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1.硬件课程体系存在的问题。目前,硬件课程体系中主要存在的问题:教材知识相对落后,学生无法学以致用;缺乏实践环节,实验条件差,学生无法锻炼实践能力,教师更无法鼓励和激发其创新能力;学生电子技术方面的理论基础较差,其对硬件的分析理解能力受到一定限制,学习困难较大;硬件课程开设学时离理想要求远远不足。2.导致这些问题的原因。⑴认识上的不足。目前,计算机教育存在着重软轻硬的倾向。很多学生对硬件课程的了解甚少,认为硬件课程只是学习计算机的内部工作原理,在计算机应用当中无关紧要,认识不到硬件技术在应用方面的重要性。⑵课程教学系统性方面的不完整,课程教学系统缺乏足够的系统性,各相关课程以及教材之间的分工与衔接不够规范。①硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补,学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用;②在硬件课程之间缺乏充分的衔接,有些知识点重复,有些知识点缺失;③缺乏足够的实践训练。④内容多和时间少的矛盾突出。这些都导致了学生的知识体系结构不健全。⑶解决的办法。①提高认识。计算机系统是硬件和软件的统一,计算机工作的过程,实质上是以硬件为基础执行程序的过程,所有硬件的工作都是软件驱动的结果,而计算机的优良性能是通过复杂的硬件系统结构换取的。只有对软件的载体――硬件、硬件组成、硬件的工作原理理解才能对软件是怎样依附于硬件的全过程有一个飞跃的认识,最终达到对计算机系统软、硬件基本知识的融会贯通。因此,在各硬件课程开设时,应首先给学生介绍该门课程的主要内容、该门课程在计算机专业当中的地位、与相关课程的关系,建立起与软件之间的联系。其次,加大实践能力在考试评价体系中所占比例,以促进学生对硬件实践的重视。从而改变大学课堂上“重软轻硬”的现象。实现学生的全面发展,使其具备一个IT时代大学生必备的基础知识和基本素质。②保持教学内容的系统性。硬件和软件知识是相辅相成的,它们都包含丰富的知识和先进的技术。计算机硬件知识必须对计算机的体系结构、组成及其核心技术进行系统的描述,以使学生能学到较系统的先进硬件知识。首先,在计算机硬件课程教学中完善教学大纲,加强教师之间的沟通,注意课程之间的相互衔接,注意知识点的重叠和互补,以保证教学知识的系统性和完备性。其次要加强计算机软硬件教学之间的沟通,对软硬件课程的教学内容中进行适当的穿插。在“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”的课程中,可以加入一些利用高级语言对硬件进行编程的实例。在“计算机组成原理”和“计算机系统结构”的课程中,联系“操作系统”课程中I/O管理、内存管理、CPU调度等知识,以引导学生思考,建立必要的知识关联,最终达到对计算机系统基本知识融会贯通的目的。同时解决好内容多和时间少的矛盾,计算机硬件技术内涵丰富,学时少和内容多、要求高将是一个一直要面对的主要矛盾,要解决这个矛盾,一要靠系列课程内外体系的整体优化,找到一种相对来说能动态跟上计算机硬件发展步伐的教学和教材新模式;二要靠课程各教学环节功能的统一运筹、合理调动和多种教学方法模式的科学设计、统筹配合;三要靠课堂教学的数字化、现代化。
二、教材的改革
