计算机硬件课程设计篇1
关键词：计算机硬件技术基础；教学改革；教材建设；教材分析
随着计算机硬件技术的发展和普及，大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式，并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品，具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段，让学生们掌握基本的计算机硬件原理，熟悉各类硬件接口技术，懂得计算机硬件产品的基本运行方式，是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。
计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程，也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。
1课程现状和问题分析
2006年，教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础，并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。
2009年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时，实验20学时；面向非电类专业授课48学时，实验10学时。[1]
课程名称及学时上的变化，一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视，同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上，计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题，导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程，部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授，不归属于计算机基础教学范畴。主要有以下三方面原因。
1)课程定位不清晰，学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程，应该主要放在大二，兼顾大三授课，面向没有数字电子基础的学生，作为选修课，以32学时为宜。然而，计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设，学时数量超过60，甚至在90，还需要数字电子方面的先导课，很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。
2)现有实验条件落后，学生难有兴趣，硬件投入较大。传统授课中，计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2]，而实验箱的投入成本较高，新实验开发受限，使用效率较低，教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容，技术广度不足，仅适合小部分特色专业。
3)教学内容落后，教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术，讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主，没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生，这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材，所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致，教材改革和建设需求迫切。
本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发，全面分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容，客观还原已出版教材现状，寻找教材建设的薄弱环节和问题，从而为进一步教材建设理清思路。同时，本文结合北京理工大学的教学改革情况，给出了进一步加强教材建设的思路和方法，希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。
2教材情况概述
为了全面还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况，我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总，合计34本，如表1所示。
从表1可以看出，34本教材来自于13个出版社，其中，正式本科教材26本，教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第n本教材)，高职高专教材2本。后面，我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。
3教材分析与问题汇总
3.1教材组织和定位分析
课程教材定位指教材的受众面，我们根据教材介绍中作者对教材的定位说明分成四类：电学为主的理工类专业、非电学为主的理工类专业、非理工类专业、各学科专业(内容难度偏低，适用于所有学科开展教学)。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。
表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本，根据上述划分，各教材定位如表2所示，其中，高职高专教材由于教学内容较为实用，被划分到各学科专业类别中。
根据教材的不同定位，图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。
从这两个图中可以看出，针对电学为主的理工科类专业(编号为a)的计算机硬件技术基础教材页数最多，章节最多，实验最少(数量为0)。可以看出，目前这类教材主要以理论讲授为主，定位中缺少实验内容，内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中，这类课程是从“微机原理”精简而来，内容变化不大。
针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少，平均实验数为1。可以看出，这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识，简单的开展少量实验。实际中，这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程，为此，针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。
对于非理工类和各学科专业的教材，章节数量相对较多，实验数量也比之前有所增加。可以看出，这类教材的建设思路是使学生掌握较为全面的硬件知识，并有一定的动手训练。实际中，非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程，为此，教材建设思路反映了全面性和实用性。
综合上述分析，可以看出，目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生，教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材)，总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段，无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少，实践性差。
3.2教材实验分析
表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点，我们将所有实验分为四类：实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和pC机实验。各分类描述如下：
实验箱实验：指依托于特定实验箱的实验，针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的，种类较多且良莠不齐，没有公认的标准；
芯片实验：指基于单片机或者接口芯片的实验，包括：8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255a、中断芯片8259a、Dma控制器芯片8237a等。这类实验专业性强，应用性差，适合特定专业或者大三以上的学生；
汇编语言实验：指汇编语言程序设计实验，编程训练不是该课程的主要目的，这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解，但程度有限；
pC机实验：基于pC机的实验，包括：model安装、存储器测试等。目前，这部分实验内容受到学生喜爱，可以锻炼实际能力，易于推广，但如何让学生了解到CpU、存储器等核心部件内部的工作原理，需要创新性设计。
图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、io和其他等6个方面的统计。从图中可以看出，大部分实验都集中在io方面，反映出这部分实验内容很重要，也是教材的主要内容。相比较而言，实验箱类和pC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分，而芯片实验主要针对io，缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖，汇编语言实验主要针对运算控制器。
图3教材中实验的分类
基于以上分析，针对计算机硬件技术基础课程，汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口，无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强，但前期投入大，灵活性不强。我们认为，随着pC机的广泛应用(学生们几乎人手一台pC机)，基于pC机的创新性实验是该课程的发展方向，同时，这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验，并激发学习兴趣。
3.3教材内容分析
对于教材内容，我们主要分析和汇总讲述的重点知识点，还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本，其中4本(、、、)没能找到原书，为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。
从表3可以看出，所有教材都有存储系统内容的讲授，大部分教材(19本)都包括汇编语言，18本包括80x86，半数以上教材都讲授了8259a和8255a等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数，可以看出，汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页，在教材中所占比重很大。此外，8259a和8255a等芯片的讲授内容也在10页以上，成为某些教材的重点授课内容。
纵观2005年至今出版的全部相关教材，《计算机
硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主，仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要，但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说，这些内容相对陈旧，而且无法与计算机硬件的最新发展相结合。
教材具有教学的引导作用，在教材建设上，这种内容组织方式的落后需要引起重视。
4教材建设建议
4.1教材定位建设
我们认为，面向计算机公共基础课程，教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适，表明教材内容是计算机硬件的基础内容，以全面了解计算机硬件知识为主，掌握计算机硬件的基本概念和原理。
教材应结合计算机公共基础课程的实际情况，以32学时(含6～10实验学时)为宜，适度扩展到54学时，实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。
针对大二学生的教材，前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程，不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。
教材应该充分利用该课程特点，以增强学生的实践兴趣为根本，通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此，在教材设计中，应该以实验建设为导向，注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理，为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。
过去十几年来，在计算机硬件相关课程讲解过程中，教师们主要关心接口技术，并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加，我们认为，学生们应该综合了解计算机硬件组成，理解各部分的工作原理，而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。
4.2教材实验建设
《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设，使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此，我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域，并且能够有一定趣味性，以了解基本的硬件原理为主。
与此同时，教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来，设计创新实验，将数字消费类电子产品(mp3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、pC外设接口等融入计算机硬件实验的设计，引导学生兴趣，同时适应计算机硬件技术的发展，使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识，并解决一些基本实际问题。
在这里，我们建议将实验分为：基础实验和提高实验两类，以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈，表4中的实验得到了学生们的欢迎。
在教材建设过程中，考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况，进一步结合学生兴趣，我们基于pC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明，这种实验设计完全能够创新性的激发学生兴趣，使学生掌握更为实际的计算机硬件知识，并通过实践理解计算机硬件基本原理。
候选实验包括三类：测试类、开发类和操作类。例如：存储系统性能测试(测试类)、CpU和GpU性能测试(测试类)、BioS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于pSoC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。
4.3教材内容建设
在教材内容建设上，我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该全面讲解各类计算机硬件原理，以理解计算机硬件部件功能为主，注重理解基本概念和基本运行规律，并结合实际硬件器件分析，以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。
为此，教学内容以“基本概念+基本部件”方式组织，例如：存储系统与存储器，其中，存储系统是基本概念，理解起来有一些抽象，需要课堂讲授；而存储器(内存等)则是基本部件，学生们平时接触较多，通过适当的实践教学，学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备，还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式，易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来，达到较好的教学效果。
5结语
计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题，《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的最大问题。如何合理定位该教材，并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上，我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题，并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011～2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。
参考文献：
[1]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础核心课程教学实施方案[m].北京：高等教育出版社，2009:137-183.
[2]邹逢兴.关于创新计算机硬件技术基础课程教学的实践和思考[J].计算机教育,2004(2):81.
