《計算機硬件技術基礎》課程改革的探索與實踐

葛桂萍 李云 朱范德

摘 要：論文分析了計算機偏軟專業開設《計算機硬件技術基礎》課程的定位及教學中存在的問題，圍繞課程整合、課程體系、教學內容、教學方法、實踐教學、考核方法、教材建設等方面對課程改革進行了探索，并闡述了課程改革的成效。

關鍵詞：硬件技術基礎 課程整合 教學方法 考核方法 教材建設

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0141-02

對計算機偏軟專業而言，在教學培養目標方面，掌握必要的計算機硬件基礎知識非常重要，能促進培養全面發展的、具有扎實功底的系統設計和開發的高級人才，但具體開設哪些硬件課程？在本科的哪些階段開設？學生需要掌握哪些硬件知識？掌握到什么程度？具備哪些硬件實踐能力？這些問題都是培養方案中需要切實解決的、非常重要的問題。

《計算機硬件技術基礎》是我院軟件工程、網絡工程、信息安全等專業必修的一門專業基礎課程，其目的是對于計算機偏軟專業如軟件工程、信息安全等只需要通過一門計算機課程精煉的學習，就能夠掌握必備的計算機基本的硬件知識，從而培養具有扎實硬件基礎的 高級設計開發人員。

該文通過該課程的定位分析，圍繞課程體系、教學內容、教學方法、實踐教學、考核方法等方面對該課程的教學改革進行了一系列的探索和實踐。

1 課程的定位

本課程定位在大專院校計算機偏軟專業如軟件工程專業、軟件學院各專業、網絡工程專業、信息安全專業等對計算機硬件基礎需要有一定了解，同時也無需安排多學時、多門課程的教學要求，以《計算機組成原理》課程教學大綱為主線，涵蓋數字邏輯與設計、微型計算機與接口技術和計算機系統結構等相關硬件課程的內容并進行有機的銜接，達到一門課程完成對計算機硬件系統涉及內容講解的目標。課程圍繞如何理解和構建一臺簡單的計算機硬件系統為目標，全面而系統地講解計算機組成的工作原理，同時以最具代表性的Intel 8086為背景，簡要講述微處理器及常用的接口電路的原理，并從計算機系統結構的角度講述了提高計算機系統性能的各種方法和技術[1]。

目前，這門課程安排在大一的下學期開設，先導課為《計算機導論》，共80課時，除了理論教學和實驗教學之外，還安排了一周的課程設計。

2 課程改革的具體措施

2.1 重視課程內容的建設，突出應用性

《計算機硬件技術基礎》課程涉及的知識點非常多，且內容比較抽象、枯燥，難以理解。內容主要涉及到《數字電路》《計算機組成原理》《微機原理及應用》《計算機系統結構》等四門課程的相關內容，通過調整教學大綱，減少重復度，把上述四門課程整合為一門課程《計算機硬件技術基礎》[2]，從而通過一門課程的學習，就能覆蓋計算機偏軟專業所需掌握的硬件知識；同時對教學內容進行優化和調整，精煉教學內容，突出重點，以注重能力培養為目標，重點講述計算機組成的工作原理，并強調微機原理及接口技術的應用。另外，增加目前廣泛使用的32位機的硬件技術，確保教學內容與時俱進，激發學生的學習興趣。

2.2 改善教學手段、改革教學方法

不斷改革教學方法和教學手段，改變傳統的灌輸式教學模式，根據教學內容，提倡啟發式、討論式教學方式，在教學過程中，注意學生學習能力的個體化差異，注重因材施教。另外，在課程教學中積極探索研究性教學方法，改變傳統教學以教師為主的現象，體現以學生為主導，激發學生的學習興趣，提高學生自主式、探究式學習能力。

2.3 加強實踐教學、提升動手能力

該課程的實踐教學環節除了實驗教學之外，還安排了一周的課程設計。在實驗教學環節，改革實驗教學內容與體系，不斷更新實驗項目、實驗內容；在課程設計環節，突出綜合性、應用性，不斷提高學生的動手能力、實踐能力。

2.4 改革考核方法、實行“教考分離”

改革傳統考試中的“誰任教，誰出卷”的考核方法，課程組通過多次研討，規范課程的教學大綱、重點、難點，建立《計算機硬件技術基礎》試題數據庫，并每年更新10%的試題，每次考試前根據題型、知識點、難度等從試題庫中抽題組卷，從而對課程實行“教考分離”，避免了任課教師不同，試卷的要求和難度不同的情況。課程考核后，課程組還需進一步對試卷進行分析和對課程進行考試后的總結，并以此促進下一輪課程教學質量的提高。

2.5 依托網絡教學平臺、豐富網絡教學資源

在課程建設的同時，不斷加強網絡教學平臺的建設，制作了多媒體課件，并逐步完成課堂教學視頻的制作。依托揚州大學網絡教學平臺，本課程的教學資源如教學大綱、教案、課件、教學視頻、實驗指導、習題等全部上網，并設置了疑難解答[3]。通過網絡教學平臺，彌補了課堂教學受時間、空間控制的不足，方便了師生間的交流，提高了教學效果。另外，制定了網絡教學資源更新計劃，更新比例要求每年不低于10%。

