計算機硬件類專業課程實踐教學體系改革研究

計算機硬件類專業課程實踐教學體系改革研究

文/肖娟王嵩張雯雰

摘要：計算機硬件類專業課程是計算機專業中的核心課程，實踐性強是其突出特點之一，改革計算機硬件類專業課程實踐教學體系是地方本科院校轉型發展過程中的必要措施。本文在深入分析地方本科院校計算機硬件類專業課程實踐教學體系現狀的基礎上，提出了新的計算機硬件類專業課程實踐教學體系，以滿足轉型發展及應用型人才培養的需求。

關鍵詞：轉型發展；計算機硬件專業課程；實踐教學體系

作者簡介：肖娟(1982-),女,湖南永興人,湘南學院,講師,碩士學位,研究方向：計算機應用技術等。

中圖分類號:G642

文獻標志碼：A

文章編號：2095-9214(2015)09-0090-02

基金項目：2015年湖南省教育科學十二五規劃課題(項目號：XJK015CGD052);2013年湖南省教育科學十二五規劃課題(項目號：XJK013QXX003);2014湘南學院教學改革研究項目(項目號：31)。

引言

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2010年)》中提出建立現代職業教育體系、優化高等教育結構、實行高校分類管理三大任務。這三大任務的交集就是地方本科高校在現代教育體系中的科學定位問題，要解決這一問題，首要任務就是實現地方本科高校向應用技術型高校的轉型發展。

順應經濟發展方式轉變的趨勢和地方本科高校轉型的內在需求，各地方本科院校都在積極調整人才培養戰略。而地方本科高校在人才培養過程中，實踐教學正是培養學生創新精神和實踐動手能力最直接、最關鍵的環節，其優勢在于能把理論知識和實踐相結合，提高學生對理論知識的理解和運用能力。因此，在地方本科高校轉型過程中實踐教學體系的改革是轉型的關鍵所在。

計算機硬件類專業課程是計算機專業中的核心課程，實踐性強是其突出特點之一，改革計算機硬件類專業課程實踐教學體系，提升硬件類專業課程實踐教學質量，對于提高學生實踐動手能力、樹立工程意識、培養創新能力、增強就業競爭力起著重要的作用。

1.國內計算機硬件類專業課程實踐教學體系現狀

近年來，微處理器技術和微型計算機技術得到了突飛猛進的發展，其應用也滲透到各行各業，包括科學計算、信息處理、過程控制、儀器儀表、事務管理、計算機輔助設計、制造、家用電器、網絡通信等方面，極大地改變著人們的工作和生活方式，已成為社會前進的巨大推動力。因此，硬件設計技術和硬件工程能力已成為現在科技人員和高校專業學生必須掌握的技能。

國內計算機硬件專業課程實踐體系卻已遠遠的落后于技術的發展和時代的要求。計算硬件專業課程設置各高校都有所不同，但是普遍都包括《電路與電子》、《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《匯編語言》、《單片機》、《嵌入式系統》、《體系結構》等。前面五門課程相對屬于基礎類低級課程；《單片機》和《嵌入式系統》屬于應用性比較強的課程；《體系結構》屬于理論性比較強的課程。

對于國內比較優秀的研究型高校，比如“985”和“211”這類高校，在計算機硬件實踐課程體系的設置上，近年來都在不斷的改革[2-4]，也初見成效，但這些實踐教學的改革都是針對“研究型”高校的特點提出的。由于技術力量和資金各方面的懸殊，其實踐教學體系的改革并不適合地方本科高校。

而對于大部分需要轉型的地方本科高校，計算機硬件專業實踐課程體系已嚴重的阻礙了應用型人才的培養，由于這類高校在技術上和資金上都比較薄弱，并且沒適合自身發展特色的實踐教學體系，在實踐教學過程中出現了很多問題。缺乏適合自身特色的實踐教學體系。目前大部分地方本科高校現有的實踐教學體系基本上是模仿“研究型”高校的實踐教學體系，而在技術力量和資金設備配置上卻遠遠地落后于“研究型”高校，使得這種模仿的實踐教學體系難以適合地方本科高校自身人才培養的特色。

(1)實驗設備陳舊，完全和新技術的發展脫節。許多硬件低級課程的實驗還在用十多年前的固化實驗箱，已經完全落后于現在硬件技術的發展水平。

(2)實驗方式手段落后，大部分硬件底層實驗還是使用傳統的實驗箱。傳統的實驗箱存在諸多弊端，大部分實驗都是驗證性的實驗，學生不需要理解實驗的原理，只需要按照實驗指導書的要求，連線、撥動模擬開關、觀察指示燈的亮滅就能完成驗證性實驗，不利用發揮學生的設計能力和創新能力，且傳統的實驗手段受到時間和空間的制約。