[3]嵩天,李凤霞.计算机硬件技术基础课程实验的改革与实践[J].计算机教育,2010(10):65-68.
analysisandSuggestionstotextbooksforComputerHardwareFundamentals
SonGtian,LiFengxia,SonGDandan
(SchoolofComputerScience,Beijinginstituteoftechnology,Beijing100081,China)
计算机硬件课程设计篇2
计算机专业硬件课程体系的构成
2005年，aCm（美国计算机机械协会）和ieee/CS（国际电气电子工程师协会计算机学会）联合提交了CC2005，该报告从学术的视角，将计算学科分为计算机科学（CS）、计算机工程（Ce）、软件工程（Se）、信息技术（it）、信息系统（iS）等5个专业学科，并针对本科生的教育，提出相应的知识领域、知识单元和知识点，给出相应的参考教育计划和课程设置[2]。课题组以此为蓝本，结合学院的实际情况，确定了计算机硬件课程体系中的主干课程：（1）电子技术；（2）数字逻辑；（3）汇编语言；（4）计算机组成原理；（5）微机原理与接口。计算机系统结构课程群：（1）单片机原理与嵌入式技术；（2）计算机系统结构；（3）多核程序设计；（4）嵌入式程序设计。
整合课程内容，优化课程体系
课题组在计算机专业硬件课程体系建设的过程中发现，硬件系列课程之间存在着很强的逻辑关系。从知识结构上看，计算机硬件系列课程是构成计算机系统知识中物理结构及体系结构的完整知识模块。从教学角度上看，需要从全局考虑，将其作为一个整体统一安排，而在体系内部，可以按照知识单元和知识点进行更深程度的细化和分类，并逐一整合。这样既可以更好地明确各门课程之间在教学上的协调，又保证了硬件课程体系的整体性和系统性。以“计算机组成原理”这门课程为例。在运算器基本原理部分涉及“数字逻辑”课程中所讲授的组合逻辑电路、时序逻辑电路；在存储系统部分涉及“操作系统”的虚拟存储器的知识；在指令系统部分涉及“汇编语言”的知识；在控制器部分涉及“计算机系统结构”中关于流水线的知识；在i/o系统部分涉及“微机原理与接口”的中断技术的知识。如果不将课程设置方案具体落实到知识点的整合和重组，任课教师就无法把握好教学的重点，学生也不能真正从整体的层次上把握系统的构建和各个部分的设计方法、原则。课题组根据目前的社会需求和学院的实际情况，以课题梯队为核心，重组了计算机硬件系列课程体系，由主讲教师负责组织课程梯队教师的集体研讨，修订教学大纲，对教学及课程实践内容进行定位，对相互重叠、重复、交叉的教学内容进行整合优化之后，基本做到了课程之间的无缝衔接，即前导知识无断层，同时也避免了课程内容重复讲授的现象，形成了一套衔接合理、重点突出、层次分明的课程体系。
加强实践教学，拓展学生能力
围绕计算机专业硬件课程体系，课题组系统地整理了计算机专业硬件课程的内在联系，从实验结构角度出发，整体考虑计算机系统设计和控制应用的要求，设计出阶段性、模块化、系统化、递进层次的实验教学内容。课题组采用eDa技术，就计算机专业硬件实践课程的特点以及eDa技术的优势，改革现有实验方式，结合QuartusⅡ软件，利用VHDL语言和VerilogHDL语言，除完成计算机专业硬件基础课程之外，还支持Fp-Ga设计（Field-programmableGatearray，现场可编辑门阵列），使计算机专业硬件课程实践教学方式发生质的变化，极大程度地减小了软件系统对硬件系统扩展性的制约，减少了软件系统对硬件系统的依赖，为计算机专业硬件课程体系的建设提供了平台支持，打下了坚实基础。
由于eDa技术中采用从上向下的设计理念，使得电路的设计具有很强的逻辑性，也提高了学生的动手能力和创新能力，成就感也提高了学生对计算机专业硬件课程学习的积极性和主动性。新增的硬件综合实验环节，学生可以综合运用所学到的知识和eDa技术，通过理论设计、逻辑分析、仿真分析、模拟分析，最终设计出实际的电路。在整个硬件综合实验过程中，所涉及的知识面广，实验内容的动态性、实时性和综合性较强，使学生的创新意识和工程实践能力得到了极大的提高。课题组根据学生的实际情况，创造性地选择和设计实验题目，对硬件系列课程实验进行精心编排和设计，极大地改善了硬件实验课程的教学效果，以学生系统、全面地掌握硬件知识为目的，强化了学生对知识的运用能力、解决实际问题的能力，以及动手能力和创新能力。
计算机硬件课程设计篇3
关键词：计算机硬件课程；教学改革；教学资源；教学方法
1.背景
计算机硬件课程是计算机专业的重要课程，是深入了解和掌握计算机基本工作原理以及建立整个计算机知识体系结构必不可少的部分。计算机硬件类课程一方面需要对计算机内部CpU结构、各种寄存器、存储器、指令系统以及指令的执行过程等非常清楚，而且需要掌握和记忆的内容较多，知识点也非常分散；另一方面，硬件课程的实验要复杂得多，需要有相应的硬件平台支撑，而硬件平台一般由专门实验室提供，学生很难拥有自己的硬件学习平台，无形中就疏远了硬件课程的学习，再加上没有运用有效的硬件课程教学方法，进一步加剧“重软件轻硬件”的现状。因此，当前高校计算机专业硬件课程的教学存在两难的境地：教师难教，学生难学。如何提高计算机硬件课程的教学效果，实现学生愿意学和教师乐于教，成为当前大多高校亟待解决的问题。
2.计算机专业硬件课程体系结构
随着信息技术的快速发展，计算机专业开设的课程也在不断调整，但涉及计算机硬件的课程相对稳定，只是在内容上有所更新，这给计算机硬件教学带来一定的便利，不需要大范围地调整课程体系。
根据当前普通高校计算机专业硬件课程的开设情况，并结合安徽理工大学计算机专业的培养计划和课程设置，计算机硬件课程体系一般包括4个层次：一是前导课程，如电路原理、电子技术基础、数字逻辑等；二是核心专业基础课程，如计算机组成原理、汇编语言程序设计等；三是主干专业基础课程，如微机原理与接口技术（或微型计算机技术）、计算机体系结构等；四足高级应用层次的课程，如DSp原理与应用、嵌入式系统与应用、计算机控制技术、CpU设计、eDa技术与应用等。
计算机硬件课程4层体系结构如图1所示其中第2、3层是和计算机密切相关的，也是大多计算机专业都开设的核心课程，在课程设置上基本保持稳定。第4层高级应用课程与计算机应用技术发展现状因各高校的具体情况而有所不同，各有其侧重点。第2层次和第3层次课程之间的递进关系如图2所示，其中，汇编语言程序设计和微机原理及接口技术课程有的学校将其合而为一，但为了突出和加强硬件编程，也可以单独开设，让学生更为深入地了解高档微机的指令系统以及编程技术。
3.计算机硬件课程教学改革探索
3.1交叉内容合理整合
近年来，高校为了适应市场需求，提升学生的就业竞争力，各专业新增开设了很多课程，使得其他课程的教学学时大为缩减，很难按照原有的教学计划进行。如安徽理工大学计算机组成原理课程由64学时缩减为48学时，计算机原理与接口技术由48学时缩减为38学时，计算机体系结构由40学时缩减为26学时，在这样大幅缩减教学课时的情况下，如何做到保证教学质量和主要教学内容不能减少甚至还需要增加新内容，对任课教师提出了严峻挑战。为了解决学时少和教学内容多的矛盾，我们对硬件类主要专业基础课的教学内容进行了全面梳理，对不同课程中出现的重复内容进行反复研究和讨论，并对相关内容的讲解深度和学时作了重新安排。
在此过程中，以计算机组成原理为基础，对相关课程的交叉内容进行梳理和整合，主要体现在以下几个方面：
（1）计算机组成原理课程的主要目标是建立计算机整机系统概念，掌握构成计算机系统5大部件的基本组成原理，重点介绍运算器、控制器、存储器以及指令系统的设计。因此，有关数据表示和运算规则是运算器设计部分的重要内容，需要详细深入讲解，在其他课程中就不再介绍。
（2）计算机指令系统部分，由于计算机组成原理针对的是计算机共性问题，侧重指令系统的设计，因此该部分内容在其他课程的侧重不同，仍需要根据课程性质不同分别介绍；但在教学过程中学时数可以适当缩减，如果开设了汇编语言程序设计课程，则在微机原理与接口技术课程中就不需要介绍指令系统内容。
