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計算機硬件之間的關系范文1
1．智慧城市的概念與內涵
1.1智慧城市的概念
智慧城市是把新一代信息技術充分運用在城市的各行各業之中的基于知識社會下一代創新（創新2.0）的城市信息化高級形態。智慧城市是基于互聯網、云計算等新一代信息技術以及大數據、社交網絡、Fab Lab、Living Lab、綜合集成法等工具和方法的創新應用。智慧城市實現全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯、智能融合的應用以及以用戶創新、開放創新、大眾創新、協同創新為特征的可持續創新。
1.2智慧城市的內涵
1.2.1 更透徹的感知，更全面的互聯互通
智慧城市基于無處不在的智能傳感器，實現對城市物理空間的全面、綜合的感知，動態的獲取城市的各種信息，對城市核心系統進行實施感測，實現“無所不在的連接”。
1.2.2 更深入的整合，更協同的運作
通過城市“三網”融合，再加上物聯網和基于云計算平臺的多元異構數據（多參考系、多語義、多尺度、多時相等）的整合，構建智慧城市的信息基礎設施。1.2.3 更多樣的服務，更積極的創新
智慧城市所構建的服務，是一種新的提供服務的體系結構，對所感知到的海量數據能夠進行不同深度的處理、挖掘與延伸，為人們提供不同種類、不同層次、不同要求的低成本、高效率的智慧化服務。同時智慧城市給了政府、企業、個人更多的創新的機會，鼓勵在智慧城市提體系內尋找新的經濟增長點，為社會進步、經濟發展、文明前進提供不息動力。
2．智慧城市實現的關鍵技術
2.1物聯網技術
物聯網的網絡架構可以分為三層：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示。感知層對物理世界感知、識別并控制。網絡層實現信息的傳遞。應用層在對信息計算和處理的基礎上實現在各行業的應用。
圖1
2.2云計算
2.2.1云計算的定義
現今，廣為接受的是美國國家標準與技術研究院（NIST）定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問， 進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡，服務器，存儲，應用軟件，服務），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。
2.2.2云計算的特點
云計算是通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業數據中心的運行將與互聯網更相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。特點如下：(1) 超大規模(2) 虛擬化(3) 高可靠性(4) 通用性(5) 高可擴展性(6) 按需服務(7) 極其廉價2.3物聯網與云計算的關系
目前物聯網的發展存在“信息孤島”現象，其在各個行業、各個小地域的應用互相隔離，不能形成城市范圍的一體化協作平臺。究其原因除，社會經濟層次上的困難外，主要是標準化程度較低，缺乏統一的中間件接口，以及各部門、各行業應用融合所帶來的海量信息存儲和計算的壓力，而云計算技術為后者提供了很好的解決方案。
3．智慧城市建設應用體系
3.1智慧公共服務體系：建設智慧公共服務和城市管理系統。通過加強就業、醫療、文化、安居等專業性應用系統建設，通過提升城市建設和管理的規范化、精準化和智能化水平，有效促進城市公共資源在全市范圍共享，積極推動城市人流、物流、信息流、資金流的協調高效運行，在提升城市運行效率和公共服務水平的同時，推動城市發展轉型升級。
3.2智慧城市綜合體：采用視覺采集和識別、各類傳感器、無線定位系統、RFID、條碼識別、視覺標簽等頂尖技術，構建智能視覺物聯網，對城市綜合體的要素進行智能感知、自動數據采集，涵蓋城市綜合體當中的商業、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、會議、文娛和交通、燈光照明、信息通信和顯示等方方面面，將采集的數據可視化和規范化，讓管理者能進行可視化城市綜合體管理。國內公司也在“智慧地球”啟示下提出架構體系，如“智慧城市4+1體系”（圖2），已在城市綜合體智能化天津智慧和平區等智能化項目中得到應用。
圖2
3.3智慧政務城市綜合管理運營平臺：此類項目已有實際案例，天津市和平區的“智慧和平城市綜合管理運營平臺”包括指揮中心、計算機網絡機房、智能監控系統、和平區街道圖書館和數字化公共服務網絡系統四個部分內容，其中指揮中心系統囊括政府智慧大腦六大中樞系統，分別為公安應急系統，公共服務系統，社會管理系統，城市管理系統，經濟分析系統，輿情分析系統。
3.4智慧安居服務體系。開展智慧社區安居的調研試點工作，在部分居民小區為先行試點區域，充分考慮公共區、商務區、居住區的不同需求，融合應用物聯網、互聯網、移動通信等各種信息技術，發展社區政務、智慧家居系統、智慧樓宇管理、智慧社區服務、社區遠程監控、安全管理、智慧商務辦公等智慧應用系統，使居民生活“智能化發展”。
