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計算機硬件概念范文1
摘要：本文介紹了我校對計算機硬件實驗課程體系及實踐教學環節進行的改革，建立了“基礎層－應用層－提高層”三層體系結構的硬件課程群實驗體系，并對多層次、系列化的硬件實踐教學模式及訓練模式進行了探討。
關鍵詞：硬件課程群；實驗體系；實驗內容；實踐能力
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
我校計算機專業自99級開始進行了較大規模的擴招，但由于師資力量跟不上、實驗條件和實驗內容相對落后等原因，造成計算機硬件教育存在層次單一、教學內容滯后、理論與實踐脫節等問題，學生普遍存在著“重軟怕硬”的現象，畢業后硬件設計能力差，軟件開發缺少后勁。為提高學生的硬件動手能力，增強畢業生的社會適應性，學院自2002年開始進行計算機硬件課程群建設及相應的硬件課程群實驗體系建設，包括“計算機組成原理”等九門硬件課程及5門相關的實踐課程。本文對我院計算機硬件課程群實驗體系建設及硬件實踐教學環節的改革進行了探討與總結。
1構建科學完整的硬件課程群實驗體系
在原有的課程體系下，我院為本科生開設的硬件實驗教學課程有“數字邏輯實驗”、“計算機組成實驗”、“微機接口實驗”、“單片機實驗”。由于實驗條件的限制，各課程實驗內容相對獨立，綜合性、系統性較差；尚有部分硬件主干課程沒有對應的實驗課程，如系統結構。實驗課程體系存在諸多問題。
(1) 缺乏對學生系統設計能力的培養。傳統的硬件設計和軟件設計相分離的設計方法成為阻礙設計和實現復雜、大規模系統的關鍵因素。系統平臺的搭建、軟硬件的協同設計驗證和軟硬件功能模塊的可重用性已成為現階段設計方法的熱點。培養學生具有系統設計的思想成為當務之急。
(2) 缺乏對學生可編程芯片設計能力及EDA技術的培養。可編程芯片與EDA技術是現代電子設計的發展趨勢，將可編程芯片設計及EDA技術引入實驗教學中是時展的需要。
(3) 缺乏綜合性的實踐課程，學生的創新能力發揮受限。由于實驗條件限制，原有的多數實驗是基于純硬件邏輯設計的，只是在面包板上用器件構建小系統，功能擴展性差；并且只能開設數量有限、技術含量較低的實驗，學生無法開展自主的綜合性設計，無法進行創新能力的培養。
為此，經過充分調研和論證，我院首先從修改03級教學計劃入手，對課程體系中的多門課程進行了調整，同時理順各門課程間的關系，構建起了新的硬件課程體系。該課程體系由必修課程、選修課程及配套實踐三部分組成。必修課包括“組成原理”、“接口技術”、“系統結構”等基礎課程。為適應社會需求，在選修課中刪去原有的“診斷與容錯”等一些過時的課程，增加“數據采集”、“計算機控制技術”、“嵌入式系統”等社會需求較強、實用價值高的應用性課程，同時新開了“模型機設計與組裝”、“硬件綜合實踐”等實踐課程。在07版教學計劃中，又新增了“DSP原理與應用”、“嵌入式系統實踐”等新課程，保證課程體系的實用性與先進性。
硬件系列課程從體系結構上劃分為三個層次：基礎層、應用層和提高層，其課程間的關系如圖1所示?；A層為“數字電路”與“組成原理”?！皵底蛛娐贰闭n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；“組成原理”介紹計算機的基本組成和工作原理，解決整機概念；通過“電工電子實習”與“模型機設計與組裝”兩門實踐課程，強化學生的硬件動手能力。在應用層中，通過“接口技術”介紹應用層的接口和相關外設，以“嵌入式系統”等四門實用性強的課程作為選修課，每門課程都配有相應的實驗環節，并通過“硬件綜合實踐”、“嵌入式系統實踐”強化學生對基礎知識的掌握和綜合應用。提高層為“系統結構”及“性能測試與分析”實踐課程，通過學習和實踐，能夠使學生比較全面地掌握計算機系統的基本概念、基本原理、基本結構、基本分析方法、基本設計方法和性能評價方法，并建立起計算機系統的完整概念。
在硬件課程群實驗體系建設過程中，突出強調課程體系的系統性和完備性。從第1學期到第7學期硬件實驗不斷線，層次逐步提高，實驗內容銜接連貫。注意各硬件實踐的相互次序和互補，使硬件實踐訓練層次化、系列化，以此來系統強化學生的硬件動手能力。同時調整各課程的開設順序，理順每門課與前導課和后續課之間的關系，從而保證硬件課程體系的系統性和完備性。
注：所有必修課程與選修課程均開設課內實驗，包括驗證實驗(20%)、設計實驗(80%)；實踐課程單獨開設，包括綜合實驗(80%)、探索實驗(20%)。
2改革實驗教學內容與模式
計算機硬件系列課程的重要特點之一是工程性、實踐性強。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，應在實驗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，我們對該硬件系列課程的實驗教學內容和教學模式進行了改革創新。
2.1優化實驗內容，引進實驗新技術，提高硬件設計的效率和興趣
隨著計算機硬件技術的日益發展，各種各樣的微處理器不斷更新，功能不斷增強，以FPGA為代表的數字系統現場集成技術取得了驚人的發展，嵌入式系統設計也逐步成為主流。為了使學生跟上時代潮流，了解最新技術，需要不斷引入新設備、新技術，提高硬件設計的效率和興趣。如更新的“組成原理”和“系統結構”實驗臺，通過RS232串口與PC機相連，可在PC機上編程并向系統裝載實驗程序，還可在PC機的圖形界面下進行動態調試并觀察實驗的運行，使學生像設計軟件一樣來設計硬件，做到了硬件設計軟件化，大大提高了硬件設計的效率和興趣。“模型機設計與組裝”，將CPLD和FPGA等技術引入，用CPLD來設計復雜模型機?！皡R編語言”和“接口技術”補充Windows下設備驅動程序的設計與實現，增加PCI、USB的應用等內容。“系統結構”通過局域網組建小型的微機機群，研究探索多處理機操作系統，試驗并行程序的運行與任務分配調控等功能。為適應當前嵌入式芯片的迅速普及應用，新開設了“嵌入式系統設計”課程設計。針對學生已學過多門硬件課程，但仍不能完成一個完整的、可獨立工作的計算機系統設計問題，新開設了“硬件綜合實踐”，使同學親自體會設計一臺微型計算機系統的全過程。