（3）存储系统是计算机5大组成部分之一，计算机组成原理课程对存储器系统的组成、主存储器的连接和控制等都进行系统而深入的介绍，因此，相关内容其他课程中不需要介绍。
（4）输入输出系统也是计算机组成原理中重点内容之一，相关内容在微机原理与接口技术以及计算机体系结构课程中就不需要重点介绍，但涉及数据传输的接口芯片应用和编程等仍需要详细介绍。
通过对硬件基础课中内容的梳理和整合，可以节省大量的学时数，也理清了各课程之间关系，即计算机组成原理侧重于运算器、控制器、存储器、指令系统的设计以及各部分的组成；微机原理与接口技术侧重于CpU工作原理以及常用接口芯片、设备与主机的接口连接方法等；计算机体系结构侧重于计算机系统的性能评价、流水技术和并行处理技术等。为了进一步打破教学过程中各课程之间的独立性，对硬件基础课程进行捆绑式教学和研究，构建硬件课程模块，成立专门硬件课程的教学团队，定期开展硬件课程之间的研讨和交流，让每一位任课教师清楚地知道每门课程教学内容的侧重点，从整体上把握课程教学的思路和各门课程之间的衔接关系、
3.2教学资源多维建设
教学资源建设是专业建设的重要环节，也是课程教学质量的重要保证。教学资源建设主要包括师资、实验设备、网络教学平台、教材、实习基地等建设。结合安徽理工大学计算机专业硬件课程教学资源建设实践，具体有以下几个方面。
（1）高水平教学团队建设：在计算机硬件课程教学团队建设过程中，有计划有针对性地对任课教师进行多方面的实践培训，如组织部分教师利用假期到相关的高校和企业参加硬件设计应用培训班；通过与一些高新技术企业建立良好合作关系，任课教师可以参与企业项目开发等，进一步提升教师的硬件设计和应用水平。
（2）硬件课程教学设备建设：计算机硬件课程教学需要专门的实验平台，也是学生进行实践的物质基础。在硬件试验设备方面，需要结合自身的办学条件，有计划有步骤地引进和更新硬件教学设备，并充分利用现有的设备资源，不断提高教师的实验指导水平。目前安徽理工大学计算机硬件专业实验室配备有启东东疆DJ-CptH超强型计算机组成原理和系统结构实验系统、西安唐都tD-mD16位和tD-pite32位微机原理及接口技术试验系统、北京达盛eL-DSp+aRm多功能综合实验开发系统硬件平台等。实验室专门人员和任课教师全程参与硬件平台建设，邀请实验设备厂家技术人员进行专门的技术指导和培训，在现有硬件平台基础上，自己动手开发出一系列设计性实验，作为学生的选做实验内容。
（3）网络教学资源和平台建设：充分利用网络的方便性，组织任课教师将课程的多媒体课件、难点问题的动画演示、教学重点难点、课后习题的解题思路、疑难问题解答等放置到专门的网站，考虑到部分考研学生的需求，开辟了考研专题栏目，通过网络平台可以及时和学生进行交流，学生也可以通过邮件的方式和任课教师交流。
（4）特色精品教材建设：硬件课程教材的选取非常重要，好的教材便于学生在课下自学和复习，教师也可以将精力集中在主要和重点内容的讲解上；在吸收好教材精华的基础上，着手组织基本功过硬的教师编写精品教材。
（5）实践基地建设：参与实践是锻炼学生真正学以致用的重要环节，通过和中国电子第八研究所、安徽徽斯特电子科技有限公司以及淮南煤矿集团公司等建立良好合作关系，为学生创造更好的硬件实习环境和实习场所。
3.3教学方法综合运用
随着计算机和网络技术的发展，多媒体教学已经是最为普遍的一种教学方法，要根据课程教学内容充分利用好多媒体教学的优势。除了多媒体教学方法之外，还需要探讨多种有效的教学方法。首先，类比教学方法是计算机课程教学过程中的有效方法之一，通过将课本中难于理解的概念或理论与生活中的例子进行形象化类比，能使学生不但易于理解而且记忆深刻，是一种行之有效的教学方法。其次，运用启发式教学方法可以引导学生逐步深入思考，实现课程内容环环相扣，进而充分调动学生的积极性和参与度。如通过对课程内容采用设问的方式，每引入一个新内容，先采用设问的方式，让学生进行几分钟的思考，然后由教师通过内容的讲解来共同解答设问的问题，这样学生会带着问题思考和听讲，有效提高教学效果。再者，采用任务驱动法，能够让学生在学习和听课过程中有的放矢，听课的目的是解决问题，如计算机组成原理课程在讲解运算器构成部分，可以采用任务驱动的方法，让学生自行设计多位加法器或乘法器等，在任务的驱动下学生的学习热情和积极性明显提高。
实践中，教学方法需要根据课程的性质和内容不断地探索和创新，任何一门课程的教学方法都不是一成不变和唯一的，根据教学内容的不同，综合运用好多种教学方法能够有效提高教学效果，培养学生学习兴趣，提高学生的学习热情和积极性，对计算机硬件课程的教学大有裨益，也是破解计算机硬件教学效果不理想的有效途径。
3.4重视实践教学环节
实践教学是计算机硬件课程教学中的重要环节，每门课程一般都配有适当的实验，有些课程还设有课程设计环节，有效利用实验课时间和提高效率尤为重要。目前普遍存在的现状是：对于验证性实验，学生上课基本上是在实验箱上连线，运行出现实验指导书上的实验结果就万事大吉，学生的实验报告基本雷同，没有更深入地探讨实验的原理以及可能出现的问题等；对于综合性实验学生大多感到难度大，与实际应用脱节，没有教师的指导很难顺利完成。改变这种现状主要有以下几个方面。
（1）任课教师引导学生对实验课要有充分认识：由教师在课堂上将理论课教学和实验内容结合起来，让学生明白为什么上实验课，实验课的目的是什么，让学生在上实验课前思考实验过程中可能会出现什么问题以及解决办法等，不至于学生到实验室时还没搞清楚做什么。
（2）充分利用优秀学生资源：让一些成绩好且学有余力的学生帮助和指导动手能力相对差一点的学生，学生之间的沟通和交流往往效果会更好。
（3）实验内容和实际应用相结合：设置一些具有创新和综合性强的实验，并尽可能和实际应用结合起来，让学生通过做实验感到实用价值和具有成就感。如在计算机接口实验中，可让学生利用实验箱的硬件资源设计一款交通信号灯的控制系统，或设计一款集环境参数采集、报警和显示系统等，让学生看到课本学到的知识在现实生活中确实能够发挥作用。
（4）增加实验课在课程中的考核比重：由于实验课内容考核比重偏小甚至不计分，导致部分学生不重视实验课，而只关心理论课的考试成绩。有效解决办法是增加实验课在课程考核中的比例，比重可提高到20%～30%，实验考核可由教师组织分组，通过提问和答辩，其他组学生参与打分的办法。
（5）提高学生对硬件课程学习的热情和积极性：兴趣是最好的老师，培养学生学习兴趣非常重要的一点是让学生参与到科研活动当中，让其感受到硬件设计成果带来的成就感。教师可以根据自身的科研课题情况，积极吸收对课题感兴趣的学生参与到课题研究中，并充分利用校级、省级和部级科技竞赛平台，鼓励学生积极参与各种电子竞赛，提高学生对硬件知识的认识和应用水平，进而激发学生学习热情。
计算机硬件课程设计篇4
关键词：计算机硬件；专业人才；培养
计算机硬件类专业人才是计算机行业所需的专业人才类型之一，其主要是培养熟悉计算机内部结构、计算机内部工作原理、操作系统、计算机网络等，具有独立承担计算机硬件的设计、应用的应用型人才，但是长期以来各高校中计算机硬件类专业发展明显落后于软件类专业，在培养目标、课程体系、教师教学等各个环节中都存在着一定的问题，因此有必要对当前计算机硬件类专业人才现状进行分析，以更好地指导实践中人才培养。
1当前各高校计算机硬件类人才培养现状
计算机硬件类人才培养是高校计算机专业人才培养的重要方向2_--，也是适应当前社会发展的现实需要，但是当前各个高校在硬件类人才培养的过程中普遍地存在着一些问题，这些问题的存在也较为严重地影响了硬件类专业人才培养质量的进一步提高，主要表现于以下几点。
1.1培养目标模糊，缺乏特色
高校中培养的计算机专业人才一般分为2类：一类是软件方面的专业人才，主要从事相关的计算机软件开发与维护、程序编写等偏软件人才，如各类软件工程师等。另一类是偏硬件方面的专业人员，主要从事计算机硬件方面的结构、工作原理、计算机硬件方面的设计与开发工作。当前我国高校在计算机硬件类专业人才的培养目标的制定上人才定位模糊，专业特色不明显，在实际的人才培养过程中“广而不精”，学生在硬件方面的专业知识不足，尤其是实际动手能力较差，不能很好地胜任计算机硬件方面的专业工作。
