地方高校計算機專業硬件課程研究性教學方法探討*

王忠友

(湖北科技學院 計算機科學與技術學院，湖北 咸寧 437100)

地方高校計算機專業硬件課程研究性教學方法探討*

王忠友

(湖北科技學院 計算機科學與技術學院，湖北 咸寧 437100)

從研究性教學的特點出發，分析了在高校計算機專業進行硬件課程研究性教學存在的多種困難，并根據實際環境和要求提出了建設開發平臺、讓學生改變專業思想認識、技能訓練、項目申報等多種實施的措施和方案，這些措施與方案也獲得了較好的實際效果，極大地提高了教學質量和學生的素質與能力。

研究性教學;硬件課程;計算機專業

研究性教學方法是由美國教育學家杜威提出并倡導的，由于這一教學方法可極大地激發學生的創造力，成為許多國家教育工作者所推寵。我國隨著改革開放的深入，經濟發展的需求，需要大量創新型人才，為此教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》(教高〔2005〕1號)文件中明確提出“積極推動研究性教學，提高大學生的創新能力”，為此我國不少教育工作者紛紛引進這一教學方法進行改革，然而由于這一教學方法是研究性的教學方式，對于高校工科性的專業，要進行研究性教學便需要有大量的儀器設備和設施的投入，而對于教育經費非常有限的地方高校的工科性專業開展這樣的研究性教學是有相當大的困難的，但企業對高校畢業生的要求卻不會因為是地方高校而降低錄用標準，因此在地方高校要想培養出高素質有創造力的人才也必須引入先進的教學方法和教學理念。研究性教學方法引入已有多年，這一方法在計算機專業中引入，不少教師通常是用于軟件教學方面，在此專業很少有進行硬件研究性教學研究，為此在這樣一個軟件環境里開展硬件課程的研究性教學是有很大困難的。筆者通過在湖北科技學院計算機專業學生二屆畢業生和三屆在校生實行這一教學方式的初步研究，取得了一定效果，擴大了本專業學生的就業途徑。下面將結合筆者近幾年的教學實踐，從幾個方面對計算機專業硬件課程的教學方法進行探討。

一、計算機專業進行硬件研究性教學存在的困難

1.特點

所謂研究性學習是指學生在教師的指導下，通過選擇一定的課題，以類似科學研究的方式，進行主動探究的一種教學方式。在高校的計算機專業，由于其軟件的教學環境，要在硬件方面進行研究性教學存在很大困難，這是由研究性教學的特點決定的。不少研究學者認為，研究性教學有以下特點:

(1)教學內容與教學環境的開放性:所謂開放性，就是不拘于傳統的、固定的或單一封閉的模式，而是要沖破學科、課堂和書本的限制，開放教學環境、教學內容、教學過程、教學評價等，實現思維方式和教學途徑的多元化。

(2)教學方式個性化:正如在教學活動的定義中所說，學生是學習的主人，是獨立思考和行動的主體，這就需要在研究性教學過程中需要因材施教，對不同學生采用不同的教學方法和教學內容，實現“以學生發展為本”的教學理念。

(3)學習過程創新:沒有創新的設計和學生自身的創新，研究性教學的目的就沒有達到。為此在研究性教學過程中，需要充分發揮學生的獨立思考能力，對所學內容要進行創新性的學習與接收。通過與內容相關的項目設計和實踐完成相關的教學內容。

(4)協作和探究性:研究性教學與研究性學習是相輔相存的。研究性學習是以學生為主進行的學習方法研究，研究性教學是以教師為主體進行的教學方法的研究。學生帶著問題參與教師組織的整個研究性教學過程，隨著一個個問題的解決，將極大地激發學生的學習興趣，也更好地幫助學生扎實掌握基礎知識，了解新的技術，明白學習的實際意義。在學生個人探究性學習過程中，一個人的能力是有限的，若再進行協作交流，充分發揮集體的智慧，則又會使學生加快其掌握更多的所需的新知識、鞏固已獲得的知識。

2.硬件研究性教學存在的問題

在高校(尤其是地方高校)，由于教育經費有限，計算機專業往往以開設軟件為主、硬件為輔的原則進行設置。為此在計算機專業中，對計算機專業學生進行研究性教學有如下困難:

(1)計算機專業學生的專業思想問題:社會對計算機專業的通常理解是在計算機上怎么用軟件編程，這就造成計算機專業學生認為在計算機專業只要學會編程就行了，要不要知道硬件并不重要，從而讓該專業學生覺得他們學硬件知識只是為了考試，拿學分的問題，從而學起來被動、用起來不通。

(2)計算機專業的硬件課程設置問題:由于高校中大部分計算機專業是以開設軟件為主、硬件為輔的原則開設的，從此在該專業中，計算機軟件課程與硬件課程比例通常在4∶1至6∶1，學時比例在3∶1至4∶1。并且軟件課程50%至60%為考試課程，硬件課程幾乎為考查課或選修課。而學生也通常只對考試課才重視，為此這種設置也一定程度上增加在該專業進行研究性教學的難度。

(3)計算機專業硬件環境問題:雖然高校中計算機專業的相關院系擁有大量的微型計算機及硬件系統。但其主要目的是為開設專業軟件課程和公共基礎課而購置。電腦上安裝的軟件也大多是程序設計類、網頁和游戲設計類軟件環境。且計算機專業學生所開設的硬件課程相關的實驗通常在其他電子類專業院系的實驗室進行。