2.2建立“驗證型－設計型－綜合型－探索型”的多層次實踐教學模式
在實驗教學內容的改革上，本著“加強基礎、拓寬專業、注重實踐、提高素質”的方針，將實驗項目分為4類，即驗證型、設計型、綜合型、探索型,實驗項目由淺入深，循序漸進。在所有硬件必修和選修課程中，全部開設課內實驗。課內實驗由驗證實驗(20%)、設計實驗(80%)組成。所有實踐課程都單獨開設實驗，包括綜合實驗(80%)、探索實驗(20%)。這樣，課內課程中開設“驗證型”和“設計型”的實驗，在后續課程設計中，開設“綜合型”和“探索型”的實驗，形成“驗證型－設計型－綜合型－探索型”的多層次實踐教學模式，系統強化學生的綜合設計和硬件動手能力。
在驗證型實驗中，注重使學生鞏固基本理論，進一步掌握基本概念和基本技能。在設計型的實驗中，注重培養學生的創新意識、設計能力和動手實踐能力。在這一類實驗中，以學生動手為主，教師輔導為輔，只給定實驗的課題及達到的目的，中間過程需學生自己去查閱資料和設計方案，直至最后調試完成。在綜合型實驗中，注重培養學生綜合運用所學知識的能力，使學生受到更為實際、更加全面的科學研究的訓練。綜合實驗的特點是沒有現成的模式可循，學生需要獨立完成硬、軟件設計和調試。在調試過程中，學生自己動手分析解決實驗中出現的問題，雖然有一定的難度和深度，但對學生很有吸引力，能使學生從應付實驗變為主動實驗，不僅提高了基本操作技能，也發揮了學生的主觀能動性和創造性。課程設計的部分內容屬于探索型實驗，學生可以自主選擇感興趣的課題及相關開發工具，寫出設計書，交給指導教師審核后實施。在這一過程中，學生需要查閱大量的資料，培養了學生的自學能力、研究設計能力、獨立分析問題及解決問題的能力和創新能力。
2.3確立“系列化硬件實踐訓練”方案
硬件實踐訓練由“課程實驗－課程設計－綜合訓練－畢業設計”四個系列組成。課程實驗――所有硬件課程都開設。課程設計――在“嵌入式系統”、“組成原理”等重點課程中開設，在這些課程的課內實驗中進行部件或模塊實驗，在課程設計中進行綜合性、創新性設計。綜合訓練――通過“硬件綜合實踐”展開。該課程安排在大四開設，是一門綜合性設計實踐課程，也是對前面所學課程的一個全面應用和總結，在硬件課程群建設中起著“總練兵”的作用。通過讓學生親自設計一臺小型計算機控制系統，包括計算機的各個部件和功能，“麻雀雖小，五臟俱全”，旨在讓學生真真切切感受到如何設計一個可獨立工作的計算機系統，強化和提高學生的綜合實踐能力，培養學生的創新思維和創造能力。畢業設計――每年精選一定數量的硬件畢業設計題目，提供實驗場所、設備及材料，讓對硬件感興趣的同學去實現自己的設計，放飛自己的理想。學生以接近于實際應用環境，完成高質量綜合設計為訓練手段，以掌握計算機硬件結構與應用系統設計作為主要訓練目的，使學生對計算機的整個硬件系統有較全面、較系統的掌握。要求學生能夠根據需要設計出一定規模的計算機硬件應用系統實例，從模板設計、制作、總線的走向、計算機部件選取、工作原理的分析、部件在模板上的部局、部件的焊接、運算能力的調試、結果正誤的判斷分析等流程的設計到具體的制作，直至最后寫出畢業論文，使學生建立系統的概念與工程的概念。
3結束語
上述改革取得了令人滿意的效果。大學生對計算機硬件實驗課程學習的興趣增強了，實驗室開放期間，有更多的學生走進了硬件實驗室。在畢業設計時，有更多的學生選擇了與計算機硬件系統設計和開發相關的課題。學生做完硬件綜合實習和硬件畢業設計課題后，普遍充滿自豪感和成就感，感到硬件設計及底層軟件開發不再可怕。通過這樣的訓練，提高了其綜合設計能力和創新能力，同時也鍛煉了他們的團隊合作精神，步入單位就能直接勝任計算機應用系統設計、開發的工作，實現高校、學生、用人單位等各方面的多贏。同時我們也應該看到，隨著新技術的不斷發展，計算機硬件系列課程及其實驗體系的建設和實驗內容的改革是一項長期不懈的工作，需要不斷完善。
參考文獻
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計算機硬件概念范文2
關鍵詞：比喻教學法、硬件系統、理論基礎
信息技術是一門理論與實踐聯系密切、發展迅速、實踐性強、應用廣泛的學科。只有掌握牢固的理論知識，才能更好的去參與實踐活動，實現理論與實踐的相結合。隨著計算機技術的發展，人類正步入信息時代，利用計算機及其網絡，負責任地獲取信息、處理信息和展示信息，是信息時代中小學生必須具備的素養之一[1]。教師作為知識的傳播者、課堂的組織者，要求教師具備良好的教學語言水平，因為語言作為課堂師生交流互動的重要手段，是課堂教學取得高效率的關鍵。比喻法教學是一種比較特別的教學方法，教師要善于運用語言技巧，以達到教書育人的目的。本文將比喻教學法用于計算機硬件系統教學中，取得較好的效果，現報告如下。
一、比喻教學法的含義
比喻教學法是一種打比方的方法，它將兩個本質上有異曲同工之處的事物相聯系。通常的做法是，選擇一個學生熟悉的事物，將其引申至未知或抽象的事物，達到讓學生更好地認識新事物的目的[2]。恰當的使用比喻教學法，能起到化繁為簡的效果，便于學生理解和記憶。
二、比喻教學法的重要性
計算機硬件系統相關知識的教學對象極其廣泛，包含初中生、高中生、大學生。對于處于這個偏遠山區的初中生來說，有一大部分從來沒有接觸過計算機，有一小部分同學會懂得計算機最基本基礎操作，極度缺乏對計算機相關理論知識的了解，就更不用說理論與實踐的相結合。但是在信息技術學科的教學中，又存在著大量的基礎性概念和理論知識，教師若是照著教材去講述相關知識，往往會使課堂變的枯燥、無味；也使得學生無法更好的掌握相關知識，提不起學習的熱情，影響整體的教學質量，曾經作為計算機專業的大學生是深有體會的。這時候若是能夠恰當的運用比喻教學法，把繁瑣、抽象的知識用通俗易懂、貼近生活的事物來描述，易于學生理解和記憶，極大程度提高了教學質量。