课程设置缺乏科学性和针对性。培养目标的不明确直接导致硬件类专业的课程设置缺乏科学性和针对性，计算机相关专业是一门发展较快的专业门类，其课程体系的设置应时刻紧跟计算机软硬件方面的技术而不断更新和发展，以便更好地服务于专业人才的培养。当前各高校中的计算机硬件类课程体系更多地面向计算机类的相关专业，如软件开发、计算机通信、自动控制等等计算机专业中的各个相关专业，而缺乏专门针对硬件类人才的计算机硬件课程体系的设置，使得硬件类专业的课程体系缺乏针对性和科学性，同时不少高校的硬件类课程内容较为陈旧庞杂，课程与课程之间在知识结构、内容等方面缺乏联系和衔接，没有及时更新现有的硬件类课程内容，课程脉络较为模糊，影响了硬件类人才培养质量。
1.2学生硬件动手能力不足
计算机硬件类专业所学的知识理论性较强，应用范围广，与实践联系十分紧密，因而对学生的实际动手能力要求极高，硬件类专业要培养的就是有较强的硬件设计、开发等方面的实际技能的应用型人才，硬件类专业的人才培养特点决定了其需要在相关实训设备、人员配备、资金等方面有较大的投入，为提高学生的动手实践能力奠定基础，然而当前高校在硬件类专业人才的培养过程中或多或少地忽视了学生实际动手能力的培养，突出表现在实验室设备不足、相关的人员不到位、理论教学和实践教学体系协调性缺失等情况，较为严重地限制了学生硬件方面实际动手能力的提高。
1.3师资不足，尤以“双师型”教师紧缺
制约高校计算机硬件类专业人才培养的另一因素是师资因素，没有高素质的教师就不可能有高素质的学生。硬件类人才培养过程中对学生实践动手能力的高要求需要有一支既精通理论又拥有硬件动手操作能力的教师队伍，然而当前高校中硬件类专业的教师大多来自各高校毕业的硕博人员，其特点是理论知识丰富却缺乏相关的实践动手能力，这也在一定程度上影响了教师对学生实践动手能力的指导，长期的理论灌输也使得学生的专业热情降低，影响了培养质量。虽然不少高校也注意到了应培养和招聘更多的计算机类“双师型”教师，但是受制于工资待遇、教师编制等现实性因素，高校硬件类专业教师师资建设依然任重而道远。
2改进高校计算机硬件类专业人才培养的措施
面对当前计算机硬件类专业人才培养过程中存在的突出性问题，有必要采取有效措施进一步改进当前硬件类专业人才培养现状，提高培养质量，笔者认为应着重从以下几个方面着手。
2.1明确培养目标
培养目标作为高校教育活动的出发点和归宿，不仅深刻地影响教育者和受教育者个人，而且也影响到整个高校和社会的发展，对课程设置、教学活动等方面具有直接的指导作用和统筹作用，因此改进高校计算机硬件类专业人才培养现状应首先从培养目标入手，应对当前高校中计算机硬件类专业人才培养目标模糊不清、缺乏特色的问题予以清理，明确硬件类专业人才的培养目标是培养熟悉计算机内部工作原理，专业从事计算机硬件类的设计、技术开发、维护等方面的实际工作的人才，要和软件类人才区别开来，明确硬件类专业人才培养定位，使得学生毕业之后可以独立从事硬件类方面的专业工作，拥有较高的实践动手能力。
2.2根据硬件类专业人才培养目标优化和改进课程设置
课程设置作为学生学习本专业知识的重要载体，其科学性、针对性如何，直接关系到培养目标能否顺利实现。面对当前计算机硬件类专业课程设置不合理、针对性不足、结构冗余、内容落后的现状，应根据计算机硬件类的最新发展趋势和硬件类人才培养目标来重构硬件类专业课程体系，设置覆盖硬件类专业内容从基础课程、核心课程到创新课程的纵向分层体系，明确基础课程、核心课程和创新课程各自的功能和内容，形成3类课程之间相互协调、相互促进的课程体系；在课程内容方面，依据计算机硬件方面的最新发展趋势和硬件类专业人才培养的总要求，合理充实现有的硬件类课程体系的内容，促使课程内容紧跟时展，夯实硬件类专业人才培养的课程基础。完善后的计算机硬件类课程体系大致如表1所示。
2.3完善现有的硬件类实践课程教学体系
完善实践教学体系应成为今后硬件类人才培养改进的重点，因其在硬件类人才培养质量的过程中有着核心和基础性的作用，在实践教学过程中，教师应坚持促进学生在知识、能力以及创新素养等协调发展的理念，以培养学生实际的动手能力为核心，在实际的教学环节中，由于种种主客观方面的原因，实践教学在硬件类人才的培养过程中的重要性被降低甚至有所忽略，因此在今后应着力于推进硬件类人才培养的实践教学改进，培养具有扎实的实践动手能力、创新意识和创新能力强的硬件类专业人才。高校应积极采取措施，推进硬件类专业学生积极参加各种校内外实训计划、顶岗实习等，实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式，从校内和校外2个方面提高学生实践动手能力。校内方面，加大对学生硬件类实验硬件建设的投入、师资配备，在课时分配、课程评价等方面向实践教学倾斜，鼓励学生积极参加各类硬件类的竞赛活动等；校外方面，积极与相关企业建立合作关系，拓展校外学生实训基地，鼓励学生利用寒暑假等时间进入企业进行顶岗实习等，因地制宜地提高学生的实际动手能力。
2.4加强师资建设，扩大“双师型”教师队伍在计算机专业教师队伍中的比例
师资队伍建设是高校人才培养的重要一环，教师素质的高低对学生素养的影响是不言而喻的，因此高校应重视加强硬件类专业教师队伍的建设问题。―方面，针对现有的教师，应鼓励他们积极通过各种途径提高实践技能，定期对教师进行专业培训，鼓励相关教师进入相关企业，参与相关产品的研发、设计等工作，鼓励有条件的教师积极申报相关课题、研究项目等，提高自身实践技能；另一方面，完善现有的教师招聘标准和教师评价办法，通过提高待遇等措施吸引拥有计算机硬件方面学科背景和专业背景的“双师型”人才进入高校任教，充实高校计算机教师队伍，提高教师群体整体专业素养水平，以更好地服务于教学。
计算机硬件课程设计篇5
关键词：硬件教学；应用型人才；改革
中图分类号：G642文献标识码：a文章编号：1009-3044（2013）18-4259-02
随着计算机应用领域的扩展，尤其是各种智能化电子电器产品的诞生与使用，近年来it企业对计算机硬件系统设计与开发人员的需求急剧增加。而目前大多数地方院校，计算机硬件课程教学相对薄弱，培养的计算机硬件人才无论从数量上还是质量上均无法满足市场需求[1]。计算机硬件课程不仅难教难学，且对于硬件设备和实验条件有较高要求，教学成本远远高于计算机软件课程教学，因此形成了计算机专业建设“重软轻硬”和师生教学“喜软怕硬”的畸形发展现象。然而计算机是由硬件和软件组成的，缺了任何一样都无法运行。不重视计算机硬件教学与科研的结果之一，就是近年来计算机软件人才相对过剩，硬件人才相对不足。另一方面，目前我国使用的计算机核心芯片几乎都是从国外进口。核心器件严重依赖国外芯片制造商，这给国家信息安全造成了严重隐患[2]。加强计算机硬件教学势在必行。
1传统教学中存在的问题
我校积极开展以应用型人才培养为导向的学科建设，多次制定和修改人才培养方案，有了一定的经验积累，其中计算机硬件类课程的教学改革仍处于起步阶段，具体教学中仍存在一些问题。一、很多教学内容陈旧，与实际应用脱节，对学生缺少吸引力。如仍以8086和DoS操作系统为平台来讲解微机原理。二、有些内容在多门课中重复出现，降低了学生的注意力，并使学生对课程设置产生疑问。如中断、接口等知识在组成原理、汇编、单片机、微机原理中均有涉及。三、作为应用型人才，大多数学生就业后没有机会构造计算机系统，许多教学内容会让他们感到没有学习的必要，从而丧失学习的兴趣。如加法器的具体电路实现等。四、与软件技术知识联系不够，如与C语言、操作系统等软件课程的关联性强调的不够，使学生没有形成完整的知识体系，即软硬件知识的融会贯通。例如如何通过操作系统提供的接口设置硬件的工作方式等。五、实验教学急需改革。受实验硬件条件所限，实验教学模式较为传统，综合应用型项目较少。传统实验教学多为验证性实验，很难引起学生的学习兴趣，限制了学生创造力的发挥。少数几个综合应用型项目无论是数量还是质量均无法取得更好的教学效果。
2培养模式的改革与探索
