计算机硬件教案篇1
关键词:iSp技术;课程体系;质量工程;创新意识;案例教学法
中图分类号:G642文献标识码:a
随着计算机及相关技术的快速发展,新技术与方法已在工程实践中广泛应用,但目前许多高等院校计算机硬件课程的教学内容与实际脱节,教学体系设置和教学方法无法完全满足培养创新型人才的要求。在我国高校计算机相关专业学生的培养中,普遍存在重视计算机软件方面知识的学习和培养,忽视对计算机硬件方面知识的学习和实践,特别是在硬件工程方面,学生得到的训练更少,培养学生的实际能力更无从谈起;尽管目前许多硬件课程的设置与欧美等计算机技术发达国家的课程设置接近,但教学知识体系、内容及教学方法等有许多需要斟酌的地方,教学内容无法适应时代的需求,有些与现实严重脱离,学生的学习积极性不高,学习效果不好。
目前正在高校实施的高等教育质量工程,重点在于提高学生的动手能力、增强创新意识,为我国转变为创新性国家打下基础。为了实现这一目标,有必要对高等教育课程的教学内容和教学方法进行改革,以适应新形势下培养创新性人才的需要。由于计算机领域发展迅速,各种新技术和方法不断涌现,计算机专业的教学内容及教学方法更应不断地调整和更新。
1现状及发展趋势
大多数高等院校计算机本科专业涉及的硬件教学课程主要有“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等,在新形势下部分课程内容设置显得不够合理,部分教学内容与实际应用脱节,影响了教学效果,无法完全满足教学大纲中要求的动手能力培养,更无法有效培养同学们的创新意识。
目前,作为计算机教学重要专业基础课程的“数字逻辑”,要求学生掌握组合逻辑、时序逻辑电路的分析和设计方法,研究对象主要是分立元件、通用中小规模集成电路及基本的可编程器件等,介绍的方法也以传统方法为主,已无法适应目前应用的需要;作为专业主干课程的“计算机组成原理”、“计算机系统结构”,主要内容是讨论计算机的结构、各功能部件原理及设计方法,同时介绍当前的新技术、新方法,目的是让同学们熟悉计算机的结构,为以后应用和设计计算机系统打下基础。目前大家普遍采用的教材在部件设计中讨论的方法主要是硬布线逻辑或微程序设计方法:硬布线逻辑运行速度高,但缺乏灵活性;微程序设计方法有一定的灵活性,但资源占用多,运行速度慢。尽管这两种方法对于理解计算机组成原理不失为一种较好的选择,但由于缺乏实际应用背景,学生学习兴趣受到影响,教学效果也大打折扣,提高学生的动手能力、培养创新意识更是无从谈起。“汇编语言程序设计”课程也存在类似尴尬,讨论以16位个人计算机为背景的汇编语言程序设计知识,适合入门和了解基本原理,但与“计算机组成原理”、“计算机系统结构”课程一样,由于缺乏实际应用背景,教学目标无法完全实现。
随着电子设计自动化(eDa)、系统编程(iSp)、片上系统(SoC)等技术的发展,32位个人计算机的应用已很成熟,多核64位计算机应用也将逐步成为主流。嵌入式系统设计需要较强的软硬件知识综合应用能力,因此在计算机硬件课程的教学中应加大相关新技术的比例,并根据实际及时调整教学内容。国外许多知名高校本科专业的教学内容已经作了适时调整,如麻省理工学院非常注重学生的设计能力的培养,为此专门开设了“计算机系统设计”课程,要求学生在实践环节中自主设计aLU、单指令周期CpU、多指令周期CpU乃至流水线32位mipsCpU和Cache;斯坦福大学也有相似的课程和实验环节;加州大学伯克利分校和杨百翰大学在基于可编程逻辑的超级计算机研制方面也有大量成果。
当前在国内,案例教学已被越来越多的人所接受,尤其是在一些法学、工商管理类高校已经开始广泛运用。案例教学法是一种动态的、开放的教学方法,目标是解决学生如何用更有效的方式获得知识以提高应用能力的问题。案例教学法具有综合性、交互性、启发性、针对性和可操作性等多种特征,它的使用大大缩短了教学理论与实际应用之间的差距,同时对教师的教学观念产生了重大的影响。鉴于计算机专业知识与实际应用结合紧密的特点,教学中尤其适合案例式教学。目前在国内计算机课程的教学中,案例教学还处于一个起步阶段,主要表现在:案例教学比例不够,没有形成完整的体系;案例数量不足,质量欠缺;许多高校尽管重视案例教学的应用,但是在案例的搜集、整理与分析等方面相对滞后;案例陈旧,缺乏代表性等。
2以iSp技术为主线改革计算机专业硬件课程教学体系和教学内容
计算机本科专业涉及的硬件教学课程按合理教学顺序一般为“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等,一些课程可以在时间上重叠,如“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”等。
由于iSp、eDa技术可以灵活地开发出具有自主知识产权的硬件产品,是目前工程实践领域和芯片设计领域运用最广泛也是最有应用前景的技术,因此在计算机硬件课程的教学中应该把相关技术列为重要内容,即以iSp、SoC技术为主线,使相关课程形成一个完整的体系,达到培养创新性人才的目的。
为了实现这一目标,在“数字逻辑”课程中,应大幅增加可编程逻辑技术的比重,重点讨论用eDa方法,利用iSp技术、SoC技术设计ip核的方法,使学生对相关技术的应用及发展趋势有一个全面的理解,并具备基本的实践能力;在“计算机组成原理”课程中增加计算机设计原理和实践的内容,也可考虑再单独增加一门计算机设计课程以替代目前“计算机组成原理”课程设计,在该课程中重点讨论如何采用eDa方法,利用iSp技术、SoC技术设计计算机各部件如CpU、Cache等,通过实际应用和实践进一步加深对相关技术的理解和掌握。
在“微机原理与接口技术”课程可以考虑以16位计算机应用知识入门,以讨论32位计算机的应用为重点。相应的,作为“微机原理与接口技术”课程的先行课程,“汇编语言程序设计”课程也应把相应的内容整体提升到32位,考虑到学习过程的先易后难,可以先介绍16位汇编语言程序设计知识作为入门,再对32位汇编语言程序设计相关内容展开。
单片机系统本质上也是嵌入式系统,嵌入式系统是针对应用或用户定制的完整、高效的计算机系统,嵌入式系统设计需要较强的操作系统原理、应用程序设计和硬件设计方面知识的综合应用能力,其别是硬件系统设计能力可以通过以上几门硬件课程的系统学习逐步培养,因此相关课程的教学内容应注意衔接,同时遵循先易后难的原则,面向实际应用,以提高动手能力、增强创新意识为目的。
针对实践教学,目前相关课程的实验教学的实验项目及内容固定,大多为验证性实验,实验步骤程式化,许多同学按教学实验计划做完实验,仍然无法充分理解课程的主要内容,无法真正拥有教学大纲所要求的动手能力。更重要的是计算机技术一直处于高速发展中,高等院校的计算机教学理应不断地适应这种要求,相关的实验教学应适时地调整教学内容。解决问题的一个好思路是利用iSp、SoC技术开发出一种内容可定制的硬件课程教学实验平台,由于作为控制对象的电路是相同或相近的,可以设计为通用模块,而实验平台控制部分则可以利用可编程逻辑改变,以适应不同的课程。如控制部分设计为基本CpU即可做“计算机组成原理”课程的相关实验;控制部分设计为单片机即可做“单片机”课程的相关实验;甚至控制部分可以设计为个人计算机CpU,配合有关的接口电路,即可做“微机原理与接口技术”课程的相关实验等。
在我院的计算机本科专业相关硬件课程教学实践中,我们已作出了一些有益的探索,如我院“数字逻辑”教学大纲已在近年作过相应调整,eDa技术、可编程技术的理论和实践教学内容的比例从原来的20%增加到60%以上,经过多年的建设,“数字逻辑”课程在今年被评定为“湖北省精品课程”;在“计算机组成原理”课程中引入利用iSp技术设计CpU软核等教学和实践内容;“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”课程中也增加了32位计算机相关内容的学习和讨论,新的实验设备可以进行32位的相关实验等,这些安排增强了学生的学习兴趣,学生学习的主动性也明显提高了。
3采用案例教学法作为计算机专业硬件课程教学的主要方法
案例教学法是一种事半功倍的教学方法,在教学过程中围绕事先精选的典型的、具有工程背景的实际案例进行讨论,可以为同学们模拟实际应用的场景,获得近似于实战的经验。为完成设计目标,同学们自然会自己主动学习,在这一过程中掌握知识,并学会应用知识,提高解决问题的能力;也能通过用不同的途径解决问题,培养创新意识。这样教师在授课中可以把精力集中于教学内容的总体把握上,而不需要过分在知识细节上消耗时间,提高了教学效率。
案例教学法关键在于选择合适的案例,案例首先必须有代表性和实时性,必须是实践中的典型应用实例。在实践中应用的几率高,具有普遍意义,这样的实例在教学过程中值得花费精力讨论和设计,才是有意义的。同样重要的是案例需具有实际工程背景,学生可以面对具体的实际问题和特定的环境,有针对性地通过自主学习和思考进行设计,培养实际解决问题的能力。
案例还应该形成相对固定的案例集,并具备一定的开放性,应定期对案例集进行评估,剔除一些过时的案例,增加一些新的典型应用实例。这样就保证了案例的典型性、实时性及工程背景。
在教学实践中,我们把案例教学法作为主要方法,并把案例分为4类:一是问题评论型,给出问题和解决问题的方案,让学生去评价;二是分析实现型,不给出解决方案,要求学生讨论分析以提出方案;三是实际模拟型,是指在教学过程中依据教学内容,让学生分别充当不同的角色,进行模拟性的实践活动;四是发展开放型,通过案例发现新的理论生长点,讨论相关理论的发展趋势。我院在相关课堂教学中采用的部分案例如表1所示。
在“数字逻辑”、“计算机组成原理”等课程的重点章节教学中,我们通过采用上述案例法,调动学生成为积极参与者,而不是消极被动的听众,在案例学习和讨论中,鼓励学生提出更多解决问题的办法,在课堂上营造出积极发表意见和争论的气氛。这样提高了学生的学习兴趣,教学效果有明显改善,学生的动手能力有了显著增强。教学改革后前后数据比较如表2所示。
4总结
为实现面向实际应用提高学生动手能力、增强创新意识、培养创新型人才、确定完整合理的计算机本科专业硬件理论教学和实践教学体系的目的,我们提出了以iSp技术为主线的计算机专业硬件课程教学改革方案。它的主要内容为两方面:一是调整现有教学体系和教学内容,如在“数字逻辑”、“计算机组成原理和系统结构”、“嵌入式系统设计”等课程中以“数字逻辑”课程为先导,以iSp、SoC技术为主线贯穿于各相关课程教学过程中;在“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”等课程中把主要内容全面提升到32位等。二是在教学中运用案例法,使学生成为教学活动的主体,形成学生自主学习、合作学习、研究性学习和探索性学习的开放型学习氛围。充分发挥案例教学有利于提高学生分析问题和解决实际问题的能力、有利于促使学生学会学习、有利于促使学生学会沟通与合作的优势。
实践表明以iSp技术为主线的计算机专业硬件课程教学改革,符合国家高等质量工程建设中培养创新性人才的规划,有效地增强了学生的动手能力和创新意识。我们也意识到计算机工程教学是一个复杂的过程,牵涉到许多方面,我们将在实践中探索教学规律,不断提高教学水平,进一步改善教学效果。
参考文献:
[1]赵若阳,李宁,库少平.计算机硬件课程体系及内容改革的思考[J].计算机教育,2006(3):47-49.