三、比喻教學法在具體案例中的應用
1、計算機系統的整體感知
在學習計算機硬件系統前，要對計算機系統有個整體的感知，為更好的學習相關知識打下基礎，教材對計算機系統給出的定義：計算機系統是由硬件和軟件組成的有機整體。硬件是計算機的實體部分，它由看得見摸的著的電子元件、各類光、電、機設備的實物組成。軟件是由人們事先編制的具有各類特殊功能的信息組成，它是看不見摸不著的。軟件的功能和作用是評價計算機系統性能的重要指標，同時軟件系統的發揮必須依托于硬件支撐，二者缺一不可[3]。為了使學生理解這一概念，我們使用如下方法類比。
我們把計算機系統，比喻成一個人類，那么計算機硬件就好比人類的軀體，是可以看的見摸的著的實體，計算機軟件就好比人類的靈魂、思想。是比較抽象的，是看不見摸不著的東西。一個人若是沒有思想，沒有靈魂是不行的，空有思想和靈魂也要依托于健康的軀體，只有二者統一才能說是一個完整的人，計算機系統也是如此（如圖3-1所示）。這種比喻以通俗易懂，貼近生活的事物闡述了計算機系統的構成，軟件、硬件的定義，以及二者相互協調，缺一不可的關系。
硬件：計算機系統里看得見摸的著的設備軀體：人體內，看的見摸的著的器官
軟件：各類特殊功能的信息組成，它是看不見摸不著的靈魂：指生命；人格，良心；精神、思想、感情等、它是看不見摸不著的
二者關系：軟件的功能和作用是評價計算機系統性能的重要指標，同時軟件系統的發揮必須依托于硬件支撐，二者缺一不可二者關系：一個人若是沒有思想，沒有靈魂是不行的，空有思想和靈魂也要依托于健康的軀體，只有二者統一才能說是一個完整的人
2、計算機硬件系統的學習
通過觀察計算機，結合多媒體電教工具的展示，引出一部計算機從外觀上看包含：主機、顯示器、鼠標、鍵盤、音箱、攝像頭、打印機、掃描儀等，除了主機以外的設備我們稱作“外部設備”。引出計算機硬件系統=“主機+外部設備”，主機=“中央處理器+內存儲器”，外部設備=“輸入輸出設備+外存儲器”（如圖3-2所示）。
圖3-2計算機硬件
懂得相關的知識體系，下面用比喻教學法來闡述相關知識，這里把計算機硬件系統比喻成人類的軀體進行講述，具體如下：
中央處理器CPU：CPU是計算機的核心，由運算器和控制器組成。就如同人類的大腦控制著我們的思想和言行一樣[4]。計算機的任何操作，都在cpu的控制下完成，運算器用來完成各種算術運算和邏輯運算；控制器的作用是分析指令程序、控制協調計算機各部件按程序指令工作。
存儲器Memory：分為內存儲器（內存）和外存儲器，是一個記憶設備，用來存放數據和程序的。好比人類大腦的記憶功能，當要用到的知識大腦里面沒有或者忘記了，才會去查看書籍。電腦也是一樣的，CPU根據不同的層級來訪問存儲器，先訪問內存儲器，然后才去訪問像硬盤、可移動磁盤等外存儲器。
輸入設備（Input device）：是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁，是用戶和計算機系統之間進行信息交換的主要裝置之一。如同比人類的眼睛和耳朵，是人類溝通世界，獲得信息的主要手段之一。
輸出設備（output device）：是計算機的終端設備，把各種計算結果數據或信息以數字、字符、圖像、聲音等形式表示出來。如同人類的手和嘴巴，把大腦要表達的信息表示出來。
主板Motherboard：硬件系統的其他部件全部都是直接或間接的通過主板相連接的。連接線：好比人類的骨骼、韌帶一樣把身體的各個器官連接在一起。
電源線和數據線：連接主板與各個硬件用的，電源線是電腦供電的途徑，數據線是負責主板和各部件數據的傳輸。就如同人的血管和神經，血管是血液流通的途徑，養活身體的各個系統；神經負責把大腦和骨髓個興奮傳送到各個器官。
計算機硬件知識的學習，各個部件的名稱、功能是重要的理論基礎。為了學生更好掌握相關知識，以圖表的形式更好的來詮釋比喻教學法（類比如表3-3所示）。
計算機硬件系統人類軀體（比喻描述）
中央處理器CPU：計算機的任何操作，都在cpu的控制下完成大腦：人類的任何行為，都是在大腦支配下完成的
存儲器Memory：記憶設備，存放數據記憶功能：記憶存放信息
輸入設備：計算機輸入數據和信息的途徑眼睛和耳朵：獲取外界信息的手段
輸出設備：表達計算機的信息嘴巴和手：表達自己思想
主板：連接其他各部件骨骼和韌帶：連接身體各個器官
電源線：為電腦供電的途徑血管：養活身體各個系統途徑
數據線：負責主板和各部件數據的傳輸神經：把大腦和骨髓個興奮傳送到各個器官
3、內存和硬盤的認知
剛剛接觸電腦的學生，對硬盤和內存的概念很容易混淆。內存是內部存儲器的縮寫，它是用來調取硬盤的數據供CPU處理，暫時存放數據。硬盤是外部存儲器的一種，是用來儲存所有的數據。我們用比喻教學法進行相關概念的闡述，如果把硬盤是倉庫，那么內存就可以理解成來倉庫提貨的貨車，CPU就象一個加工廠。倉庫是永久性存放貨物用的，貨車只把倉庫的東西運到加工廠進行加工，只是臨時存放貨物用的。經過這樣一比喻，便于學生理解，加深了學生對內存和硬盤的認知（類比如下表3-4所示）。
四、使用比喻教學法應該注意的事項
首先，比喻要以淺喻深，喻繁于簡，喻體要貼近生活，易于學生理解的。其次，比喻應當貼切、要能很好的闡述本體的特點。再次，比喻要用簡潔的語言去闡述，化繁為簡。最后，比喻要形象生動形象生動是對比喻的典型性和趣味性的要求。形象生動才能吸引人，才能活躍課堂氣氛，才能使學生在輕松中理解抽象、陌生的事物，才能取得較好的教學效果[5]。
實踐證明，把比喻教學法應用到計算機硬件系統的教學中，能使抽象知識具體化，使枯燥知識變得形象生動，易于學生掌握相關的知識，教學效果良好。教學有法，但教無定法。教師作為教育教學工作的組織者，應不斷的探索好的教學方法，應用到教學課堂中去，為做好教育教學工作而努力。
參考文獻：
[1]王曉東福建省中學信息技術[M]第1版福建教育出版社，20084
[2]徐學福論類比教學模式[J]廣西師范大學學報，1998年02期
[3]魏玉梅計算機組成原理[M]第1版西安交通大學出版社，20048
計算機硬件概念范文3
