前言：中文期刊網精心挑選了計算機硬件類專業范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
計算機硬件類專業范文1
關鍵詞:硬件類課程;創新能力;教學改革;實踐教學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1引言
隨著計算機網絡與通信技術、集成電路技術和計算機軟、硬件軟件技術的飛速發展,我國高等院校計算機專業教育的內容與形式都發生了很大的變化。如何跟上飛速發展的計算機科學與技術,培養具有創新能力的高素質計算機專業人才,是高校計算機專業教育面臨的新挑戰。
計算機是一個由硬件系統和軟件系統組成的復雜系統。隨著現代計算機系統的功能逐漸增強,對計算機專業人員硬件知識的要求也越來越高。作為計算機專業的核心課程之一,硬件類課程在培養學生的實際動手能力、工程實踐能力、開發創新能力等方面具有非常重要的作用。但由于目前國內高校計算機教育中普遍存在著“重軟輕硬”的現象,使得計算機專業在硬件課程的設置、知識體系和教學內容等方面存在著諸多不盡人意的地方,教學質量難以保證,致使許多計算機專業畢業生的硬件設計與動手能力較差,根本無法勝任計算機硬件方面的相關設計和應用工作。本文針對目前國內高校計算機專業教學中普遍存在的問題和不足進行探討,結合自己多年的教學經驗,提出了硬件類課程教學改革和學生創新能力培養的幾點想法。
2存在的主要問題
計算機硬件類課程的內涵十分豐富,主要包括:電工與電子技術、數字邏輯、計算機組成與體系結構、匯編語言程序設計、微機原理與接口技術、單片機及應用、嵌入式系統等。這些課程雖然特點不同、內容各有側重,但普遍存在工程實踐性強,應用技術含量高,課程內容抽象難學的特點,影響了硬件類課程的教學效果。目前國內高等院校計算機專業硬件類課程教學中主要存在以下幾方面的問題。
2.1專業設置普遍“重軟輕硬”
硬件和軟件是計算機系統不可或缺的兩大組成部分,二者相互依存,不可分割。與之相對應,硬件類課程和軟件類課程也相輔相成,構成了完整、科學的計算機專業知識體系。計算機的軟硬件設計技能是一個合格的計算機專業畢業生本應具備的基本技能。但由于硬件類課程和軟件類課程各自不同的特點,使得硬件類課程的教學對師資、設備乃至學生的學習基礎與學習能力等方面的要求相對軟件類課程要高,國內多數高校限于師資、設備、資金等各方面條件的制約,硬件類課程能砍掉的盡量砍掉,不能砍掉的課程也盡量壓縮課時,在硬件類課程的教學及實驗室建設方面明顯不足,導致多數高校軟件類課程課時相對較多而硬件類課程課時相對較少,在專業設置方面“重軟輕硬”的現象比較嚴重。不少計算機專業的學生只將注意力和興趣集中在各種編程環境、開發工具、數據庫、計算機網絡的集成技術上面,對于硬件技術的學習和應用研究不感興趣或忘而生畏。
甚至有的學者也認為,計算機專業的學生可以“只要用鍵盤、鼠標就能演奏出各種美妙的音樂”。這種認識對于我國培養自主創新型人才是極為不利的。
2.2硬件類課程教材與教學內容相對陳舊,課程體系有待完善
隨著科學技術的迅猛發展,計算機更新換代頻繁,新產品、新技術不斷涌現。在計算機專業的教學中,如不及時引入新知識,很容易造成教學內容滯后。目前許多高校在制訂硬件類課程的教學計劃時,主要根據本校的設備性能和師資水平來選擇教材與教學內容,這就不可避免地造成了很多教學內容相對陳舊,與當前主流的計算機硬件技術差距太大,與實際應用嚴重脫節,對學生缺少吸引力,難以激發學生的學習興趣。比如國內多數高?！稊底诌壿嫛方滩牡膬热葸€是以中、小規模集成電路為主,而對大規模、超大規模集成電路的內容很少涉及;《微機原理與接口技術》則以80x86系列微機為背景,以8259、8255等芯片的講解為重點,而對在應用領域處于主流地位的ARM、DSP、FPGA等新型技術涉及較少。這種教學內容與現實技術脫節的現狀嚴重影響了計算機硬件類課程的教學質量。另外,由于計算機硬件類課程體系不夠完善,導致有些內容在多門課程中重復出現,如數制在“數字邏輯”、“匯編語言”、“計算機組成與體系結構”、“單片機”等課程中均要講到;再如有關中斷、接口控制方面的內容在“計算機組成原理”、“匯編語言”、“微機原理與接口技術”、“單片機”等課程中均有涉及。教學內容的重疊一方面占用了有限的教學學時;另一方面也會使學生感到疲勞,并對課程設置產生不滿情緒,影響學習效果。
2.3重視課堂教學,輕視實踐教學,缺乏創新能力的培養
計算機硬件類課程是實踐性很強的學科,學生必須具備足夠的實踐動手能力才能適應社會的需求。相對于僅需要一臺電腦、幾本書及相應的軟件應用平臺就可進行軟件類課程的學習,硬件課程實踐教學的實施比較困難,設備投資大,通常每門課程需要配備專門的實驗設備和相應輔助設備,且對實驗輔導和設備維護人員的要求也比較高。多數高校在硬件課程及實驗條件建設方面都明顯不足,實踐教學的課時過少,而且驗證性實驗占絕大多數,造成學生硬件動手能力普遍低下,其創造力無法得到訓練,導致了計算機硬件課程在實踐教學上的不足。從而出現了“重理論、輕實踐、重考分、輕能力”的現象,這不利于學生扎實地掌握硬件知識,也無益于學生動手能力的提高,必須通過深化硬件課程的教學改革加以改進。
2.4各門課程間的有機聯系不足,學生無法駕馭整個知識體系
現代計算機系統的功能越來越強,計算機軟、硬件的界限日漸模糊,許多軟、硬件的實現可以相互轉化。而在目前的計算機教學中,硬件知識與軟件知識間缺乏足夠的聯系和交叉互補,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,也就不能形成完整的知識體系,更無法做到軟、硬件知識融會貫通。另外,由于前面所提到的計算機硬件類課程要在不同的學期內開設,各門課程間既有聯系又各自相互獨立,加之內容繁瑣,受課時數等因素的限制,在硬件課程的教學中往往只注重各自的重點而無法顧及到各門課程間的聯系,導致學生無法對計算機硬件系統有一個完整的認識,出現“只見樹木不見森林”的現象。其次,硬件類課程間缺乏充分的銜接,如“數字邏輯”、“計算機組成與體系結構”、“匯編語言”與“微機原理與接口技術”等課程內容的關聯很難統一,有些知識點多門課程中重復,而有些知識點缺失,導致學生知識的增長沒有漸進性、系統性。所有這些都導致了學生的專業知識體系不夠健全。
2.5學生對硬件課程的學習興趣普遍不高
由于計算機硬件類課程體系龐大,內容繁雜,原理層面的內容較多,學生對抽象的原理和復雜的硬件電路很不適應,容易使人感到抽象、繁瑣、空洞、枯燥,而無從下手。其次,學生對硬件課程的了解不夠全面,認為硬件課程只是學習計算機的內部工作原理,在計算機應用中無關緊要,認識不到硬件技術在應用方面的重要性,再加上相應的實踐環節難以保證、課程考試評價體系中對硬件實踐能力的重視不夠,導致學生在學習中缺乏積極性。
計算機硬件類專業范文2
[關鍵詞] 離散數學 專業特色 創新能力 教學改革 教學方法
離散數學是計算機應用類專業的一門重要的專業基礎課，在計算機、電氣與信息工程中扮演著重要的角色，是隨著計算機科學的發展而逐步形成的一門新興的工具型學科，建立于20世紀60年代初期，是研究離散量的結構及相互關系的學科。它在算法與數據結構、程序設計語言、數值與符號計算、操作系統、編譯系統、軟件工程與方法學，數據庫與信息檢索系統、網絡與分布式計算、計算機圖形學及人機通信等各個領域都有著廣泛的應用。對這門課程的理解、掌握和拓展，將對學生的數據分析、組織、處理能力有極為深刻的影響；同時也可以培養學生抽象思維能力和邏輯表達能力，提高發現問題、分析問題、解決問題的能力也有著不可替代的作用；而對于從事計算機科學及其應用的科技工作者來說，離散數學更是必須掌握的重要基礎。
一、離散數學課程教學中存在的問題
