淺談計算機硬件系列課程體系改革論文
1 計算機硬件系列課程體系的構建
近年來， 微電子技術和計算機技術得到迅猛發展， 主要體現在：
（1）微型計算機系統從IBM PC /XT 發展到奔騰；
（2）計算機技術與微電子技術的緊密結合， 使嵌入式計算機系統得到飛速發展， 也使得嵌入式片上系統SoC 獲得廣泛應用；
（3）計算機仿真技術的快速發展， 使得電子線路的設計、分析和仿真試驗更加便捷、高效， 出現了許多針對不同應用層次的EDA 軟件；
（4）軟件技術的快速發展， 使得電氣與自動化專業領域中的大量數據運算和數據處理等工作更為方便， 算法實現更為容易。
為此， 筆者以嵌入式系統應用為最終目標， 建立完整的電氣與自動化專業計算機能力培養體系為宗旨， 構建了計算機硬件系列課程體系。在該系列課程體系中， 以“計算機硬件技術基礎”為基礎主干部分， 以其它幾門課程為應用和提高部分， 形成一套系列化的計算機硬件教學體系。該系列課程從體系結構上劃分為三個層次：基礎層、系統層和應用層
在該三層體系結構中， 基礎層為“數字電子技術”課程， 該課程雖然在教學體系上不屬于計算機硬件系列課程， 但它是計算機硬件系統的技術基礎， 是必修的前續課；在系統層中， 以“ 計算機硬件技術基礎”課程為主， 輔之以配套的“計算機接口實驗” 和“計算機課程設計”兩門實踐性課程， 是硬件系列中最重要的課程；應用層中， 主要以嵌入式技術為核心， 設置了“單片微機測控系統” 、“DSP 實用技術”以及“數字系統設計” 課程， 且每門課程都配有相應的實驗環節。
2 改革教學內容和教學體系
計算機硬件系列課程建設的一個重要目的是：使電氣與自動化專業的學生在學好計算機硬件基礎知識的前提下， 掌握一些重要的新概念、新知識和新技術， 達到掌握計算機應用知識的較先進水平。為了使學生在學過該系列課程后具備較強的實際動手能力和計算機應用系統的開發能力， 在該系列課程教學內容的設置上體現出基礎性、系統性、實用性和先進性， 既要重視計算機硬件的基礎內容， 又要結合當今電子與計算機的`最新發展。為此， 我們對系列課程的教學內容和教學體系進行了改革創新。
（1）“計算機硬件技術基礎”在計算機硬件系統
組成與結構、掌握計算機應用方法等方面為學生打下基礎， 也為后續專業課程的應用提供了必不可少的計算機硬件基礎知識。
該課程在優化原有基本內容的基礎上， 增加了高檔微機系統涉及的部分內容， 形成由三大模塊組成的課程體系：
①基本模塊， 主要以16 位8086 為背景組成的微機系統作為核心內容， 這樣可以保持較長的穩定教學時間， 確保教學內容的相對穩定性和基本教學質量；
②提高模塊， 重點以Pent ium 處理器為核心內容的， 以跟上新技術發展的速度。主要講解CPU 的保護模式、Pentium 處理器的結構、超標量流水線體系結構的特點、高速緩沖存儲器（Cache）和虛擬存儲器、以及現代PC 機的總線技術等等；
③應用模塊， 以微機接口技術為主要內容， 包括中斷技術概念、Pentium 處理器的中斷機理、典型接口芯片的工作原理及應用。課程教學既保留了國內目前廣泛采用的16 位微機系統的基本內容， 又緊跟了時代的發展， 使教學體系具有先進性和實用性。
（2）“單片微機測控系統”是一門實用性和應用型很強的課程。原來只介紹MCS — 51 系列單片機的原理及其應用。隨著嵌入式系統的應用越來越廣泛， 筆者增加了嵌入式系統部分的內容， 使學生對當前嵌入式系統的發展及應用有所了解。從課程體系上由單片機原理、單片機測控系統應用、嵌入式系統技術概述三大模塊組成。
（3）“DSP 實用技術”課程面向嵌入式系統領域（各種自動化儀器儀表、控制系統等）， 構建基于DSP 的高性能嵌入式測控系統。教學內容包括TMS320C2000 系列DSP 原理、應用系統設計方法，通過理論講授、實驗教學， 使得學生掌握先進的DSP 技術及其應用設計方法。