3.5智慧教育文化服務體系：積極推進智慧教育文化體系建設。建設完善我市教育城域網和校園網工程，推動智慧教育事業發展，重點建設教育綜合信息網、網絡學校、數字化課件、教學資源庫、虛擬圖書館、教學綜合管理系統、遠程教育系統等資源共享數據庫及共享應用平臺系統。
3.6智慧服務應用。組織實施部分智慧服務業試點項目，通過示范帶動，推進傳統服務企業經營、管理和服務模式創新，加快向現代智慧服務產業轉型。
智慧貿易：支持企業通過自建網站或第三方電子商務平臺，開展網上詢價、網上采購、網上營銷，網上支付等電子商務活動。積極推動商貿服務業、旅游會展業、中介服務業等現代服務業領域運用電子商務手段，創新服務方式，提高服務層次。
建設智慧服務業示范推廣基地。積極通過信息化深入應用，改造傳統服務業經營、管理和服務模式，加快向智能化現代服務業轉型。
4．智慧城市建設面臨的挑戰及未來展望
伴隨網絡帝國的崛起、移動技術的融合發展以及創新的民主化進程，知識社會環境下的智慧城市是繼數字城市之后信息化城市發展的高級形態。智慧城市建設需要技術和金融的創新，需要有統一的標準和完善的法規，更需要政府的引導和市場的主導。但是發展智慧城市要防止一哄而起，急于求成，炒作概念。希望我們智慧城市的建設能夠健康可持續的發展。我們相信我們通過城市的智慧的發展，我們一定會迎來一個幸福城市、智慧城市、綠色城市和和諧城市的時代。
然而，智慧城市建設必然會改變城市人的生活和生產方式。21世紀的“智慧城市”，能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對于包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智能的響應，為人類創造更美好的城市生活。
參考文獻
計算機硬件之間的關系范文2
運用類比的方法來教學，把抽象陌生的東西與大家熟知事物相類比，這就能讓抽象的東西具體形象化，陌生的東西變得熟悉化，可以讓學習的人易于理解和接受。利用這一優點，讓計算機的硬件結構同人腦功能結構相類比，進行計算機硬件結構的講解，每次都能收到很好的效果。
教材在講解計算機硬件結構時，筆者通常給出下圖（圖－1），依次講解（圖－1）中的硬件部件及其之間的關系。筆者在教學中，由“計算機”被人稱為“電腦”引出與人的“大腦”關系。既然是“腦”，那么必具備“腦”的某些共同特點。在課堂教學中筆者首先從“腦”字入手，分析人腦功能結構，用投影打出下圖（圖－2）：結合（圖－2），具體分析如下：人腦的內部，大腦是核心，它是由負責思維和記憶兩大部分組成，其中思維部分由運算部分、協調控制部分組成。如果人只有一個單獨的腦，很顯然是不能進行思維的。
大腦要思維，就必須有感覺器官———由它提供信息原材料（眼、耳、鼻、舌、身）。大腦思維的結果要讓別人知道，就必須有能運動器官———它們是大腦思維的輸出設備（人的嘴說話、手寫字或其它手勢等），于是便有圖－2的人腦功能結構圖。通過圖－2與圖－1對比，不難發現，電腦硬件結構與人腦的功能結構是何等的相似。電腦本身最重要是電腦的內部設備，它相當于人腦的大腦內部設備有中央處理器（包括運算器、控制器）、內存儲器，其中運算器相當于人腦的負責思維運算的部分，控制器相當于人腦的協調控制部分，內存儲器相當于人腦負責記憶部分。同樣電腦如果要“思維”，也必須有設備為它提供信息原材料———我們稱之為輸入設備，這些輸入設備就相當于人的眼、耳、鼻、舌、身。電腦思維的結果要讓別人知道，就必須輸出設備———比如顯示器、打印機等，它們的作用就相當于人的嘴在說話，手在寫字。
在這里，書本同人的大腦是什么關系呢？可以想象，書本是信息的載體，可以起到輔助大腦記憶作用。在電腦里有沒有硬件同書本功能相似的設備呢？有，它在電腦的硬件中被稱為：輔助存儲器或叫外存儲器，常見的：磁盤、光盤。就人腦的記憶而言，可以記憶很長時間但不會忘記的信息（這些信息不隨時間改變而改變，例如：記憶自己的名字等），也可記憶零時信息（這些信息很快就會被忘記）。電腦里問的記憶是個是也是這樣的呢？可以這么說：很相似。電腦的內存儲器中有：只讀存儲器、隨機存儲器之分。其中只讀存儲器中的信息一般是不能改變的，而隨機存儲器的信息，可隨時改變，最明顯特點是斷電后，隨機存儲器的信息將不復存在。通過以上類比分析，筆者給出圖－3，再講解計算機的硬件結構，各種問題就迎刃而解了。
前面我們運用類比方法分析了計算機硬件結構的硬件組成以及硬件之間的關系，除此之外，硬件與軟件之間的關系也是計算機硬件結構不可缺少的部分。那么就類比的方法來講解，軟件又是什么東西呢：我們可以這樣類比：書本上有文字，其中書本是硬件，文字內容是軟件。那么計算機上磁盤、光盤就是硬件，存儲在磁盤或光盤等存儲介質上的內容是軟件。通過運用類比教學方法，讓計算機硬件結構與人腦的功能結構相類比，給初學計算機的人留下一個“計算機硬件結構”的整體概念，從而達到輕松掌握計算機硬件結構的目的，為進一步學習計算機其它知識打下堅實的基礎。
計算機硬件之間的關系范文3
關鍵詞：運算器；控制器；輸入設備；輸出設備；存儲器
中圖分類號：G427 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2012）05-074-1