如何培养出应用型人才，这对很多高校来说，仍是一个正在探索中的重大命题。社会需求在不断变化，计算机知识也在不断更新，相关专业的学生具体应该具备什么样的能力，掌握什么样的知识，也在不断变化。我校计算机专业采取了“3+1”的人才培养模式，即将四年的在校学习压缩到三年，第四年改在校外实训基地参加集训的培养方式。这种培养模式优点显著，即加强了学生实践能力的培养，有助于学生更好地融入社会。但“3+1”的人才培养模式在实施之初也暴露一些问题，比如伴随课程整合，学生的周学时数达到或超过30学时，这影响了学生课外文娱活动的开展。有些学生为了参加课外活动而请假，反过来又影响了学习。同时课时的缩减，特别是理论学时的减少，使得在教学过程中知识的系统性较难体现，个别课程出现用什么就只教什么，造成学生会操作，但对操作原理模糊不清。这对希望考研深造的学生不利。
经过七年的实践，我校计算机专业逐步完善“3+1”的人才培养模式，课程设置更加合理。对于硬件类课程进行了整合，形成了电路基础，微机原理，组成原理，单片机四大基础课程，不再单独开设汇编语言，缩减了组成原理，微机原理的课时，增加了单片机的课时，对硬件类课程相应增加实验课时的比例，增加课程设计环节，组织学生参加学科竞赛。对于部分知识点的重合，各门课选择不同角度学习或进行相应删减，比如译码器，在电路中侧重介绍其电路构成，在微机原理中介绍其在计算机中的应用；对于一些过于专业的知识点，适当降低学习难度，或改为选修知识点，供感兴趣的学生进行研究；对于硬件设计中使用的软件编程，逐步采用C，C++等高级语言来实现，通过课程设计来加强学生对知识的理解。在学生学习的最后一年里，计算机科学与技术专业正在尝试对学生的分流教育，即允许学生选择在校外实习基地集训，由合作单位及指导教师负责学生学习的评价，不选择集训的学生在校组织参加考研，参加相关理论课程的学习，由授课教师进行评价。
3实验教学的改革与创新
计算机硬件教学中，实验是一个重要环节。由于实验课时的相应增加，如何充分利用课时，加强学生对知识的理解与运用成了教学改革中的重要问题。在这方面，单片机的教学改革值得借鉴。以往的单片机教学中，以课本知识为主线，通过试验箱完成实验，学生的学习兴趣不是很浓厚。改革后的单片机教学，首先学习单片机方面的一些基础知识，然后介绍一款具体的单片机——5-1单片机的基本组成、使用方法、编程案例，再将学生三五人分为一组，选择不同的单片机课程设计题目，实验课上学生自行讨论设计方案并逐步实现，理论课上教师讲解学生实验过程中的问题及知识点并组织学生交流设计思路与经验。改革后的课程更受学生喜爱，充分调动了学生的学习兴趣，而实验环节也形成了一个连续的有机环节，学生目标更明确。
4学生学习评价机制的探索
以往教学中，学生的成绩主要是由考试成绩与平时成绩构成，对于计算机硬件类课程的实践性没有很好体现。上个学期，微机原理与接口技术这门课尝试采取了课程设计加设计答辩的成绩评定方式。学生分组完成课程设计，提交设计报告，组织学生参加课程设计答辩，由教师根据课程设计的完成度及学生在答辩环节的表现来打分。新的评价机制更加灵活，能够直观地考察学生对知识的掌握情况，也可以当做一次毕业设计答辩的预演，但这种方式也存在一些问题，比如学生现场答辩时可能较紧张，没有完全体现自身水平，同时对教师的主观判断能力也有较高要求。未来可能将这种评价方式与传统评价方式进行适当结合，提高评价的公正性与全面性，从而调动学生的学习兴趣。
5结论
加强计算机硬件教学，培养应用型人才，仍是我校计算机专业建设的重要方向。通过前一阶段的努力与实践，我校计算机专业学生的硬件知识水平有了一定提高，实践能力得到加强，在专业学科竞赛中屡创佳绩，获得过安徽省电子设计大赛高职高专类一等奖，安徽省单片机应用竞赛二等奖，安徽省机器人大赛二、三等奖等。同时改革也拓宽了学生的就业面，增加了就业机会。但在改革过程中，仍有环节需要加强，如新的培养方式中对教师要求更高，师资队伍建设刻不容缓，教学管理激励机制也应相应改革等。
参考文献：
计算机硬件课程设计篇6
关键词：计算机硬件基础；课程标准；教学改革
高校工科专业开设的《计算机硬件基础》课程，是培养学生利用计算机科学使用装备、科学管理装备、科学研究装备的技术基础课程之一。该课程主要介绍计算机硬件的基础知识和基本工作原理，旨在提高学生对计算机硬件基础知识的了解和基本工作原理的认识、掌握，对于培养学生的机电设备计算机控制方法和动手操作能力方面具有较为重要的作用。
一、课程改革的必要性
计算机课程在非计算机专业中的开设是随着计算机及应用技术发展到一定阶段而提出的。在九十年代中期，其逐渐成为各工科专业基础课程，国内几乎所有院校（特别是工科院校）的大部分专业都开设了计算机硬件基础或相关的课。《计算机硬件基础》课程也是我校各专业的必修课程。
计算机硬件基础课程目的是培养学生的工程实践能力、实际动手能力和科技创新能力，特别是以应用计算机硬件为主要技术思考、分析、解决本专业领域中实际问题的能力。“计算机硬件基础”课程需要让学生更多地掌握计算机接口及其应用知识，以期能应用所学知识深刻理解实际装备的结构和工作原理，能解决实际问题，尽快适应岗位，胜任岗位。
现行的课程标准基本按照“微计算机原理、微计算机接口、微计算机应用”三个层次进行讲述。其中，微计算机原理部分安排24学时，包含4个实验学时，接口和应用部分共安排16学时，包含2个实验学时。从课时分布上看，课堂教学和实验教学都过于偏重于微计算机原理部分，这虽然有利于学生对微计算机内部工作原理的理解，但是由于接口和应用部分的课时偏少，又不利于学生掌握微计算机在实际中的应用，而实际工程应用方面的知识才是这些学生在第一任职岗位上所更需要的。
教学应该以学生为本。学生需要学什么？社会需要什么样的人才？这不仅是设置培养计划所要遵循的原则之一，也应在课程教学实施过程中得到贯彻和落实。因此，有必要对现行的课程标准进行调整，让教学内容和教学形式更加适应学生第一任职需要。
二、课程改革的内容
课程标准调整的总体思路是根据学生培养方案，在计算机硬件基础课程总课时不变的情况下，适当减少微计算机原理部分的课时，增加接口和应用部分的课时，适当增加实验课时，减少课堂教学课时，并且实验更偏重于接口和应用部分。
1、课堂教学
工科专业学生的第一任职一般都是技术管理岗位，学习和应用计算机硬件技术，主要涉及的是微机和接口芯片的外部特性，以及如何通过总线实现微机与各种接口电路及外设连接、组成微机应用控制系统等，而一般不需要进行计算机控制系统的底层开发，所以在选择、组织教学内容和实施教学过程中，应始终围绕计算机系统及其各大组成部分的硬件结构与工作原理这样一条主线展开，强调硬件与软件的结合，并适当淡化微机内部和芯片内部原理，而强化基于总线连接的外部接口与应用。
但是，在现行课程标准中，微计算机原理部分的“汇编语言指令系统”和“汇编语言程序设计”两节内容共占用16个课时。汇编语言是一门与机器语言最为接近的编程语言，掌握汇编语言程序设计的确能更加深入理解计算机工作原理，但是汇编语言不同于高级语言，其指令多且难记。虽然学生已经学习并初步掌握了C语言程序设计，有一定的计算机语言程序设计基础，汇编语言程序对其而言也是晦涩难懂，编写汇编程序更是困难。所以要想掌握汇编语言，学生还是要花大量的时间和精力。对于这些专业的学生来说，《计算机硬件基础》课程的目的是让学生能掌握计算机接口及其应用的知识，花过多的精力学习汇编语言不仅不能突出重点，而且在今后的实际工作中，绝大部分学生都不会再用到汇编语言知识，白白浪费了时间和精力，得不偿失。因此，应降低学生对本门课程中“汇编语言指令系统”和“汇编语言程序设计”相关内容的学习要求，并相应减少其所占的课时数。
另外，现行课程标准中“微计算机接口和应用”部分因课时较少，讲述的内容更多还是在接口芯片的原理和性能上，对接口的实际应用仅详细讲述了“8255a并行接口芯片”，而8251a串行接口芯片也仅仅是简单介绍其主要结构、性能和用途，并没有着重讲述其具体应用。而“数/模转换”、“模/数转换”、“计数器”、“单片机”等常见的典型接口及应用都只作为自学内容，也没有安排专门的实验学时帮助学生理解相关接口知识，所以课程结束后，很多学生对计算机在实际中应用了解得还不够。因此，很有必要将这些比较典型的接口芯片及其应用列入课堂教学，以增强学生对计算机在实际中应用的形式和方法有比较深入的理解。要多结合舰艇动力装置和机械控制类的接口等在舰艇上的应用实例，让学生熟悉接口控制技术在本专业的应用，并要及时跟踪最新装备，将其与本门课程相关的技术应用引入课堂，开拓学生的视野，增强学生的学习兴趣。