近年來，大部分高職院校離散數學教學課時不但沒有增加卻在逐年遞減，甚至有些高職院校完全取消了離散數學課。例如，我院目前在計算機專業所開設的數學課程僅有《高等數學》，而對于計算機專業的學生來說，由于所從事的計算機科學所需要的高度的數學訓練幾乎全來自離散數學而非連續數學，所以學生即看不到所學的數學知識有什么用處，體會不到數學的應用價值，同時還不知道什么是《離散數學》，更不要提對離散數學重要性的認識。這可能會對離散數學課程的設置帶來不少阻力，因此，應加大對離散數學重要性的宣傳力度，積極尋求來自各方面的支持與配合，從而使新課程的設置得以順利實施。
同時，作為課程本身也有以下幾個弊端：
⑴培養目標不明確，沒有制定與計算機應用類專業人才培養目標一致的離散數學教學計劃，缺乏應用能力和創新意識的培養，不能滿足現代高職教育對人才培養的需要。
⑵教學內容處理簡單，教師把該門課程當成數學課來處理，離散數學包括數理邏輯、集合論、代數系統、圖論、組合數學等多個彼此獨立的數學分支，離散數學將這些知識有機組合成為合理、完善的體系。這些知識具有或多或少的聯系，但又自成體系，致使學生感覺各部分內容聯系不大，對課程學習的目的不明確，學生甚至覺得這門課程和計算機科學聯系不起來，從而缺乏學習興趣。
⑶離散數學內容多、概念多、理論性強、抽象、解題方法靈活，學生一時難以理解和記憶，并且對定義和定理之間的聯系缺乏一定的概括能力，在實際教學中學生興趣不高，教學效果不理想。
⑷教學過程還不能圍繞“職業”的目標開展各項教學活動，課程的內容與參與工作后的實際問題相互脫節，缺乏有機的結合，沒有體現課程為專業服務的基本原則。
⑸課堂教學大多采用傳統的“黑板+粉筆”教學手段，課堂教學的信息量受到一定的限制，教學體系中缺乏運用現代化的教學工具解決實際問題的內容，缺少將抽象知識轉化為實際應用能力的平臺。
⑹沒有建立合理有效的評價體系。
針對實際教學中存在的問題，提出了改革措施。
二、以應用型人才和創新意識為核心的計算機應用類專業《離散數學》課程設計
對于課程設計這一概念的理解并不統一，歸結起來有狹義和廣義之分。本文指的是狹義的課程設計，它是指對某門課程的目標、內容、結構、教法及考核的組織與安排。
1.結合高職院校人才培養模式的特點設置課程培養目標、優化和整合教學內容
準確定位離散數學課程目標，是課程改革的首要任務，也是優化教學內容，選取科學有效教學方法的依據和根本。我們認為離散數學教學的三大目標是：
（1）掌握離散數學的基本理論與方法，培養抽象的離散思維能力與邏輯思維能力。
（2）為諸多計算機應用類專業后續專業課程提供支持。
（3）作為計算機應用類專業的應用與研究工具，能夠解決本專業的實際問題。
我們認為，選取合理的教學內容是保證完成教學目標的根本。教師在選取教學內容上應從學生實際出發，兼顧專業與應用，形成具有自身特色的教學大綱和教學內容。離散數學具有很強的應用性，特別是對于計算機應用類專業，更是有明確固定的應用領域。因此，在教學過程中應采取“實用為主”的原則，根據計算機應用類各個專業的人才培養方案，調整課程結構，組合課程體系，優選課程內容。首先，離散數學還是一門數學課程，要突出數學的特色，即數學的符號化、形式化、抽象性、嚴密性及邏輯性特點，使學生學后能提高離散抽象思維與邏輯思維能力。其次，對計算機應用類專業的學生來說還應解決專業領域中出現的問題，在教學中注重從理論知識、基本概念、實踐應用等多角度、全方位的介紹離散數學與其他后續課程之間的關系，讓學生了解、領略離散數學在后續課程和本專業中的重要作用，如數據結構、操作系統、編譯原理、數據庫原理和人工智能、形式語言及自動機、數字邏輯等都離不開離散數學。代數結構是研究關于運算及其規則的學科，代數方法被廣泛應用于可計算性與計算復雜性、密碼學、網絡與通信理論等；圖論為數據結構和數據表示理論等奠定了數學基礎和描述方法。圖論中的通路與回路，為研究操作系統中是否存在死鎖問題提供理論依據。支配集、覆蓋集與近年比較熱門的無線傳感器網絡研究有著密切的聯系。不僅離散數學的基本思想、概念和方法廣泛地滲透在計算機科學與技術的各個領域，而且其基本理論和研究成果更是全面而系統地影響和推動著計算機科學與技術的發展。
2.綜合利用多種教學方法
教學方法的改革是提高教學質量的重要保證。離散數學課程的特點是定義多、定理多、公式多，內容抽象，邏輯性強，教學時數又少，傳統的教學模式己越來越難適應這種大容量、少課時的教學要求。只有采取新的符合教學規律的教學方法、教學模式，將現代教育技術充分而有效地應用于教學之中，才能在有限的教學時間中，增加單位時間的信息量。傳統教學手段和多媒體教學有其各自的優勢和不足，應互補而非對立。如離散數學中大量的概念、公式和定理，若由教師板書，勢必占用很多時間，學生也會產生倦怠感，借助于多媒體手段就可以使教師有更多的時間進行講解。然而，作為一門數學課，如果教師只坐在操作臺前，缺少了共同的解決問題過程，學生的思維能力就形成不了，這也是一種失敗。因此，如何將傳統的教學方法與現代化教學手段恰當的結合，做到優勢互補是我們進行教學改革的一個新課題。高度的抽象性和嚴密的邏輯性，是離散數學的兩個顯著的特點，它決定了離散數學教學不僅應注意傳授知識，更應注意培養學生的抽象思維和邏輯思維。多媒體輔助教學的優點是形象、具體，但當教學中需要培養學生的想象能力、抽象能力和邏輯推理能力的時候，若用屏幕上有限的“形象”代替了學生更接近數學本質的“想象”，用屏幕上個別的“具體”取代了學生的數學“抽象”，用屏幕上的快速推導，取代了板書教學中邊寫邊想、師生互動的邏輯漸進過程，也許反而減弱對學生的能力的訓練。所以，在采用多媒體課件教學的過程中，一定要配合黑板板書，并靈活采用啟發式、發現式、討論式等多種教學方法，即應針對教學內容采取與之相應的教學方法和手段，這樣才能發揮各種教學方法的綜合功能，取得最佳的教學效果。
3.建立合理有效的評價體系
由于高等職業技術教育的性質和培養目標所決定，高職數學教學質量評價標準不能等同于普通高等教育。檢驗高職辦學質量如何的最終標準，要看培養的學生能否適應市場、受市場歡迎，因而數學教學質量評價標準，要根據所學的知識是否符合崗位所需要的標準，所學的知識是否在未來的工作中用得上、用得好來制定，使數學教育評價體系更具科學性和實用性。因此，采用形式多樣的考試形式以及教學評價方式應該是整個教學改革不可缺少的環節。在教學評價中加大應用能力的考核比例，避免造成高分低能的現象。我們可以建立嚴格，詳實的考核標準，在學期之初發給學生，讓學生了解數學教學的考核標準，知道自己該怎么做，如何做。
我們將學生成績考核標準分為三部分：“30%平時測評+30%基礎能力測評+40%應用能力測評”。30%平時測評是對學生學習過程的考核，包括學習態度、學習紀律、上課出勤、上課回答問題、課堂練習、平時測驗、課后作業完成等情況。30%基礎能力測評是對學生數學基本能力的測評。它主要考查學生對數學基本概念的掌握和理解，對公式、性質、定理的運用與理解，考核學生基礎知識的掌握情況，這部分考核采用期末閉卷考試形式，限時完成。40%應用能力測評是開放式考試成績。可以口試和筆試結合、采用做大作業和讓學生寫小論文等形式。它主要考核學生應用數學知識解決實際問題的能力。為防止抄襲,教師對該項考核完成優秀的學生論文、報告還要進行答辯，再做出最后的成績評定。
這種考核評價方式能充分體現高職數學教學“以應用為目的，重視創新，提高素質”的原則，而且能夠給學生一個綜合的評定，是由單純數學理論知識的考核轉變為知識、能力和綜合素質的考核。
離散數學教學的最終日的是為計算機應用類專業的學生提供必需的數學基礎，如何開好此門課程，是擺在我們面前的一個現實問題，涉及到課程目標的準確定位、優化和整合教學內容、綜合利用多種教學方法、建立合理有效的評價體系等諸多方面。
參考文獻：
[1]何中勝.《離散數學》教學中的問題分析與對策研究[J].高等理科教育，2007，(75).