運用類比的方法來教學，把抽象陌生的東西與大家熟知事物相類比，這就能讓抽象的東西具體形象化，陌生的東西變得熟悉化，可以讓學習的人易于理解和接受。利用這一優點，讓計算機的硬件結構同人腦功能結構相類比，進行計算機硬件結構的講解，每次都能收到很好的效果。
教材在講解計算機硬件結構時，筆者通常給出下圖（圖-1），依次講解（圖-1）中的硬件部件及其之間的關系。筆者在教學中，由“計算機”被人稱為“電腦”引出與人的“大腦”關系。既然是“腦”，那么必具備“腦”的某些共同特點。在課堂教學中筆者首先從“腦”字入手，分析人腦功能結構，用投影打出下圖（圖-2）：結合（圖-2），具體分析如下：
人腦的內部，大腦是核心，它是由負責思維和記憶兩大部分組成，其中思維部分由運算部分、協調控制部分組成。如果人只有一個單獨的腦，很顯然是不能進行思維的。大腦要思維，就必須有感覺器官――由它提供信息原材料（眼、耳、鼻、舌、身）。大腦思維的結果要讓別人知道，就必須有能運動器官――它們是大腦思維的輸出設備（人的嘴說話、手寫字或其它手勢等），于是便有圖-2的人腦功能結構圖。
通過圖-2與圖-1對比，不難發現，電腦硬件結構與人腦的功能結構是何等的相似。電腦本身最重要是電腦的內部設備，它相當于人腦的大腦內部設備有中央處理器(包括運算器、控制器)、內存儲器，其中運算器相當于人腦的負責思維運算的部分，控制器相當于人腦的協調控制部分，內存儲器相當于人腦負責記憶部分。同樣電腦如果要“思維”，也必須有設備為它提供信息原材料――我們稱之為輸入設備，這些輸入設備就相當于人的眼、耳、鼻、舌、身。電腦思維的結果要讓別人知道，就必須輸出設備――比如顯示器、打印機等，它們的作用就相當于人的嘴在說話，手在寫字。
在這里，書本同人的大腦是什么關系呢?可以想象，書本是信息的載體，可以起到輔助大腦記憶作用。在電腦里有沒有硬件同書本功能相似的設備呢?有，它在電腦的硬件中被稱為：輔助存儲器或叫外存儲器，常見的：磁盤、光盤。
就人腦的記憶而言，可以記憶很長時間但不會忘記的信息(這些信息不隨時間改變而改變，例如：記憶自己的名字等)，也可記憶零時信息(這些信息很快就會被忘記)。電腦里問的記憶是個是也是這樣的呢?可以這么說：很相似。電腦的內存儲器中有：只讀存儲器、隨機存儲器之分。其中只讀存儲器中的信息一般是不能改變的，而隨機存儲器的信息，可隨時改變，最明顯特點是斷電后，隨機存儲器的信息將不復存在。
通過以上類比分析，筆者給出圖-3，再講解計算機的硬件結構，各種問題就迎刃而解了。
計算機硬件之間的關系范文4
本文對計算機硬件課程體系及內容中存在的問題和不足進行了分析和討論，提出了一些教改思路和方法。
一、當前硬件課程體系中存在的問題
目前硬件教學中主要存在的問題是：教材知識相對落后，學生無法學以致用，即教材無法激發學生的學習積極性；缺乏實踐環節，實驗條件差，學生無法鍛煉實踐能力，教師更無法鼓勵和激發其創新能力；學生電子技術方面的理論基礎較差，其對硬件的分析理解能力受到一定限制，學習困難較大?？傮w上講，目前國內計算機硬件教學的狀況不容樂觀，重視這一問題，改革相應的教學體系和內容是非常必要的。導致當前狀況的原因是多方面的，總的來說有以下幾個方面。
首先，在認識和條件方面，國內的計算機教育存在著重軟輕硬和急功近利的傾向。由于基礎軟件教學實施起來相對容易，實用性強，設備投資較小，有立竿見影之效果，甚至學生通過自己購買的微機即可完成多數軟件課程的學習；而硬件課程的教學實施比較困難，設備投資大，通常每門課程需要配備專門的實驗設備，相應輔助設備（如示波器等）的價格相對昂貴，實驗設備的維護工作量較大，對實驗室輔導和維護人員的要求也比較高。限于各方面的條件，國內多數高校在硬件課程及實驗條件建設方面都明顯不足，這導致了計算機硬件課程在教學上的不足。
其次，硬件知識特點和教學內容落后。從客觀上來說，計算機硬件知識存在不直觀，講述起來抽象、枯燥，學生學習起來不太容易的現象。其中，“計算機組成原理”、“計算機體系結構”這兩門課程的內容比較抽象，一般教材都與實際聯系不緊密，再加上現有硬件實驗的可視性差、直觀性差，致使學生對硬件知識的理解存在困難。而“微型計算機原理”、“計算機外部設備”等課程的教材內容過于陳舊，無法調動學生的積極性，教學效果較差。
再次，課程缺乏足夠的系統性。計算機是一個由硬件和軟件組成的龐大的復雜系統，計算機知識有著很強的系統性。而在目前的教學中，硬件課程知識與軟件課程知識之間缺乏足夠的交叉和互補，學生無法深入理解計算機的基本工作原理及其在軟件系統中的作用。另外，在硬件課程之間也缺乏充分的銜接，有些知識點重復，有些知識點缺失，這些都導致了學生的知識體系結構不健全。
最后，缺乏足夠的實踐訓練。計算機應用是一門實踐性很強的學科，學生必須具備足夠的動手實踐能力和社會競爭力才能滿足社會要求。而在計算機硬件教學中，實踐教學時間嚴重不足，絕大多數學生不具備基本電路設計、調試和實現的能力。一方面是實驗條件和設施的嚴重缺乏，另一方面是課程考試評價體系（包括社會各類計算機考試評價體系）中對硬件實踐能力的不重視。
根據計算機硬件教學體系中存在的一些主要問題，改革教學內容的先進性、加強教學體系的系統性、增加并提高實踐教學知識和內容已成為國內各高校計算機專業迫在眉睫的任務。