2、实验教学
现行课程标准中安排了3个实验，共6个学时，其中有两个实验是为学生深入理解微计算机指令系统和汇编程序设计相关知识而设置的，另外一个实验是为了让学生运用课堂学习的知识，结合具体硬件，熟悉计算机系统在实际中的应用。
根据课程改革思路，在课堂教学内容偏重于接口和应用部分的同时，不仅要增加实验课时，还要让实验教学也应偏重于接口和应用。因此，可将本门课程的实验数量调整为4个，共6个学时，微计算机原理部分占用1个实验，而接口和应用部分占用3个实验，在保留原有的8255a并行接口控制实验的基础上，增加8251a串口接口通信控制、数/模转换和模/数转换等多种接口应用型实验。
3、考试评价
现行课程标准采用考试与平时成绩相结合的方式，考试一般采用开卷的形式，占课程总成绩的80%，平时成绩占10%，实验成绩占10%。但是目前，在广大学生中存在重理论轻实践，重考试轻实验的现象。为督促学生重视实验教学，应要求学生重视实验报告，启发学生创新思维，鼓励学生认真总结实验经验，杜绝抄袭他人实验程序和实验结果等现象，并应在适当增加实验课时的同时也要增加实验在最终成绩重的比重，与此同时，需要完善学生实验考核成绩评定，充分调动学生对实验教学的积极性，达到学生实验动手能力的成绩在总评成绩中占合理比例。所以，将课程总评成绩分为卷面成绩70%，实验成绩20%，平时成绩10%三部分。
三、设立不同的课程标准
计算机硬件基础课程是我校各专业的专业基础必修课程。全校各专业，无论是电类专业还是非电类专业，课程名称统一称为“计算机硬件基础”，但是实际课程教学实施过程中，根据学生学历层次和专业情况不同，执行的课程标准并不相同。于是出现了同一门课程，执行的课程标准却不同，严格来讲，课程标准不同的课程不是同一门课程。因此，很有必要将该课程根据所执行课程标准不同将课程名称加以区分，让课程名称更加规范。
就我校目前实际情况，各工科专业都开设了“计算机硬件基础”课程，有部分专业是非电类专业，其课程标准与其它电类专业的课程标准差异较大。因此可以将电类专业开设的计算机硬件基础课程名称改为“计算机硬件基础i”，将非电类专业开设的计算机硬件基础课程名称改为“计算机硬件基础ii”。这样可以明确不同专业所开设的课程也不同，而不再出现同一门课，课程标准确不同的现象，从学校层面上规范了课程名称。
四、结束语
由于计算机的应用已经涉及各个领域，但是应用层面和方式差别很大，所以在“计算机硬件基础”课程教学实施过程中，确有必要根据学生的专业不同来合理组织教学内容，使其与本专业学生学习计算机的目的相适应，制定不同的课程标准。教员根据课程的教学任务和要求，结合教学的具体内容，以教学原则为指导，通过对教学内容和教学模式进行改革，以先进的理论创造性地组织教学，将以往“要学生学”改变成“学生要学”，充分发挥学生的创造性思维学习和能动性，提高该课程的教学效果。
[参考文献]
[1]陈立刚等.“计算机硬件技术基础”课程创新教学改革的实践[J].电气电子教学学报，2009，31（9）：109-112
[2]吕海燕等.《计算机硬件基础实验》教学模式研究与实践[J].计算机技术与发展，2011，21（5）：238-245
计算机硬件课程设计篇7
摘要：结合《计算机组装与维护》课程的特点及作者在教学过程中积累的教学经验，对该课程的教学内容、教学方法、教学手段进行系统的论述，并提出了具体的改革方案。
关键词：高职学院；《计算机组装与维护》课程；存在问题；改革
一《计算机组装与维护》课程的教学目标
《计算机组装与维护》课程是一门内容丰富、实践性强、集计算机软件、硬件于一体的课程，在高等职业院校的计算机相关专业中，是非常重要的专业课，其教学目标是通过该课程的学习，使学生熟练掌握现代计算机系统结构、计算机硬件系统中各部件的性能参数、计算机硬件系统的组成结构和对计算机市场行情的分析，掌握计算机的装机过程与常用软件的安装调试，并能理论联系实践，在掌握微机维修维护方法的基础上，判断和处理常见的故障。
二《计算机组装与维护》课程教学中面临的问题
随着计算机技术的飞速发展，计算机技术的应用领域不断扩大，社会需求大量的计算机技术的相关人才，特别是计算机维护方面的人才非常缺乏，为此各高等职业院校的计算机相关专业都开设了《计算机组装与维护》课程，其目的是为社会培养能解决实际操作问题的技能型人才。但由于多种原因，在该课程的开设过程中存在如下方面的问题：
1教学大纲的编写不够科学化。教学大纲是根据教学计划的要求，课程在教学计划中的地位、作用，以及课程性质、目的和任务而规定的课程内容、体系、范围和教学要求的基本纲要。笔者经过系统的调查和分析，发现部分高专院校所开设的《计算机组装与维护》课程的教学大纲制定很随意，没有经过系统的验证和科学的分析，仅仅根据个人的观点和几本教科书，没有经过专家的论证。用此大纲来指导教学，会严重影响教学质量。
2实验环境落后。《计算机组装与维护》课程的教学目标是把学生培养成为既懂理论又能熟练操作，还能处理计算机故障，进行日常维护的应用型人才。因此，在该课程的教学中，不仅要传授学生理论知识，更重要的是要教授学生解决计算机故障的能力，能够独自分析故障、排除故障，所以，实验的环境非常重要。笔者走访了部分高职院校，就该课程的实验环境进行了系统的分析和比较，发现大部分院校的实验条件只是已经被淘汰的计算机硬件，实验设备不系统，仅仅是通过该设备讲解系统的组装与维护等知识，学生无法获取计算机新技术，缺少对计算机新设备的感性认识，满足不了教学需求。
3缺少实验指导教师。由于该课程教学目标主要是培养学生的实践动手能力，学生需要做的实验比较多，这要求需要专业的实验指导教师，指导学生完成实验内容，仅仅依靠任课老师，没有辅助实验人员的协调是很难完成教学任务的。所以，在该课程的实验教学中需要增加实验指导人员，以协助任课教师完成教学任务。
三《计算机组装与维护》课程教学改革的内容
1制定科学的、系统的教学大纲。首先要进行科学调查，了解社会对该层次人才的需要，组织专家进行科学论证。笔者认为教学大纲应重点突出学生实践操作能力的培养，主要包括如下内容：
一是计算机硬件知识，包括硬件知识性能的掌握和组装；二是计算机软件知识，包括磁盘的分区与格式化、系统的安装，常见应用软件的应用与维护等知识；三是计算机系统故障的分析及解决知识，主要包括计算机硬件故障和软件故障等知识。
2教学内容的设置。教学内容的设置要突出基本技术的学习与基本技能的培养，重点要培养学生基本理论的掌握和动手实践技能的培养，具体主要包括如下内容：
(1)硬件系统：主要包括主板、CpU、内存、外部存储器、显卡与声卡、键盘鼠标及机箱电源、其他外部设备等，该知识应结合当前市场流行的主流产品讲授。介绍常用的和当前实用的技术，介绍在硬件组装连接的过程中容易出现的问题与常见错误。
(2)软件系统：包括操作系统的安装、驱动程序的安装、应用程序的安装等。此部分还要介绍流行的安装方法和技术(如克隆技术)，重点要进行常规方法和流行方法的利弊分析。
(3)计算机系统管理与优化：本部分包括BioS的设置方法、硬盘的分区格式化、数据的备份与恢复、注册表的备份与恢复、病毒的预防和杀毒软件的使用、系统优化软件的应用和硬盘修复工具等软件。
(4)故障的检测与排除：本部分以硬件故障的检测为主。学生应掌握硬件故障与软件故障的判断方法，掌握基本的硬件故障检测方法、常用检测工具的使用等。
3教学手段的改革。教学的组织形式以实训基地现场教学为主，尽可能多地为学生提供动手操作的机会。在教学的过程中应启发学生的逻辑思维能力，应以学生为中心，教师为主导，结合实际，使理论教学和实践技能真正融为一体。在教学环节的设置上应加大实践教学环节的比例，加大考核的比例，而考核应以技能考核为主。可以安排专门的技能训练，如计算机硬件系统的组装、磁盘分区与计算机操作系统安装、应用软件的安装与使用、故障检测与排除等实训项目。为了及时地了解计算机市场动态，培养学生学习该课程的积极性，可以组织学生进行社会调查和市场调查，通过调查与分析，了解将来的工作岗位的工作内容及要求，提高学生学习的目的性和自觉性。学生的实验环境不仅仅是在实验室，可以结合市场分析，带领学生到计算机市场中去了解和掌握计算机最新知识，激发学生学习的积极性。