(4)計算機專業相關院系領導的思想問題:計算機專業主要院系領導一般為計算機專業類的畢業生擔任，熟悉的是軟件為主的科研環境。由于對硬件了解的不深入，從而對其重視程度也不夠。為此要在計算機專業開展硬件方面的研究性教學也是不易的。

二、解決方法和擬采取的措施

針對上述存在的困難，要在計算機專業學生中開展研究性教學，提高學生進行研究性學習的興趣和創新能力，在獲得計算機學院領導大力支持的條件下，還需采取下列措施:

1.建立開展研究性教學的基本實踐平臺:研究性教學不能只在課堂上開展，更多的要在課外進行，這樣才能達到連續進行某一項研究性學習的目的。要在計算機專業開展研究性教學，筆者認為有必要準備兩個基本條件:(1)一個可以開展研究性教學的場所，這一場所可提供一定量的學生在此從事學習與交流活動;(2)一個擁有一定基本儀器設備的硬件開發平臺，需配備的儀器，如數字示波器、信號發生器、直流穩壓電源和單片機開發工具等等，這些儀器可供在這一場所的師生進行硬件學習和開發研究之用。

2.解決學生參與硬件研究性教學的思想認識問題。筆者對連續幾屆本校計算機專業的學生調查表明，計算機專業學生由于硬件課程和課時相對于軟件來說開設較少，對硬件知識的學習不重視，學習有關硬件知識普遍感到困難，且該專業一些報考研究生的學生，通常以報考軟件方面為主，覺得花過多的時間參與硬件方面的學習不劃算，主觀上把參與硬件學習與考研對立起來。為此一方面鼓勵學生走硬軟件結合的道路，建議學生報考硬軟件結合的相關專業的研究生，使考研與學習相統一;另一方面讓計算機專業學生將已經學會的C語言應用到嵌入式產品開發領域，學會怎樣用編寫出的程序驅動硬件系統，從而明白所學的專業課程可應用到更多的領域，從而對學好計算機的相關專業課程，如編譯原理、數據結構等有更好的促進作用。從而也讓學生感到硬件的相關學習與計算機專業的主要軟件課程并不矛盾，是相互促進、統一的。

3.進行基礎知識和基本技能訓練:要切實提高計算機專業學生在硬軟件開發方面的能力，真正明白他們所學的計算機編程語言是怎樣驅動硬件，就必須對硬件有充分的了解，為此需要他們有較好的和扎實的硬件知識。對他們進行系統的硬件系列訓練更顯重要。因而，筆者在本校計算機學院根據計算機專業學生喜歡操作軟件的學習特點，在一方面通過基礎硬件課程，如《電路與電子技術》和《數字邏輯》等進行基礎硬件實驗;另一方面利用可以仿真硬件電路的Proteus軟件平臺，用該軟件平臺對電路理論、模擬電子、數字電子、單片機、ARM等進行全面的硬件仿真與練習。

4.組織和指導學生申報研究項目并進行監督:當前許多高校，不少學校為提高學生學習興趣和學生的動手能力，紛紛提供一定創業基金和研究場所，充分發揮學生動手能力，開展創新活動。利用這一條件開展研究性教學可更好地促進學生能力的發展。計算機專業學生通常愿意申報的研究項目是軟件方面，筆者通過與本計算機專業學生交流溝通，學生在認識到硬軟件結合的重要性后，紛紛積極申報能充分發揮其軟件能力的硬件相關的項目，這些項目一方面可使學生進一步了解更多的硬件知識;另一方面學生在進行系統硬件驅動開發的同時，使所學的各種計算機編程語言得到充分的應用，從而作到學習與研究統一。但由于學生平時課程多、學習任務重，容易造成只申報不研究的情況，這就需要指導教師加強監督，確定研究計劃，通過有計劃地將相關研究項目很好地完成，增強學生研究的信心。

5.低層次基礎為主，高層次進行研究，層次推進:研究性教學不是一個階段性的研究過程，而應該是一個長期的不間斷的研究過程。而且要真正搞好這一研究，讓其上升到較高的層次，需要從大學低年級開始，比如從大二開始進行基礎性學習和訓練;到大三時開展一些科研工作，如申報項目，參與導師的科研項目研究，邊研究邊學習。

三、結 論

硬件性課程教學是高校計算機專業一般課程教學中比較困難的方面，若要進行研究性教學那更是困難重重。筆者經過近二年對計算機專業學生進行研究性教學研究發現:若能根據前述的措施，對計算機專業學生進行有序的培養，使其所學的軟件知識充分應用到動手能力、思維方式、素質培養等方面，為此充分調動了一部分學生學習硬件的興趣，積極參與申報學生研究項目多達八個、積極參加飛思卡爾和省電子設計競賽等，并獲得參賽二等獎、三等獎等多項獎項，且有多個學生所作畢業論文獲校甚至省優秀論文。可見當充分發揮教師作為研究性教學的設計者、組織者、啟發者、引導者、鼓勵者和促進者的作用下，仍可在硬件教學比較困難的高校計算機專業帶來較好的影響和效果，并可同時擴大就業渠道。

G642.4

A

2095－4654(2013)1－0186－02

2012－12－03

咸寧學院教學研究項目(J09085)