[2]龚声蓉,杨季文,朱巧明.强化实践能力,培养计算机科学与技术专业工程型人才[J].计算机教育,2006(2):18-20.
[3]陈语林.创新型“三性”实验教学模式的探索与实践[J].黑龙江高教研究,2005(1):154-155.
[4]潘松,潘明.现代计算机组成原理[m].北京:科学出版社,2007.
explorationandpracticeofinnovativetrainingmodelRelatedtoComputerengineering
GaoXiao-qing
(CollegeofComputerScience,wuhanUniversityofScienceandengineering,wuhan430073,China)
计算机硬件教案篇2
【关键词】计算思维；计算机硬件；课程；教学；一体化改革
【中图分类号】G624【文献标识码】a
【论文编号】1671-7384（2014）01-0082-04
仅从字面上看，计算思维似乎并不是一个陌生的名词，但是计算思维一直被局限于人工智能领域，直到2006年美国学者周以真发表了“计算思维”一文，才将计算思维提升到一个新的高度。自此国内外学者开始试图将计算思维融入教育、产品与系统开发中，计算机学界也开始研究如何在计算机课程教学中融入“计算思维”，要以计算思维改变计算机教学现状。查阅文献不难发现，目前以计算思维为主导的教学研究内容，最多的还是在计算机基础教育和软件课程教学方面。究其原因，不外乎大学计算机基础教育陷入困境，希望尽快找到前景光明之路；计算机软件教学本身就含有较多的算法内容，课程和计算关系更为密切。若将计算思维作为学科思维模式进行培养，则应将其贯穿于学科教育的全过程，作为计算机专业基础课的“数字电路”、“计算机组成原理”等当然也不能例外。本文是对计算机硬件教学应用计算思维的探索，希望能将计算思维体现在所有计算机课程中，形成计算思维帮助计算机专业教学的完整过程链。
计算思维的内涵解读
在2010年11月，陈国良院士第一次正式提出，将计算思维能力培养作为计算机基础课程教学改革切入点的倡议。2012年11月，教育部把与计算思维有关的课程改革课题纳入教育部研究项目。可以说，目前计算思维在计算机课程改革中的作用、地位、影响等仍处于起步和探索阶段，如何将计算思维有机融入计算机专业教学，更有待于深入研究。
有人简单地将计算思维说成是计算机、软件和计算相关学科中科学家和工程技术人员的思维模式；有人将其提高为运用计算科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等涵盖计算机科学的一系列思维活动；也有人将计算思维看作是理论思维、实验思维之外的第三大思维。在美国学界，较为统一的“计算思维”定义是：“计算思维是一种能够把问题及其解决方案表述成为可以有效地进行信息处理形式的思维过程”。
从以上种种说法中我们至少可以解读出计算思维有以下几层含义。
（1）它是一种思考问题的方法，是利用计算科学的概念思考解决问题的方法，计算思想贯穿始终。
（2）它是一种解决问题的手段。是按算法形成解决问题的方案，计算思维对解决问题起至关重要的作用。
（3）它是提升理工类学生创新能力的有效途径。通过这种抽象、严谨的思维训练，能够形成符合现代科技工程领域工作需要的思维模式，有效提高研究和创新能力。
计算思维究竟是否需要在所有的计算机学科推行，关键是要解决两个方面的问题。一是计算思维是否适应教学内容的要求，或是教学内容能否设计成适应计算思维的教学模块；二是将计算思维融入教学是否能够提高教学质量，是否有利于培养学生的创新能力。
计算思维对计算机硬件学科的影响
正是因为计算思维以设计和构造为特征，所以势必影响计算机所有学科。计算思维对计算机硬件学科产生影响的主要原因有以下三方面。
一是计算机硬件是完成计算的基础，所有以计算思维形成的利用计算机解决实际问题的算法，都要借助硬件平台最终实现，若能从开始专业学习阶段就以计算思维理解硬件平台，一定能够更好地理解利用硬件平台解决应用问题的实际算法。
二是计算机硬件课程是专业基础课，若在专业基础课上没有形成计算思维的基本工作模式，势必造成思维过程连续性断裂。既没有形成硬件课程学习的计算思维，不利于后续专业课学习，也没有形成计算思维的训练连续性，不利于计算思维能力的培养。
三是计算思维与产品开发和系统设计密切关联，而计算机硬件课程就是电子产品开发和电子系统设计的基础，因此计算思维必将成为统领计算机硬件课程体系的核心。
因此，尽快将计算思维引入计算机硬件教学环境，是解决计算机人才培养的迫切要求，也是系统解决计算思维帮助计算机学科建设的必然趋势。应该注意的是：将计算思维作为培养专业能力的目标引入计算机硬件教学，不应该是简单的教学设计改革，而应是贯穿教学全过程、全方位的一体化改革，是内容全面、过程连续、手段完善的计算机硬件教学整体解决方案。
基于计算思维开发适合学科特点的教学设计
如何将计算思维有机融入计算机硬件类课程，应该是首先需要解决的问题。以计算思维进行计算机硬件类课程的教学设计，就是运用计算思维进行问题求解或系统设计的过程。是从提出问题开始，以分析问题、找出可能解决问题的方案为第一学习过程。以完善解决方案、解决实际问题为深入学习过程。最后要在解决问题的基础上拔高，争取做到一题多解、一解多题，寻找突破问题难点的思路和解决问题的创新技术方法。因此，以“提出问题分析问题解决问题”的过程进行教学设计完全符合已有的硬件课程的教学过程。在完成解决问题的基础上深入拓展，笔者在以前的教学中也多有尝试，但是没有那么完整和系统。
以计算思维进行教学设计首先要把完整的教学内容拆分成适合课堂教学的任务，由此引出教学改革的第一个难点——教学任务和课堂教学的适应性问题。若实际教学内容能够拆成满足课堂教学时长的任务，一切好说。但一般情况下，一个完整的学习问题求解过程是“提出问题分析问题解决问题问题延伸”。若要认真完成这样一个过程，两个学时似乎很难达到目的，所以基于计算思维的教学改革不只是教师的问题，需要教学管理部门理解和密切配合。只有教学管理层理解课程内容与教学时长的关系，支持配合计算机硬件教学改革，教师才有更多的教学设计自。
（1）任务拆分。将完整的教学内容拆分成有机衔接的若干个任务是教学设计的第一步，拆分任务需要考虑完成全部内容的教学时长。
（2）提出问题。具体教学设计的第一个任务就是针对每个学习任务准确刻画出提出问题的方法和内容，可以是“做一个举重裁决电子表决器”的直接任务式，可以是“增加内存芯片时片间线路如何连接”的疑问引导式，还可以展示电子产品实物下达具体任务。不论以何种方式提出问题，关键是能够正确表述问题的实质，便于学生后续分析、分解任务并导出解决问题的思路。
（3）分析问题。面对具体的任务需要找出解决问题的方法和思路，如何引导或便于学生自己找到解决问题的思路或解决方案，是教学改革的第二个难点。教师放和收的尺度不好把握，收放失当会影响教学形式和教学效果，建议教师在教学设计中考虑课程前期多收少放，后期少收多放。
（4）解决问题。解决问题是训练计算思维的关键，以前期形成解决问题的思路为基础，系统解决遇到的问题不是教学中的麻烦问题，形成解决问题的逻辑思想、养成逻辑思维的习惯才是关键。按照问题解决方案去做总会有两种结果，顺利完成和不能完成，发现问题、解决问题是必然的循环过程，善于发现问题、解决问题是整个过程的核心。
（5）问题延伸。最能锻炼学生创新能力的课程内容是最后学习环节的解决问题方法延伸，这也是教学改革的第三个难点，此时会面临许多要破解的难题。如：拆分出来的教学任务有没有延伸的余地、学生有没有延伸学习的能力、学生需要借助哪些知识或工具延伸学习、需要多少时间完成延伸学习、是否所有学生都能完成任务等。
掌握基于计算思维的课堂教学方法
既然将计算思维作为思维训练的重要内容，教学方法、过程和内容就应区别于过去传统的教法，因此，我们认为适用的教学方法是任务引领、案例教学法。教师要从过去的单一讲授的课堂主导者，转变成教会学生完成基本任务，引导学生自主延伸学习任务的辅导者。教师需要提出具体任务，然后帮助学生分析、完成任务。同时，教师要在师生、生生充分讨论后，总结、概括地提出合理的完成任务的思路和解决问题的方法，简单讲解完成基本任务的知识和方法，引导学生自主完成学习任务、用多种方法或思路完成任务。学生需要理解任务，分析、确定完成任务的方法和思路，掌握完成任务的必备知识和技能，自己动手尝试完成任务和以多种方法完成任务。
（1）课堂角色任务转换。教学双方的角色任务转变是教学改革的第四个难点，只有双方都能适应角色任务转变，才能顺利开展课堂教学工作。教师从主导到引导的转变使教学难度增加，教师面对的不是一个整齐划一的课堂，而是进度、方法、内容不一的多个个体，这对教师的掌控能力有更高的要求。学生从被动接受知识到主动完成任务的转变使学习难度增大，认真听讲成为对学习最基本的要求，不但要听得懂还要做得出，更要学会以多种方法和思路完成学习任务，这对学生的学习主动性、思维能力、动手能力都提出了更高的要求。
（2）教学环境的要求。满足教学要求的环境是教学改革的第五个难点，学生自主完成学习任务的教学环境的要求更高。对于计算机硬件教学来说，不只需要实验场地、实验设备，还要大量的实验材料，教学成本与传统教学不能同日而语，学校的教育成本投入必然加大。
（3）教学过程中的关键点。教师提出恰当的教学任务是第一要务，任务过难、过易、偏离学习主题，都很难正常进行后续教学。分析任务提出解决方案的过程实际已经简单圈定了基本的知识范围，教师在帮助学生分析任务时进行必要的知识讲解和铺垫，使学生具有初步的分析和解决问题的能力。在学生自主完成任务的过程中要随时注意可能出现的问题，辅导学生完成基本学习任务。整个教学活动的前期，教师应给学生提供一些拓展的资料，帮助学生了解拓展的基本思路，随着拓展学习能力的不断增强，教师可以完全下放自，由学生自己创造性地进行任务拓展。对于有创新特色的成果，教师要及时总结、褒奖，达到相互借鉴、共同学习、共同提高的目的。
开发基于计算思维课堂模式的教材
作为辅助教学的教材，首先应该有适应计算思维课堂教学的模式，其次是有满足计算思维学习的内容，这两个条件限制必然使教材的结构形式和内容有别于传统教材。教材形式如何改变，改变后的结构形式和内容能否被师生接受是教学改革的第六个难点。
（1）教材结构形式。教材结构与教学相适应是对结构形式的基本要求，因此教材不能再拘泥于传统的章节形式，而应该以适应教学的任务为独立单元，以完成任务的知识、技能为连续过程，以具体案例任务为目标，以知识、技能拓展为结束的一个完整体系。以下是以任务为教学单元的典型教材结构形式：
>任务
>任务解决方案
>任务知识
>任务工作提示
>任务拓展基础
其先后次序可以根据需要调整，如明确任务以后，带着任务学知识，具备一定的基础知识再去分析任务、提出解决方案；也可以先提出任务的解决方案，根据工作思路学习所用知识，具备基本知识和技能后再动手解决问题。
（2）教材内容。教材内容与结构形式相适应也是对教材的基本要求。由于基于计算思维是在传统“逻辑教、逻辑学”基础上的延伸，并不能改变知识间的逻辑结构，提出符合知识技能逻辑关系的任务也是关乎改革成败的关键。第一，任务不能改变知识链的逻辑关系，要适应“逻辑教、逻辑学”的逻辑思维训练本质。第二，要达到学做合一，实现“逻辑做”的动手训练。第三，局部知识完整，能满足拓展创新的“逻辑”需要。
教材的重要作用是辅助学习，给出完整解决问题的具体工作过程提示，是帮助学生动手解决问题的基础，也是帮助学生形成解决问题思路的要求。学生按教材要求动手完成任务，只是计算思维训练的初级阶段，学生自己提出同一问题新的解决方案或找出同一方案可以解决的不同问题，才是教学要达到的最终目的。所以教材任务的最后部分应该是帮助任务拓展的提示性信息，可以是专业的参考文献和网站信息，可以是具体的实用性产品说明，也可以是同类任务的列表。
计算思维融入计算机硬件教学是必然趋势，计算思维也必将改变计算机硬件教学涉及的所有内容。因此，研究在计算思维背景下的计算机硬件教学改革有重要的现实意义。简单认为改变教学方法即可以实现计算思维训练的想法不现实也不可行，只有从管理、方法、手段、内容等进行全方位的一体化改革，才能够在教学中贯彻计算思维的训练思想，真正培养具有计算思维基础、具有创新能力的有用人才。
参考文献
[1]Jeannetteputationalthinking[J].CommunicationsofaCm，2006，49（3）：33-35.