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。
參考文獻：
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計算機硬件概念范文4
關鍵詞： 計算機教學 教學改革 硬件教學 教學實踐
自上世紀末90年代末開始計算機科技技術的發展日新月異，與之同步的計算機硬件技術也在不斷順應著計算機軟件系統進行著高速的改朝換代，從而達到匹配其需求的目的。時至今日，隨著人機互動系統的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計算機硬件組裝的教學工作提出了新的挑戰，如何使計算機硬件教學順應計算機科技的發展是擺在計算機教育工作者面前的一個嶄新的課題。
1 當前計算硬件組裝教學上存在的主要問題
由于計算機硬件組裝教學相對于軟件教學來說，教學知識概念比較繁復，而且一些硬件與具有著高集成化的特點，這就是說計算機硬件在教學內容本身上就存在著學習的硬傷，再加上教學時許多問題比較抽象，如果不親自動手操作很難讓學生產生認同感，這就導致了當前學生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時，由于許多軟件教學課程實踐中并沒有和硬件產生必要的聯系，這就容易讓一些計算機專業學生產生輕視硬件組裝課程學習的心理。而且計算機硬件組裝的教學實踐中，往往受到課時因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應在探索和實踐中進行理解和消化的教學內容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學方式不符合學生的認識規律，也不容易調動學生的主動學習意識，這些就是當前計算機硬件組裝教學所面臨的最嚴重問題。
2 計算機硬件科技發展的背景
從學生的就業形式上來考慮，學生們所學習的計算機硬件組裝知識，必須是計算機產品最前沿的產品，所以制定計算機硬件組裝教學實踐并不是一個靜態的過程，而是要時刻關注計算機市場動態，了解計算機硬件技術的最新發展以及相應配件的換代情況。但這對于計算機學校的財力要求比較高，要盡量協調資源，盡量避免用廢棄教學機或是淘汰落后品來進行計算機硬件組裝教學實踐的情況發生。同時，從2010年對我國計算機維修市場的調查統計中顯示，只有5%的硬件維修任務是出在硬件實質損傷維修/維護上，也就是說有95%的的硬件故障任務用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費資源，這客觀反映出當前我國計算機硬件市場急需硬件專業技術人才，這也為計算機硬件組裝教學工作提供了動力。
3 以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的原則
3.1 將理論和實踐操作進行有機結合
首先由于計算機硬件組裝教學所涉及到的教學內容，如：電子電路基礎、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關硬件的匹配原理等都是具有著極強知識性和極強實踐性的知識內容，需要通過多課時、多層次的實訓教學才能達到理想化的教學目的。因為將理論和實踐操作進行有機結合是以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的首要原則。
3.2 以學生就業需求為教學目的
隨著當前計算機專業學生就業形式的日趨嚴峻，以就業為主導向的職業人才培養教育形式已經成為了專業人才培養的核心思路。同樣的，計算機硬件行業也迫切需要適合計算機科技發展需求的高素質、高聚合性、技能過硬的復合型人才，要達到這樣的人才培養效果，在計算機硬件組裝教學設計初期，就要以學生的就業需求為教學根本原則進行設計。
4 針對計算機科技發展的計算機硬件組裝實訓改革措施歸納
4.1 靈活應用調研/多媒體手段，激發學生主動學習欲望
不可否認的事實是，當前學生學習計算機硬件組裝課程時，絕大多數是被動式學習，只能通過機械的反復操作，反復記憶達到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態。這種方式很容易造成對計算機硬件組裝學習的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學實踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當然如果能找到硬件實物則更為理想）模擬制作相應的硬件實體課件，使學生產生興趣，主動的作到知識點與實物結合。同時，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學，讓學生在單位時間內盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進行全體教師的調配，大家分章節制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機內容盡量生動地展示給學生，有效地調動學生的求知欲望。而且還要盡量多安排學生在課余時間做一些相關的硬件信息調研或市場調研任務，這樣學生在進行實際調研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價值所在，
有助于學生對硬件的理解和記憶。
4.2 盡最大努力多安排實訓課時
計算機硬件組裝教學最忌諱的教學效果，就是培養出的學生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復死背而記牢，但當進行實際操作或是出現一些靈活問題時就變得不著頭緒。因此，要盡學校最大的努力多安排計算機硬件組裝的實訓課程，這樣在學生鞏固所學習理論知識的同時還大大提高了學生的動手能力，為以后就業工作實踐打下了堅實的基礎。