（4）“數字系統設計”課程主要從拓寬學生的知識面， 提高學生的應用能力和工程能力出發， 介紹下列主要內容：
①EDA 技術的基本概念與方法；
②可編程邏輯器件的基本結構與原理；
③VHDL 語言的元素和基本描述方式；
④電子設計自動化軟件平臺MAXPLUS II 的使用介紹；
⑤數字系統設計的基本方法；
⑥數字系統設計的工程應用實例。
3 改革課堂教學模式和教學方法， 提高教學質量
計算機硬件系列課程教學內容多， 技術發展快，而各課程學時數緊張， 這就要求我們的課堂教學， 不僅要跟蹤學科發展前沿， 不斷更新教學內容和教學體系， 而且要采用新的教學模式， 使學生更多、更好地掌握相關的知識和技能， 以提高教學效率。
（1）在課堂上力求采用啟發式、互動式教學方法在課堂上教師根據教學內容， 特別對一些難點部分， 不斷地以啟發方式提出問題、設置疑難， 使學生在思考中獲得知識。同時增加與學生的互動性，通過不斷提出問題、回答問題， 引導學生積極思考，調動學習積極性， 加深對問題的理解。
（2）采取多種教學形式， 加強學生能力的培養對有些課程內容教師先講要點， 然后可設計幾個關鍵問題， 啟發學生思維， 讓學生課后精心準備，在此基礎上組織討論， 由教師最后進行歸納總結。而對于一些以原理為輔、記憶和應用為主的內容， 則可采用以學生自學為主、教師精講、學生多練的教學方法。
（3）運用現代化教學手段， 提高教學質量
教學手段是完成教學任務、實現教學目的的重要教學媒體， 在教學過程中靈活使用多種教學手段。由于計算機硬件系列課程中涉及的各類硬件結構復雜， 課程內容多， 學生不易理解， 因此開發了硬件系列相關課程的CAI 教學課件， 充分利用計算機的多媒體功能。通過動畫技術、動態模擬、圖形等手段，幫助學生更好地理解教學內容， 增大課堂信息量， 提高教學質量。同時以課件為基礎， 開發硬件系列課程網站， 以作為課程教學的輔助手段。
4 實踐教學環節的改革創新
計算機硬件系列課程的重要特點之一是工程性、實踐性很強， 因此實驗教學是課程教學一個很重要的環節。學生只有通過足夠的實驗操作和一定數量的綜合設計性實驗， 才能加深理解和掌握相關課程的基礎理論和應用技術， 初步具備計算機硬件技術的開發應用能力。
（1）實驗內容的改革
每門課在實驗內容上都分為三個層次：驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。這里：
①驗證性實驗：難度較低， 以現有的實驗平臺為主， 實驗程序往往是現成的；
②設計性實驗：要求學生在現有實驗平臺的基礎上掌握部分電路設計和程序設計的內容及方法；
③綜合性實驗：要求學生具有多方面的知識， 注重所學理論知識的綜合應用。
（2）實驗方式的改革
在實驗方式上分為三種：基本實驗；開放性實驗；課程設計。其中：
①基本實驗包括驗證性實驗和簡單設計性實驗；
②開放性實驗為學習基礎較好、學有余力的學生， 提供開放性實驗的條件。結合老師的科研， 布置一些與實際工程應用有關的設計性、研究探索性或綜合應用性實驗任務；
③課程設計主要是進行綜合性實驗， 使學生能有效地將所學知識應用于實際中。
5 結束語
構建合理的計算機硬件課程體系， 對培養學生良好的計算機硬件基礎， 提高學生在本專業領域綜合應用計算機的能力至關重要。通過計算機硬件系列課程體系建設及系列課程的教學改革實踐， 完善了課程體系， 改革了各個教學環節， 在教學大綱、教學內容、教學手段、實驗教學等方面做了許多工作。隨著計算機的不斷發展， 計算機硬件課程建設和教學改革是一項長期不懈的工作， 需要不斷完善。
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