二、提高硬件知識的先進性
由于計算機硬件技術發展非常迅猛，而國內多數高校的主要教學內容基本還停留在十年前的水準,尤其是“微型計算機及接口技術”的課程內容，基本是以8086/8088 CPU為主體進行講述，而學生在實驗室使用的卻都是CPU為Pentium Ⅲ 以上的微機；學生在高級編程中希望了解分頁分段存儲管理技術，而教學中卻只講述分段內存管理技術。因此，學生會對教學的內容感到疑惑、反感甚至是厭惡。
許多客觀條件原因限制計算機硬件教學內容的更新。其一，計算機硬件發展太快，真正能反映當今世界微機領域新技術的微機原理教材太少，相應的實驗設備和條件幾乎沒有。其二，最新的硬件知識往往包含許多較復雜的技術，學生較難學習和理解，由于組織和實施教學的難度非常大，許多教師偏向于講述舊的知識。其三，新知識的過快更新給許多教師帶來了巨大的工作量和工作壓力，熟悉并掌握新的教學知識和內容往往需要幾年時間的摸索和實踐，因此教師往往跟不上新技術的發展。
要解決這個問題，首先要改進計算機硬件教材。計算機硬件的教材應是先進的、能反映目前世界微機領域內硬件新技術、新成就的知識。例如“微機原理及接口技術”的教材至少應涵蓋目前世界上微機領域內最先進的知識及技術，像分支轉移預測技術、超標量執行技術、微機的流水線操作技術、高速緩沖存儲器技術、虛擬存儲器技術（分段存儲管理技術和分頁存儲管理技術）、浮點數據處理技術、高速總線傳輸技術等。正是這些技術，為微型計算機提供了卓越的性能，并構成了各種高性能軟件的載體。
考慮到教學安排的層次性和循序漸進的要求，可以在教材中有選擇地加入部分舊的知識結構。例如“微機原理”教材可以將8086/8088 CPU作為模型機，刪除那些過于陳舊的知識，用8086CPU的結構和基本電路為學生建立微型計算機的概念，然后引入當前的一些新技術和知識。
由于歷史原因，國內多數高校微機原理教學均以Intel公司的處理器為講述對象，而歐美等國一般以Motorola、Alpha或MIPS處理器作為講述對象。從技術的先進性上講，前者不如后者，如果希望與國際接軌，部分有條件的高校可以考慮直接采用國外著名教材。
三、保持教學內容的系統性
硬件和軟件知識是相輔相成的，它們都包含豐富的知識和先進的技術。計算機硬件知識必須對計算機的體系結構、組成及其核心技術進行系統的描述，以使學生能學到先進的硬件知識。硬件知識的學習對學生理解計算機軟件的工作有著非常大的幫助，尤其是系統軟件和底層軟件。而學到計算機軟件知識后，再學習計算機硬件知識，會對軟件的載體――硬件、硬件組成、硬件的工作原理以及軟件是怎樣依附于硬件的全過程有一個飛躍的認識。只有這樣，學生的計算機知識才能達到一個完美的統一，他們才能學到計算機的系統知識，而不是殘缺的計算機知識，最終達到對計算機系統軟、硬件基本知識的融會貫通。
而目前計算機軟硬件教學之間卻基本分離，教師之間缺乏足夠的溝通。學生盡管學習了一些計算機硬件接口知識，但在使用高級語言對硬件進行編程時卻無從下手；盡管學習了操作系統和網絡技術等課程，卻不知道在嵌入式系統如何應用相關理論。當需要綜合運用軟硬件知識來解決問題時，多數學生都是一籌莫展。這些都說明，在計算機教學體系中軟硬件課程間的結合存在問題，學生的知識結構缺乏完整性和系統性。
因此，必須在軟硬件課程的教學內容中進行適當的穿插。例如“操作系統”課程中的CPU調度、內存管理與“計算機組成原理”和“計算機系統結構”課程中的許多知識都密不可分，在理論課程教學中提及相應課程知識，可以引導學生思考，建立必要的知識關聯。在“微機原理及接口技術”的課程中，可以加入一些利用高級語言對硬件進行編程的實例，既可激發學生的興趣，又可提高學生對硬件的編程能力。
另外，計算機硬件課程之間還存在重疊和互補的關系，教學中也應注意相互次序和互補，以保證教學知識的系統性和完備性。
計算機硬件之間的關系范文5
關鍵詞：硬件課程；內容銜接；優化整合；模塊化
1 背景
計算機技術的發展是以電子技術為基礎，以硬件技術為前提，這給計算機專業硬件系列基礎課程內容的教學提出了更新、更高的要求。高等院校已經普遍認識到計算機專業硬件課程教學的重要性。在教學過程中，教師采用各種方式進行相關課程的教學改革，更加注重課堂教學的效果，學生學習硬件知識的主動性比以前都有所提高，這個勢頭令人欣喜，但是師生們共同的付出與期望回報的目標相比，還相距甚遠。究其原因，課程之間內容的銜接和整體優化問題值得我們從事硬件系列基礎課程教學的同行們得以深思。
目前高校計算機專業硬件系列基礎課程主要包括：電子技術、數字邏輯、匯編語言程序設計、計算機組成原理、微機原理和接口技術等。這些課程雖然特點不同，各有側重，但它們不僅存在前后銜接的層次關系，而且存在相互滲透的交叉關系。在教學過程中，由于過分強調某一門課的完整性和獨立性，忽略了課程之間內容的銜接和整體優化[1]，這嚴重影響了硬件課程教學效果的提高和專業人才培養的質量，必須采取相應的措施扭轉這種傾向。近幾年，我們在教學過程中針對這些問題，采取了相應的對策，收到了非常好的教學效果。
1 計算機硬件系列基礎課程教學中存在的主要問題
1.1 課程間缺乏有機聯系，學生不能駕馭整個知識體系