[2]李晓明，蒋宗礼，王志英等.积极研究和推进计算思维能力的培养[J].计算机教育，2012（5）：1.
[3]战德臣，聂兰顺.计算思维与大学计算机课程改革的基本思路[J].中国大学教学，2013（2）.
计算机硬件教案篇3
关键词：三本院校；硬件；教学改革；嵌入式系统
中图分类号：G642.4文献标志码：a文章编号：1674-9324（2012）07-0171-02
上世纪80年代，我国高校相继开设了计算机专业。初始，教学过程中软件与硬件两大体系并重。当时流传这样一句话：“硬件学接口，软件学编程。”随着大规模集成电路及门阵列芯片的普及，微机硬件体系中基本上已无分立元器件，学生面对微机硬件体系课程中提到的器件和部件没有直观认识，看不见摸不着。硬件课程的教学目标不明确，大多数只是为了了解计算机体系结构而没有硬件方面应用的愿望，因为教学内容无法在实际工程中得到应用，进而学生不能在硬件方向上就业。然而近几年来，嵌入式电子产品蜂拥而来、名目繁多，嵌入式电子产品行业对人才的需求十分旺盛。这就给计算机硬件教学带来了挑战并给计算机专业学生就业拓宽了门路，特别是三本院校的情况更是如此。那么，三本院校计算机硬件教学如何适应这种形式?怎样进行教学改革？这是一个非常紧迫的课题。
一、三本院校计算机硬件教学现状分析
三本院校其实就是民办应用型本科院校，其计算机专业硬件教学现状比一二本公办院校更糟糕。他们在教学经费、实验条件、师资水平、教学积淀、科研氛围等方面更逊一筹。首先是，在理念上轻视硬件教学，认为硬件知识无实用价值，无就业前景，只是象征性保留两三门硬件课程，由于实验条件所限基本只讲理论或图示实验。学生根本不懂“接口”这一软硬件结合的技术，有的甚至放弃了硬件教学，计算机科学与技术专业变成了名副其实的“软件工程”。更不可思议的是：面对朝夕相伴的微机系统，绝大多数计算机学生从未打开过机箱，根本不认识CpU、南北桥芯片、内存条，也不知道串、并口在哪里。其次，硬件教学培养目标不明确，随意性大。课程设置存在两个误区：其一是课程名称种类繁多，不稳定、变动大；其二是盲目套用一二本院校的方案，不适合三本院校的教学、师资条件和学生的学习能力及特点，更谈不上特色。在教材选取和教学内容剪裁时陈旧过时（部分教师偷懒），仍以18年前就讲授的8086体系为主体，不能与时俱进。学生面对现代微机的新理念、新技术、新架构很少介绍甚至没有介绍。比如，微处理器的双核和多核技术、串口硬盘和并口硬盘有何区别等等。实际授课时硬件理论讲授过多，实际动手实验太少。例如：详尽分析pentium处理器内部结构时，学生如坠云雾，而具有实用价值的现代微机的部件原理、性能指标、优化组合等又不讲。开设的硬件实验一般都由教师规定好内容和步骤，学生按部就班地在实验板（箱）上拔插线路，基本都是验证性实验，无思考余地，更谈不上设计和综合集成。
二、三本院校计算机硬件教学改革的意义
基于上述三本院校计算机硬件教学的现状，其教学改革非常必要、刻不容缓。
1.学生就业是三本院校的生命线。学生就业是三本院校教学的指挥棒，学生及家长的基本诉求就是要解决就业问题。就业好的三本院校社会声誉高，生源稳定，就业直接关系到三本院校的生存，特别是在其生源已经呈现紧张趋势的今天。大学生就业的最大障碍是缺乏实际工作经验，这造成了用人单位招不到自己需要的学生，学生找不到工作的怪现象。计算机硬件教学改革的基本意义就是能拓宽就业的门路。在硬件教学过程中必须面向实际应用，切实加强学生的动手能力，始终围绕和紧跟主流微机进行教学，摒弃复杂玄妙的原理剖析，粗线条地从实用角度给学生一个整体观念。这使学生能在it行业从事维护、组装、销售、网络工程实施等工作。另一方面，扎实地进行嵌入式系统的教学和实践，使学生能在电子产品制作、自动控制方向上伸进一条腿。笔者所在的广东培正学院地处it行业十分发达的珠三角地区，中小it企业星罗棋布，基于嵌入式系统的电子产品数不胜数。嵌入式电子产品人才需求十分旺盛。这些企业特别看重学生的动手能力，学生只要具备基本的电子电路、单片机技术、嵌入式系统基础，并能使用相关仪器和工具，其就业之路十分顺畅，工资待遇非常可观，这种现象已经被近几年就业市场所证明。
2.硬件教学改革符合三本院校学生的学习特点及要求。大学本科教育现已成为大众化教育，在此背景下，三本院校学生具有如下特点：①基础知识和学习能力不及一二本院校学生，这是中学教育及高考决定了的。②对实用的技术技能感兴趣，不太习惯理论学习和逻辑思维，这是由二个因素决定的：一是自身长期学习的惯性使然；二是学习目的决定，因为他们中绝大多数没有进一步深造（如考研）的要求，只想更好地就业。③学习上易于冲动，少有恒心和耐力。缺乏自信心，往往遇难而退、望而却步。④他们兴趣广泛，思维灵活，绝大多数学生表面看起来不想学习，其实他们的“成就感”愿望极强，迫切想学到他们认为有用的知识和技术。如上所述可知，不能强行按一二本院校学生的要求来强制他们学习，应因势利导。从应用角度阐述理论，采用案例教学甚至项目驱动教学。在适量学完微机硬件体系结构后，教学重点放在嵌入式电子产品的基本原理、简单eDa（electroncDesignautomation）设计、简单制作方面。使学生能使用常用仪器和工具制作出简单的电子产品，于是兴趣大增、“成就感”油然而生，收到事半功倍的效果。
三、三本院校计算机硬件教学改革的措施
谈到改革措施，首先应转变教学理念，以应用和实用为目标设计硬件教学课程体系并剪裁教学内容，使之为就业的二个方面服务；全面改革教学方法使之符合三本学生的学习特点；更新传统的考试考核方式使之更好地调动学习积极性。
1.转变教学理念，修改硬件课程体系和教学内容。①教学理念与硬件教学体系。在高等教育大众化的今天，三本院校的教学理念首先要确立培养应用型人才的目标、建立新的教学质量评价体系、理论知识为实际应用服务、综合评价知识、技能和能力等诸多要素。此处能力包括实践能力和社会适应能力。在调研了学生就业状况和用人单位需求二个方面的前提下设计硬件教学课程体系。如前所述，硬件教学有二个就业方向，一是以学生面对的主流微机系统知识为背景从事微机系统维护、组装、销售、网络施工等工作；二是以嵌入式系统知识为背景从事电子产品设计、制作、销售等工作。这二个就业方向对应二条主要教学路线：数字逻辑80386汇编语言计算机组成原理X86体系接口技术windows设备程序开发。这条路线尾节点只能作为少数成绩优秀学生深造，涉及到深层次技术，可作为选修。数字逻辑mCS51汇编语言（或aRm汇编）电子电路基础单片机技术嵌入式系统。而作为知识支撑，还有一条辅线：80386汇编语言（mCS51汇编语言）操作系统（嵌入式操作体统）智能卡芯片操作系统CoS（ChipoperatingSystem）。②课程设置与教学内容。为了保证教学路线的实施，在课程设置上与教学内容上应做精心安排，80386汇编和mCS51汇编作为一门《汇编语言程序设计》开出；X86体系接口和单片机技术合为一门《接口与单片机》开出。二条主线上其余节点就是课程名称，共有7门课程。在教学内容剪裁上要注重实用与应用，还要注重针对主流机型、设备、部件器件介绍前沿知识。例如：计算机组成原理中避免分析CpU内部结构的复杂机理，从性能与发展趋势分析双核多核CpU；摒弃三块一线（CpU、存储器、io接口、系统总线）传统的主机板架构，引入现代微机的1-3-5-7式（一条总线、三大芯片、五条总线、七个接口）架构。接口知识中精简传统的且少有实用价值的8253、8255等接口芯片的讲解而重点介绍USB接口，USB接口是学生面对的最具实用价值和发展前景的接口标准。数字逻辑和电子电路少些逻辑运算和复杂电路分析，加强嵌入式系统中实用的流行的控制芯片的讲解，为嵌入式系统学习和电子制作打下基础。嵌入式系统教学内容以aRm嵌入式系统为教材，它应用面广，最具发展前景。教学内容中实践部分是落脚点，实训简单实用的嵌入式电路板的制作，如何使用常见工具，如：万用表、示波器、电烙铁手工焊接及BGa温控焊接等。电路设计学习eDa，会使用软件进行设计，如：protel、protus等软件。
2.改革硬件教学方法和手段。先进合理的教学方法和手段会收到事半功倍的效果，是学生掌握教学内容的必要条件。可采用如下办法：①精心制作Cai多媒体课件，对于复杂的数据流程一定要动态演示。②以学生面对的微机系统及设备为讲述对象并进行实验，如：汇编指令in/out是接口技术中最常用的指令，可以用微机CmoS数据读写（地址口地址为70H、数据口地址为71H）为案例进行讲解，学生既熟悉实验环境又方便操作，若能做成CmoS数据保护程序，则学生更有成就感。另外，直接读写硬盘扇区也是很好的接口技术案例。③案例教学法始终贯穿于教学过程中，特别是在嵌入式系统教学和电子电路制作实训中，刺激学生的学习兴趣使其得到“成就感”。当然，好的案例选取是要靠教师具有从业经验和项目经历并且花大量精力才能实现。④项目驱动教学，以案例教学为基础，以合适的实际项目作为实训对象则教学效果更佳。这可以提高学生分析问题解决问题的能力，还可以培养学生的工程素养及团队合作精神。
3.革新课程的考试考核方式。考试是整个教学过程的最后一个环节，是学生学习的指挥棒，事关学生眼前利益，要用考试促进平时学习。硬件教学的传统考试考核方法一定要改革，否则，改革措施就会落空。应由单一的笔试改成：笔试+实验制作+参与案例项目+职业认证+大学生科技比赛等多个环节考核、综合评定。笔试成绩只占30%，其余部分是实践成绩，占70%。一个学生不一定能同时得到三个实践环节的成绩，但是只要获得其中一项成绩即可。这样一来，学生不能再一味死记硬背理论知识，必须要将理论知识应用于实例中，主要学习精力自然就放在实践环节中去了。在硬件方向就业后就不必花过多时间参加岗位培训。
参考文献：
[1]李文生，等.案例驱动的嵌入式系统教学改革探索[J].计算机教育，2011，（2）：22-25.