計算機硬件類專業范文3
關鍵詞:教學改革;案例教學;硬件基礎
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1引言
當今社會對于熟練掌握計算機應用能力的復合型人才的需求日趨旺盛,熟練掌握計算機的通才極為緊缺。為滿足社會的需要,培養出適應新世紀我國現代化建設需要的具有創新精神、實踐能力和創業精神的高素質人才,在高等院校加強學生掌握計算機理論知識和實際應用能力的培養勢在必行。
基于通識教育的大類培養,實施精英教育是大連理工大學提出的教學改革指導方針?！坝嬎銠C硬件技術基礎”課程是培養學生利用計算機從事科學研究和科技開發工作的技術基礎課程。1997年教育部高教司頒發“加強非計算機專業計算機基礎教學工作的幾點意見”以來,我校便開始執行計算機基礎教學三個層次的課程體系,“計算機硬件技術基礎”課程成為面向全校非電類專業開設的第二層次計算機技術基礎類課程之一。2003年教育部計算機科學與技術專業教學指導分委員會又下發“關于進一步加強高等學校計算機基礎教育教學的意見”(以下簡稱“意見”),把“計算機硬件技術基礎”列為重點核心課程,并提出了教學基本要求。
“計算機硬件技術基礎”是大連理工大學非電類理工科專業技術基礎限選課程。本課程是一門面向應用的、實踐性和綜合性的通識教育課程。本課程主要講授計算機硬件的基礎理論、基本技術和方法,教學目的是培養學生應用計算機硬件技術知識解決本專業及相關領域中問題的能力,使其能成為具有較強實際動手能力和科研開發能力的應用復合型人才。培養學生利用軟硬件相結合的方法分析解決本專業領域的思維方式,從而為學生進一步學習計算機的后續課程,學習和應用相關方面的新知識、新技術打下必要的基礎。
2立足創新能力培養,構建“硬件”教學課程體系
“計算機硬件技術基礎”作為非電類專業的計算機技術基礎類核心課程之一,其教學改革應符合精英人才培養這一目標。“計算機硬件技術基礎”課程包含了眾多的計算機硬件基礎知識、基本理論和基本方法,而且具有很強的系統性和實踐性。該課程對于強調培養學生的實際動手能力、工程實踐能力、開發創新能力具有特別重要的意義。任課教師不能只“教”計算機的硬件知識,還應特別重視培養學生的創新能力。課程組的任課教師根據這一思路,充分借鑒了國內外相關高校成功的教學實踐經驗,設計了以基于通識教育的精英人才培養模式為導向的“計算機硬件技術基礎”課程體系。從教材建設、教學內容、授課方式、實踐環節、考核體系等方面全方位構建計算機硬件基礎教學體系。經過近四年來的教學實踐,該門課程取得了良好的教學成果,獲得了學生的好評。
3重視教材建設和教學內容的及時更新
根據高等學校非計算機專業計算機基礎課程教學指導分委會2003年提出的指導意見中的教材建設要求,對于典型核心課程的教材,要強調教材的基礎性和系統性,突出基本概念、基本技術與方法的講解。要使教材能反映計算機技術的新發展,特別是對于教材中一些技術性、應用性的內容更應如此,要讓學生能學到一些先進的開發工具和開發方法。要編寫一些具有專業特色的計算機教材。教材內容不是一般性地講解計算機的技術與方法,而是將它們與專業應用有機結合。要重視案例課程的教材研究,教材從內容到結構要能反映案例課程的特點。
根據“意見”精神,課程組的任課教師編撰了高等教育出版社最新出版的“十一五”規劃教材《微型計算機硬件技術》,以目前在計算機領域中占主導地位的80x86系列微機為例,系統地介紹了計算機的硬件技術基礎知識,并通過對計算機中相關先進技術的介紹,體現出計算機及其應用技術發展的最新水平與趨勢。
結合教材內容,重新調整了教學大綱和教學內容,學時安排參見表1,教學學時為32學時。
“計算機硬件技術基礎”課程內容涉及常用邏輯元器件、CPU、指令系統、內存儲器、外存儲器、輸入輸出接口、常用外部設備和計算機網絡等諸多內容,較為繁雜,課程組的任課教師本著少而精、知識面寬、知識新等原則,刪繁就簡,一是適時修改教學大綱,使之盡量符合新的學科技術及應用發展現狀;二是體現在每次具體講課內容中,可及時傳遞一些新的學科技術及應用信息,強調加強計算機硬件的基礎知識、基本思想、基本方法和基本技能的培養。在保持課程內容系統性的前提下,主要選用和總結具有一般性、普遍性意義的內容。并在今后的課程講授中,實時追蹤最新計算機發展技術,及時補充到課堂教學中。
4啟發式的案例教學方法
計算機硬件課程的特點是包括多門計算機相關課程,體系龐大,內容繁雜,而且大部分知識枯燥抽象,晦澀難懂。計算機硬件的工作原理與人的思維和行為方式“格格不入”,學生對抽象的指令和復雜的硬件電路很不適應。如果教學方法不合理,學生往往因為感覺太難而產生抵觸心理,從而導致教學效果不理想。因此課程組在授課環節的設計上,圍繞以學生為本、培養學生的創新能力這一教學目標,以是否符合創新能力的培養目標作為教學方法的設計依據。實踐表明,采用循序漸進、深入淺出、突出重點的啟發式方法授課,配合精心選擇的各種工程實際案例有助于教學效果的提高。
用淺顯易懂、循序漸進、逐步深入的方式介紹課程內容,幫助學生對課程產生學習興趣,避免一開始就介紹過多的專業術語和細節。在每一堂課的設計上都有一個重點主題,課堂內容圍繞這個重點展開,而不是一味按照講義的章節順序進行。例如在介紹計算機各個部件的工作原理時,以人體為例對比介紹,CPU的作用相當于人類的大腦,指揮身體各個器官協調工作,鍵盤、鼠標等輸入設備相當于人們的耳、鼻、喉、眼等感知器官,顯示器和打印機等輸出設備相當于人類的嘴、手、腳等等,既避免了枯燥的講解,又加深了學生的印象,激發了學生的學習興趣。