1.当前硬件教材存在的问题。一般教材都与实际联系不紧密,且教材知识相对落后,许多客观条件原因限制计算机硬件教学内容的更新。⑴计算机硬件发展太快,真正能反映当今世界微机领域新技术的微机原理教材太少,相应的实验设备和条件几乎没有。⑵计算机硬件知识存在不直观,最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术,讲述起来抽象、枯燥,教学方法可视性和直观性差,致使学生对硬件知识的理解存在困难,学习起来不太容易,教学效果较差。由于组织和实施教学的难度非常大,许多教师偏向于讲述旧的知识。⑶新知识的过快更新给许多教师带来了巨大的工作量和工作压力,熟悉并掌握新的教学知识和内容往往需要几年时间的摸索和实践,因此,教师往往跟不上新技术的发展。2.解决的办法。首先,作为课程教学,应尽量选用能反映目前计算机领域内硬件新技术、新成就,能体现出知识性、先进性和系统性的计算机硬件教材,重点要突出基本原理思想和基本方法技术的阐述,以使学生能学到先进的硬件知识。其次,要重视其实用性的一面,尽量拉近学校教育与社会上流行技术、流行产品、流行工具的距离,着力培养学生利用计算机处理问题的思维方式和利用硬件、软件技术与先进工具解决本学科专业及相关领域中问题的能力,以及将来独立获取、掌握新知识、跟踪计算机技术新发展、新应用的能力。使课程的组织内容符合计算机基础教育的固有规律、学科的内涵及联系,以及人的认知规律。可以通过在系列课程教学中引入课程设计,鼓励学生参加电子设计大赛和科技创新活动、社会实践实习、毕业设计等综合性实践环节来解决。
三、硬件实验教学改革
关键词:计算机硬件;工程实践;案例教学;三层次实践平台
作者简介:韩月霞(1979-),女,河北邯郸人,石家庄军械工程学院信息工程系,讲师;李雄伟(1975-),男,河北定州人,石家庄军械工程学院信息工程系,副教授。(河北 石家庄 050003)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)03-0151-02
随着军队装备信息化建设步伐的不断加快,计算机硬件技术在武器装备中的应用日趋广泛,对计算机硬件电路设计人才的需求越来越大,对学生计算机硬件工程实践能力的要求越来越高。因此,如何突破传统的计算机硬件教学模式,构建更加完善、高效的计算机硬件实践教学体系,进一步提高学生的工程实践能力,已成为当前军校教育的一个重要课题。本文以军队装备信息化建设的需求为牵引,针对目前军队院校学生在计算机硬件工程实践能力培养中的问题进行深入分析与探讨,提出解决问题的思路,构建计算机硬件课程实践教学体系,从而为军队信息化、装备信息化建设提供人才支撑。
一、立足工程实践能力培养,构建计算机硬件实践教学模式
我国高等工程教育侧重工程科学基础知识的传授,绝大多数学生习惯于教师的灌输式讲授知识,缺乏创新思维,从客观上导致工程教育学界的教师及其培养出来的学生工程实践经验较少,难以适应社会的需求。近年来,我国学者开始重新寻求工程教育的意义和定义,并普遍认为“工程本身是关于科学知识的开发应用以及关于技术的开发应用,它是满足社会需要的一种创造性专业”。[1]
计算机硬件技术课程是学生信息化素质培养课程体系的基础课程之一,对于学生理解信息化武器装备原理和功能、提高对武器装备的信息化技术认知能力以及工程实践能力等方面具有重要的作用,是一门实践性极强的课程。课程组遵循“工程教育”的原则,尊重“实践本质和创新特点”,[2]强调实践才是教学的根本,以解决实际问题为中心构建计算机硬件工程实践教学体系,精选工程实际案例导入教学,立足三层次阶梯式学生实践平台,全面培养学生的工程实践能力。
二、精心选取工程实际案例,激发学生的学习兴趣
先进的工程教育理念是学生主动学习、主动实践,教师则起着启发、引导和帮助学生发挥潜能、进行学习的作用。[3]在计算机硬件教学中,以工程教育理念为先导,采用案例教学法,能有效激发学生学习的内驱力,教师逐步引导学生,促使学生积极主动思维,充分发挥其创造性和智力潜能,提高学生的工程实践能力和创新能力。