4.3 給學生多提供實踐操作的機會
學校可以根據自身的情況，與專業公司協商，承接一些計算機硬件維修任務。初期讓學生在老師的帶領下完成任務，后期達到獨立完成維修任務的目的。這樣通過具體的問題，學生可以用心的思考所學過的知識技能，并將其用在實處；將課堂上所學到的技能代入到實際存在的故障中，將實訓課程的內容和社會中所存在的相關問題相結合，讓學生在這樣的環境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業公司合作，推薦一些在實踐操作中比較優秀的學生，去該公司進行實習，進一步刺激學生的學習積極性，將學習與以后走入社會生存聯系到一起，讓學生對自己的人生提前作出規劃。
4.4 考核體系的完善
在傳統的計算機硬件組裝考核體系中，學生的成績基本都是由實踐操作報告來進行分數評定的，這樣得出的分數與該學生的實際操作能力有很大出入，因為考核所進行的操作部分題目大多是驗證型題目，學生比較容易通過完成，這樣所得出的分數不能客觀評價學生的計算機硬件組裝能力。因此為了針對計算機科技的發展需求，對于計算機硬件組裝教學的考核體系也應當系統化，比如制定相應的計算機硬件組裝維護考核標準，或是組織學生參加一些國家統一的認證考試，比如：全國計算機信息高新技術考試（即通常說的citt）、信息產業部推出的硬件工程師認證考試等等。
5 虛擬實訓室的建立，符合計算機科技發展需求
前文已經提到過根據計算機硬件科技發展的情況，學校應該及時更新實訓用計算機硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現在計算機職業院校多為私立辦學形式，這種理想化的硬件組裝實訓形式無法達到。所以虛擬實訓室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發展了，通過市場調研將最新的硬件配件進行編程模擬，這樣在簡化實驗操作程序的同時，也大大彌補了實訓資源的不足。而且突破了傳統的計算機硬件裝機實訓教學過分受到時間和空間制約的事實，完成了教學模式的更新。在對市場上新出現的硬件產品進行編程虛擬時，一定要與模擬實體保持一致，對于設備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進行模擬，讓學生達到身臨其境的效果。
但必須要強調的是，普通的計算機職業院校是無法達到硬件模擬高度仿真指標的，因此，虛擬實訓室不能完全的代替實物實訓教學活動。
同時，虛擬實訓室是一個依賴硬件實物模擬單元和操作模擬程序存在的實驗場所，它從根本上解決了由于經費緊張而無法實現的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統操作，其實訓效率遠遠超過了實物實訓，而且由于其實驗所用單元完全虛擬，將不會受到規格和品種不全的限制。但由于要求實訓過程的逼真，其中各個硬件單元組裝教學的過程必須用連續動畫效果表示，這些動畫的制作非常繁瑣。最后要強調的就是，虛擬實訓所操作的效果都是將操作進行理想化模式進行的，在和實際操作接軌時可能會出現手動失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實物實訓。
參考文獻
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計算機硬件概念范文5
摘要：傳統的計算機硬件基礎課教學已不適應現代科學技術的發展和社會對人才的需求，本文結合計算機專業的特點，從課程內容、教學體系、教學方法等方面總結了在硬件基礎課教學改革中所取得的實際經驗和體會。
關鍵詞：硬件基礎課；教學改革；整合課程
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
1引言
計算機硬件教學的先修課程是“電路分析”、“模擬電子學”和“數字邏輯與數字系統”。由于歷史原因，這些課程大多由電子系開設，是以理論研究為目的的課程體系，存在教學內容陳舊，課程體系老化，理論論述多，占用學時多，前后銜接不好等問題，給后續計算機硬件課的理論教學和實踐教學帶來了諸多困難和被動。而計算機專業與其他專業相比較，少有的幾個優勢之一就是對計算機硬件結構的掌握。因此，結合計算機專業的具體情況，在教學體系、教學內容和教學方法等方面對硬件基礎課程進行必要的改革就顯得尤為重要。
2整合內容、精縮課時
1) 現代科學技術的發展日新月異，計算機技術的發展更是突飛猛進。在大學本科階段，除了要給學生傳授基礎理論知識外，還要講授新技術、新理論，這就使得各高校不斷壓縮某些傳統基礎課的課時，增設一些新的課程。在這種形式下，硬件基礎課的課程體系和教學內容亟待更新。
2) 課程體系的構建是以理論知識為架構，以實際應用為目標，教學內容則應緊密結合專業核心能力對理論知識的要求。綜合時展、專業結構和課程體系的總體考慮，從98年起我們就根據計算機專業的特點，逐漸建立完善了一套硬件基礎課的課程體系。首先，在課程內容的組織與建設方面,注重了先修課和后續課程的關系,做到內容上不重復,知識點上不脫節。其次，教學內容力圖反映時代的發展，技術的進步。通過編寫出版《電路與電子學基礎》、《數字邏輯與數字系統》兩本教材重新劃分課程內容，精縮學時，將原有的64學時的“電路分析”和64學時的“模擬電子學”這兩門課程整合為課內48學時、實驗20學時的“電路電子學”課程，重新劃分、補充了“數字邏輯與數字系統”（課內48學時、實驗20學時、三周課程設計）的教學內容。
(1) “電路與電子學”課程。在電路分析部分不再追求研究線性電路的理論體系完整性，刪除了部分傳統教學內容，只保留直流分析、交流分析和動態電路三大部分。在直流分析中，刪掉了“電路分析”教學中關于支路電流法和回路電流法的內容，保留電路系統分析法中的被廣泛用于機輔分析的節點電壓法。在交流分析中，刪除了三相電路內容，而對通信中的諧振電路則詳細講解。動態電路的分析中，只通過一個簡單的RC充電回路讓學生了解時域分析的基本步驟，而將重點放在三要素法和RC無源微積分電路上。在“模擬電子學”部分，去掉了半導體器件導電原理和反饋的方框圖計算法，精簡了阻容耦合放大電路（包括多級放大）、小信號動態圖解法、差分電路分析等。相應地加強了有源器件MOS管、電流源電路和系統穩定性的介紹，課程著重講解集成運放的應用。在講解由運放構成的有源積分電路時，與前面的無源積分電路做比較，這樣有助于學生理解并牢固掌握兩種電路各自的特點。實踐證明，學生在做電子競賽時對這兩種電路的使用都非常恰當。