精心選取和策劃教學案例,案例是為知識服務的,所講的案例一定要緊緊圍繞相關知識,切不可偏離主題。具體講授時可以步步導入,由淺入深;也可互相穿插,講述理論知識時引入案例分析,分析案例的過程中又回到對理論知識的進一步探討。整個過程中要注重與學生的互動,提出精心準備的各種問題給學生,讓他們思考解決問題的辦法,教師可以進行適當的啟發和提示,這樣學生對知識在實例中的應用會有更切身的體會,這種體會還可以進一步反作用于知識,使其對知識的理解和認識更進一層。比如在講授邏輯電路時,結合三人表決電路的設計,從實際出發,重點介紹邏輯電路的設計和優化,這樣講授要比按照教材逐一介紹各種邏輯電路的效果好得多。又比如在介紹串行接口的介紹,避免對接口原理的枯燥講解,引入計算機監控系統的實例,介紹RS232在計算機監控系統中的應用方法,進而引申出在工程中廣泛應用的RS422和RS485接口,極大地調動了學生的學習興趣,形成了研究型學習氛圍。課程組的老師在授課過程中注重對課程內容學習方法的介紹,引導和啟發學生掌握分析問題的方法,從而做到融會貫通、舉一反三。
5重視實踐環節
鑒于上機實踐實習在計算機硬件基礎教學中的重要性,任課教師編寫了《計算機硬件基礎》上機實驗配套教材,合理組織實驗教學內容。
實踐能力和創新能力是素質教育的重要組成部分,是由被動學習轉為主動學習的必由之路。在“計算機硬件技術基礎”課程中,動手能力的培養尤為重要。因此在實驗教學方式上,要有意識地增加學生自主思考、獨立動手的機會,培養他們的獨立創造能力;在實驗內容上,根據不同專業需求,分別開設計算機硬件拆裝實驗和微機接口實驗兩部分。
計算機硬件拆裝實驗內容:為每個學生提供一套微型計算機,要求學生認知計算機各個主要硬件、獨立完成組裝計算機、安裝操作系統、驅動程序和應用軟件,獨立完成計算機網絡的配置操作。課后要求每個學生寫出完整的實驗報告,要求記錄CPU型號和主頻,主板外頻和倍頻的設置方法,各種板卡的型號,各種外設的品牌型號。除了上述實驗報告以外,還要求學生根據電腦市場的商情和學生本人的實際需求,寫出一份虛擬裝機報告。該實驗適用于數學學院、物理學院、力學系、化工學院、材料學院、船舶學院、環境生命學院和管理學院等。表2為該實驗內容及學時(12學時)安排。
微機接口實驗內容:為每個學生提供一套綜合實驗儀器設備,完成A/D和D/A轉換實驗,I/O接口設計等(4學時)。著重培養學生應用典型可編程接口芯片和數字電子技術進行綜合設計能力。為培養學生主動學習的意識,加強了要求提前預習實驗的環節,以使學生不盲目地僅為完成實驗內容而做實驗,而是要求他們做完實驗后有一定的收獲,得到一定的能力訓練。要求學生獨立完成實驗,最后給出具有一定見解的實驗報告。盡可能發揮學生的獨立思考能力和主觀能動性,以培養學生的實際動手能力和創新能力,倡導學生自主學習和獨立探索。該實驗適用于土木學院、動力系和化機系等。
6改革考試評價體系
根據本課程的特點,要求學生理解本課程的基本原理外,著重考核學生分析和解決問題的能力,引導學生不僅關注課本知識,還要關注本學科的最新技術的發展趨勢。
改革了傳統的“一紙定終身”的考評模式,學生的最后成績由基礎理論成績、實驗成績和平時成績三部分綜合評定得出,其中基礎理論部分的考核采用上機考試,機考成績占總成績的60%,實驗成績占總成績的20%,并結合學生在實驗過程中的主動性、動手能力、分析和解決問題的能力給出實驗成績。任課教師根據平時出勤情況、平時作業、課堂提問以及課堂討論等平時學習的積極性、主動性給出平時成績,平時成績占總成績的20%。
嚴肅考場紀律,杜絕學生作弊思想的滋生,課程組老師建立數量龐大、范圍廣泛的試題庫,并隨時補充新的題目加入試題庫。課程組的任課教師開發了計算機硬件考試系統,并按遺傳算法隨機組卷,學生上機答題,避免了雷同的試卷,杜絕了相互抄襲的現象。上機考試的評閱則采取學生考試結束后當場打分,整個考評過程透明公正。此外,課程組還建立了考試結果分析制度,以指導命題和改進教學。
7結束語
“計算機硬件技術基礎”課程改革從2006年秋季開始進行,從各學期學生的教學評估情況看,多為“理論聯系實際”、“講解方式淺顯易懂”、“考核方式新穎”、 “這門課程很有趣”等正面評價。從學生的認可度來看“計算機硬件技術基礎”課程的改革是比較成功的,符合人才培養的目標,有利于培養學生的研究創新能力。經過課程組教師的長期努力建設,2008年該門課程獲得遼寧省精品課程立項,現正在建設當中。
構建合理的計算機硬件基礎課程體系,對培養學生良好的計算機硬件基礎,提高學生在本專業領域綜合應用計算機的能力至關重要。通過計算機硬件系列課程體系建設及系列課程的教學改革實踐,完善了課程體系,改革了各個教學環節,在教學大綱、教學內容、教學手段、考核環節和實驗教學等方面做了許多工作。近年來,隨著中小學信息技術課程的普及,大學生的計算機應用水平得到了很大的提升,尤其是從大中城市報考來的大學生已經具備了相當不錯的計算機水平,這些學生已經不滿足于有限的課堂講授,為滿足學生自主學習的需要,課程組的教師正在努力建設基于因特網的教學資源庫,整合國內外優秀的教學資源。隨著計算機技術的不斷發展,計算機硬件課程建設和教學改革是一項長期的工作,更需要堅持不懈的長期努力。
參考文獻:
[1] 教育部計算機科學與技術專業教學指導分委員會.關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見[J].中國大學教學, 2005(5):11-18.
[2] 鄒逢興.關于創新“計算機硬件技術基礎”課程教學的實踐和思考[J].計算機教育,2004(2):81-84.