计算机硬件教案篇4
摘要：在研究可供计算机与电子类专业学生随身携带的系列便携式实验教学设备的基础上，探讨一种新型的自主实验教学模式。介绍研发该系列设备的基本设想、便携式eDa实验板的设计以及该模式的理念与内容，在有限的资源下为学生提供充足的实验条件，营造良好的学习与课外科技创新氛围，并有效缓解实验场地、设备等资源不足的矛盾。
关键词：自主实验教学模式；计算机与电子类专业便携式实验设备；案例开发；考核评价体系
作者简介：徐成，男，博导，教授，研究方向为嵌入式系统。
1研究背景
作为计算机与电子类专业教学体系的重要组成部分，实验教学在整个教学过程中是至关重要、不可缺少的环节[1]，学生综合素质的提高及创新能力的培养更离不开实验教学[2]。近年来，国内外各高校高度重视实验教学，不断增加资金与师资力量的投入，推行实验教学改革，以提高教学质量。国外高校的计算机与电子类专业已实行“开放式”实验教学：实验室的场地、时间及设备全面开放，提供充分的条件，培养学生的个性与素质。而国内各高校的计算机与电子类专业近年也在不同程度上进行了实验教学改革，“开放性”、“设计性”、“综合性”等概念被引入，减少验证性实验，增加设计综合性实验的改革方式已被大家所公认。
当今计算机与电子技术的进步在给各行各业带来方便的同时也促进了实践教学的改革，其中集成电路的飞速发展使得实验设备的便携化与普及化成为可能且形成趋势。而传统的计算机实验教学已不能满足时代的要求，如何进行改革，加强学生的动手能力，成为教师共同探讨的话题[3]。基于上述原因，我们从实验教学设备的研制到实验案例开发，以及教材编写直至实验教学模式进行了全面改革，研究并探索出一种适合计算机与电子类专业的自主实验教学模式。
2自主实验教学模式理念
自主实验教学模式，是指紧跟新技术自制系列便携式实验设备，并配备给学生人手一台，在此基础上学生可“自主”安排实验的内容、时间、空间，教师则集中管理、答疑和考核。
该模式通过研制供计算机与电子类专业学生可随身携带的系列便携式实验教学设备，实现实验设备的低成本、便携化和普及化，满足学生人手一台，将该专业学生系列硬件实验的传统实验环节延伸到学生宿舍等实验室之外的普通场所，改观了资源短缺的矛盾，为学生提供充足的实验条件，并使各层次学生在课余时间不受地点限制，充分利用实验设备，自主思考，主动参与，营造好的学习与课外科技创新氛围，以获取较好的实验教学效果。该模式以案例开发为驱动，精编涵盖认知型、设计型和综合型实验的指导教材，并以学生为主体，鼓励学生在实验内容上进行自主创新，而不局限于实验教材。该模式以教师为主导，集中管理，建立合理的评价体系，避免传统实验中过分关注实验报告和出勤率而造成学生不注重实验过程的单一考核方式，注重实验过程中学生的自主性、知识运用能力与探索思考能力，并从知识、能力和素质三方面对学生进行全面考核评价。
自主实验教学模式坚持的是以教师为主导，学生为主体，利用可供计算机与电子类专业学生可随身随带的系列便携式实验教学设备，让学生在时间、空间、内容等方面进行自主性实验与学习的教学理念。
3自主实验教学模式研究内容
自主实验教学模式研究的内容包括研制可供计算机与电子类专业学生随身携带的系列便携式实验教学设备、设定硬件类课程体系、开发案例、编写实验教材、组织管理实验教学活动以及建立科学合理的考核评价体系。
3.1自制便携式实验设备
目前，计算机与电子类专业实验教学存在一些问题与不足，内容如下。
1)实验设备成本高，限于资金问题，只能满足多个学生共用一实验平台，并且只能在指定时间到指定实验室进行实验，无法实现开放与自主实验教学。
2)现有同类教学设备没能很好针对我们计算机专业特定课程的教学需求而设计，系统复杂、冗余功能较多，使入门学生产生畏惧，对硬件学习缺乏信心。
3)实验平台所用技术相对落后，需要多种附加配件，缺乏便携性，使学生实验的时间、地点和相关环境受到了限制。
基于以上问题，开发设计系列硬件类便携式实验设备，是加快教学改革步伐的关键。在自主实验教学模式的理念下，通过研究相关新技术，我们完成了研制便携式实验设备的方案设计与论证，并对其具体实施及完善。预计自制的系列硬件类实验设备有便携式eDa实验平台、便携式单片机开发板、便携式aRm开发板等，使主要硬件实验设备实现便携化和普及化，为自主实验教学提供硬件环境，推进自主实验教学模式的研究与探索。
目前，我们已研制出便携式eDa实验平台并投入实验教学。该平台可用于数字电路与逻辑设计实验、计算机组成原理实验、数字集成电路设计基础实验、USB串并通信实验、基于ip核的数字系统设计、CpU设计等实验课程。其资源布局和实物图分别如图1和图2所示。该平台集成当前新技术，其下载、通信与供电仅需一条UBS线，保持与时俱进的科技活力，方便笔记本电脑用户随时随地使用；平台小巧轻便，面积比2张银行卡还要小(约为12×8cm2)，便于随身携带；平台操作简单、实用，成本低，可满足学生人手一台的需求，打破了传统eDa实验箱体积大，成本高，需购买配套电源线、下载线及通信转接卡，无法满足学生人手一台的格局，为学生学习数字逻辑、计算机组成原理、集成电路设计等系列硬件类课程提供了充分的实验条件，为实验教学改革增添了新的篇章。
图1便携式eDa实验平台资源布局图图2便携式eDa实验平台实物图
3.2计算机与电子类专业自主教学模式下的硬件类课程体系设置
目前，国内不同高校计算机与电子类专业硬件实验教学体系及内容各不相同。有的将实验贯穿于理论课程中；有的为主干课程的实验内容单列实验课；还有的是将基础实验与理论课程同步开设，另增设侧重于设计型、综合型、研究与探索型实验内容的综合与创新实验课程[4]。随着教学改革的推进，以“加强基础训练、注重能力培养、强调素质提高、突出创新意识”为基准和原则[5]，从满足社会的需要，培养具备足够动手实践能力的学生出发，我们结合研制的系列硬件类便携式实验平台的技术特点，综合考虑该专业硬件类课程间的衔接等问题，重新构建了“理论教学的‘精讲多练’(基础)实验教学的‘做中学’(提高)创新工程设计训练(综合运用)”这种适合计算机与电子类专业硬件类课程教学的三级实验体系。
理论教学设置了相应的“课程实验”，学生利用仿真软件以及人手一台的针对不同硬件课程的自制便携式实验平台，学习基本专业软件的应用，搭建基本概念模型，达到理解基本概念，促进理论学习的目的。实验课程则在实验教师的指导下，进一步强化训练，系统学习实验技能与技巧，培养学生的综合实验技能。其中“做中学”是指学生充分利用人手一台的便携实验平台，在实践中摸索学习，进而启发创造思维的过程。工程设计训练是利用最新的平台和工具进行实际工程设计训练，注重专业知识的融合，诱导并培养学生的创新意识。
要实现自主实验教学模式这一目标，不仅要实现教育理念的转变，还要将最新的计算机知识带到课程体系中[6]。该专业的硬件类实验内容涉及数字逻辑、计算机组成原理、集成电路设计、单片机、接口技术、嵌入式系统应用等，不同课程配备不同种类的便携式实验平台。其中数字逻辑、计算机组成原理是该专业必修的硬件基础核心课程，设置了相应的课程实验、实验课程以及工程训练，其他硬件类课程则设置相应的课程实验，所有课程学完后有一综合设计训练，可综合运用所有硬件知识。
以上体系设置与内容安排使硬件类课程教学具有鲜明的层次性，实现了基础、提高与创新的教学目标，使实践教学递进化推进，培养的学生能满足社会需求。
3.3针对自制便携式设备的案例开发
开发高品质的实验案例是实验教学有效开展的基础，一个设计型、综合型和研究型实验案例的开发具备两个要素：可操作性和创新性。基于此，我们在自制便携式实验平台的基础上，结合专业课程的特点，从设计性、综合性实验出发，组织学生参与开发适用于计算机与电子类专业实验教学的案例，激发学生的自主创新能力，引导学生迅速入门并顺利开展实验教学活动。
目前，我们已组织了部分具有创新精神的学生，对正处于试验阶段的便携式eDa实验平台进行案例开发。同时引入案例开发的其他有效途径，如将优秀毕业设计、优秀大学生创新训练项目、学科竞赛作品转化为案例，鼓励优秀学生自选题目，并将其转化为教学案例等。在我院2008-200年上学期的嵌入式系统应用课程中，学生所获全国嵌入式系统竞赛一等奖的作品“互动视窗”、学生的自选课题塔吊遥控器等，作为案例被引入课程教学中，有利于激发学生的学习自主性。
3.4自主实验教学活动的组织开展
自主实验教学活动的内容包括实验教材的编写、实验过程、实验答疑及实验考核，并可延伸至创新训练项目与学科竞赛等活动。教师组织学生以所开发的实验案例为题材，编写涵盖认知型、设计型和综合型实验的适合计算机与电子类专业的硬件实验教材，以提高实验项目的综合性、应用性和探索性。实验的开展过程中，学生人手一台实验设备，实验内容、时间及空间可由其“自主”安排，实现随时、随地实验，教师则组织集中答疑，及时帮助学生解除疑惑，了解学生的实验自主性与思考问题的过程。学生完成实验后，撰写相应的实验报告，提交并参与实验检查、考核或答问，最后教师通过实验答疑环节中学生的表现、实验报告及考核问答过程，对学生的实验进行综合评价。
在便携式实验设备基础上，我们进行的一系列自主实验教学活动，探讨在案例教学方式下如何引导学生自主创新学习，激发学生的兴趣与潜力，以及在自主开放实验环境下如何引导学生进行创新性项目的开展，培养学生的创新思维与实践能力的新教学理念。同时实现对传统实验教学内容的扩展，即通过自主实验教学来引导部分优秀学生参加创新项目训练及学科竞赛，激发学生的潜能，培养学生解决实际问题的能力，提高综合素质。
3.5自主实验教学模式下的考核评价体系
考核评价体系是自主实验教学的重要研究部分，前面做得再好，落实不到位，只能让少数学生受益而不能达到预期效果。引导、鼓励能对想学的自觉学生发挥作用，但很多学生仍缺乏主动性，惰性思想较重。而考核应在提高学生的创新能力上发挥积极的导向作用[7]，因此如何落实实验教学各环节，如何监督到位、检查到位是一个重点研究内容，工作开展如下。
1)在自主实验教学模式下，对学生日常实验活动开展调查，分析在实验教学活动开展过程中学生、教师所扮演的不同角色，组织教师和学生分别对实验教学的各个环节进行讨论，参考计算机与电子类专业的实验教学大纲，探讨在学生自主实验、教师集中管理的新模式下如何制定实验考核评价方案。
2)通过针对性较强的教学案例的引导和自主实验教学活动的开展，从实验开展、答疑及考核问答等各个实验环节对学生的自主性和将知识运用于实践的能力进行综合评价，避免传统实验以实验报告和出
勤为主的单一考核方式，有利于培养学生解决实际问题的能力。
3)研制一个人人过关的硬件语言应用的考核系统，为研究并建立自主实验教学模式下的综合考核评价体系增添砝码。
针对自主实验教学模式建立合理的评价体系，注重实验过程中学生是否正确运用基础知识及学生的探索思考能力，我们从知识、能力和素质三个方面对学生的自主实验进行全面的考核评价，尽可能以科学合理的考核评价体系考核学生的自主实验，从而最大化挖掘其潜能。
4总结与展望
湖南大学信息科学与工程学院计算机与电子类专业实验教学改革与创新取得了佳绩：实验载体“便携式通用数字逻辑设计与eDa综合实验板”申请了国家专利，硬件课程计算机系统组成与系统结构2009年成为国家精品课程；硬件实验室“湖南大学信息技术实验室”2006年获湖南省普通高校实践教学示范实验室建设资格，2009通过合格验收并得到评估专家的一致好评。
实验教学改革尽管有了好的开端，但仍有很大的提升空间。除实验教学外，创新训练、学科竞赛、毕业论文等环节的作用亦不可忽略。该自主实验教学模式将传统实验环节延伸到实验室之外的普通场所，改善了学习条件和氛围，促进了实验教学改革、创新训练及学科竞赛活动的开展，有利于培养学生的创新思维与实践能力，将推广应用于我院的计算机科学与技术、通信工程、电子及人工智能等其他一级学科的专业。
参考文献：
[1]陈琦.计算机实验教学改革的思考和探索[J].教学研究,2005,28(6):547-548.