高校計算機硬件系列基礎課程，學生要經過若干個學期學習，才能掌握其內容。硬件系列的每門課之間既相互聯系，又相互獨立，各自的內容也比較多，教師在教學過程中往往只注意到每門課的重點，而沒有關注各門課之間的聯系[2]。對于學生而言，對各門課的知識理解尚且不深，運用也不熟練，他們只能在每門課各自的范圍內看到一個個不太完整的計算機硬件系統的模型。有的課程理論性太強而顯得抽象，有的則是知識點太多而容易顧此失彼，這使得學生難以將幾門課程的內容相互融會貫通，無法全面了解計算機硬件系統的組成、結構及功能。
1.2 過分強調各門課的完整性和獨立性，部分內容交叉重復
計算機硬件系列課程從知識結構上看，它是構成計算機系統知識中物理結構及體系結構的完整的知識模塊，在教學過程中應該從全局考慮，將其作為一個整體統一安排，而目前計算機硬件系列基礎課程教學中，大多數教師存在過分強調每門課程的完整性和
獨立性，忽視了課程之間內容的銜接和知識的整體優化，導致有些教學內容重復，而有些應該講授的內容卻被忽略掉，導致教學效果不好。例如，在電子技術課程中花費大量的時間進行電路的化簡、計算，卻沒有時間來分析二極管、三極管的特性和A/D和D/A轉換的工作過程，而這些內容對計算機的后繼課程是相當的重要。又如，在匯編語言程序設計課程中，教師過分強調用匯編語言如何編寫復雜的循環、分支程序，如何用匯編語言來實現C中那些求最大公約數、最小公倍數以及排序、查找算法。而忽略了這門課程承擔著一個重要的任務，它是為計算機組成原理、微機原理與接口技術等課程的學習提供一些基礎知識，要讓同學們通過這門課的學習，建立起內存的空間概念，了解指令系統如何組成，只有掌握這些知識，后繼的課程學起來才能循序漸進。再如，像中斷系統和存儲器系統，在計算機組成原理、微機原理與接口技術、匯編語言程序設計等課程中都涉及到，而教師講解都不完整，學生在學習過程中既感覺重復，又似懂非懂。諸如此類的問題很多，在此不一一列出。
1.3 硬件師資力量薄弱
目前，高校相當一部分計算機硬件系列基礎課教師是從學校畢業直接進入高校教師隊伍，他們經歷讀碩或讀博的過程，本身接受的是精英教育，習慣從書本到書本，從理論到理論。工程實踐的經歷與經驗較少，教師本身對工程實踐經驗匱乏。例如，有些從事硬件教學的教師對硬件的時鐘、脈沖寬度、三態門、總線周期等基本概念及相互關系，并非全面、真正地掌握，這些直接影響硬件的課程教學，同時導致他們對教材的再處理能力下降。有的教師只能照本宣科，至于自己所講的內容在整個課程體系中到底占據什么樣的地位，有什么樣的作用，都不了解。另外，學生們當初對這些年輕的高學歷教師寄予厚望，實際的教學效果欠佳，嚴重影響了學生們的學習興趣，自然學習硬件的積極性就下降了。
2 解決問題的途徑
針對以上在硬件基礎系列課程教學過程中普通存在的問題，根據我們平時在教學中的經驗和體會，筆者提出以下幾點建議，旨在提高硬件基礎課程的教學質量，供同行們參考。
2.1 注重硬件課程之間的聯系，對硬件系列課程內容進行整體優化
如果能很好地解決硬件系列基礎課程內容之間銜接的問題，就可以提高授課效率，同時能改善教學效果。我們采取將相關性較強的課程組合在一起構成一些知識模塊，這樣能較好地解決課程內容整體優化問題。例如，將數字邏輯與電子技術合并(并非合成一門課)構成電子技術知識模塊，將相關課程的教師組織在一起進行討論，確立各門課的授課內容，構建知識的前后銜接，寫出相應的教學計劃和實踐教學環節大綱，這樣既可以使學生受到完整的電子技術綜合能力設計的訓練，又避免了某些內容重復講授。又如，將匯編語言程序設計、微機原理與接口技術及計算機組成原理合并構成計算機應用技術知識模塊，進行知識組合。匯編語言程序設計不再是一門獨立的學科，它是計算機組成原理和微機原理與接口技術等課程的先導課程，與其他課程有著密不可分的聯系，通過這三門課的教學，逐步揭示計算機硬件系統的基本工作過程。如果能從整體上把握教學，就可以讓學生了解硬件系統完整的工作原理，在基礎層次上徹底了解硬件系統。對于這幾門課程，主要整合方式有：
1) 把匯編語言程序設計和計算機組成原理結合，側重于計算機硬件的五大部件、尋址方式和指令系統的理論性教學[3]。這樣有利于把計算機組成原理中介紹的一般性的知識和具體的微機系統聯系起來，給學生打下牢固的理論基礎。
2) 把匯編語言程序設計和微機原理與接口技術相結合，側重于硬件編程能力的培養。這樣有利于學生透徹地了解微機系統，并具備扎實的硬件編程能力，有利于單片機和嵌入式等后繼相關課程的學習。
通過上述結合，對課程內容進行了精練，避免大量的內容重復，同時也解決了課時少和內容多之間的矛盾。
2.2 加強實踐教學，拓展學生的創新思維能力和動手能力
計算機硬件系列課程教學由于課時的限制，我們采取在實驗課上只安排一些重點實驗，部分容易操作的實驗由學生課后完成，實驗課后組織同學進行分組集中匯報。近兩年，我們將大二、大三的每個學期的最后一周安排成實踐周，進行一些綜合設計性訓練。例如，大二的第一學期，我們會在電子技術和數字邏輯課程結束后，提出一些選題，將學生分組，讓學生進行綜合設計。同學們看到自己設計的表決器電路、信號燈控制系統，在Verilog HDL中的仿真結果和實際系統完全一致，產生巨大的成就感。再如，在匯編語言程序設計和計算機組成原理完成后的實踐周里，我們的同學設計出了多條指令的微程序將其存到EPROM中，然后用匯編語言編寫相關的應用程序，調用自己編寫的微程序，看到預期的結果，他們終于明白了，為什么匯編中自己不能隨心所欲地造指令格式。這些都證明了實驗課和硬件理論課處于同等重要的地位。