计算机硬件课程设计篇8
关键词：中职；行动导向；计算机硬件基础；课程改革
教育部印发关于《中等职业教育改革创新行动计划（2010-2012年）》的通知，对中等职业教育“教学做”一体化、实施工学结合、校企合作、改革人才培养模式，提出了明确的要求。文件第21条提到“推进中等职业学校课程改革”，详细地描述了中等职业教育以提高学生综合职业能力和服务终身发展为目标，贴近岗位实际工作过程，对接职业标准，更新课程内容、调整课程结构、创新教学方式，构建适应经济社会发展要求、有利于和高等职业教育、继续教育相衔接的课程体系。职业教育的重心是教学，尤其是要适应企业岗位需求的工学结合教学模式，本文以广州市示范性专业——计算机的应用基础，其核心课程《计算机硬件基础》为例，探讨基于行动导向的一体化课程教学模式改革在实际授课过程中的应用。
一、基于行动导向的课程教学改革思路
行动导向教学的具体实施方法有很多种，如项目教学法、头脑风暴法、角色扮演法、模拟教学法、案例教学法、实验教学法、任务驱动法等。教学内容、教学设备、受教对象和教学环境等要素的不同，行动导向教学的具体实施方法也应有所不同。行动导向教学需要一定的教学试验平台和生动直观的教学环境，有利于行动导向教学的深化实施，使教学的组织和设计更加优化与丰富。本文以《计算机硬件基础》课程为研究对象，以计算机硬件维修一体化课室为课程实验平台，以行动导向教学为授课模式，提出基于行动导向的一体化课程教学模式改革实施方案。
二、基于行动导向的《计算机硬件基础》一体化课程教学改革实施
1.教学设备要求。
（1）基础设备：一体化课室常备的计算机硬件、教学用桌椅、多媒体设备、挂图等。
（2）拆装设备：拆装用CpU、内存、硬盘、显示器、工具箱（内含拆机常用工具）等。
（3）检修设备：计算机故障检修卡、万能表、故障检修相关测量仪器等。
（4）演示设备：CpU结构图、内存原理结构图、已拆的硬盘、计算机原理展示视频、计算机构造演示多媒体课件等。
2.教学内容与方法设计。
传统的《计算机硬件基础》课程授课方式采用顺序教学的方式，即依次从计算机原理、CpU构件、内存构件、硬盘构件、显卡构件、显示器的顺序进行教学，计算机的拆装检修授课也是以文字说明配图画介绍为主。这样的授课内容比较完整，但是缺乏实操性和衔接性，学生很难形成一个完整的计算机原理构造思维，往往学完了整个课程，都不懂怎么拆机和装机，更谈不上计算机的故障检修了。基于行动导向的《计算机硬件基础》一体化课程内容教学操作方式，不采用顺序教学，而选择任务驱动的项目化教学方式。将学校分成若干小组，每个小组控制在5人左右，每个小组分配一个操作工位，配备相应的试验平台和拆装检修设备，教师对计算机进行由外及内的演示拆装及检修，学生分小组带着相应的项目和任务同时进行演练。教师演示结束后，由小组讨论完成项目任务，分组进行项目完成情况汇报，生成项目总结和实验数据整理分析报告，并提交指导教师考核。
3.试验项目设计。
行动导向教学需要设计不同的实验项目和情境模拟让学生进行项目操作，不同的实验内容应当设计不同的实验实施方法。以本课程内容为例，设计实验项目和情境（详见表1）。
4.基于实际工作任务的课程设计设置与实施。
计算机硬件故障检修课程内容是《计算机硬件基础》的主要实训内容，主要应用于实际工作过程的计算机维修工位，为了加强学生对课程的深入理解和掌握，设置基于实际工作任务的课程设计，让学生在课后以团队研讨的形式，通过查找资料和实际操作等方式，完成课程要求的任务，并生成研究报告提交指导教师，作为课程知识考核的重要内容。（详见表2）
5.课程考核方式。
基于行动导向的《计算机硬件基础》一体化课程采用“形成性”的考核方式，即完成一个任务就得到一个成绩，完成所有任务才能通过本门课程的考核，其中每个任务的考核成绩采用“五级制”评价指标，即为“优、良、中、及格、不及格”五个评价等级。评价等级的认定依据包括平时表现、技能考核（包括实验项目考核和课程设计考核）、研究报告和总结汇报。
三、结语
行动导向教学理念和教学方法在国外应用广泛，特别是在强调职业技能的德国，都已经有充分的研究并应用于实际教学，充分调动了职业学校学生学习的积极性，提高了学习效率。以行动导向为研究对象的课程教学模式改革在国内高职院校教学中还处在发展阶段，在中等职业学校处于起步阶段，缺乏系统的理论指导和符合国情的实施方式研究，笔者以广州市示范性专业——计算机应用基础专业为依托，开展基于行动导向的《计算机硬件基础》一体化课程模式探讨，抛弃传统的教学方法，避免出现教师按课本讲授，学生无法接受的教学尴尬境况。经过教学实践验证，充分活跃了课堂授课的氛围，使学生在课程学习中融入了更多企业工作环境的元素，提高了学生的学习兴趣和就业核心竞争力。
（作者单位：广州市信息工程职业学校）
参考文献：
[1]章韵，倪晓军.应用型专业计算机硬件课程体系建设的探讨[J].教育与教学研究，2010，（10）.
[2]田海梅，陈爱萍.任务驱动教学法在计算机组装与维护教学中的应用[J].今日科苑，2009，（20）.
计算机硬件课程设计篇9
根据这一目标，我校从2003年开始在本科高年级学生中开设了“计算机系统综合设计”的实践课程。该课程纵向上融合了学生四年所学的大部分课程知识，横向上包括了硬件设计、软件设计以及计算机科学、自动控制、电子技术等多门学科内容。
1课程设计理念
通常计算机专业课程可以分为硬件、软件、计算机理论和应用类课程。这些课程虽然涵盖了计算机机科学领域的全部基础知识，但它们只是相对独立地介绍某方面知识，没有串联在一起，学生缺少从整体的角度认识计算机科学的机会。因此我们需要通过一门实践课程，像串珍珠一样将这些课程的主要知识点串联起来，让学生在系统层面上认识计算机。
一般课程中有不少都开设了课程实验，能够帮助学生很好地理解课程内容。如果综合课程的实验内容没有上升到一个新的高度，就会和这些课程的内容重复，不仅浪费教学资源，也会使学生失去兴趣，最终达不到效果。
“计算机系统综合设计”课程开设的目的是希望学生能够综合利用四年所学的有关知识，通过分组合作，自行完成一个小的嵌入式系统的设计。因此我们在整体设计上强调一个系统的思想和创新意识。具体地说：
(1)强调系统软件与硬件贯穿设计的思想
计算机系统是一个软件与硬件结合的完整体系，通过大学本科前三年的学习，学生应该建立起软件／硬件关联。根据这一关联，我们把“计算机系统综合设计”的目标定为：以多人为一组，自行设计一个包含CpU、接口、存储部件的SoC芯片，并设计与之配套的系统软件和简单的应用程序。这样整个设计过程就包含了硬件、系统软件和应用软件三个层面。这样一个完整系统的设计能够帮助学生串联所学的分散知识，深刻理解计算机系统整个软硬件运行流程。
(2)初步理解软硬件协同设计思想
学生在学习过程中很容易将软件与硬件割裂开来，这主要因为大多数学校的硬件和软件教学分别在一条线上发展，很少有课程把这两条线合起来。如编译课程在讲到代码优化时，很少谈到根据具体CpU的体系结构进行优化的内容；在组成原理及系统结构课程谈到CpU体系结构的时候，也很少介绍利用系统软件弥补体系结构设计不足的内容。而“计算机系统综合设计”正好给学生提供了一次全面考虑软硬件协同设计的实践机会。在系统设计阶段，教师引导学生根据自己的需要规划好软件和硬件模块，尤其要综合考虑设计难度、执行效率，规划好哪些模块用硬件完成，哪些模块用软件完成。比如在整个系统设计中，乘法、除法、浮点运算单元究竟用硬件实现还是用软件来模拟等。虽然不是所有学生都能考虑到这样的设计，但硬件软件协同设计的思想却得到了普及，这对培养高级嵌入式系统开发人员是大有好处的。
(3)鼓励学生创新思维
高校学生客观上确实存在能力差别，有些是因为基础不同，而有些则是因为兴趣不同。所以在设计“计算机系统综合设计”课程的时候，我们做到了尊重个性，宽容失败，尝试了多种教学模式，努力营造宽松和谐健康向上的创新文化氛围，收到了非常好的教学效果：
对于那些基础好、兴趣高大且有志考研的学生，我们不断为其提供计算机系统技术的最新资料，鼓励他们认真地实现更复杂的设计，学会用系统科学的方法研究自己设计的性能优劣、当前主流嵌入式系统的新特点等，使其尽早地适应研究型学习