[2]刘广聪,李振坤,陈靖宇.计算机专业实验教学模式改革探析[J].广东工业大学学报:社会科学版,2005,5(2):41-43.
[3]夏建川,张秀娟,方芸.计算机实践教学改革探讨[J].高教论坛,2009(2):78-80.
[4]李文军,衣杨,舒忠梅,等.计算机专业实验教学改革的实践与探索[J].实验室研究与探索,2007,26(12):290-294.
[5]蒋新革,乎西旦.自动控制课程实验教学改革的研究与实践[J].实验技术与管理,2003,20(6):137-139.
[6]姚玉霞,刘晓彦,随庆茹,等.“计算机组成与体系结构”实践教学改革与探索[J].计算机教育,2010(4):142-143.
[7]李汉萍.高校计算机基础实验教学改革探讨[J].考试周刊,2007(18):83-84.
ResearchonSelf-determinationexperimentteachingmodeinComputerandelectronicsSpecialty
XUCheng,LiRenfa,ZenGJuanli,FanGKaiqing
(informationScienceandengineeringinstitute,HunanUniversity,Changsha410082,China)
计算机硬件教案篇5
计算机硬件类课程实践教学中存在的问题
（一）硬件类课程实验开设各自独立，不能相互支撑
实践教学是教学活动中一个重要的环节，然而很多学校却没有足够的重视，主要体现在实践教学的学时越来越少，计算机技术的发展日新月异，课程所涉及的内容也是越来越多，用人单位对学生的能力要求也是越来越高，基本能力的要求越来越全面。而实际上课时，各计算机实验课程安排只为本课程服务，并没有建立一个有机的整体，课程内容开设不能为后继课程服务，这就导致开设后继实验时，要重新甚至重头学习以前所做的实验，导致事倍功半，学生对单一课程学习再好，也只能体现在该门课程上，对计算机整机系统的理解认识依然模糊，更不能学以致用。
（二）教师教学理论实践脱钩，实验教学目的不明确
各高校近些年的人才引进，注重高层次的人才，然而学校引进人才是更注重他们的科研能力，这些新进教师在课程上课之前缺乏课程教学工作的基本培训，授课过程中也有些不切实际，就计算机课程来说，很多教师科研偏“软”，大多是搞算法出身，对计算机元器件和电路了解不够，也缺少硬件的科研背景，硬件能力明显不够，这就导致在课程教学中，理论和实践教学脱钩，对实验教学不够重视，主要以验证实验为主，也不能很好明确每次实验教学的目的，无法引导学生扩展实验，为后继课程服务。
（三）学生学习动力不足，急功近利
高校现在都采用学分制，学生学习都是为了获得学分，而大多课程采用试卷考试方式考核，这就使学生不在意实验教学环节，只去死记硬背一些理论的知识，最后导致学生能听懂但没学会，不少学生不会自己研究问题。由于偏重理论学习，导致学生实践观念差，不少学生不了解理论、仿真、硬件实现的区别，不会对故障进行分析和排除。如果不能从根本上改变学生对计算机硬件课程实验教学的认识，就无法提高学生学习的积极性和主观能动性，也就无法提高学生的动手能力和创新能力。
计算机硬件类课程实践教学改革
（一）优化课程实验内容，科学构建硬件类课程体系
计算机硬件类课程分为专业基础课、专业必修课和专业限选课，这些课程相互关联，互相支撑。先修课程实验内容的开设一定要为后继课程服务，目的性要明确，具体来说：
1、数字电路要开设实验内容包括：全加器、译码器、数据选择器、计数器、有限状态转换机等，这些都是为计算机组成原理服务的，在开设组成原理课程时，有了这些实验作为前提，对计算机运算器、控制器、指令译码器的学习和掌握将起到十分重要的作用。
2、在电路与模拟电子技术中，实验教学一定要涉及到电阻、电容、电感、继电器、信号放大器、交直流转换、a/D、D/a试验等，同时一定要学生掌握万用表、示波器的使用方法，为后继单片机开发做好充分的准备。
3、硬件类的课程实验重叠还是很多的，比如说：在很多课程中，都有存储器扩展的环节，我们不要只针对课程，而是要统一安排实验，在其中一门课程中体现就好了。而后两门课程在定时/计数器，a/D、D/a、中断、串行口扩展等实验的环节也是大同小异的，所以在安排实验时，也需要重点突出，避免重复。
（二）以创新能力为核心，构建多级实验体系
如何提高学生对实践教学的兴趣，提高学生自主学习的动力，以及提高学生的创新能力，满足应用型本科院校人才培养的定位，就必须在实验内容确定的前提下，改革实验教学的方法和手段。根据各课程的实验教学目标，要把实验的内容分为基础性实验、综合设计性实验和自主探究性实验。对于计算机硬件类课程体系，学生在每门课程做完基础性实验后，一定要有针对一门课程或多门课程后的综合设计性实验。同时以学科竞赛和大学生创新大赛为指导，鼓励学生利用所学的知识，自主完成系统的设计与开发。通过多级实验体系的构建，让学生在学习完计算机硬件类课程后，能够很好的掌握元器件的选型、电路板的绘制、元器件的焊接与调试、单片机和嵌入式等大规模电路的系统开发、电子产品的编程调试等能力，满足应用型本科院校人才培养的定位。
（三）加强教学团队建设和硬件类实验教学资源建设
计算机硬件类课程实验教学的各科教师，是一个有机的整体，这就需要发挥每位个体的特长，组建一支教学科研水平兼备的教学团队，持之以恒地开展教学改革和科学研究。通过团队整体实力的提升，推动每位教师的逐步提高。硬件类实验教学迫切需要有工程开发经验的教师担任，因此要注重“双师型”教师队伍的建设，理论教学与实验教学的融合，有利于教师在理论教学时教学案例和素材更加丰富，实践教学时理论指导更加清晰，也有利于教师自身的全面成长，对于“双师型”教师的转型也是至关重要的。
同时，硬件类实验教学资源建设也是提高实验教学的重要手段。实验教学资源的建设包括：实验教材、实验指导书、网络实验平台、项目开发案例等，通过实验教材和实验指导书的建设，让学生告别简单验证，得到一个预知结果的传统实验模式，变为主动参与认真思考的学生主导式教学模式，提高学生的主观能动性和动手能力；网络实验平台的建设使学生能利用网络资源观看实验的示范教学视频，能够在不依赖硬件平台的前提下进行计算机硬件类课程实验的仿真，如ewB、protel、matlab、proteus等，并且能够利用网络资源学习元器件选型与应用、电路板绘制、元器件焊接、电子产品调试、业界发展主流技术、编程工具的使用等课程内无法学到的知识，扩展学生的知识面和动手操作能力，为学生在课堂实验教学提供帮助，并拓宽学生的视野，为学生做整体的工程项目提供必要的知识和技术支撑；项目案例资源能够使学生熟悉并掌握实际项目的开发流程，在前面项目的基础上，改进和拓展项目功能，把多种知识结合在一起，使学生能完整的完成项目开发的全过程，并能把计算机硬件类课程的实验学习有机的结合在一起，改变单一课程实验的枯燥，为学生参加各类学科竞赛和大学生创新大赛打下基础。
结语
计算机硬件教案篇6
关键词：高校计算机硬件，故障处理，问题对策
中图分类号：G623.58文献标识码：a文章编号：
在现代化的大学校园中，计算机的使用日益普及，由于大学课程的广度和宽度，一般的方法已经无法满足，必须借助计算机对数据进行合理处理，而且，基于图书馆场地限制，很多的资料必须以电子书的形式上传到网上，学生通过计算机在线浏览，在涉及计算机在线上传中，必须借助计算机连接局域网进行，基于计算机对于学生学习的重要作用，因此，做好计算机的维护和监控作用，确保计算机正常运行对于高校的正常教学秩序有重要意义。
1高校计算机机房硬件管理存在的问题
1.1故障多发于计算机硬件
由于高校计算机房缺乏一定规模的检验工作，管理缺失，导致一部分计算机硬件故障不能及时发现，最终影响到整个计算机的工作，这样一来，严重阻碍了高校教育的正常运行。而且，由于维修、检测不及时，导致一些很小的问题，最终变为大隐患，需要重新购买配件，无形中增加了计算机的维护成本，增加了资金投入，导致维修性价比降低。
1.2对于计算机病毒监控不严
由于计算机的正常运行，必须保证硬件和软件的整体配合，如果二者兼容性出现问题，则会给机房的计算机运行造成很大的麻烦。而且，软件问题，隐蔽性较强，一般只有电脑在运行过程中，问题才会体现出来，加之计算机每天工作负荷较大，病毒极易在计算机间传递，容易使得学生或者老师在计算机上保存的重要资料丢失，后果不堪设想，如果计算机病毒通过局域网互相传递，将会影响整个机房的运行效率，严重时，可能造成机房整体瘫痪的情况，影响教学进度。高2校计算机机房的硬件管理技术研究
2.1硬件设备的管理
针对计算机房的硬件管理，主要依靠技术人员的监管和及时维修来避免，比如，为了防止硬件损坏，由实践教学部的老师配合技术人员，共同开发了一套可以用于网上试题首发的系统，这样一来，降低了计算机软盘的使用频率，从而降低了其损害可能性，同时提高了试卷评阅及收发效率。由于一些耗材的使用频率较高，发生故障是正常现象，必须保证耗材的及时更换，保证教学过程的连续性，对于人为破坏计算机硬件的情况，一经发现，必须严肃处理，规范计算机使用风气，通过制度约束学生的操作，减少硬件的损坏情况。
2.2计算机硬件的例行检查维护
高校学生众多，设备的使用率较高，出现的硬件问题也很多，为了更好地发挥管理职能，将故障遏制在起初，必须进行例行检查维修工作。具体包括以下几个方面：（1）布线维护，对于计算机外设连线进行安全检查，保证各个硬件工作正常，接触良好，避免出现由于设备短路早晨的硬件烧毁现象。（2）定期进行清灰工作，，将机箱打开，对内部进行彻底亲清理，（3）在计算机工作时，必须保证计算机自身的稳定，避免主机发生震荡、定期对风扇及其其他部件进行检查，出现异常情况，应立即检查，避免重大事故的产生。
2.3加强计算机硬件的管理