計算機硬件類專業范文4
關鍵詞： 《計算機組成原理》 硬件實踐教學 課程體系 教學方法 工程化實踐教學
在我國大多數高校的計算機課程教學中，《計算機組成原理》作為一門重要的理論和硬件基礎課程，其中的實踐環節（硬件實踐實驗）占較大的比重。目前，不少高校的計算機專業在《計算機組成原理》的理論教學和實踐實驗中普遍存在“重軟輕硬”現象[1]，使得學生對計算機組成的理論和硬件的結合理解流于表面，特別是在理論和硬件實踐教學中，教學內容和硬件實驗設備嚴重落后于當前工業界的最新技術發展，使得培養出的學生嚴重不符合社會企業的需求，即無論是在理論理解方面，還是在硬件實踐方面，都不足以承擔計算機硬件方面的設計與開發工作。因此，如何適應工業界對畢業生理論和實踐能力不斷增強的需求，改革《計算機組成原理》及相關課程體系，提高計算機理論和硬件教學水平，提高學生對理論的理解和實踐動手能力已成為當前高校計算機專業教學面臨的重要課題。
1.當前《計算機組成原理》課程教學存在的主要問題
當前，我校在計算機類、電子類、物聯網類、軟件工程類專業均開設了《計算機組成原理》課程，理論教學內容、目標基本一致，但硬件實踐教學存在問題，主要表現在以下三個方面：
（1）偏重理論教學，忽視或輕視硬件實踐教學，硬件實踐課時被迫刪減。
在《計算機組成原理》課程中，理論是基礎，但是要深入理解計算機基本原理及體系結構等理論必須結合硬件實踐[1]。但是硬件實踐實驗教學由于培養目標、培養方案、教學大綱及硬件實踐教學設備等，很多高校普遍在計算機專業的教學中輕視硬件實踐教學的建設，理論教學占很大比重，總學時確定后，硬件實踐教學課時只能被迫刪減，以至于無法保證硬件實踐教學的質量，導致學生學習硬件知識和動手實踐的積極性不高，最終的結果就是理論和實踐相分離，理論知識沒有深入的理解，實踐能力沒有得到很好的培養。
（2）理論和實踐教學內容陳舊，課程計劃沒有與時俱進。
當前，大多數國內高校的計算機類專業，硬件系列課程均包含如下課程：《數字邏輯電路》、《計算機組成原理》（《計算機組成與結構》）、《微機原理及接口技術》、《計算機體系結構》等。這些課程開設選用的教材大多內容相近，部分理論仍停留在5年甚至10年以前，知識陳舊，與當前工業界的實際應用脫節，和現代快速發展的計算機硬件研究和開發技術形成明顯的差距。比如有的硬件課程教學中以74181等淘汰的部件芯片為教學模型，即使學會也只能在課堂上用到，對將來的工作沒有什么作用，直接導致對學生缺少吸引力，教學效果不甚理想。另外，這一系列硬件相關課程之間重復的知識點較多，在課程系列安排計劃上缺乏統一性和合理性。
（3）硬件實踐教學環節不夠重視，缺少工程化設計和開發能力及創新能力的培養。
現代計算機硬件設計和研發均已采用軟件和硬件設計相結合的方式，并大量使用優秀的工具軟件進行開發和仿真，以及使用硬件開發板進行驗證和優化。在實際教學中，由于硬件實踐教學比理論和軟件仿真實驗教學要復雜得多，因此很多教師在教學過程中仍沿用過時的軟件仿真和硬件實驗方法，并且學生在學習過程中除了進實驗室外，在日常學習中無法進行硬件實驗或為硬件實驗做足夠的準備。另外，目前大多數高校計算機專業的硬件實驗設備仍停留在“插線板”時代，只能讓學生手動連接銅線進行簡單的驗證性和基礎性實驗，如要進行相關創新能力培養的實驗，其復雜度過高，絕大多數學生無法完成。
2.《計算機組成原理》課程建設和改革的具體措施
（1）引進計算機硬件的現代設計和研發技術，培養學生的工程化研發能力。
《計算機組成原理》課程一大部分教學內容圍繞CPU的各個部件展開，但現有的教學內容嚴重落后于現代工業芯片研發技術。為跟上時代的步伐，我們引進當下大多數企業采用芯片研發流程和設計語言和工具。具體而言，針對CPU的各個部件教學，我們引進Logisim[2]和Verilog[3]教學，以仿真的方式向學生展示如何設計選擇器、加法器、寄存器、存儲器、控制器等部件，以及這些部件間如何組合及連接。在此基礎上，我們進一步加入單周期MIPS[4]CPU工程化設計方法的教學，介紹如何組合選擇器、加法器、寄存器、存儲器、控制器等部件以構成簡單但功能完善即能完成基本加減、移位、分支、跳轉等功能的單周期CPU。
為進一步提高學生的工程化硬件實踐能力，還引進Xilinx公司的FPGA開發板，加入如何使用FPGA開發板的實驗教學內容，并指導學生把已完成的MIPSCPU設計下載到FPGA上，以真實的硬件實驗驗證自己的設計，并對現有的設計做相應的優化。
（2）加強理論和硬件實踐教學的結合，提高學生對理論的理解和對硬件實踐的能力。
在《計算機組成原理》課程教學中，理論和硬件知識是相輔相成的，但目前計算機教學中普遍偏重理論講解，硬件實踐僅僅是驗證性實驗，其對理論的深入理解并無多大幫助。特別是理論知識對學生來說是一個個單獨的知識點，彼此之間不能夠貫通起來加深對計算機整體硬件系統的理解[5]。比如，學生學習了選擇器、寄存器、加法器、存儲器等理論知識，但不知道如何使用Verilog等硬件編程語言在FPGA等開發板上實現這些部件。另外，學生在學習CPU控制部件理論后，無法用現有的老舊芯片如74181等把CPU各個部件組合起來，只能依賴現成的已把CPU各個部件組合連接好的硬件開發板，不了解如何用Verilog等硬件編程語言直接把CPU的各個部件組合以構成完整可運行的CPU。因此，在《計算機組成原理》教學中應注意理論和硬件實踐開發間的結合，使學生掌握更完整的理論知識和硬件實踐能力，通過硬件實踐提高其對理論的理解，通過理論學習指導硬件實踐實驗，提高其計算機系統理論和硬件協同能力。
（3）調整計算機硬件系列課程的教學內容，優化課程體系和課程間的銜接。
為適應新加入的Logisim、Verilog、XilinxFPGA開發板等教學內容，我們適當調整計算機硬件系列課程之間的教學內容。比如對《數字電子技術基礎》課程，經過學院硬件教學團隊的協商溝通，適當加入Logisim，Verilog等硬件編程語言的教學內容，并在部分實驗中加入Logisim和Verilog語言實現部分電路。在《匯編語言程序設計》課程教學中，針對MIPSCPU設計，加入MIPS匯編語言的學習。在實驗安排中，加入適當的MIPS匯編練習?？偠灾?，為了適應新的教學內容和方法，加強硬件系列課程體系結構建設，完善教學計劃，對硬件系列課程如《數字電子技術基礎》、《計算機組成原理》、《微機原理及應用》和《匯編語言程序設計》等課程進行融合、優化，既避免知識點的重復教學，又加強課程間教學內容的銜接，保證計算機硬件教學的連續性和完整性[6]。
（4）探索硬件系列課程教學方法，提高教師團隊的整體教學水平。
為加強計算機硬件系列課程教師團隊的協調溝通和建設，使相互關聯課程的授課教師有更多的合作和協作，定期開展硬件系列課程的教研活動，從整體上協商計算機硬件系列課程的教學，逐步形成一支由具有較高教學科研水平的教授領銜，并搭配有一定數量的副教授和講師的計算機硬件系列課程教學團隊[5]，從而保證計算機硬件系列課程建設的連續性。
為了充分發揮青年教師的主觀能動性，我們積極改革傳統的教學方法，借助揚州大學的網絡教學平臺，積極探索研究性教學，利用“任務驅動”的教學方法，將實際教學內容分成一個個具體的任務，并引導學生在網絡教學平臺上參與討論和解決任務，使得學生在討論和交流中解決問題，并逐步引導學生深入理解和掌握教學內容。該教學方法可以大大提高大部分學生的主動性、積極性及團體合作能力。此外，在網絡教學中注重和學生的在線交流和互動，通過論壇交流和答疑、在線任務測試等多種手段，促進學生的彼此交流和學習，提高課堂教學效率。
（5）豐富教學資源建設，引進企業培訓和提高教師實踐教學能力。
在引進新的教學內容的同時，依托揚州大學網絡教學平臺，對《計算機組成原理》課程的教學資源如Logsim、Verilog參考資料、教學課件、教學視頻、硬件實踐實驗指導資料、習題等全部加入網絡教學平臺，構建豐富的網絡教學資源[6-7]，使得學生的學習不受時間和空間的限制，在課堂教學以外的時間根據自己的實際情況合理安排課程學習。
另外，圍繞課程建設和教學內容的改革，我們積極聯系相關硬件研發企業，邀請其到學校直接對學生進行指導。例如Verilog硬件編程語言學習和使用經驗分享、XilinxFPGA開發板的使用講解和現場指導，并且根據企業實際研發需求，向學生進行針對性的授課和指導。
3.結語
《計算機組成原理》課程具有很強的理論性、實踐性和實用性，其中CPU相關的知識涉及本科和研究生各個層次，如何讓該課程不再僅僅停留在理論知識的學習是該課程建設和改革必須解決的問題。通過引進符合工業界當前流行技術的教學內容和方法，積極引導學生通過自學和合作，接觸當前最新的硬件編程語言、硬件設計軟件和FPGA開發技術，并嘗試調動學生學習的主動性，培養實踐動手能力，讓學生更好地協作、溝通，從而提高學生對理論知識的理解和硬件實踐的能力。另外，近幾年我院通過對計算機專業硬件系列課程進行優化和改革，解決硬件系列課程之間缺乏溝通、相互獨立、知識點重復或者缺乏銜接等一系列問題[4]，加強硬件系列課程間的聯系，保證計算機硬件系列課程間的連續性和完整性。
參考文獻：
[1]陳輝，李敬兆，等.計算機專業硬件課程教學改革探索[J].計算機教育，2014（5），39-42.