(2) “數字邏輯與數字系統”課程。教學內容刪除了數字電路中各種觸發器電路的內部結構和傳統設計方法中的設計技巧，精簡了中規模器件的內部邏輯介紹，縮減了卡諾圖和邏輯簡化內容。由于計算機專業的硬件課程“微機原理與接口技術”中將介紹A/D、D/A轉換，故這一部分內容就不出現在“數字邏輯”課程的教學中。將教學重點放在各類觸發器的邏輯功能觸發條件、集成電路外部功能、可編程器件和EDA技術上，要求教會學生如何通過查找器件手冊了解器件功能和使用要點。由于計算機硬件中三態門、OC門的重要性，課程加強了對其邏輯功能及應用的舉例說明。
(3) 改革組課方式。邏輯門電路是傳統“數字邏輯”教學中最難的一章，由于門電路的原理要涉及到電路、模擬電子學等方面的知識，因此在講述這一部分內容時，必須幫助同學復習有關的知識。在改革課程體系時，我們打破傳統的教學體系，將這一部分內容放在“電路電子學”課程中，在講述半導體器件后引入邏輯門電路，如MOS管可以具有開關和受控源兩種類型的功能，根據器件所給偏置條件的不同，在模擬電路中可作為放大器件或在數字電路中作為開關器件。課堂上的師生互動證明，經過這樣的調整，學生對有關門電路的問題就很容易理解掌握。通過合理地整合教學內容，改變了過去把電路模型與實際器件（如受控源和晶體管）、開關與放大作用、模擬與數字等研究對象截然割裂的組課方式，而是將它們有機地融合，找出共性和個性，講清個性，突破難點，這樣便于以統一的觀點使學生建立完整的概念〔1〕。
3軟硬結合與時共進
1) 當前國內計算機專業的普遍現象是“過軟”，即強調軟件編程，而學生的硬件動手能力非常薄弱。在計算機科學技術飛速發展的今天，計算機系統的軟硬件界限開始變得模糊，且采用軟件方法來設計硬件， FPGA、VHDL、DSP技術帶來了全新設計理念與結構體系，與之相應EDA技術和ISP器件在教學、科研等領域應用越來越廣泛。在這種軟硬件逐漸融合的背景下，計算機學科的硬件基礎課程必須要反映出這種時代的發展。
2)EDA技術分為三級：以PSPICE、EWB、Multisim等為軟件平臺的仿真分析類輔助設計技術為初級；以MaxPlus II、Quartus II等為軟件平臺，以FPGA/CPLD為硬件系統目標芯片的電子系統設計EDA技術為第二級；以NC Simulator、Virtuso、Diva等為軟件設計開發平臺、以集成電路芯片版圖設計為目標的ASIC芯片設計為最高級〔2〕。EDA技術的前兩級都與計算機硬件基礎課密切相關，因此在進行課程體系改革時，應結合實踐性教學環節，根據“基礎型、應用型、綜合型、創新型”的循序漸進的實驗課程教學體系，將EDA技術分層次地引入設置在教學中：
(1) 第一級――首先在“電路電子學”教材各章的最后一節給出PSPICE對本章典型電路的仿真實例，教材最后一章加入可編程模擬器件ispPAC。其次，增加了20學時的Multisim仿真及電路設計實驗。通過仿真實驗，將教學中的難點用直觀的圖形和曲線表述，降低了數學難度。如通過對模擬放大電路的仿真，可以直接觀察到改變電路參數所導致的波形失真，學生就很容易理解并掌握靜態工作點變化對放大電路性能的影響。最后，利用仿真平臺生動直觀方便的特點，讓學生掌握先設計、后仿真、再實際的設計方法和理念，在此基礎上，將以往的一些驗證實驗提升為綜合設計實驗。對每一個實驗都要求虛實結合，虛實互動，通過這種訓練，極大地提高了設計的成功率。計算機專業的學生取得北京市大學生電子競賽的3個一等獎，更多的二、三等獎證明，整合后“電路電子學”的教學改革取得了成效。
(2) 第二級――傳統的“數字邏輯”課程體系以邏輯代數為基礎，采用自底向上（DOWN-TOCTOP）的設計方法，教學內容以門電路－中規模集成電路－大規模集成電路－數字系統為順序排列。導致學生在學習前面局部知識的時候，缺乏整體系統概念,只會 “搭積木”拼湊式的設計，當后續“組成原理”課程要建立整機、系統這些非常重要的概念時，前面所學的一個個分散的知識點不能被融會貫通〔3〕?，F代數字系統的設計以硬件編程語言為基礎，采用自頂向下(TOP-TO-DOWN)的設計方法，因此數字電路的教學體系必須重新構建。第二級的EDA技術包含三方面內容：(1)大規?？删幊踢壿嬈骷?2)硬件描述語言；(3)軟件開發工具。所以在“數字邏輯與數字系統”的教學體系上，應以邏輯代數與VHDL語言并行為基礎，強調自頂向下的設計理念和層次化設計方法，以系統為對象，用VHDL語言描述，在EDA軟件平臺上，自上而下、逐步細化，最終完成整個系統的設計。依據整體“自頂向下”,細節“自底向上”的教學模式，在教學內容組織上，先給出數字系統的整體架構及邏輯系統的三大部件:存儲、處理、控制，讓學生有全局、整體的認識。在講述邏輯系統的每一具體部件時, 仍然遵循“由淺入深，循序漸進”的原則，采用傳統的“自底向上”的教學組織方法。在實踐教學的綜合設計部分中，要求學生必須按照從頂層抽象描述向底層結構描述，最后到可實現的硬件單元描述這一過程進行數字系統的設計。通過這種教學改革，學生的知識結構趨于合理，滿足對軟硬件結合的人才的需求。
4注重銜接 承前啟后