學習之余，我們鼓勵學生積極參加第二課堂的學習活動，組織電子設計競賽課外活動小組，鼓勵學生積極參加各種競賽，接收本科生參與教師的科研課題，如暑期創新實驗等。在近幾年的電子設計大賽中，學生也收獲了不少獎項。2011年10月，在安徽省“煒煌杯”大學生單片機應用技能大賽中，我院派出的6支代表隊中，一支隊伍取得一等獎、一支隊伍取得二等獎、四支隊伍取得了三等獎的好成績，并且還榮獲了最佳組織獎、團隊二等獎等。
實踐證明，上述做法對我們計算機專業學生扎實掌握計算機硬件系列課程的知識，提高他們的學習興趣起到一個非常重要的作用。在近幾年畢業論文的選題中，我們看到了一個非常喜人的現象，選擇硬件課題的學生呈逐年上升的趨勢，這說明學生們已經有實力控制硬件了。
2.3 加強師資隊伍建設
要培養適應信息化社會所需要的創新人才，教師首先要有創新性，要對學科專業知識有獨到認知與領悟，為此需要教學和科研相長。要做好一個教師，不能只研究教學法，最根本的是要把教的東西搞透，做到深入淺出，才能把課講好講活。教師好不好的標準，十分重要的一條是看他在科研上有沒有成績，課上有沒有啟發性的東西。有一流的科研，才有一流的教學水平。教師教學也不能鎖定在一門課程上，甚至固定在一本書里，鼓勵教師分別在硬件系列課程、軟件系
列課程中交叉上課，進而軟硬件課程交叉。
為了提高教師自身的素質，我校鼓勵教師積極申報各種縱向和橫向課題，通過參與科研項目，提高自己的動手能力。另外，學校有計劃地把教師送到一些開發公司、企業和科研單位，直接參與計算機產品的應用開發。例如，我們多次利用暑假派出一些教師參加由計算機實驗儀器生產商組織的產品研發研討班，通過這樣的研討，教師的視角高了，對原理的理解更透了，講起課來不再空乏無味，因為他們有來自現場的實例，有更高層次的研發視角，同學們學習相關課程的興趣也濃了。同時，教研組安排有實力、有經驗的老教師幫助經驗少的年輕教師，安排年輕教師給老教師帶實驗、當助教，年輕教師的業務水平提高更快。
要想培養出優秀的學生，這對教師提出了更高更具體的要求:
1) 教師應具有廣泛的知識面、深厚的專業知識，在科研工作中不斷地提高自己的業務能力；
2) 實行開放式教學模式，將單一的課堂講授擴大到學生自學、討論、科研和實踐中；
3) 實行啟發式和討論式的教學方法，來激勵學生的求知欲和想象力，發展學生的求異思想。這些要求都是我們教師要去身體力行的。
2.4 加強協作精神的培養
計算機學科知識和技術更新速度快，需要人與人廣泛地合作與交流，為此在教學工作中，我們不論年老年少，不論知識層次如何，良好的合作與協作會使我們知識更加豐富。
3 結語
計算機硬件之間的關系范文6
關鍵詞：計算機硬件教學；改革；實驗教學
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)27-6724-03
An Exploration of Computer Hardware Experiment Teaching and Management
JIANG Hao
(Ningxia Bureau of Civil Aviation Air Traffic Control, Yinchuan 750009, China)
Abstract: Experimental computer hardware in the computer science teaching is a core of basic courses in the country's overall course in computer hardware and software plays a supporting role, as computer technology continues to develop in China, as well as the upgrading of computer hardware continues to accelerate, computer hardware experimental teaching computer education has become an extremely important part, but it also faces serious challenges. In this paper, to solve this problem a series of computer hardware education reform measures, so as to achieve continuous improvement of quality of teaching and the practical ability of students to become 21st century's new talent.