高校中，关于计算机硬件的安全管理是整个计算机管理的重要内容，为了防止计算机硬件的丢失，在机房内部可以安装电子监控设施，保证360度全覆盖，尽量降低监控盲区。可以将主机及鼠标、键盘等连同主机一同锁定。在具体的操作中，也要加强安全管理工作：（1）对于每一个学生的计算机使用，必须有相应的记录，为了保证责任到人，在使用前可以制定对号入座的方式，在计算机出现人为损害时，可以迅速查询损坏人。（2）完善设备维修记录工作，在进行完每次的维修工作以后，必须将相关内容记录在案，并且定时抽查，对于出现问题二暂时无法维修的计算机，应该记录在案，以便在方便的时，对问题计算机进行维修。（3）在机房配备Ftp局域网服务器，此系统是专为远程控制而开发的一套实时控制系统，每个子用户通过Ftp服务器，与主机连接，子计算机可以向主机发出命令，并且将相应的执行结果，传送入主机，这样一来，教师和同学间可以建立起沟通的桥梁，对于学生实行计算机命令管理，对于学生的计算机使用及其文件传送进行实时控制管理，一来，可以防止学生之间互相抄袭，同时，Ftp服务器可以提供资料共享功能，实现教学全面、完整的管理，而且，在整套系统中，配备了防火墙系统，可以有效阻止黑客入侵系统，保护计算机内的资料安全。2.4对于计算机病毒的有效防范
计算机硬件的管理虽然很大程度上取决于外部设备的维护，但是，对于计算机主体部分的管理也不容忽视，如果计算机遭受病毒入侵，由于病毒对于计算机硬件的间接破坏作用，自然会导致计算机硬件发生故障，甚至瘫痪，为了杜绝计算机病毒的侵蚀，应该建立全面的防范措施：（1）建立系统恢复系统，利用GHoSt系统将硬盘各个分区内的文件镜像进行备份，一旦计算机系统瘫痪，可以将原有备份还原到硬盘的新建分区内，计算机内安置还原卡，每次计算机重启以后，系统会自动还原到最早的状态。而且，要对安装的杀毒软件及防火墙进行定期升级，确保计算机的防毒能力。（2）利用计算机共享终端技术，将每台计算机的资源同步到一台终端主机上，运用拖拉卡可以实现多台计算机同时享用终端计算机内的文件资源。（3）在计算机房的电脑上，安装“360安全系统”或者“还原精灵”等软件，最大程度降低由于操作失误引发的计算机故障。如果计算机内保存有极其重要的文件资源，为了确保万无一失，利用GHoSt系统将硬盘内的资源转化为镜像文件，如果硬盘内数据丢失时，可以使用GHoSt系统进行迅速恢复，避免由于重装系统或者应用程序带来的不便。
总而言之，在高校计算机硬件管理中，必须做到硬件日常管理与维修、计算机病毒防范工作、计算机监控、利用资源共享等途径完善管理体系，以便为高校的正常教学保驾护航。
参考文献
计算机硬件教案篇7
关键词：项目驱动；教学模式设计；教学情境设计
中图分类号：tp3-4文献标识码：a文章编号：1007-9599(2011)20-0000-01
Designofproject-driventeachingmodel
Zhangpeng
(Qingzhounon-commissionedofficers,303teachingandResearch,Qingzhou262500,China)
abstract:accordingtotherequirementsofeducationalreform,weconsidertheprocessofwork-basedcurriculumdevelopmentanddesignattempts.inthispaper,"Computeruseandmaintenance"course,forexample,fromcurriculumdesign,instructionaldesigncontext,threeaspectsofthedesignofassessmentmethodsforproject-driventeachingmodeldesignedtoexplore.
Keywords:project-driven;teachingdesign;Designofteachingsituations
一、课程内容的设计
（一）课程内容选取。通过对计算机使用与维修工作过程的调研、分析，根据岗位任职发展需要和完成岗位任职实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，以真实工作任务为依据选取课程教学内容。课程内容以计算机硬件组装和软件安装为主体，兼顾软硬的调试、维护以及系统故障的诊断和处理，由计算机硬件的识别、选购、安装，计算机操作系统和常用软件的安装、设置，计算机软硬件的调试、维护以及系统故障的诊断和处理等内容组成。（二）教学项目设计。“计算机使用与维修”岗位主要涉及四类基本岗位任职行为：硬件组装、软件安装、故障检测、系统维护。课程突出模块化教学特点，强化计算机使用与维护操作技能的培养，因此，这门课程的教学中主要构建了“硬件组装”、“软件安装”、“故障检测”及“系统维护”四个教学项目，按照“认识计算机――选购计算机――组装计算机――配置计算机――安装软件――优化计算机――使用计算机――维护计算机――维修计算机”的主线来组织教学内容。1.“硬件组装”项目驱动模式。该模式的教学组织与实施的一般过程为：课堂设计――示范引导――模仿试做――纠错重做――复述总结。主张课堂组织以学生小组为中心，内容教学以项目或任务为驱动，形成师生互动、生生合作的探究式学习氛围。2.“故障检测”项目驱动模式。“故障检测”包括硬故障和软故障的检测，硬故障是指计算机硬件出现的问题，软故障是指软件运行出现的问题。该模式的一般过程为：课堂设计――预设故障――分组讨论――尝试修复――纠错重试――分析总结。上课前教师提前预设若干个可控制故障，上课开始时分组讨论每个故障产生的原因，在讨论的基础上小组尝试排除故障。3.“软件安装使用”项目驱动模式。“软件安装使用”包括系统软件安装和应用软件安装使用。“软件安装”行为引导教学模式的一般过程为：课堂设计――软件介绍――安装提示――学生安装――个别辅导――总结提高。4.“系统维护”项目驱动模式。“系统维护”就是清除系统运行中发生的故障和错误，目的是对软件系统进行必要的修改与完善，对原系统做些局部的更新。“系统维护”行为引导教学模式的一般过程为：课堂设计――布置任务――分组操作――结果报告――比较分析。这个过程采取任务驱动来展开。（三）教学情境设计。教学情境是工作过程导向的课程实施方案，是在工作任务及其工作过程的背景下，将学习领域中的能力目标和学习内容进行基于方法论和教学论转化后，在学习领域框架内小型的主题学习单元。本课程针对以上所述四大项目，分别划分“认识计算机――选购计算机――组装计算机――配置计算机――安装软件――使用计算机――维护计算机”八个教学情境。
二、教学过程的设计
课程以培养学生岗位任职技能为目标，基于计算机使用与维修的工作过程，注重理论与实践的有机结合，采用课堂实践教学与任职技能实践训练相结合的教学方法，融“教、学、练、思”于一体。
（一）理论教学的设计思路。在理论教学课堂讲授的过程中，任课教师要从基本功用、基本结构、基本原理入手，以有理分析为主线，力求生动形象，深入浅出。通过计算机系统相关实物、图片和多媒体动画把计算机硬件结构、工作原理等抽象难懂的问题形象化、具体化；广泛开展案例式、讨论式、启发式教学，加强教学互动；授课结束后教师根据教学内容，制定课后作业，在批改作业的过程中通过作业表现及时掌握学生的反馈信息，及时调整自己的教学。
理论教学基本设计思路注重贯彻如下4个原则：理论教学体现“必需，实用，先进”的原则；突出先思路再设计的原则；课堂内外结合，突出课外训练的原则；重案例分析，以项目驱动为主线的原则。首先进行用人岗位任职调查，制定岗位需求情况分析材料，然后完成专业培养方案的修订，制定课程标准，最后完成整体设计。（二）实践教学的设计思路。依据学生岗位任职能力培养的基本要求，基于计算机使用与维修的工作过程，教、学、做相结合，理论与实践一体化，编制好实践指导书，通过从易到难，化繁为简的方法让学生循序渐进掌握所要技能。不断增设大量的实践教学环节，除课内完成部分，还设计有课外完成部分，以让学生通过重复练习，增强熟练程度；各部分实践教学有专门的实践辅导老师，在实践教学中实行主，辅双教师方式，实践辅导教师还要负责学生课外实践的指导。
重视知识学习与岗位实践相结合，加强学生岗位任职能力和任职素养的培养。平时业余时间组织学生参观学校办公用计算机和计算机中心，体会计算机及其设备的管理维护工作；轮流担任本专业教室的助理管理员，定期组织学生对专业教室计算机与设备进行维护，对出现的故障及时维修实习，培养学生岗位实践技能。
三、考核方式的设计
职业技能鉴定证书制度反映了行业单位对计算机人才的需求。为了与单位用人标准和选改制度相结合，考虑进行考试制度和考试方法的改革，以获得职业技能证书作为课程考核的标准，建立以检测职业能力掌握为目标的考核体系。推行职业技能鉴定考核制度，学生通过职业技能考核，可获得通用的《计算机维修工》（中级）资格证书。
计算机硬件教案篇8
【关键词】课程体系；课时分配；专业互补；专业发展
一、专业课程体系和专业培养目标的密切关系
计算机专业是一个涵盖内容非常丰富的专业。从硬件基础到程序，从接口技术到操作系统，从网络分类到信息安全……这些都是需要深入探讨的东西。这一情况决定了：我们的计算机专业只能是专精一项，不可能有面面俱到的专长。这就引来这样一个问题：高校需要培养什么样的特长计算机类学生？为了培养这样的学生，计算机课程由哪些基础、专业课程，按照怎样逻辑体系组成，或者同样的课程设置学时是否相同？这就是要讨论的课程体系。
二、现有高职高专计算机的课时分配问题探讨
高职高专计算机从一开始就提出打造软件工程师的口号，十分强调程序动手力的培养。根据这一培养目标和计划，各高校在制定课程体系时加大了向具体语言课程倾斜的力度，提出实验，课程设计，综合设计，项目实习等一系列强调动手的课程方案。但这样一来，对传统的计算机类课程设置提出了新的问题：
1.如何对有限的课时进行重新规划，将理论与实践、基础课与专业课、硬件类和软件类课程有机结合起来。
2.虽然高职高专总体要求是弱化理论教学，强调实践技能培养。但计算机是工科类专业，不少程序语言需要长期的训练和培养才能达到专业应用的高度，走马观花式的学齐硬件，软件专业基础课，动辄要求学生掌握5-6门程序语言，是否有竹篮打水之嫌——在计算机领域日益求专不求多的社会需求下，对目前的教学思路和教学方法提出了更多的质疑。
三、专业互补性研究