对学有余力但不一定选择考研的同学，也在完成规定任务的同时给予他们一定的弹性空间，鼓励他们勇于探索、敢于冒尖，大胆提出新的思想，在设计的某一个方面进行一些新探索。对学生提出来的创新想法甚至是可能失败的方案都给予肯定和赞许，并对其中不完善的部分加以积极引导
对学习有一定困难的同学，组织他们从查找资料开始积极思考，对设计方案展开讨论，引导他们提出问题并考虑解决问题的方法，直到最后独立完成实验。学生从中体会到从耕耘到收获的成功喜悦，一定程度上激发他们向更高目标追求的欲望
对少数没有动手习惯的学生来说，这样的教学对他们也是一种鞭策，会逐渐提高其紧迫感和竞争意识，促使他们奋起直追，在暂时的弱势中获得前进的动力
几年的实践表明，学生的学习热情是可以激发出来的。每年教学都有优秀的实践小组实现流水结构、超标量结构CpU，尝试写C语言的编译器，而其他大多数组都会在某一个或几个模块上去做创新优化。
2课程设计内容
根据因材施教的原则，我们将课程设计的内容分为基本要求和较高要求，学生只要满足基本要求就可以通过，而要得到好成绩，则需要满足部分较高要求。
课程设计内容的基本要求是完成一个简单SoC系统，并为其配备相应的软件。
(1)硬件部分设计一个可运行指定的31条mipS指令的RiSC型miniSys微处理器，具有32位指令，32位地址线和32位数据线
处理器采用哈佛结构，有独立的4KB指令存储器和4KB数据存储器
具有2个中断源入口，两级中断优先级
具有2个16位定时／计数器具有一个4×4键盘控制器和4位7段LeD控制器
具有一个简单UaRt串行通信控制器
具有一个pwm控制器
具有看门狗功能
含有基本输入输出系统BioS
含有硬件各部件测试程序
含有一个应用程序范例
较高要求没有专门的指标，只是提出一些可能的建议，由学生选择或自己设计高要求的目标，充分调动学生的积极性和创造性。通常的建议有：
添加一个中断控制器，扩展多个中断源
在CpU中增加异常处理功能(如跳转地址错，栈溢出等)
采用多周期、流水线等技术设计CpU
可以参考单片机、嵌入式芯片的最新发展的资料，增加其他使用接口部件
考虑编写一个miniC编译程序
考虑用硬件或软件实现乘法、除法或浮点运算模块
……
3课程教学实施
为了给学生提供益于创新实践的环境，我们在课程准备中依据两个原则：第一，围绕相关的理论和专业知识安排20时数的课内教学；第二，为该实践课程建立开放式实践环境，不定硬框框，给学生留有发挥空间，建立创新设计的软硬件环境。
在具体实施过程中，我们将全体学生分成5-6人一组，采用组长负责制，利用项目开发的方法进行管理。制定了“四个开放”的总目标，即开放的实践环境、开放的设计方法、开放的目标要求和开放的评价体系。提出了“四个不限定”的思路，即不限定学生设计的总体结构、不限定学生具体实施设计的步骤、不限定最终的目标与验证方法、不限定学生实施自己设计的时间和地点。鼓励学生自主设计，积极创新，给学生充分的自我发挥空间。教师全程跟踪实验过程，及时了解学生在课程设计中遇到的问题，进行启发式指导，并及时对学生的设计提出适当的评价和改进建议。
学生设计结束后，首先要给自己一个性能的估计和分析，在验收会上由小组推荐成员陈述本组的设计，宣传本组特色。最后由教师针对学生设计的性能、体系结构合理性、可扩展性和其他模块配合等进行验收并给出合理的评价。这种评价必须是从系统的角度去分析，而且是客观的和有建设性的。
实践课程完成后，安排一次总结课，主要内容是对学生的设计进行综合评价，让学生在比较中对自己的系统进行再一次分析。这种分析往往能让学生在处理问题的时候学会更全面的分析方法，并激发他们进一步提高自己。
4课程设计成果与进一步发展的思考
“计算机系统综合设计”课程开设了5年，经过我们的不断完善，该课程已日趋成熟，获得了同行与学生的赞许。本学院一位老师评价说：“该课程的改革力度大，取得了比较好的效果。主要表现在这几年学生在毕业设计阶段表现出了比较强的独立设计能力、团结协作能力和全局考虑问题的综合分析和应用知识的能力。”另一位老师评价说：“我感觉到，通过这门实践课程的锻炼，学生在做操作系统课程设计以及毕业设计的时候，能够较好地从系统角度全面分析问题，较好地综合运用软件和硬件课程所学到的知识解决实际问题，在实践中也表现出了较强的创新意识。”该课程在建设过程中共发表教学论文5篇，教材编写也被列入国家“十一五”规划教材编写计划。这几年，国内多所兄弟院校的同行来我校交流教学经验，课程建设在江苏省体系结构会议和全国计算机实践教学研讨会上都得到了同行的认可。
在课程建设过程中，我们感觉到有些地方可以改进。首先，该课程要和先期课程硬件实验、编译、操作系统的课程设计逐渐结合，将这些课程的设计延伸到系统综合设计中。其次，该课程的后续就是毕业设计环节，可以将该课程延伸到毕业设计中，激励学生设计出更加完善的系统。第三，将该综合设计课程做到本硕贯通，对嵌入式与体系结构方向硕士生的设计要求与其研究方向相结合，使他们尽早学会资料的收集和消化，为后续研究做好铺垫。
5总结
计算机硬件课程设计篇10
一、信息技术相关专业实践教学的目前现状
信息技术相关专业课程的实验内容相对基础，各门课程的综合型实验数量不多，单门课程的实验相对独立，学生的实践教学环节的专业知识面相对狭窄。通常包括硬件设计、软件设计、系统开发等几个方面。目前，高校中“软件的学生不懂硬件，硬件的学生对软件不屑”这一现象特别突出。打破常规的实践教学理念，将相关专业的实践课程进行协同教学改革，多方共同参与同一个综合实践项目。为了进行信息技术相关专业实践教学综合改革，我们对信息技术专业各实践教学进行了相关性分析，这种综合教学改革是非常可行的。如表1。
二、多专业协同实践教学改革的内容
多专业协同实践教学改革以信息技术最新发展方向为切入点。目前，嵌入式系统、物联网、3D打印技术、机器人等相关课程，都涉及硬件、软件及系统，相关项目也是非常多，这些课程实践教学内容也非常丰富，适合引入到实践教学中。如图1，嵌入式系统设计的项目中，硬件层中包含主板电路板设计，嵌入式微处理器、存储器（SDRam、Flash等）选择，接口芯片的选择，CpLD/FpGa设计等，就构成了一个嵌入式核心控制模块。在这部分的设计中，与电子信息工程和自动化控制专业的一些课程相关，比如：电路设计与仿真、单片机与接口技术、传感器技术、嵌入式系统开发、CpLD/FpGa设计、硬件测试技术等。硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层，它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。系统软件层由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户接口、网络系统及通用组件模块组成。这部分内容主要包括：BootLoader的移植、操作系统的选择与裁剪等，这部分与自动控制底层设计有很大的关系，对于硬件知识需要一定的了解。同时，也与计算机科学与技术和软件专业的课程相关，比如：操作系统、数据结构、编程语言等。应用软件层设计部分，主要是基于嵌入式硬件系统和嵌入式操作系统之上开发的应用程序。相关的应用软件一般包括管理系统、控制系统、监控系统、图形界面、游戏、网络程序等。这部分项目设计与计算机科学与技术、软件工程、自动控制等专业相关，相关的课程有：软件工程、算法分析与设计、软件测试技术、语言开发、数据库技术、计算机网络等。
三、结束语
高校是培养创新创业型人才的综合平台，结合课程体系改革、实践基地创建等工作促进信息技术创新型人才的培养。加强实践教学有利于创新人才的培养，实践教学改革是高校教学改革的一个重要组成部分。通过信息技术相关专业协同实践教学，有利于培养学生的对信息技术软件、硬件及系统的项目整体意识，有利于培养学生的协助精神，有利于培养学生的系统级项目研发能力。
作者:王振华洪泓张玉清单位:中国地质大学
参考文献：
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