Key words: computer hardware teaching; reform; experiment teaching
隨著計算機技術在我國的不斷發展，以及計算機硬件設施的更新換代速度不斷加快，計算機硬件實驗教學已經成為我國計算機教學的一個極其重要的環節，但同時也面臨著嚴峻的挑戰。因此我們必須不斷對計算機實驗教學與管理進行研究與探索，從而不斷提高教學的質量，以達到不斷提高學生能力的目的。
1 概述
計算機硬件實驗教學是計算機學科中的一門核心的基礎課程，在我國的整體計算機軟硬件課程中起著支撐的作用，可以幫助學生理解一些計算機的硬件系統組成以及工作原理，從而不斷培養學生對計算機硬件結構的分析和設計開發能力。
目前計算機教學模式主要以教師灌輸為主，學生缺乏足夠的批判性和創新思維，而且實踐經驗較少，很難將課堂所學理論知識運用到實踐中去。例如在計算機組成這樣的教學中：課堂上采用的教學模型主要是以16位機為主，而我們生產和生活實踐中卻以32位機為主，這樣就造成了理論與實際的偏差。另外，計算機硬件教學所選用的教材必須既要能講述清楚一些重要概念、原理、結構，而且必須脫離具體機型，可以讓學生了解一般計算機的系統結構。
隨著信息時代的到來，我們的各種觀念都在發生巨大的轉變，因此計算機教學觀念也要發生相應的變化，必須改變傳統的以教師為主導的課堂，充分發揮學生的主體地位。另外要加強實驗在教學中的重要性，將一些抽象、難懂的概念與學生日常生活中較為熟悉的食物進行類比，給予學生充分的思考時間，，充分調動學生的積極性。
由于計算機硬件教學的實踐性很強，因此必須加強實驗教學的重要性，而且實驗教學的質量高低直接關系到學生的動手能力的提高，關系到學生是否能夠培養理論聯系實際的能力，對于學生的分析、解決問題以及獨立工作能力的提高都有著十分重要的作用。因此在基礎教學的基礎上，我們應該將理論教學與實驗教學兩手抓，兩手都要硬，適當增加實驗教學的課時數，而且要構建全新的實驗體系，將實驗分為：基礎性實驗、綜合性實驗、研究性實驗三個層次。在實驗的設計上，可以將開放式實驗與封閉式實驗相結合，讓學生可以根據自己所學的專業知識對一些實驗進行自主的設計，從而學以致用，將自己所學與實踐相結合，不斷培養自己的綜合技能，提高自身動手和創新能力。
總之，隨著信息化的不斷普及，我們傳統的計算機教學也遭受到了巨大的挑戰，需要我們結合新形勢下人才培養的需要，不斷地對計算機教學進行改革，加強實驗教學的重要性，提高學生的實踐和動手能力，不斷將自己所學知識與實際相結合，從而提高我國計算機教學的教學質量，為我國的信息化的普及奠定基礎。
2 加強計算機硬件實驗教學改革的措施
計算機技術以及半導體技術的不斷發展使得一些新穎的電路設計方法以及各種功能齊全的器件層出不窮，傳統的計算機硬件實驗教學已經無法適應這種改變，無法培養出社會需要的計算機人才，更加無法跟上當今社會計算機技術的發展水平，為此我們根據這種現狀必須不斷進行實驗教學內容、方法、手段等各方面的改革，從而讓學生掌握先進的技術，不斷跟上時代的需求，為社會的發展做出自己的貢獻。為此，目前高校的計算機硬件實驗教學可以進行以下方面的改革：
2.1 加強多層次實驗教學的構建
計算機硬件實驗教學過程的構建是一個逐步建設的過程，從而加強對課程體系系統性和完整性的構建。在這個過程中，實驗教學的課程設置不應該間斷，相反應該不斷提高其難度，內容應該逐步遞進，從而可以達到硬件實踐訓練層次化、系統化的目的，并且不斷加強學生的硬件動手能力。在課程的開設上應該理清各個課程之間的順序，避免課程設置的遺漏和前后順序的顛倒，從而使得整個硬件課程體系系統、完整，硬件實驗課程體系的設置可以參照表1。實驗教學內容的改革主要可以分為4種：驗證型、設計型、綜合型以及探索型，這四部分內容的難易度由淺入深，貫穿于整個實驗課程中，一般實驗課程主要由50%的驗證實驗、20%的設計實驗、20%的設計實驗、10%的探索實驗組成，從而形成了一個“驗證型-設計型-綜合型-探索型”的多層次實踐教學模式，其中驗證性實驗使為了加強學生的理論基礎知識，設計性實驗是讓學生了解一些基本的電路設計及其調試方法，綜合性實驗的是為了培養學生的一些綜合應用能力，提高他們分析問題和解決問題的能力，而探索型實驗的設置目的主要在于培養學生的自主能力，讓他們能夠獨立地設計一些課題，并且不斷查閱大量的資料，獨立地分析問題和解決問題，在這個過程中培養自身的創新能力，最終使得整個硬件實驗教學課程能夠達到整體性和系統性的統一。另外，驗證性課程的布置，教師可以根據學生的實際情況，設計一些預實驗方案，在課堂上，除了驗證教材上的一些實驗內容還可以驗證自己編寫設計的實驗方案，從而充分調動學生的積極性和主觀能動性。比如脫機運算器(AM2901芯片)實驗，不僅要做實驗教材規定的11種運算功能，還要求學生自己根據AM2901芯片的功能設置(I8-I0)設計出5~8種運算，從而加深對運算器的理解?？傊?，加強學生自主的實踐過程可能會遇到一定的困難，但是卻對學生形成一定的吸引力，只要學生持之以恒，就一定能夠充分地應付這些實驗操作，從而不斷提高自身的操作技能。
2.2 增強配套設備的獨立性，增加循環次數
計算機硬件實驗教學的質量對教學實驗設備的依賴性非常強，因此要想提高教學的質量必須不斷改善教學設備的性能和數量，從而改善實驗環境，達到提高教學質量的目的。目前高校中實驗設備和師資力量不足，因此學生無法充分接觸到一些設備，有的甚至是三四個人合用一臺，因此實驗教學無法取得預期的效果，我們只能采取分批上課的方法來解決這個困難，