在計算機硬件基礎課的教學中，首先應注重介紹該門課程的主要內容、在計算機專業中的地位及與相關課程的關系，激發學生的學習興趣。其次，應注重與后續課程的銜接。由于當代大學生在入學時就具備了計算機使用的基本知識，因此在授課過程中，要有意識地用計算機硬件電路作為基礎課的授課案例。如“電路電子學”課程中，在集成運放構成的比較器一節，就可給出比較器在A/D轉換中的應用舉例，再指出A/D、D/A是計算機接口中的重要單元電路，這樣就埋下一條線索，與后續課程的知識相聯系。在“數字邏輯與數字系統”課程中所給出的案例都要盡可能為后續課程使用，如從鍵盤等引出編碼的概念和編碼器的作用；在講三態門時，可進一步給出物理上總線的概念，解釋當譯碼和讀寫信號設計錯誤時，CPU訪問存儲單元數據總線嚴重沖突會造成死機的原因；在存儲邏輯一章，介紹完寄存器隊列（FIFO）的邏輯結構后，可讓學生設計寄存器堆棧（LIFO）的邏輯電路圖。在該課程的實踐教學中，所給出的設計題目包括總線緩存器、全加器、鍵盤掃描電路、硬件控制器等計算機的基本功能部件。通過這種方法引導學生思考，建立必要的知識關聯及整體概念，最終達到對計算機硬件系統基本知識融會貫通的目的。實踐證明，這種訓練對于今后的“組成原理”課程和“嵌入式系統”設計都打下了堅實的基礎。
5黑板、多媒體、EDA仿真
高校的教學手段基本都采用多媒體。多媒體圖文并茂、生動有趣，但很容易變成另一種形式的照本宣科或“填鴨式”教育。在教學中要綜合多種教學手段，注意針對不同的教學內容去尋求最佳的表述方式：黑板＋粉筆、電子教案、實物投影、動畫課件、虛擬電路。計算機硬件基礎課教學內容多，知識點雜，不容易理解。對于較難理解或學生有爭議不明白的問題，傳統的“粉筆＋黑板”有其獨特的靈活性，既可以表述學生課堂思維的過程，又有利于師生交流互動。在課間讓學生自己擺設實物投影，增強學生的感性知識，課間的學習氣氛仍生氣勃勃。錄像CD和動畫課件則留給學生自己觀看。計算機硬件基礎課程的實踐性強、信息量大、EDA設計技術應用廣泛。在授課時通過EDA仿真將驗證實驗與理論教學相結合，解決理論與實踐的時空分離弊端，通過提問、思考、演示、總結等一系列步驟，循序漸進，調動學生參與教學的積極性，充分發揮學生的主動性。值得注意的是，在此過程中，教師一定要掌控好演示進程，既不能影響教學進度，又要協調好單位時間教學信息量與學生接受理解能力之間的矛盾。
6結束語
硬件基礎課的教學改革，涉及課程多、學術性和技術性強，是一項系統工程，需要教師付出不懈的努力，不斷學習新技術，及時更新教學內容，完善教學方法，才能更好地提高教學質量，更好地培養適應社會的發展人才。
參 考 文 獻
計算機硬件概念范文6
關鍵詞：計算機硬件；課程體系；整體優化；應用型人才
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0036-02
根據創新型復合人才培養模式，計算機類人才必須具備三大專業能力：計算思維能力（抽象思維與邏輯思維），算法設計與分析及程序設計能力，計算機系統的認知、分析、設計和應用能力。[1]計算機硬件課程體系就是培養對計算機系統的認知、分析、設計和應用能力的教學模塊。計算機硬件課程體系主要包括“電路與模擬電子技術”“數字邏輯”“匯編語言程序設計”“計算機組成原理”“單片機技術”“微機接口技術”“嵌入式系統”“計算機系統結構”等課程。大部分課程是計算機專業的基礎核心課程，也是學生在計算機學科領域深入研究和發展的必備知識，其中“計算機組成原理”是全國碩士研究生入學統一考試計算機學科專業考試課程。以上充分說明了硬件課程體系在計算機專業教學中的重要性，同時也對我國高等院校的計算機硬件課程體系提出了更高的要求，因此對硬件課程體系進行整體優化和調整是當前計算機專業教學亟待解決的問題。
一、計算機硬件課程體系現狀和存在的問題
1.課程體系結構缺乏系統性
硬件課程體系中的各門課程雖然教學內容不同，教學側重點也不同，但從屬于統一的體系結構，存在一定的層次銜接關系。而很多高校在設計硬件課程體系時，受傳統的“重軟偏硬”思想的影響，盲目加大軟件類課程的教學學時，將人才培養計劃中必不可少的硬件課程孤立地安排在教學計劃中，忽略了硬件類各門課程之間的系統聯系，不考慮內容的銜接與整體的優化。在教學過程中，教師往往只孤立地注重一門課程的完整性，不重視與其他課程相互滲透的交叉關系，不注重為學生后續相關課程打下鋪墊。由于“計算機組成原理”是碩士研究生入學考試專業課程，有些高校不得不增大該門課程的教學學時，但竟沒有開設該課程的前導課程“數字邏輯”。而另一門前導課程“匯編語言”甚至安排在“計算機組成原理”后教學。課程體系結構缺乏系統性，造成教學內容脫節，知識點孤立，一些課程教學內容重復，嚴重影響教學效果的提高以及計算機專業人才培養的質量。
2.學生的畏懼心理
硬件課程體系中的課程知識點多，理論性強，概念比較抽象。學生在學習過程中不能在掌握抽象概念的同時進一步進行應用驗證。[2]而軟件課程只需要一臺PC機，學生就能在課后對學習內容通過編程驗證，采用直觀的方式完成作業和復習，充分調動起學生的學習積極性。高等院校過于重視組織學生參加各類程序設計大賽，無形中就讓學生以為只要具備程序設計能力就達到了計算機學科人才的要求。因此學生對硬件課程不重視，孤立地記憶各個知識點，僅僅為了參加考試修滿學分才學習，一提到硬件課程就頭疼，產生畏懼心理。
3.課堂教學效果差
在硬件課程的教學中，由于教學大綱制訂的不合理，教師過分依賴教材進行課堂教學。教材內容陳舊，教材的更新往往跟不上計算機硬件技術的高速發展，許多新技術新思想未能融入到課程體系中。而且現在高等院校課堂普遍采用多媒體教學方式，教師上課所用的教學課件僅僅就是教材的重復，教師的教學方法單一，純粹為完成教學內容而教學，通過傳統的講授教學方式把知識硬灌輸給學生，課堂教學內容與實際應用嚴重脫節，針對性不強，學生只能被動接收孤立的知識點，無法抓住硬件課程的精髓，直接影響學生學習硬件課程的積極性，最終造成學生無法對計算機系統形成一個整體的認識。
4.實踐教學的誤區
由于大多數高等院校由于經費不足，計算機專業實驗設備的投資更偏重軟件類課程，而硬件課程實驗設備前期投資較大，后期的維護費用高，課程體系中的“模擬電子技術”“數字邏輯”“單片機技術”等課程由于實驗設備的缺乏，更多的是將這些實驗課程安排到電信系來開設，直接導致理論教學同實驗教學的脫節。而“計算機組成原理”的實驗也僅僅是在實驗箱上完成，按照實驗指導書上的連線圖，學生只需要動手插上連接線，撥動幾個開關，通過指示燈的亮和滅記錄下結果就行了。[3]而且安排的實驗全部是驗證性實驗，對學生理論知識的理解沒有很大的幫助作用。