1.精选工程案例
案例教学法的关键在于选择合适的案例。目前,在军队院校计算机硬件教学中,案例教学没有形成完整的体系,主要表现为案例数量不足、案例陈旧和案例与装备结合不够紧密等。为此,课程组进行了前期搜索,整理并分析了大量工程案例,从中精选出合适的教学工程案例。首先,所选案例要紧紧围绕相关知识点,不可偏离主题,在进行教学设计时针对各章节知识点将案例有机融入到理论教学中;其次,所选案例必须有代表性,具有实际工程背景。这样,学生可以面对具体的实际问题和特定的环境,有针对性地通过自主学习和思考进行设计,培养实际解决问题的能力;再次,所选案例要紧密结合军队武器装备信息化建设,使学生在案例分析实现的同时,将知识点落到军队信息化建设实际。另外,课程组还定期对案例集进行评估,剔除一些过时的案例,增加一些新的典型应用实例。这样就保证了案例的典型性、实时性及工程背景,逐步形成完整的案例体系教学。
2.案例导入教学
在教学过程中,围绕事先精选的典型案例进行讨论,注重与学生的互动,教师提出精心准备的各种问题,首先让学生思考解决问题的办法,而后教师进行适当的启发和提示,同时穿插理论讲解,还可以为学生模拟实际应用场景,使学生切身体会到知识在实际工程中的应用,有助于学生对知识的理解和认识,同时还提高了学生分析和解决问题的能力。比如,在进行定时器/计数器讲解时,以炸弹定时引爆为例,从实际问题出发引出定时器的工作原理和工作方式,极大地调动了学生的学习兴趣,学生不再是消极被动的听众,而是积极的参与者。
三、加强实践教学环节,建立三层次阶梯式的学生实践平台
实践教学是实现理论与实践相结合的第一步,也是培养学生创新能力的重要措施。课程组经过多年的教学实践,逐步建立了“基础型—提高型—创新型”三层次的学生实践平台,为学生开拓了展示自己、锻炼自己、提高自己的舞台。
1.建立课内实验平台
基础型实践平台依托于实验室。采用理论授课与动手实验相结合的方式,让学生深入理解课程内容,掌握基础理论,打牢工程实践基础,包括验证型实验、设计型实验和综合型实验。
验证型实验主要涉及课程的相关知识点,实验目的是使学生验证、理解、巩固并掌握课内所要求的基本教学内容。设计型实验是以“任务”或“课题”形式提出实验要求和具体的实验成果,综合整个课程的知识,构造一个具有实际意义的应用系统,即做一个较为复杂的设计实验。综合型实验是提供给基础较好的学生深入学习的,目的是使他们有更多的实践机会进行综合课题的设计,从而培养学生的科研能力、创新能力和工程实践能力。在实验过程中,教师要注重监控学生实验过程,及时发现实验中出现的问题和异常实验现象,引导学生积极思考、认真研究和分析问题,最终完成实验,并要求学生在实验操作中人人动手、人人动脑,培养团队协作精神,提高动手实践能力。
2.建立院内科技制作实践平台
提高型实践平台依托于学院“创新杯”科技制作竞赛和学生“五小科技制作”。课程组在学生科技制作这一重要的实践性教学环节上,就学生的实际工程应用能力培养进行了一些有益的探索,为学生精心设计科技制作主题,在实践中培养学生的创新能力。
经过多年实践,学生相继完成了以单片机为微处理器的自行车里程表、音控喷泉、越障机器人、程控木偶和武术擂台机器人的设计与实现,并取得了优异成绩。其中,自行车里程表以电磁传感器采集车轮转动信息,编程实现自行车里程的计算与显示;音控喷泉控制实现各种喷泉方式,并配合音乐旋律,最终达到较好的音控喷泉效果;越障机器人是通过传感器探测前方障碍物,控制清除障碍后以最快速度到达终点;程控木偶主题制作是采用AVR单片机,利用电机模式滚轮绕线和舵机模式力臂提线,实现了对机器人动作的控制,制作完成了“威武小麒麟”、“关云长”、“白雪公主”和“西部牛仔”主题舞蹈机器人;武术擂台机器人是通过红外测距、红外接近和灰度等传感器探测自身和对手位置,以策略编程为主,控制机器人以搏击、推挤的方式进行比赛。