一個實驗分8~10批，一個學生一臺設備，同時將學生與設備編號對應。這樣學生能有足夠的時間完成實驗內容，而且能夠獨立冷靜地去面對解決試驗中遇到的問題。教師在實驗課程中也能夠更好輔導學生，同時學生與設備配對后，為實驗設備的管理提供了方便。但是這種教學方法也存在自己的問題，那就是對師資力量要求較高，而且課時數也較多。
2.3 加強實驗環境的開放，不斷拓寬學生的思路
學生實踐能力和創新能力的培養主要是在硬件實驗室中得到培養的，因此加強對實驗室的建設與管理可以幫助學生水平的提高以及學校聲望的不斷提高。要想提高實驗室的教學效果，有一個很關鍵的因素就是必須不斷加強對實驗資料的整理，主要是一些實驗教學資料以及設備檔案的整理。
每門硬件實驗課程都要結合理論課程認真組織研究，以基本原理為基礎進行實驗設計，同時對基本原理進行擴充和結合，從而設計出一套由淺入深的綜合性、設計性實驗教學體系，結合一系列教學資料進行修改，例如相應的實驗教學講義、實驗教案、參考實驗報告等，最終形成一套讓學生認可的實驗資料。
硬件實驗室的開放可以不斷加大學生接觸設備的幾率，提高學生的實踐機會。由于硬件實驗課程相對來說比較復雜，學生無法單純地依據教學大綱去真正理解和獨立完成實驗的內容，因此要求實驗室簡單的開放必須靈活，讓學生可以有選擇、有計劃地去安排自己的實驗，從而提高自身的主動性。另外，硬件課程相對來說也是比較抽象的，讓學生多加接觸實驗設備有助于學生更直觀地去理解和掌握一些硬件的原理和構成，而且還能夠根據自己的興趣愛好，自主地設計一些課程以外的實驗內容，從而不斷提升實驗的效果。例如，我們設立數字電路、計算機組成原理和微機接口等開放實驗室，對學生做到實驗設備開放、元器件開放。這樣吸引學生參與實踐，學生均表現出較強的學習興趣和創造能力，取得良好的教學效果。
2.4 加強學生在教師科研中的參與度，提高學生的實踐創新能力
為了不斷提高大學生的創新精神、實踐能力以及面對就業競爭壓力，我們必須加大對大學生的創業和科研的支持力度。在一項調查統計中我們發現，有將近20%的大學生有很明顯地科研創新的欲望，教師針對這種情況必須給予不同程度的支持和鼓勵，給學生提供機會，讓他們參與到教師的可養活動中去，從而不斷提高自身的科研創新能力。讓學生參加這些科研活動，不僅可以幫助他們不斷鞏固自己的所學理論知識，而且可以不斷激發學生的科研開發能力，不斷發掘學生的潛能，培養他們的興趣，發揮主觀能動性。當然，由于學生的時間、
精力和經驗都比較少，失敗也很常見，及時有些實驗項目無法達到預期的效果，但是只要學生在試驗中能夠學習到一些知識，并且分析問題和解決問題的能力得到提高，那么實驗的目的就算已經達到了。我們經常就不同的科研項目成立不同的學生研發小組，集中對于失敗的實例進行講解、分析和討論，重新設計，探索新實驗方案。對于成功的實例也要進行討論，進一步修改完善，以期待達到最佳效果。這一措施促進了個性發展，為學生營造一個活潑主動、開放交流的學習環境和氛圍，創造一個具有科研能力、創新意識的發展平臺。
3 學校在加強計算機硬件教學系統性與實踐性的統一中的作用
3.1 根據學生的基礎來進行改革，以促進計算機硬件教學的實踐性與系統性的提高
高校中的學生相對于一些職業高校來說稍微好一點，然而一些中等職業學校的生源較差，學習方法不科學、興趣低下，計算機硬件教學質量明顯不高。面對這種情況，中等職業學校計算機硬件教師必須以科學的教學方式與教學模式提高學生的學習興趣，另外還要加強對學生學習方法的指導，從而不斷提高學生的自主學習能力和實踐能力，以期待計算機硬件教學質量的不斷提高。
3.2 加強對理論教學的歸納與總結
提高學生硬件實踐能力的基礎是要對學生進行理論知識的系統灌輸，為了加強學生的理論知識，教師在教學過程中必須不斷對所學理論知識進行歸納和總結，從而為其實踐能力的提高奠定扎實的基礎，而且在理論教學過程中，學生可能會遇到老舊型號計算機與實際應用中的計算機不配套的情況，因此教師必須對計算機硬件的發展、改革情況進行系統的講解，從而幫助學生在實際工作中面對這些問題打下良好的基礎。
3.3 促進教學一體化模式的發展
計算機硬件教學的理論教學與實驗教學是一個統一的整體，為了幫助學生將所學知識運用到實踐中去，學校應該以教學一體化的模式來壓縮單純的理論課，加強對學生的實踐指導，而且將兩者有機結合，從而提高學生的積極性，培養其實踐能力，促進計算機硬件教學系統性與實踐性的統一。
3.4 加強課堂的高效性，來促進計算機硬件教學的實踐性與系統性的統一
課堂是學生學習知識的一個主要陣地，同樣在計算機硬件教學中也要加大對課堂的重視程度，以有限的教學課時來提高教學質量。通過學生親自參與配置計算機，體驗選購計算機硬件的過程，以及教師設置的常見問題等加深他們對計算機系統的組成思考與感悟，從而激發學生探究創新的興趣和愿望。在整個教學過程中，加強學生的主動學習性，使學生自主活動，勤于動腦動手，形成積極的學習方式。通過教學方式、方法的改革提高課堂教學的高效性，促進學生理論知識系統性及實踐能力的提高。
4 結束語
硬件實驗教學質量直接影響到學生學習硬件基本知識的成效。因此我們必須不斷對其進行改革，在這個過程中不能完全依附于課堂教學，而應該在緊密配合課堂教學的前提下，開放實驗室，發展實驗教學本身的特點，發揮實驗教學培養學生獨立工作能力的優勢。另外，由于計算機技術發展日新月異，因此我們必須注重培養學生的創新思維。如何讓他們充分將自己所學的理論知識運用到實踐中去，培養自身的動手能力，從而成為21世紀的新型人才，是擺在我們面前的問題，我們必須不斷對其進行探索和研究。
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