軍隊院校計算機硬件工程實踐教學模式研究

摘要：隨著軍隊裝備信息化建設步伐的不斷加快，對學生計算機硬件工程實踐能力的要求越來越高。以軍隊裝備信息化建設的需求為牽引，針對目前軍隊院校學生在計算機硬件工程實踐能力培養中的問題進行深入分析與探討，構建計算機硬件課程實踐教學體系，從而為軍隊信息化、裝備信息化建設提供人才支撐。

關鍵詞：計算機硬件；工程實踐；案例教學；三層次實踐平臺

作者簡介：韓月霞（1979-），女，河北邯鄲人，石家莊軍械工程學院信息工程系，講師；李雄偉（1975-），男，河北定州人，石家莊軍械工程學院信息工程系，副教授。（河北 石家莊 050003）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0151-02

隨著軍隊裝備信息化建設步伐的不斷加快，計算機硬件技術在武器裝備中的應用日趨廣泛，對計算機硬件電路設計人才的需求越來越大，對學生計算機硬件工程實踐能力的要求越來越高。因此，如何突破傳統的計算機硬件教學模式，構建更加完善、高效的計算機硬件實踐教學體系，進一步提高學生的工程實踐能力，已成為當前軍校教育的一個重要課題。本文以軍隊裝備信息化建設的需求為牽引，針對目前軍隊院校學生在計算機硬件工程實踐能力培養中的問題進行深入分析與探討，提出解決問題的思路，構建計算機硬件課程實踐教學體系，從而為軍隊信息化、裝備信息化建設提供人才支撐。

一、立足工程實踐能力培養，構建計算機硬件實踐教學模式

我國高等工程教育側重工程科學基礎知識的傳授，絕大多數學生習慣于教師的灌輸式講授知識，缺乏創新思維，從客觀上導致工程教育學界的教師及其培養出來的學生工程實踐經驗較少，難以適應社會的需求。近年來，我國學者開始重新尋求工程教育的意義和定義，并普遍認為“工程本身是關于科學知識的開發應用以及關于技術的開發應用，它是滿足社會需要的一種創造性專業”。[1]

計算機硬件技術課程是學生信息化素質培養課程體系的基礎課程之一，對于學生理解信息化武器裝備原理和功能、提高對武器裝備的信息化技術認知能力以及工程實踐能力等方面具有重要的作用，是一門實踐性極強的課程。課程組遵循“工程教育”的原則，尊重“實踐本質和創新特點”，[2]強調實踐才是教學的根本，以解決實際問題為中心構建計算機硬件工程實踐教學體系，精選工程實際案例導入教學，立足三層次階梯式學生實踐平臺，全面培養學生的工程實踐能力。

二、精心選取工程實際案例，激發學生的學習興趣

先進的工程教育理念是學生主動學習、主動實踐，教師則起著啟發、引導和幫助學生發揮潛能、進行學習的作用。[3]在計算機硬件教學中，以工程教育理念為先導，采用案例教學法，能有效激發學生學習的內驅力，教師逐步引導學生，促使學生積極主動思維，充分發揮其創造性和智力潛能，提高學生的工程實踐能力和創新能力。

1.精選工程案例

案例教學法的關鍵在于選擇合適的案例。目前，在軍隊院校計算機硬件教學中，案例教學沒有形成完整的體系，主要表現為案例數量不足、案例陳舊和案例與裝備結合不夠緊密等。為此，課程組進行了前期搜索，整理并分析了大量工程案例，從中精選出合適的教學工程案例。首先，所選案例要緊緊圍繞相關知識點，不可偏離主題，在進行教學設計時針對各章節知識點將案例有機融入到理論教學中；其次，所選案例必須有代表性，具有實際工程背景。這樣，學生可以面對具體的實際問題和特定的環境，有針對性地通過自主學習和思考進行設計，培養實際解決問題的能力；再次，所選案例要緊密結合軍隊武器裝備信息化建設，使學生在案例分析實現的同時，將知識點落到軍隊信息化建設實際。另外，課程組還定期對案例集進行評估，剔除一些過時的案例，增加一些新的典型應用實例。這樣就保證了案例的典型性、實時性及工程背景，逐步形成完整的案例體系教學。

2.案例導入教學

在教學過程中，圍繞事先精選的典型案例進行討論，注重與學生的互動，教師提出精心準備的各種問題，首先讓學生思考解決問題的辦法，而后教師進行適當的啟發和提示，同時穿插理論講解，還可以為學生模擬實際應用場景，使學生切身體會到知識在實際工程中的應用，有助于學生對知識的理解和認識，同時還提高了學生分析和解決問題的能力。比如，在進行定時器/計數器講解時，以炸彈定時引爆為例，從實際問題出發引出定時器的工作原理和工作方式，極大地調動了學生的學習興趣，學生不再是消極被動的聽眾，而是積極的參與者。

三、加強實踐教學環節，建立三層次階梯式的學生實踐平臺

實踐教學是實現理論與實踐相結合的第一步，也是培養學生創新能力的重要措施。課程組經過多年的教學實踐，逐步建立了“基礎型—提高型—創新型”三層次的學生實踐平臺，為學生開拓了展示自己、鍛煉自己、提高自己的舞臺。