二、計算機硬件課程體系整體優化的探索和實踐
針對目前我國高校計算機硬件課程體系的現狀和普遍存在的問題，以培養“三重一高”應用型人才為導向，可以采取以下措施對硬件課程體系進行整體優化來有效地提高計算機技術人才培養的質量，符合科學發展觀的人才培養模式。
1.創建“三重一高”應用型人才培養模式
“三重一高”應用型人才培養的核心思想是以“重基礎、重技術、重能力、高素質”為本，創建符合科學發展觀的人才培養模式。通過該人才培養模式能促進學生的全面發展，不斷地提升學生的思想品德、科學文化素養、身體素質、心理健康、動手實踐能力以及創新意識。在制訂人才培養模式時，院校要及時關注當前社會對計算機技術人才的需求，結合高等院校的辦學層次和自身特征，充分發揮出學生的特色，才能讓學生有更強的社會競爭力和發展潛力。
2.優化計算機硬件課程體系結構
（1）修訂教學大綱。根據人才培養模式的要求，及時修改計算機類各專業的教學計劃，充分認識到計算機硬件課程體系在培養計算機技術人才的重要地位。組織承擔硬件教學課程的教師理順該課程體系中各門課程的銜接關系和內在聯系，有效地整合硬件課程體系中的課程，將多門課程中重復的內容進行有機融合，重新制訂各門課程的教學順序和教學學時，避免課程教學脫節和教學內容的重復，還可以增設“硬件工程師培訓”“嵌入式工程師培訓”等硬件類的專業選修課程，通過分析各門課程的側重點以及授課老師的集體交流，擬定出一套能充分體現硬件課程系統化教學的教學大綱。教學大綱中可以將技術落后以及與后續課程聯系不大的內容刪除，并及時將計算機硬件技術的發展前沿和最新成就補充進來。
（2）編寫適用教材。根據本校的教學實際情況組織教師編寫符合人才培養模式的硬件教材，在強調理論知識的同時，采用深入顯出的方式分析抽象的原理，并增加學科的前沿技術，引導學生去進一步深入探討。注重培養學生的創新意識，使得整個課程體系中的教學過程更連貫，教學效果更好；并完成與教材配套的多媒體教學課件。該教學課件不能僅僅做成是復制教材內容的PPT文檔，要充分體現多媒體輔助教學的功能，要采用多種形式來演示抽象的理論知識點。比如可以利用仿真軟件來動態演示輔助教學，還可以采用FLASH動畫效果來加深學生對知識的理解，消除對硬件課程的畏懼心理，充分調動起學習硬件課程的積極性，學習效率更高。針對一些比較重要的硬件課程，還可以編寫該課程的學習指導與習題解析，幫助學生課后自學和復習。
（3）建立教學網站。利用豐富的網絡資源建立硬件課程網站，分模塊將各門課程的學習資源以開放形式提供給學生，讓學生在課后能及時補充學習內容，獲取更多的新技術和學科的發展動向，并通過在線交流來實現師生間對一些核心知識點的探討。學生也可以通過該網站提交作業和設計報告，并向教師提問。教師也能在該網站獲取學生的反饋信息，及時調整教學進度，采用合適的教學手段和方法。
（4）建設課程試題庫。為了進一步提高教學質量，科學地進行教學評價以及端正學生的學習態度，必須嚴格遵循人才培養模式和教學大綱，科學建立起各門硬件課程標準化的試題庫。并且要動態地更新試題庫，通過計算機系統自動完成整個考試過程，真正實現“考教分離”。教師在教學時必須嚴格遵循該課程的教學大綱，按要求將重難點講清楚和透徹，避免考試前透題，以及改卷時送“人情分”。
（5）注重實踐環節。實踐環節是培養學生創新意識的最好途徑，不能僅僅將實踐教學作為理論教學的附屬品，要切實把實踐教學貫穿整個硬件課程體系當中，嚴格遵循實驗教學大綱，編寫規范的實驗指導書，改革實驗考核方式，引起學生對硬件實驗的重視。在注重理論知識的同時，也要培養動手實踐能力，提高綜合素質。[4]一般硬件實驗設備的投資比較大，后期的維護費用也比較高，可以建立起硬件虛擬實驗室，提供給學生更多發揮創新潛能的機會。像“數字邏輯”“計算機組成原理”和“單片機技術”等課程將一部分驗證類實驗在實驗箱上通過連線完成，設計類和綜合類實驗可以在計算機上用“軟件”的方法來實現，采用EDA技術，應用Multisim、Proteus仿真軟件、VHDL硬件描述語言，擴展學生的思維，激發學生的創新意識。同時注重培養學生的工程實踐能力，充分利用實驗中心的創新實驗平臺，鼓勵學生參加各類硬件設計大賽、電子競賽和“大學生創新性實驗項目”。
（6）加強教師隊伍建設。注重硬件課程體系特色教學團隊建設，調整師資結構，通過引進高層次的人才，建立學科帶頭人、師范教師與骨干教師相結合的師資隊伍。定期組織教師開展教研活動，及時發現課程體系中存在的問題，進一步地進行修改。注重教師的培訓，對新進教師采用導師培養制度，并有計劃地安排教師出外學習培訓以及參加各種學術交流會議，能獲取該學科的最新技術。鼓勵教師以團隊形式申報各類教學研究項目，有計劃地開展教學改革。
三、結語
計算機硬件課程體系整體優化的實現要經歷一個長期的過程，需要結合理論教學、實踐教學、師資培訓、考核方式、教學模式與手段等多方面進行優化。近兩年在湖南工學院計算機信息學院推行新的硬件課程體系以來，教學團隊在教學中通過不斷的實踐探索，采取了合理制訂應用型人才培養計劃、修訂教學大綱、重新整合教學內容、改變傳統的考試模式、加強實踐教學、增設創新實驗室等多項措施。從教師和學生提交的問卷調查表以及硬件課程考試成績統計等數據來看，獲得到了較好的教學效果，提高了教學質量，學生對硬件課程的學習積極性和學習效率都有了明顯的提高。另外在“三重一高”應用型人才培養方面獲得了比較明顯的效果，學生在各類競賽和創新實驗項目成績比較顯著，就業率也得到了提高。從畢業生就業的回返調查來看，用人單位普遍認為學生的動手實踐能力比較強。實踐證明對計算機硬件課程體系進行整體優化，是培養應用型人才的必然要求。
參考文獻：
[1]陳付龍，齊學梅， 羅永龍，等.創新能力驅動的層次化計算機硬件課程群構建與實施[J].大學教育，2013，（2）：40-42.
[2]吳衛江，趙建輝，劉博.也談計算機硬件課程群建設[J].計算機教育，2012，（1）：28-31.