(3)實驗內容跟不上應用技術的發展，實驗項目的設計與實驗設備密不可分，陳舊的實驗設備中完成不了新穎的與應用結合緊密的實驗項目。

(4)實驗課時嚴重不足。在傳統硬件類專業課程的設置中，實驗課程只是理論課程的附屬，理論課程與實驗課程的課時比通常是3:1，實驗課時完全不能滿足硬件應用技術型人才的培養需求。課程設計環節不被重視。硬件類專業課程中只有少部分課程開設了課程設計，并且課程設計的效果也不盡理想，課程設計的選題也沒有及時更新，沒有與社會應用需求接軌。學生課余時間沒有實踐條件也沒有興趣自主實踐，課外實踐活動空白。

總之，目前地方本科高校在轉型發展過程中由于實驗經費和技術力量的薄弱以及實踐教學體系的不健全嚴重地阻礙了應用技術型人才的培養，實踐教學體系的改革是迫在眉睫。

2.新的計算機硬件類專業課程實踐教學體系

實踐教學體系改革是一個全方位的改革，計算機硬件類專業課程實踐教學體系改革并不是針對某門單獨課程的實踐教學體系改革而是針對于一系列課程的實踐教學體系改革，因此，其范圍廣泛，涉及的內容繁多，改革的措施也是全方位的，改革的過程也將是復雜的繁瑣的。以下是在地方本科高校轉型發展過程中針對計算機硬件類專業系列課程所提出的新的實踐教學體系。

(1)確定實踐教學目標。分析硬件類專業各門課程的特點以及與當前最新應用技術的結合點，確定每門課程的實踐教學目標。

(2)確定實踐課時。根據實踐教學目標設置硬件類專業課程的實驗課時，課程設計課時及課外實踐自主學習課時。

(3)設計實驗項目。結合實際應用需求，設計硬件類專業課程的實驗項目，并注重課程間的內在聯系與實驗項目的實用價值，將傳統的部分驗證性實驗項目改為設計性實驗。

(4)改革實驗方式。在硬件類基礎課程實驗中引入EDA技術(如仿真軟件Multisim)，用仿真軟件虛擬實現硬件實驗，與國際先進電子設計技術接軌；在硬件實用開發性較強的課程中購置硬件開發實材，如在《單片機》實踐課程中使用流行的51系列開發板，在《嵌入式系統》實踐課程中使用流行的ARM系統芯片，讓學生能在這些實驗設備中真正的開發出有價值的系統和產品。

(5)設置案例式的課程設計。為每門硬件類專業課程開設課程設計，結合實際應用，將真實的案例引入課程設計中來，充分重視課程設計環節對學生應用能力及創新能力的培養，培養學生獨立的硬件設計能力和開發能力。

(6)開展創新性實踐項目。在課程課時之外開展創新性實踐項目，利用課余時間開放實驗室，并提供學習資源給學生自主學習和實踐，鼓勵和指導學生參加各種電子設計或單片機設計、嵌入式系統設計大賽或“挑戰杯”大賽等，培養和鍛煉學生的設計開發能力，讓學生的創造設計直接變成有效產品。

(7)發展校外實訓基地。高校與企業合作辦學，利用企業的實用項目資源訓練學生，讓學生的應用技能和開發能力與社會應用需求接軌。

(8)改革考核體系，加大實踐教學考核力度。傳統的教學考核體系往往主要采取論文、考試等方式，偏重卷面成績。為了培養高素質的技術應用型人才，必須對現行的考核體系進行改革，加大對實踐教學的考核力度，增加實踐教學考核成績的比重。鼓勵學生自主實踐，對于有創新性和設計性的作品在實踐考核中予以重視和鼓勵。

結論

本文以計算機硬件類專業課程實踐教學體系改革為例，探索地方本科高校具有自身特色、適合自身發展的實踐教學體系。尋找地方本科高校向應用技術型高校轉型發展的實踐體系結構，包括實驗課程的設置，實驗課時的確定，實驗項目的設計，實驗方式的選擇，課程設計的實現，課外實踐活動的開展等，培養出具有一定理論基礎，具有較強的實踐動手能力和實踐應用能力的高級應用技術型人才。

(作者單位：湖南省郴州市湘南學院軟件與通信工程學院)

參考文獻:

國務院.國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年).2010年.

顧兵，彭文藝，歐陽星明.計算機專業硬件課程實踐教學改革思考.計算機教育，2012(12)：19-21.

劉京銳，李志平.計算機硬件類課程實踐教學改革與實踐.實驗技術與管理，2010,27(4)：130-132.

李珍香，樊瑋.“卓越計劃”背景下的計算機硬件實踐教學體系.計算機教育，2013(15):42-47.