1.建立課內實驗平臺

基礎型實踐平臺依托于實驗室。采用理論授課與動手實驗相結合的方式，讓學生深入理解課程內容，掌握基礎理論，打牢工程實踐基礎，包括驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實驗。

驗證型實驗主要涉及課程的相關知識點，實驗目的是使學生驗證、理解、鞏固并掌握課內所要求的基本教學內容。設計型實驗是以“任務”或“課題”形式提出實驗要求和具體的實驗成果，綜合整個課程的知識，構造一個具有實際意義的應用系統，即做一個較為復雜的設計實驗。綜合型實驗是提供給基礎較好的學生深入學習的，目的是使他們有更多的實踐機會進行綜合課題的設計，從而培養學生的科研能力、創新能力和工程實踐能力。在實驗過程中，教師要注重監控學生實驗過程，及時發現實驗中出現的問題和異常實驗現象，引導學生積極思考、認真研究和分析問題，最終完成實驗，并要求學生在實驗操作中人人動手、人人動腦，培養團隊協作精神，提高動手實踐能力。

2.建立院內科技制作實踐平臺

提高型實踐平臺依托于學院“創新杯”科技制作競賽和學生“五小科技制作”。課程組在學生科技制作這一重要的實踐性教學環節上，就學生的實際工程應用能力培養進行了一些有益的探索，為學生精心設計科技制作主題，在實踐中培養學生的創新能力。

經過多年實踐，學生相繼完成了以單片機為微處理器的自行車里程表、音控噴泉、越障機器人、程控木偶和武術擂臺機器人的設計與實現，并取得了優異成績。其中，自行車里程表以電磁傳感器采集車輪轉動信息，編程實現自行車里程的計算與顯示；音控噴泉控制實現各種噴泉方式，并配合音樂旋律，最終達到較好的音控噴泉效果；越障機器人是通過傳感器探測前方障礙物，控制清除障礙后以最快速度到達終點；程控木偶主題制作是采用AVR單片機，利用電機模式滾輪繞線和舵機模式力臂提線，實現了對機器人動作的控制，制作完成了“威武小麒麟”、“關云長”、“白雪公主”和“西部牛仔”主題舞蹈機器人；武術擂臺機器人是通過紅外測距、紅外接近和灰度等傳感器探測自身和對手位置，以策略編程為主，控制機器人以搏擊、推擠的方式進行比賽。

3.提供國家級競賽展示平臺

創新型實踐以國家級大學生競賽為平臺，采取走出去、請進來的交流方式，帶領學生參加全國大學生嵌入式設計大賽和機器人大賽等全國性比賽，為學生提供展示自我能力的舞臺。參加全國大學生競賽既增強了課程的實踐環節，開拓了學生的視野，增加了學生與其他高校大學生交流的機會，提高了學生的創新意識、動手能力和團隊精神，同時又促進了課程體系和課程內容的改革。

經過多年努力，學生在“博創杯”全國大學生嵌入式設計大賽和“讀者杯”全國機器人武術擂臺賽中，取得全國大賽一等獎、二等獎的好成績。在此基礎上，課程組準備進一步擴大學生參加全國大賽的種類，為學生發揮自主創新能力提供廣闊的舞臺。參加全國大賽考查了學生對知識的綜合應用能力，參賽學生在備賽時通過各種方式自主學習，提高了學生信息搜集以及對新知識的學習和綜合應用能力；考查了學生的意志及分析問題、解決問題的能力，比賽中會遇到許多突發情況，需要參賽選手擺正心態，遇事要冷靜，要有堅強的意志；考查了學生的應變能力及決策能力，比賽時學生要做到以不變應萬變，以多種方案應對多種情況，特別是在作品現場演示時需要學生具備較強的判斷和決策能力。

四、總結

未來高科技戰爭對軍事人才的科學素養及創新能力提出了更高的要求，[4]工程實踐教學對于提高新型軍事人才的綜合能力具有重要作用。課程組經過多年的教學實踐，針對裝備信息化發展對計算機硬件的需要，將“理論教學”和“實踐型教學”相結合，構建計算機硬件工程實踐教學體系，制訂了可行性實施方案。立足三層次的學生實踐平臺，在完成課程實驗、課程設計等實踐環節的基礎上，積極鼓勵學生參加科技競賽等活動，激發學生勇于探索和積極創新的精神，提高學生工程實踐能力，為全面培養綜合素質高、具有較強創新意識的新型軍事人才服務。

參考文獻：

[1]張麗娟.改革計算機硬件教學模式培養學生的工程實踐能力[J].東莞理工學院學報，2008，（15）：121-124.

[2]李大奎.“計算機硬件技術基礎”課程體系的改革與實踐[J].計算機教育，2009，（20）：81-83.

[3]高曉清.計算機工程專業創新人才培養模式的探索與實踐[J].計算機教育，2009，（24）：26-28.

[4]王紅霞.關于推進軍隊院校立刻實踐教學的幾點思考[J].高等教育研究學報，2012，（3）：96-97.

（責任編輯：王祝萍）