1.计算机专业要合理规划学习范围。计算机专业本来就是硬件技术和软件技术结合的产物，硬件技术的发展，越来越强调嵌入式，大规模集成电路的应用，也就是说，计算机硬件的技术其实站在电子技术的高端。软件技术，第四代语言全面替代第三代语言，软件与硬件完全脱离了关系。这是计算机技术最为特殊的情况，由于电子的高端技术难度极大，所有高校都选择以软件技术为突破口，力求让学生掌握几门过硬的程序语言。这其实违背了计算机学习的基本规律，虽然计算机应用以第四代语言为主，但是计算机驱动却仍然需要低级语言来编写，当前强调功能的高级语言让程序设计动不动就上千、万行代码堆叠，使得程序员变成了机器式的书写工具；而低级语言涉及到有限的硬件基础知识，却仍然只有少部分技术人员掌握驱动的开发技术。这充分说明，计算机专业不能断章取义，只学软件，不学硬件，只学高端，不学低端。
2.计算机专业要认真研究专长方向。当前计算机专业已经是各个高职高专必开的专业了，但是培养什么样的计算机人才，需要多哪些功夫？有些高校致力于企业项目的培养，有些高校致力于经典程序员的培养，有些高校希望找到一条依靠学生自我吸收发展的成长之路。不管如何，当前计算机的需求林林总总，只要有所针对，都能找到各自的专业生存空间。计算机领域博大而精深，各种软硬件人才都是计算机领域的应用人才，不能以偏见和成见，把程序员的培养看作是计算机培养的唯一出路。
四、专业的发展
作为高职高专，既要跟紧社会步伐，又要正视学科发展规律，不能盲目求新求快，打乱专业布局和学科思路，这就必然要求专业课程结构体系具有客观性，继承性和延续性。
专业发展可以分为纵向发展和横向发展。纵向发展指专业理论深度，专业实践方案以及专业课程体系的优化和提高；横向发展指由此及彼的带动性发展，分支式发展。专业发展是有自己客观规律的，即纵向发展是横向发展的客观基础，只有深挖专业潜力，进行长时间的艰苦探索和实践，才能把专业办好，积累丰富的相关经验，积累丰富的专业成果，由质变引起新的量变。
高职高专院校当然希望专业保持“新鲜活力”，以求更好的适应企业和社会需求；但也要客观认识自身的办学基础，不要盲目跟风，从客观出发，从实际出发，循序渐进的发展，以应用计算机专业为基础，逐步扩展出算法工程，云计算系统等市场性更强的新专业。
参考文献：
[1]陈雁，严隽高.职业大学计算机技术教学改革方案与特点[J].苏州职业大学学报，2001.
[2]谢景新，赵燕芳.计算机专业课程教改的探讨[J].河北农业大学学报，2003-9
[3]计算机工程教学团队的建设与研究.全国高等院校计算机科学与工程类专业教学会议文献，计算机工业出版社，2009.
计算机硬件教案篇9
关键词：中等职业学校；计算机硬件维护实训室；实训室建设及管理计算机硬件维护专业是近年来许多中等职业学校和高等院校开设的热门专业。随着计算机硬件维护行业的快速发展，社会对计算机硬件维护专业人才的需求越来越大，中职学校是为社会培养具有一定理论水平的实操性人才。因此，中职学校计算机硬件维护教育更应该把提高学生的实操实训技能作为首要目标，而建立中职学校计算机硬件维护实训室则成为实现这个目标的关键。
一、中职学校建立计算机硬件维护实训室建设的现状及问题
1、实训过程中反复拆装的电脑硬件损坏率很高，尽管有严格的实验室操作规程及损坏赔偿制度，尽管学生的操作已经很小心，每周基本还是会有一两台拆装电脑物理损坏。
2、传统机房场地的布置及管理方式，学生在拆装机过程中，容易造成围观、串位走动、场面混乱、配件丢失、经常出现几个学生同时动手组装一台电脑的情况，教师及管理员都难以及时的指导，很容易造成设备故障及设备丢失的情况，特别在班级轮换后，还很难找到造事的学生，学生不负责任的操作行为也得不到应有的处理。不但造成实训室设备损坏及丢失也不利于学生形成负责任的学习态度。
3、教师在教学演示各种配件操作过程中，学生在玩座位上的电脑设备，要不就是趴桌子睡觉，注意力难以集中，当这部份学生真正开始实训操作时就会出现很多问题，也容易造成设备损坏。
4、目前各中职学校的计算机维护实训室都还少有模拟业务工作的场景，实训室的环境最好能跟实际工作环境相符，为学生日后胜任实际业务工作打好基础。
5、目前各中职学校的维护实训室都少有电子焊接及配件测量的实训项目，其实简单的焊接及测量在板卡级维护中是很有必要的，如：更换面板开机开关、复位开关、鼠标线及按键开关、键盘线、更换主板及其它板卡明显裂开的电解电容…等等这类工作还是要用到这些技能的。对中职生而言，不强求一定要学会芯片级维修，但一些简单的元器件好坏应该能判断出好坏，并能更换。
二、中职学校计算机维护实训室的设计原则
针对上述指出的中职学校计算机维护实训室建设的现状和存在的问题，笔者结合长期参与学校计算机实训室建设管理及教学的经验，对中职学校计算机维护实训室的建设设计提出如下定位：
（一）经济性、实用性原则
作为中等职业学校在财力方面不能与高等院校相提并论，因此在建设计算机维护专业实训室时不能照搬高等院校的方案，一味追求现代化、芯片级、高科技，而是应该考虑中职学校的实际情况，以经济性、实用性为原则，主要突出实操训练的特点，为学生搭建动手实训的平台。所以在建设时，要量力而行。在选择设备时，也不是选择越先进越好，而是应该考虑中职学校的培养目标，新旧结合，用于软件系统安装用的台式电脑可以用新的，用于硬件拆装的电脑可以用旧的，使得学校淘汰下来的旧机，也有了继续利用的价值。
（二）安全性原则
中等职业学校的学生与高等职业学校的学生的自觉性、自律性不同，许多学生一来到实训室见到各种各样的电脑设备，可能会情不自禁地拿起某些设备玩耍；有些学生可能比较调皮，不按照实训指导老师的要求违规使用电脑设备；某些学生甚至在实训室追逐打闹，这些行为都容易造成实训过程中的安全事故，后果不堪设想。因此，在建设实训室时，应该遵循安全性原则，在场地的功能区规划、通道的设计、设备的选用、警示标语的使用、安装相应的视频监控、实训教师现场的指导、实训室安全使用制度的制定等方面应该有充分的考虑，以确保财产安全，事故责任清楚，学生实训过程中万无一失。
（三）系统性、兼容性原则
实训室在设计建设时必须遵循系统性、兼容性的原则，这要求实训室在建设时必须考虑软件与设备的系统搭配；考虑实训室使用与平时专业课程的搭配；考虑学生实训课时的连贯性问题等。通过建立专业实训室，进一步完善中职学校计算机维护专业实训课程体系，围绕实训室开设专门的实训内容，根据提供的工具设备来安排相应的实训项目，无论将来课程如何发展，实训室也能通过增加相应设备跟上时代变化，使得实训室的可持续利用的年限大大增长。
三、中职学校计算机维护实训室建设的方案
现以我校计算机维护实训室建设为例，谈谈中职学校市场计算机维护实训室建设的初步方案。我校的计算机维护实训室应遵循系统性、兼容性原则，形成经济实用、安全可靠、功能齐全的综合性计算机维护实训室，学生通过使用系统软件、电脑硬件组装设备及各种软硬件维护维修工具，并可以模拟电脑公司的业务工作流程，形象地了解电脑公司管理方法。
根据我校的实训场地，设计出以上的计算机维护实训室的平面图，占地面积大约是10X20m2。在设计过程中要特别考虑安全性原则，特别是通道大小的设计、配件柜的高度、视频监控装置、消防防火设备等都应满足安全性的要求。教学演示区位于正门进去位置，中间部分为主要的区域：软件系统分组实训区、硬件维护维修实训区、后门设置了电脑店维修流程模拟实训区，在主要区域里面有宽敞的通道，有效利用各部分空间，布局比较合理。具体分区及各区功能如下：
（一）教学演示区
将实训室与教学更好的融合在一起，实现理论与实训一体化教学。可供学生实训前教师的演示、教授等，方便老师把一些实训事例和图片在投影仪上进行播放和演示，让同学们充分的学习领域中的先进技术。主要放置教师演示用电脑设备，投影机及屏幕，实物投影仪、音响、黑板、移动讲台等，需要演示关键操作技能时，学生坐到屏幕前面的教学演示区，远离了学生电脑设备及桌面，有利于学生注意力的集中。
（二）软件系统分组实训区
实训区用齐胸高的木墙划分成四个大组，每组内设10台学生电脑。实训班分组入座，设组长一名，组长负责组织本组同学完成实训任务并协助教师维持实训室纪律。只能在划分好的区域内进行实训操作，防止了上课学生大范围的走动串位。组长参与管理组员，激发了学生干部的领导能力，同时让教师有更多的精力投入到教学指导中。
本区域主要涉及的电脑软件系统的实训内容有：①自助装机配置电脑单；②CmoS参数设置；③系统安装；④硬件与外设驱动安装；⑤系统优化设置；⑥网络系统设置；⑦系统安全防护；⑧系统备份与恢复（GoSt）；⑨系统启动盘制作（光盘与U盘）。
（三）电脑硬件维护维修区
本区域用齐头高的木墙及仪器柜隔离成四组独立空间，每组内设两张维修工作平台，每张平台各放有硬件拆装的旧电脑一套（有钱的学校也可以用新电脑）、拆装工具盒一套、焊接及测量工具盒一套、电脑诊断测试卡一张、各种淘汰机的部件及外设若干（用于对比测试）。学生按实训要求在组长的有序安排下，单人单座轮流进入该区进行实训操作。一人一机，责任到人，如：进行拆装实训前，先检查主机是否能正常工作才开始拆，拆完后自己再组装起来，直至能正常使用才能转给下个组员进行拆装，最大限度的防止了学生不负责的操作行为，室内的视频监控也防止了硬件设备的无故丢失。相对集中，相对独立，少量组别的硬件实训环境下，教师能有效的指导各组的操作，管理员也能及时的发现问题。
本区域主要涉及的电脑硬件系统的实训内容有：①台式机电脑拆装；②笔记本机电脑拆装（选用）；③电脑故障排除；④硬盘、U盘数据恢复；⑤电脑外设维护（打印机、扫描仪）；⑥焊接技能操作；⑦电子元件测量；⑧板卡级电脑配件维修。
（四）电脑店维修流程模拟区
本区域由后门进入，仿制电脑店的装修环境，设置有前台接待，各种电脑配件的展示柜，并配置管理用计算机一套、能完成填写报修单、登记客户信息、及电脑配置单、等表格的工作。并设置了软、硬件检测检修平台及待修机柜等，设计这个区域是为了进一步让学生体验真实的工作场景，让学生得到更真实的解决实际问题的工作流程，在将来的工作中更容易融入工作环境。
通过以上的规划设计及管理办法，所建的计算机维护实训室基本解决了上述中职学校计算机维护实训室出现的问题，充分考虑经济实用性、安全性、系统性及兼容性，以建设一个经济实用、安全可靠、功能齐全的综合性计算机维护实训室为目标，充分体现中等职业计算机教育的特色。文章是笔者结合自身多年计算机教学实践，对中等职业学校计算机维护实训室建设的浅显论述，随着时代的发展、科技的进步、计算机技术的提高，相信会有更多更好的方式方法来搞好实训室，希望能够为各个中职学校的计算机维护实训室建设和各位计算机同行提供参考，交流学习共同进步。谢谢！参考文献：
[1]孙小权，邹丽英.实验室开放的探索与实践.实验室研究与探索，2005，（4）.