[2]Logisim.https：///wiki/Logisim.
[3]夏宇聞.Verilog數字系統設計教程.北京航空航天大學出版社，2008.
[4]斯威特曼.MIPS體系結構透視.機械工業出版社，2007.
[5]劉昌華，管庶安，等.基于CC2005的計算學科硬件類課程教學改革探索[J].計算機教育.計算機教育，2009（10）.
[6]黃偉，馮徑.《計算機硬件技術基礎》課程教學改革探索[J].現代計算機，2011（5）：36-37.
[7]葛桂萍，李云，等.《微機原理及應用》精品課程建設的探索與研究[J].科技創新導報，2014（30）：151-152.
基金項目：
國家自然科學基金青年基金（編號：61502412），項目負責人，01/2016-12/2018。
江蘇省自然科學基金青年基金（編號：BK20150459），項目負責人，07/2015-06/2018。
計算機硬件類專業范文5
【關鍵詞】計算機硬件；課程體系；教育改革
1計算機類學科的專業特點
1．1知識更新速度快
計算機技術發展十分迅猛，使用的范圍也比較廣泛。其范圍有科學計算、文字信息處理、多媒體技術、工業把控等多個方面。計算機的種類根據不同的使用方式主要劃分為單片機、個人計算機、工業控制機和大型計算機等。計算機技術的大量使用和迅速發展，這就需要高等學校在進行教學的時候，適當的傳遞新型的信息技術，讓學生能夠更好的適應社會。當然還是要以不增加課時數量為基礎，進行針對性的教學改革，這樣才可以保證在課程體系中融入新的知識內容。
1．2知識體系關聯緊
計算機學科的專業基礎課和專業課主要劃分為軟件課程和硬件課程。不但軟件、硬件課程之間存在一定的聯系，軟件和硬件之間關系也十分密切。在現在多種多樣的課程中，很多課程之間都有內在的聯系?，F在很多教材為了保證內容的完整性，把和專業有關但是聯系不緊密的內容融合在教材中，使得很多課程內容出現重復的情況。這樣就會使得學時過于緊張，這樣不但阻礙了學生的積極性，還對教學效果的融合性造成了阻礙。
1．3動手能力要求高
計算機使用具有一定的實踐性，不論是在進行軟件學習，還是在進行硬件學習，都需要利用實踐來認識和理解學習的關鍵內容。如果只是重視教學理論，而不注重學生的實踐性，這樣就會阻礙教學質量的提升。如果學生不會操作，就不能深入理解知識的實際意義。所以在課程內容安排的過程中要表現其實踐性。如果理論知識較多，并且沒有其實際價值，就讓使用技術方面的課時白白浪費，從而阻礙教學水平的提升。
2高職硬件教學改革的措施
2．1調整課程體系
教學效果模型R=f(T，S，B)中的三個要素分別是T(Teacher)也就是老師，S(Student)也就是學生以及B(Bridge)就是我們所熟悉的中介。在這里中介主要是指教學內容和實際的教學模式，像是教學方式、教學技術、教學組織形式等。其中的教學質量R(Result)需要教學活動中的老師、學生和中介的相互配合，從而有效的提升學習質量。根據這個模型，我們可以構建一個計算機學科課程系統中介模型，也就是B=f(H，S，A)，這里面的硬件課程H(Hardware)、軟件課程S(Software)和動手能力A(Application)三個元素之間也有密不可分的關系，彼此相互影響。學生在學習軟件課程的時候需要硬件知識的配合，在學習硬件知識的時候還要掌握軟件是怎樣對硬件造成影響的，只有學生熟練的把握這些課程知識之后，才能夠熟練的使用軟件和硬件知識，從而研究和設計出更多的具有創造力的產品。現在的問題主要集中在，計算機專業的學生對硬件課程、實踐操作能力和創新能力方面存在一定的問題。
2．2有機融合課程
轉變課程系統的直接方式就是對課程內容進行相應的調節。并且把技術比較落后的或是使用數量比較少的內容從課程體系中去掉或是縮減，把一些聯系緊密的課程進行有效的融合，把一些新型的技術內容及時準確的融入到課程體系中去。通過這樣的方式可以讓教學過程更加的順暢，進一步提升教學質量，并且還可以用更多的空間來填補新的科學技術到課程系統中去。
2．3加強動手能力
實踐操作能力的培養是計算機類專業學生所必備的因素之一。針對軟件課程和硬件課程中的實踐操作能力來說，兩者之間是存在差別的，在學習軟件課程的時候，因為很多學生都有自己的電腦，因此在進行學習的時候，感興趣的學生可以進行實踐操作。但是在進行硬件學習的時候，需要給實踐操作相對應的環境和設備支撐，如果在課程安排的過程中忽視了這方面的內容，學生只是學習一些乏味的理論知識，沒有進行針對性的操作訓練，就會讓學生對硬件課程喪失興趣和熱情。因此在課程體系中需要加強實踐操作方面的能力，而且還要安排相對應的實驗設備和相對應的場地。有的學校把實踐的部分從理論課程中分離出來，單獨設立課程。
3高職教學改革的實踐
3．1教材改革是教學改革的基礎
針對上面的改革方式，我們在實踐訓練的時候，第一步要對教材進行改革。通過研究計算機的學科特征，并且以《電路分析》、《模擬電子技術基礎》和《數字電路技術基礎》幾門課程的內容為基礎，編寫出適合改革潮流的教材。在編寫教材的時候，把一些所占空間較多、學生不容易理解的、計算機專業運用比較貧乏的內容進行抽象的講解，只是對其中的概念進行簡單的介紹。再者就要把有些內容進行融合，例如把電源的內容融入到二極管的使用中，對相關內容進行分析;有的內容介紹的是新型的科學技術，像是數字電路中很多都是以大規模的電路為主要案例進行分析。
3．2現代教學手段是教學改革的措施
(1)構建討論區。在網絡課件中構建“在線論壇”，學生可以根據自己的實際情況，在論壇中表述自己對一些問題的看法和意見，或是利用論壇來解決學生中遇到的困難，也可以更加深入的探索一些問題。并且老師也可以通過論壇更加深入的了解和把握學生的實際狀況和思想變化。(2)構建聊天室?！傲奶焓摇笔菫榱藢崟r的處理問題或是進行問題的討論，在“聊天室”中同學可以針對一些問題進行討論，老師還可以使用聊天室進行問題的處理。站在使用的層面上來看，有的公式不容易進行詳細的表述，這也是網絡課件在以后急需要進行完善的地方。(3)科學合理的使用多媒體技術，多媒體技術是展現課程內容的主要方式。在電路中有很多內容和語言是傳統媒體不能展現的。學生在理解方面存在一定的難度性，為了幫助學生更好的處理具有難度性的知識內容，可以利用flas把抽象的概念更加的具體化。
4結語
高職教學改革的工作時間較長、范圍較廣，尤其是隨著科學技術的迅猛發展，教學改革也在不斷的變化，還需要不斷的吸取和總結經驗，這樣才能保證教學改革的合理進行。
參考文獻:
［1］，王曉丹，王曉楠等．計算機硬件技術基礎課程研究型教學模式的探索與實踐［J］．計算機工程與科學，2014，36(z2):307～311．
［2］黃勤，唐丹，李楠等．融計算思維于"計算機硬件基礎"課程的改革［J］．電氣電子教學學報，2015(1):8～11．
計算機硬件類專業范文6
關鍵詞：數字邏輯;實踐教學;課程體系;實驗創新
中圖分類號G642.423;TN79+1 文獻標志碼A doi:10.3969/j.issn.1672－4550.2016.02.037
數字邏輯課程是電子信息類專業的基礎必修課，是各個專業的入門硬件課程，在課程體系中起著支撐作用。數字邏輯課程的主要內容是數字邏輯電路的分析與設計，分為組合邏輯和時序邏輯兩個主要部分［1］。由于課程的主要理論知識都是在硬件電路的基礎上進行講解的，因此數字邏輯課程實驗是課程教學的一個重要環節，只有有了有效的實踐環節才能保證理論知識的真正掌握，讓學生能夠靈活地進行數字電路的設計和分析。
1計算機專業數字邏輯課程的特點
對于計算機專業來說，數字邏輯課程是計算機組成原理、系統結構、嵌入式系統等課程的先導課，有著很重要的基礎支撐作用［2］。相對于其他電子類專業來說，數字邏輯課程在計算機專業的課程體系、教學內容和實驗環節上有著自身的特點。
1.1數字邏輯是整個課程體系的基礎之一
傳統的計算機專業課程體系的層次分為計算機專業基礎類課程、計算機軟硬件理論基礎類課程和計算機應用技術類課程［3］。該層次是按照課程的內容和應用來劃分的。從目前比較強調計算機系統能力培養這一角度出發，計算機課程可分為計算機系統基礎課程、重組內容的核心課程和側重不同計算系統的若干相關平臺應用課程［4］3個層次。不管是傳統的層次還是系統能力培養的角度，數字邏輯都是一門基礎課程，被放到課程體系的重要位置。從課程內容和應用來說，數字邏輯以離散數學為理論基礎，是計算機硬件系列課程的入門和起始，向后銜接了計算機組成原理等課程;從系統層次來說，數字邏輯是計算機底層系統具體實現的基礎，為計算機軟硬件系統理論提供底層硬件支持。
1.2數字邏輯以計算機硬件設計為目標
計算機專業教學不僅僅要求學生會使用計算機，還要求能夠理解計算機系統硬件的工作原理，并能夠設計計算機系統。這是計算機專業區別于其他專業的一個主要特點。因此，數字邏輯課程的教學是以計算機硬件設計為目標的，實驗教學過程中也會比較偏向計算機相關部件的介紹，比如算術邏輯單元ALU、寄存器堆的設計、狀態機等，為后續計算機組成原理課程提供基礎［5］。
1.3以系統設計為主的教學以及實驗內容層次跨度大
數字邏輯課程安排的內容從基本的門電路到復雜的系統設計都有所涉及，課程內容以及實驗安排都有著比較大的跨度，要求學生能夠理解基本的電路理論知識，更重要的是能夠設計和分析數字電路。在具體的教學和實驗過程中，門電路的內部構成，比如三極管如何工作等內容，并不作為主要的介紹對象，只需要學生了解即可;而高層次的電路系統設計則被作為一個重要內容，如何分析和設計這些電路是課程和實驗主要關心的內容。1.4數字邏輯是理論和實踐結合的課程數字邏輯課程的主要內容是介紹一些具體的數字電路，包括組合邏輯電路和時序邏輯電路，其理論知識都有著實際對應的硬件電路實現。因此，數字邏輯是一門實踐性很強的課程，如果沒有實際的動手操作過程，是很難更好地理解課程中的理論知識的。
2數字邏輯實驗教學
由于實驗是數字邏輯課程不可或缺的組成部分，各高校的數字邏輯課程基本上都安排了相應的實驗教學內容，根據具體情況不同，所使用的實驗模式、實驗技術和實驗內容有所不同。
2.1實驗模式選擇
傳統的實驗模式是使用具體的實驗硬件設備，學生通過在具體硬件設備上操作來完成實驗內容。目前，國內有很多高校和廠家都有相應的實驗設備。另外一種實驗模式是采用虛擬化的方案，利用計算機仿真、虛擬現實等技術對實驗教學內容進行模擬，從而達到降低實驗教學成本，提高教學質量的目的［6］。目前，國內有很多所高校都在進行這方面的嘗試［7］。它可以通過網絡完成遠程教育、網絡教學的實驗教學任務［8］。通過虛擬化實驗可以解決實驗經費、實驗設備不足等問題，并且實驗更新也比較方便快捷，但是虛擬化實驗有著比較嚴重的問題:學生對具體硬件電路沒有切身體會，缺乏直觀印象;虛擬實驗很難準確地仿真實際硬件工作情況，比如毛刺的產生、按鍵的抖動等;通過模擬，學生難以對硬件進行調試，無法培養他們的實際操作能力。對于數字邏輯課程的學生而言，因為是初次接觸硬件，對硬件還沒有直觀的了解，缺乏切身體會，所以實際的硬件操作是非常必要的。在課程實驗中，我們選擇了傳統的實驗模式，使用具體真實的硬件實驗設備，強調實際動手操作的過程，幫助學生更好地建立起硬件的概念，同時作為輔助，實際硬件實驗之前，使用仿真軟件進行實驗的模擬，提高實驗的效率。
2.2實驗技術與設備
目前，國內高校的數字邏輯實驗教學中使用的硬件設備主要采用兩種方式:1)傳統的使用小規模通用邏輯器件，比如74系列的芯片進行電路搭建拼裝實驗，要求學生按照實驗內容根據給定的芯片進行邏輯設計［9］。這種方式需要學生設計并實際動手連接電路，同時使用儀器進行調試，有著很好的親身體驗過程。通過這一過程可以很好地提高學生的操作和調試能力，但是由于是給定的芯片，學生的設計受到一定的限制，限制了自由發揮的空間。2)采用可編程芯片進行實驗。在EDA軟件平臺上使用硬件描述語言進行數字電路的設計，由EDA工具自動完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯綜合及優化、邏輯仿真，直至對特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作［10］。使用這一方式可以使學生擺脫傳統方式中繁瑣的物理連線與查錯，同時邏輯設計及實現有了更自由地發揮空間，可以進行更高層次的設計。但是這一方式由于主要是在軟件上進行設計，使學生缺乏對實際硬件電路的直觀認識，并不利于學生動手能力的培養。這兩種方式各有優缺點，第一種方式是第二種方式的基礎，只有有了實際的硬件直觀印象和動手能力，才能更好地進行第二種方式的設計。因此，在實際的實施中，所使用的實驗設備上既保留了小規模的電路搭建實驗，也引入了可編程實驗。
2.3實驗部署
在具體的實驗安排部署上，主要遵循從易到難，從門電路到復雜電路的設計規律，實驗內容也分為組合邏輯和時序邏輯兩個方面，都會有加法器、計數器等經典實驗內容。所安排的具體實驗內容和具體實驗操作有一定的差別，采用實際硬件設備的一般會安排儀器使用和門電路特性實驗，采用可編程器件的都會安排一些設計性比較強的實驗內容。