3.提供国家级竞赛展示平台
创新型实践以国家级大学生竞赛为平台,采取走出去、请进来的交流方式,带领学生参加全国大学生嵌入式设计大赛和机器人大赛等全国性比赛,为学生提供展示自我能力的舞台。参加全国大学生竞赛既增强了课程的实践环节,开拓了学生的视野,增加了学生与其他高校大学生交流的机会,提高了学生的创新意识、动手能力和团队精神,同时又促进了课程体系和课程内容的改革。
经过多年努力,学生在“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛和“读者杯”全国机器人武术擂台赛中,取得全国大赛一等奖、二等奖的好成绩。在此基础上,课程组准备进一步扩大学生参加全国大赛的种类,为学生发挥自主创新能力提供广阔的舞台。参加全国大赛考查了学生对知识的综合应用能力,参赛学生在备赛时通过各种方式自主学习,提高了学生信息搜集以及对新知识的学习和综合应用能力;考查了学生的意志及分析问题、解决问题的能力,比赛中会遇到许多突况,需要参赛选手摆正心态,遇事要冷静,要有坚强的意志;考查了学生的应变能力及决策能力,比赛时学生要做到以不变应万变,以多种方案应对多种情况,特别是在作品现场演示时需要学生具备较强的判断和决策能力。
四、总结
未来高科技战争对军事人才的科学素养及创新能力提出了更高的要求,[4]工程实践教学对于提高新型军事人才的综合能力具有重要作用。课程组经过多年的教学实践,针对装备信息化发展对计算机硬件的需要,将“理论教学”和“实践型教学”相结合,构建计算机硬件工程实践教学体系,制订了可行性实施方案。立足三层次的学生实践平台,在完成课程实验、课程设计等实践环节的基础上,积极鼓励学生参加科技竞赛等活动,激发学生勇于探索和积极创新的精神,提高学生工程实践能力,为全面培养综合素质高、具有较强创新意识的新型军事人才服务。
参考文献:
[1]张丽娟.改革计算机硬件教学模式培养学生的工程实践能力[J].东莞理工学院学报,2008,(15):121-124.
[2]李大奎.“计算机硬件技术基础”课程体系的改革与实践[J].计算机教育,2009,(20):81-83.
关键词:算机基础;思科网院;ITE;教学研究
“计算机基础”课程是面向高校学生的一门公共基础课程,通过该课程学习,拓宽学生的计算机基础知识面,培养学生的信息技术素养,提高学生使用计算机工具的实践动手能力,最终培养学生在各专业领域中应用计算机解决问题的意识和能力。目前在基于云技术服务的教育模式下,计算机基础教学可以充分利用互联网资源进行教学管理、实验仿真、在线考试、自主学习等教学环节,达到改进教学方式,提高教学效果的目的。
1“计算机基础”教学中存在的问题
在大学“计算机基础”课程教学中,学生普遍反映理论知识内容抽象、不易理解,教师也感受到教学效果不佳。考虑到计算机基础课的学生专业差异、学习方式转变、教学方式手段不同等各个方面,影响课程教学效果的因素有多种,而从教学方式手段的角度出发,目前教学中普遍存在以下几点不足。
1.1动手实践环节缺乏
在学习计算机基础理论知识的过程中,教师教学主要以教室授课的形式为主,学生在学习计算机组成原理、软件、网络等这些比较抽象的知识时,实践动手环节较少,学生对这部分知识的理解很难深入,往往只是记忆书本上的知识点,而对于这些知识的实际应用却知之甚少,这就直接影响了教学效果。例如,在讲解计算机硬件组成时,通过课堂学习学生能够了解各组成部分的工作原理及性能等主要内容,但往往不能正确的组装一整的计算机。学习了网络知识后,仍然不会组建简单的网络,排除常见的网络故障。因此,在教学过程中,要结合实践动手环节来强化学生对理论知识的理解。