计算机硬件教案篇10
关键词：建构主义；计算机硬件实验；教学改革
引言
在高校计算机教学体系中，硬件基础课程占据着重要地位。无论软件开发、网络技术还是工业控制，都必须对计算机的工作原理和硬件支持非常了解。但是在硬件课程的讲授过程中，由于学生对硬件知识缺乏了解，再加上相应的实践环节难以保证，致使学生产生厌烦和恐惧情绪，严重者甚至怀疑自己的能力，因此硬件基础课程的教学流于形式，教学质量也难以保证。[1]
在计算机技术飞速发展的今天，硬件理论知识只有通过实验环节才能加深理解，实验能使学生掌握计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的技能，训练学生的动手能力，培养创新能力及认真、严谨的科研作风。然而传统的《计算机组成原理》实验存在诸多不足，如某些部件实验中使用小规模集成电路，需要在面板上大量连线，由于接触不良等原因，导致工作量大，效率不高。更严重的是实验内容受到限制，对一些较复杂的设计很难实现，不利于充分调动学生的创新意识，难以进行有创意或综合性较强的设计性实验。[2]
笔者针对目前高校计算机硬件实验教学中出现的普遍问题，结合在《计算机组成原理》等课程中的教学实际，以建构主义为教学改革的理论基础，从实验教学方案的修订、实验场景的创建、协同学习环境的形成等方面进行改革，取得了较好的教学效果。
现状和问题
1.实验内容缺乏有机关联
以《计算机组成原理》实验为例，其内容与《数字逻辑》、《微机接口》、《汇编语言》等课程有着密切的纵向关联。但任课教师按照教学大纲独立授课，过于强调自己所授内容的完整性，忽略了课程的彼此衔接和整体优化。
此外，该课程各知识点还存在横向的关联性，如运算器和存储器都用到控制器的相关内容。这些关联使得《计算机组成原理》不同于其他课程，对知识点的介绍不能一步到位，增加了实验教学的难度。
2.实验模式缺乏综合创新
目前国内高校的计算机硬件的实验教学模式，通常是先进行理论教学，然后再做相应的实验。在这种单一的模式中，学生只能被动完成教师要求的基础验证型实验，没有机会进行综合设计型和创新研究型的实验。
3.实验考核缺乏规范量化
对于硬件实验的考核，过度依赖现场观察进行打分，导致指导教师工作量繁重，实验报告抄袭现象时有发生。实验考核机制没有全面的量化的评价标准，降低了成绩的公正和客观性，无法充分调动学生参与硬件实验的积极性。
建构主义理论
1.主要思想
建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得。
建构主义的主要思想包括“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”四大要素。“情境”是学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。“协作”是在个人自主学习的基础上开展小组讨论协商。“会话”要求学习小组成员间必须通过商讨来确定如何完成规定的学习任务和计划。“意义建构”是整个学习过程的最终目标，其“意义”是指事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。
2.教学模式
与建构主义学习理论相适应的教学模式可概括为：以学生为中心，教师起着组织者和促进者作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素，充分发挥学生的首创精神，使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构。
学生是知识意义的主动建构者；教师是教学过程的组织者指导者、意义建构的帮助者促进者；教材所提供的知识不是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；多媒体也不再是帮助教师传授知识的手段方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流。
3.教学方法
支架式教学：是指应当为学习者建构对知识的理解提供概念框架。这种框架的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此必须事先把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。
抛锚式教学：这种教学要求建立在有感染力的真实问题基础上。一旦这类问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了。
建构主义认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受和体验。
随机进入教学：由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对事物内在性质和事物间相互联系的全面了解和掌握，真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构很困难，往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。
为此在教学中要注意对同一教学内容，要在不同的时间不同的情境下，为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。[3]
硬件实验教学体系的改革
把建构主义应用到计算机硬件实验教学中，首先要求教师建立教学总体目标框架，把总目标细分成若干子目标，根据每个学习模块的知识点选择实例和设计任务。通过生动的实例演示和讲解，引导学生观察思考。用提问、比较、总结归纳、集体讨论等方法，揭示蕴含在实例中的知识点以及知识点之间的联系。其次要求学生在完成实验的过程中发现问题解决问题，不断积累经验和成就感，从而积极主动地构建自己的知识结构。
充实调整实验内容，逐步形成新的体系。实验课不断线，把实践教学改革放在与理论教学改革同等重要的地位。围绕着课程教学改革，通过重组实验教学环境，构建反映当今计算机科学技术水平的系列实验课程教学新体系。新体系强调各门课程明确分工、分层次培养学生的硬件实验能力、软件仿真验证能力和测量仪器使用能力。
1.修订实验教学的具体方案
对各实验单元进行分析，确定所做实验涉及的基础概念、基本原理和基本方法。计算机硬件课程的内容庞杂，涉及面广，其中的许多概念相当抽象，不易理解。教师进行实验教学方案的设计时，首先要了解学生的起点能力，对不足部分适当加强，以实例引导学生从原有的知识由浅入深地建构实验过程。以《计算机组成原理》为例，在进行寄存器实验时，要把寄存器的读、写和移位等过程作为实验教学目标，在此基础上修订出相应的实验方案。
2.模拟实验课题的应用背景
《计算机组成原理》实验教学的显著特点是：每一个实验都可以使学生树立起对一个功能部件的正确认识，并掌握和理解其构成和功能，体验到真实情境。实验教学的情境创设要善于创新，富有变化，既要让情境与学生的生活经验有一定联系，又要有新的信息内容。在学生意想不到的地方出现新的情境，提出新的问题。让学生感到进入一种情境就获得一次新的体验，并得到新的发现和获得新的知识。
3.实现学生知识的外化迁移
充分发挥学生的主动性，使学生主动探究问题，为学生设计不同的情境去应用所学的知识，让学生根据自身行动的反馈信息，来形成对客观事物的认识和解决问题的方案。在《计算机组成原理》的微指令技术学习后，要求学生按照微指令格式和微命令编码方法，对模型机的微指令设计进行尝试探索，从机器指令系统设计到微程序设计，从微命令设计到地址转移方式的形成等。
4.形成协作学习的团体环境
协作学习是建构主义理论的一个重要环境，弥补了个人学习理解能力的局限性，促进个人对问题最全面的了解。在实验教学中，把学生按3～4人的标准划分为多个小组并设立小组长。各小组的划分要综合考虑学生的性格、性别、学习成绩和兴趣等多个因素，确保各组整体水平差异性最小，同组内学生学习特征和个性有效互补。教师根据实验教学内容确定学习的主题，指导学生利用网络资源查阅解决实验中出现的问题。
5.设立开放多元的考核机制
为检验对知识的建构与验证，学生在实验做过以后应进行自我评价、小组评价和教师评价。效果评价的意义在于分析学生的自学能力、观察能力、实现技巧、思维能力等方面的特点和长处，通过学生之间的相互交流和评价，创造出一个开放式的评价机制。
此外，课程组还提出“3+5+2多元化实验成绩考核方式”。把“生写师查、生做师察、生疑师答”贯穿于整个实验考核过程中。
生写师查。突出预习在实验教学中的作用，预习成绩占总成绩的30%，预习报告是学生对教师所教授理论知识理解和掌握程度的直观体现。教师查看预习报告，有针对性地指导学生实验，从而提高实验教学质量。
生做师察。实验操作和数据收集是实验教学的中心环节，占总成绩的50%。教师通过现场观察和抽查的方式，对学生的动手能力进行全面考核。
生疑师答。实验报告是实验教学成果的总结，反映了学生对科学实验的概括总结能力，占总成绩的20%。对于学生的疑惑和操作难题，教师进行针对性解答和辅导。
6.强化后继练习的反馈设计
根据评价的结果，为每位学生设计出一套强化实验方案，指出其知识薄弱点，并设计有针对性的实验步骤和实验要求，以便使其通过强化训练改正原有的错误操作和设计，对实验的目的和要求有更明确的认识，最终达到符合要求的意义建构。例如，通过简单中断系统的实验后，可以引导学生进行多级中断、中断仲裁等实验项目的练习。这样不仅加强了学生对基本概念的理解和认识，更重要的是加深了学生对中断系统的进一步探讨，培养学生的创新和探索精神。
结语
通过统计对比发现，进行教改后的实验班级学生的平均成绩以及实践能力测试成绩，都明显高于其他基于传统教学方法的教学班级。特别是针对实践能力的考核，学生的完成情况较好，而且较多的小组能够做出创新性实验。但在具体实践中还存在下列问题：
改革后的硬件实验教学体系，对指导教师的业务素质提出了更高要求。而目前的实验教学师资力量尚不能完全满足这种要求，难以大规模推广新的教学模式。
综合设计型和创新研究型的实验，对硬件设备也提出了更高要求。高校的实验室建设还有待进一步深化。
参考文献：
[1]杨学颖.计算机硬件课程教学问题初探[J].河南教育学院学报，2006（3）：86-88.
[2]滕越.计算机组成原理实验教学改革新探[J].吉林建筑工程学院学报，2011（2）：100-102.