，至于自己所讲的内容在整个课程体系中到底占据什么样的地位，有什么样的作用，都不了解。
另外，学生们当初对这些年轻的高学历教师寄予厚望，实际的教学效果欠佳，严重影响了学生们的学习兴趣，自然学习硬件的积极性就下降了。
2 解决问题的途径针对以上在硬件基础系列课程教学过程中普通存在的问题，根据我们平时在教学中的经验和体会，笔者提出以下几点建议，旨在提高硬件基础课程的教学质量，供同行们参考。
2.1 注重硬件课程之间的联系，对硬件系列课程内容进行整体优化如果能很好地解决硬件系列基础课程内容之间衔接的问题，就可以提高授课效率，同时能改善教学效果。
我们采取将相关性较强的课程组合在一起构成一些知识模块，这样能较好地解决课程内容整体优化问题。
例如，将数字逻辑与电子技术合并(并非合成一门课)构成电子技术知识模块，将相关课程的教师组织在一起进行讨论，确立各门课的授课内容，构建知识的前后衔接，写出相应的教学计划和实践教学环节大纲，这样既可以使学生受到完整的电子技术综合能力设计的训练，又避免了某些内容重复讲授。
又如，将汇编语言程序设计、微机原理与接口技术及计算机组成原理合并构成计算机应用技术知识模块，进行知识组合。
汇编语言程序设计不再是一门独立的学科，它是计算机组成原理和微机原理与接口技术等课程的先导课程，与其他课程有着密不可分的联系，通过这三门课的教学，逐步揭示计算机硬件系统的基本工作过程。
如果能从整体上把握教学，就可以让学生了解硬件系统完整的工作原理，在基础层次上彻底了解硬件系统。
对于这几门课程，主要整合方式有：1) 把汇编语言程序设计和计算机组成原理结合，侧重于计算机硬件的五大部件、寻址方式和指令系统的理论性教学[3]。
这样有利于把计算机组成原理中介绍的一般性的知识和具体的微机系统联系起来，给学生打下牢固的理论基础。
2) 把汇编语言程序设计和微机原理与接口技术相结合，侧重于硬件编程能力的培养。
这样有利于学生透彻地了解微机系统，并具备扎实的硬件编程能力，有利于单片机和嵌入式等后继相关课程的学习。
通过上述结合，对课程内容进行了精练，避免大量的内容重复，同时也解决了课时少和内容多之间的矛盾。
2.2 加强实践教学，拓展学生的创新思维能力和动手能力计算机硬件系列课程教学由于课时的限制，我们采取在实验课上只安排一些重点实验，部分容易操作的实验由学生课后完成，实验课后组织同学进行分组集中汇报。
近两年，我们将大二、大三的每个学期的最后一周安排成实践周，进行一些综合设计性训练。
例如，大二的第一学期，我们会在电子技术和数字逻辑课程结束后，提出一些选题，将学生分组，让学生进行综合设计。
同学们看到自己设计的表决器电路、信号灯控制系统，在Verilog HDL中的仿真结果和实际系统完全一致，产生巨大的成就感。
再如，在汇编语言程序设计和计算机组成原理完成后的实践周里，我们的同学设计出了多条指令的微程序将其存到EPROM中，然后用汇编语言编写相关的应用程序，调用自己编写的微程序，看到预期的结果，他们终于明白了，为什么汇编中自己不能随心所欲地造指令格式。
这些都证明了实验课和硬件理论课处于同等重要的地位。
学习之余，我们鼓励学生积极参加第二课堂的学习活动，组织电子设计竞赛课外活动小组，鼓励学生积极参加各种竞赛，接收本科生参与教师的科研课题，如暑期创新实验等。
在近几年的电子设计大赛中，学生也收获了不少奖项。
2011年10月，在安徽省“炜煌杯”大学生单片机应用技能大赛中，我院派出的6支代表队中，一支队伍取得一等奖、一支队伍取得二等奖、四支队伍取得了三等奖的好成绩，并且还荣获了最佳组织奖、团队二等奖等。
实践证明，上述做法对我们计算机专业学生扎实掌握计算机硬件系列课程的知识，提高他们的学习兴趣起到一个非常重要的作用。
在近几年毕业论文的选题中，我们看到了一个非常喜人的现象，选择硬件课题的学生呈逐年上升的趋势，这说明学生们已经有实力控制硬件了。
2.3 加强师资队伍建设要培养适应信息化社会所需要的创新人才，教师首先要有创新性，要对学科专业知识有独到认知与领悟，为此需要教学和科研相长。
要做好一个教师，不能只研究教学法，最根本的是要把教的东西搞透，做到深入浅出，才能把课讲好讲活。
教师好不好的标准，十分重要的一条是看他在科研上有没有成绩，课上有没有启发性的东西。
有一流的科研，才有一流的教学水平。
教师教学也不能锁定在一门课程上，甚至固定在一本书里，鼓励教师分别在硬件系列课程、软件系列课程中交叉上课，进而软硬件课程交叉。
为了提高教师自身的素质，我校鼓励教师积极申报各种纵向和横向课题，通过参与科研项目，提高自己的动手能力。
另外，学校有计划地把教师送到一些开发公司、企业和科研单位，直接参与计算机产品的应用开发。
例如，我们多次利用暑假派出一些教师参加由计算机实验仪器生产商组织的产品研发研讨班，通过这样的研讨，教师的视角高了，对原理的理解更透了，讲起课来不再空乏无味，因为他们有来自现场的实例，有更高层次的研发视角，同学们学习相关课程的兴趣也浓了。
同时，教研组安排有实力、有经验的老教师帮助经验少的年轻教师，安排年轻教师给老教师带实验、当助教，年轻教师的业务水平提高更快。
要想培养出优秀的学生，这对教师提出了更高更具体的要求:1) 教师应具有广泛的知识面、深厚的专业知识，在科研工作中不断地提高自己的业务能力；2) 实行开放式教学模式，将单一的课堂讲授扩大到学生自学、讨论、科研和实践中；3) 实行启发式和讨论式的教学方法，来激励学生的求知欲和想象力，发展学生的求异思想。
这些要求都是我们教师要去身体力行的。
2.4 加强协作精神的培养计算机学科知识和技术更新速度快，需要人与人广泛地合作与交流，为此在教学工作中，我们不论年老年少，不论知识层次如何，良好的合作与协作会使我们知识更加丰富。
3 结语计算机技术是迄今为止发展最为迅猛的一个技术领域，这给计算机硬件系列课程的教学提出了更高更具体的要求，但计算机硬件课程的教学改革是一个系统工程，需要长期的大量的实践才能逐步达到目标。
本文仅是笔者多年在计算机硬件系列基础课程的教学过程中收获的一些教学经验和体会，希望这些认识能对计算机硬件系列课程的教学改革有所帮助。
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