2.6 強化師資隊伍的建設、不斷提高教學水平

結構合理的師資隊伍是課程建設的關鍵，是合格人才培養的基礎和保證。通過成立《計算機硬件技術基礎》課程組，建立了一支由教學水平高、工程能力強的、教授領銜的，副教授、講師等教師組成、老中青搭配的硬件教學團隊[4]，保證了課程建設的連貫性。課程組注重培養骨干教師，尤其加強對青年主講教師的培養，積極鼓勵青年教師參加各類學術會議和培訓，通過老教師指導、課程組研討、督導聽課、學生反饋等手段不斷提升教師的教學水平，同時鼓勵青年教師積極參與企業工程項目，提高工程實踐能力，以實踐促進教學。

3 成效

近幾年來，課程組對《計算機硬件技術基礎》課程不斷進行深入的改革與探索，在課程建設方面開展了一系列工作，取得了以下成效。

3.1 整合教學內容、優化課程體系

針對計算機偏軟專業的培養要求，課程組通過多次研討，對該專業所需掌握的硬件知識進行歸納、整理，并重新制定了教學大綱。在課程的內容方面，圍繞“硬件”這條線，整合了《數字電路》《計算機組成原理》《微機原理及應用》《計算機系統結構》等四門課程的相關內容，減少了重復度，突出了重點，突出了應用性，同時在教學中穿插介紹當前最新的計算機知識點，確保教學內容與時俱進。

3.2 構建了多層次的實踐教學體系

本課程實踐性、應用性比較強，為加強課程的實踐教學，構建了課程實驗、課程設計等多層次的實踐教學體系。在實驗環節，主要完成數字邏輯實驗、計算機部件實驗、微機接口等方面實驗，為提升學生的動手能力，在實驗項目設計方面，既有簡單的驗證性實驗，又有一定難度的設計性實驗和綜合性實驗，通過實驗難度的不斷提高，循序漸進地培養學生的思考能力、創新能力。在課程設計環節，突出應用性，把匯編程序、FPGA、硬件設計等內容結合起來，進一步培養了學生的動手能力和綜合能力。

3.3 加強了實驗室的建設

現有的硬件技術基礎實驗設備比較落后，遠遠滯后于現代計算機技術的發展，通過多方調研，及時維護現有實驗設備，同時更新、引進先進的硬件設備，從而大大改善了實驗室的硬件設備，實現教學與時俱進，為培養高質量的人才奠定必要的基礎。為滿足對學生課后開放實驗室的需求，同時為提高實驗室設備的技術含量和使用效率，下一步，將制定創新性、開放式實驗室規劃及開放計劃，鼓勵學生利用課余時間到實驗室來積極參與實驗及科研項目，從而進一步加強學生的動手能力、綜合能力[5] 。

3.4 強化了教材建設

為配合課程體系、教學內容的改革，課程組結合多年的教學經驗，編寫了兼具“實用”和“創新”特色的教材《計算機硬件技術基礎》，2011年由機械工業出版社出版。本教材共分為11章，第一章概述；第二章介紹數字電路與邏輯設計的基本知識；第三章至第八章重點講述了計算機組成原理的內容，介紹了運算器部件、存儲器部件、控制器部件、總線和指令系統等；第九章到第十章以Intel 8086微處理器為背景，講述了微型計算機的基本原理以及常用的接口電路及其使用方法；第十一章討論了指令流水線、多處理機系統等基本概念和工作原理[1]。

通過對全書內容進行精心編排，使得教材內容銜接流暢、深淺適當、通俗易懂；覆蓋知識面寬、敘述簡練、重點突出；滿足了一門課程涵蓋計算機硬件系統涉及內容的講解要求。目前該教材在我院軟件工程專業已使用四輪，學生使用效果較好，后續還將繼續對教材內容進行更新，確保教學內容與時俱進。

4 結語

《計算機硬件技術基礎》是一門理論性、實踐性都很強的課程，如何針對不同專業的培養目標，適應不同層次學生的教學要求，做到因材施教，提高學生創新能力，課程改革是關鍵，該課程為計算機偏軟專業的學生通過一門課程的學習，掌握必備的硬件知識作了有益的探索。在課程教學過程中，由于涉及知識點較多，要注意突出重點，強化應用，另外在教學過程中要及時反映硬件發展的新技術，做到與時俱進。

參考文獻

[1] 李云，葛桂萍.計算機硬件技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2] 孫德文.計算機硬件課程改革與建設探討[C]//大學計算機課程報告論壇論文集.2006.

[3] 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.

[4] 曹磊.計算機硬件課程教學改革探索[J].淮北師范大學學報，2011，32（2）：93-96.

[5] 黃鵬，郭文成.淺談電氣信息類專業微機原理及應用課程教學及實驗方法改革[J].科技信息，2010（33）：142.