3數字邏輯實驗實施
在數字邏輯課程實驗教學中，針對學生的學習層次和興趣，結合計算機專業特點和課程需要，我們對數字邏輯實驗的課程體系、實驗內容等進行了一系列的改革和探索，實驗教學過程強調層次化教學，強調創新能力和系統能力培養。
3.1課程體系
在課程體系上，設置了不同的實驗和理論課程，如圖1所示。開設了數字邏輯實驗課，將實驗從理論課中分離出來，形成一門獨立的實驗課程。該課程依托于理論課程，專注于數字邏輯的基礎實驗內容，要求所有的本科生都必須選修，通過該課程可以幫助學生夯實數字邏輯基礎，為今后的專業課程，如計算機組成原理等課程學習打下基礎。在理論課程的設置中，為了滿足學生對數字邏輯的不同需求，設置了兩個不同層次的課程，一門是數字邏輯課程，為傳統的教學內容，滿足基本的專業教學需要;另一門課程是數字邏輯設計課程，針對那些對硬件設計感興趣的學生，不僅包含了數字邏輯的內容，而且增加了很多課程設計，需要學生投入較多的精力，完成一些復雜的實驗內容。這兩門課程在教學計劃上是并列的，學生只需要選修一門即可。
3.2實驗設置
基于上述課程設置，在實驗內容的設置上各門課程有著各自的需求和特點，下面主要介紹各課程的實驗安排與實驗設備。3.2.1數字邏輯實驗數字邏輯實驗課程是學生的必修環節，也是學生的第一門硬件實驗課程。在實驗教學中主要強調基礎實驗內容和實際動手操作能力，培養學生科學的實驗方法和良好的實驗習慣，因此，在實驗安排上設置了很多插接線路的內容，要求學生使用儀器進行硬件調試，在實驗過程中掌握一般的數字電路設計和調試方法;同時也設置了一部分可編程器件實驗，讓學生接觸一些先進的硬件設計方法。實驗內容安排如表1所示。實驗設備采用我們自行設計的硬件設備，如圖2所示。該硬件設備整合了小規模通用邏輯器件的連線實驗與可編程邏輯器件實驗，采用了方便簡捷的連線方式，結構簡單明了、操作方便、實用性強，非常適合于進行數字邏輯基礎實驗。該實驗設備保留了74系列芯片的實驗內容，讓學生通過實際搭接電路對硬件操作有直觀認識，同時要求學生在實驗預習時使用仿真軟件對設計的電路進行仿真。在連線方式上放棄了以往面包板連線的方式，采用成品連接端子和連接孔，不需要學生再進行剝線，線路連接起來也更加方便。我們在實驗設備上加入了可編程邏輯器件，實驗教學中也引入了相應的實驗內容，要求學生使用可編程器件完成通用邏輯器件的實驗，體會兩種設計方式的區別。3.2.2數字邏輯數字邏輯課程是傳統的理論課程，適用于所有的本科學生，由于已經有了數字邏輯實驗課程，因此課程只安排了一個課程設計“彩燈創意無限”。該課程設計是一個創新創意實驗，要求學生使用發光二極管或燈陣完成一個有可展示度的設計［11］，強調設計的創意。在課程設計中，學生可以使用實驗設備上提供的點陣，也可以自己制作電路板。學生通過彩燈實驗，完成了很多精彩的實驗，如貪吃蛇、數字魔方、3D立體圖形等。3.2.3數字邏輯設計選修數字邏輯設計課程的學生大部分都對硬件設計有興趣。課程除了更深入的理論課程教學以外，課程的后半時段專門安排為實驗課，讓學生進行一些復雜的數字電路實驗設計。在實驗過程中也是采用具有更大規?？删幊踢壿嬈骷膶嶒炘O備，如圖3所示。該實驗設備為遠程硬件統一平臺［12］，有著豐富的資源和接口，可以讓學生有很大的設計自由度。在具體的實驗教學中，先期安排幾個簡單的、基本的實驗內容，包括點亮數字人生、VGA顯示、鍵盤輸入，主要目的是讓學生熟悉實驗設備。然后，將學生分組進行課程設計實驗，具體實驗內容是學生自主設計的，要求他們充分發揮自己的創造性和想象力，完成一個較大規模的數字電路設計。在實驗過程中，包括選題、方案設計、具體實驗各個方面，都需要教師進行針對的指導，以便引導學生順利地完成實驗設計，因此實驗教師的工作量較大。通過這幾年的實驗教學，學生完成了很多創新性的內容，比如圖像識別、音頻播放、游戲、智能車等，使學生的硬件設計能力得到了顯著的提升，同時，課程也深受學生的歡迎。
3.3實驗教學效果
在實驗教學的改革和探索中，根據學生的特點對學生進行不同層次的培養，在數字邏輯實驗課程中鞏固了基礎內容，在數字邏輯設計課程中對有興趣的學生進行更高層次的培養，在數字邏輯課程中通過創意實驗來提高學生對硬件的興趣，實驗教學的整體水平得到了提高。通過幾年的教學，學生的計算機硬件設計能力和學習興趣都有了普遍的提高，對于后續課程的幫助是很大的。在計算機組成原理課程中，學生反映數字邏輯課程的實驗對他們完成組成原理課程實驗起到了很大的作用，尤其是選修了數字邏輯設計課程的學生在以后的實驗中更顯得游刃有余。
4結束語
數字邏輯是一門實踐性很強的課程，在計算機專業的課程體系中占據著重要的基礎地位，課程的教學和實驗有著計算機專業的特點，因此，我們在實驗教學過程中需要不斷地探索和改革，通過不同的課程實驗適應學生的需求，從而更好地銜接后續的專業課程，形成一個系統的實驗教學體系，培養學生的計算機系統綜合能力。
參考文獻
［1］王爾乾，楊士強，巴林鳳.數字邏輯與數字集成電路［M］.北京:清華大學出版社，2002.
［2］李永華，李國.計算機專業《數字邏輯電路》實驗教學探討［J］.實驗室科學，2008，11(1):37－38.
［3］鄒金安，林建兵.計算機專業課程體系建設的研究與實踐［J］.高教論壇，2009(1):50－52.
［4］王志英，周興社，袁春風，等.計算機專業學生系統能力培養和系統課程體系設置研究［J］.計算機教育，2013(9):1－6.
［5］唐志強.計算機專業數字邏輯實驗的改革與創新［J］.實驗室研究與探索，2013，32(10):182－184.
［6］孫建國，武俊鵬，張國印，等.數字邏輯虛擬實驗教學研究［J］.計算機教育，2009(8):87－89.
［7］曾正軍.基于Web的數字邏輯虛擬實驗平臺的設計與實現［J］.計算機時代，2006(1):32－33.
［8］宋善德，何力，歐陽星明，等.數字邏輯虛擬實驗系統的研究與設計［J］.計算機工程與科學，2004，26(7):79－81.
［9］林小平，劉藝.開設“數字邏輯”綜合設計性實驗的探索［J］.廣東工業大學學報(社會科學版)，2002，2(4):52－54.
［10］吳淮，吉家成，米源.高?！稊底诌壿嫛穼嶒灲虒W探討［J］.實驗科學與技術，2013，11(6):284－286.
［11］田淑珍，楊士強.在硬件實驗中培養學生的創新實踐能力［J］.計算機教育，2012(19):39－41.