1.2课后练习效果欠佳
课后练习是评测学习效果的主要途径和形式,学生可以通过完成课后练习了解自己的学习情况,及时作出自我调整。由于“计算机基础”属于公共基础课,学生人数较多,老师逐个批阅作业的工作量大,作业反馈不够全面及时,学生做作业往往是完成任务,实际效果不理想。
1.3教师教学管理效率不高
教师在教学过程中需要及时掌握学生的学习情况,包括作业完成情况、测试得分等统计信息,以便根据这些信息了解每个学生在教学过程中各阶段的学习效果。由于班级多、学生多,计算机基础课的任课教师往往不能做到高效的教学管理,往往是在期末总评时,根据每个学生的平时作业完成情况、考勤情况等综合评价学生的平时分,而对教学过程的指导意义不大。
2思科网络学院概述
思科网络技术学院项目(Ciseo Networking academy Program)是思科公司以普及最新的网络技术为宗旨的非盈利性教育项目,该网络学院将有效的课堂学习与创新的基于云技术的课程、教学工具相结合,致力于把学生培养成为与市场需求接轨的信息技术人才。思科网络学院项目中的“IT基础”(ITE)课程主要介绍计算机的工作原理、如何组装计算机、如何排除硬件和软件问题、如何组建计算机网络及基本故障排除等,内容涉及大学“计算机基础”课程中的“计算机硬件”、“计算机软件”、“计算机网络”等多个主要章节的知识点。教师通过参加ITE课程培训后,获得开课权限,就可以在思科网院平台()创建ITE课程班级,实现班级管理、习题、成绩统计、资源共享等功能,学生可以学习教材之外的实用操作技能,使用仿真实验平台做实验、在线完成练习及测试,并及时查看答题反馈等服务。
3思科网院在“计算机基础”教学中的应用
在“计算机基础”课程教学过程中,借助思科网络学院的ITE课程平台,可以方便快捷的使用互动实验平台、自主练习评测及教师在线管理,有效的提高课程的教学效果。
3.1拓展课外学习资源,学习实用操作技巧
ITE课程中提供了计算机软硬件故障排除、计算机网络故障排除、计算机安全防护等内容,这些知识对于需要掌握信息技术的大学生而言非常实用,可以在计算机基础课程的教学过程中,适时的将这些内容加入到理论知识的学习过程中,也可以将ITE中所需章节的课件、电子书、实验手册作为拓展阅读的资料共享给学生,并以在线测试的形式进行课后考察。
3.2使用仿真实验平台,提高实践动手能力
ITE课程提供了多种仿真实验平台软件,在学习“计算机基础”课程中的硬件、网络等理论知识时可以使用这些软件实现实践环节的教学。
在计算机硬件这部分的教学中,可以使用“Virtual ActivityDesktop”和“Virtual Activity Laptop”仿真实验平台。通过多媒体动画交互的形式,在虚拟环境中进行台式机和笔记本两种设备类型的各部件组装、拆卸实验。通过实验,学生可以熟悉各种硬件设备的结构和安装方法,加深对不同设备及接口的印象,并可以在实际操作中加以应用。
在计算机网络这部分的教学中,可以使用“Cisco Packet Tracer”仿真网络基础技术实验平台。在该软件平台中,可以添加多种形式的计算机终端设备、互联设备及网络传输介质,构建不同结构的计算机网络,并进行相关网络配置,学生可以按照实验手册完成基础的网络实验,掌握计算机网络基础技术,巩固课本中所学的理论知识。
3.3参加在线练习及测验,提供自主学习平台
ITE课程中提供了在线考试平台,教师可以利用ITE的题库设置课程作业与单元测试,查看学生做题情况,同时还可以自定义题库内容。教师完成设置后,学生可以随时登录课程选择作业或测试,完成答题后,可以立即查看得分和错题的答案解析,学生如果对当前得分不满意,可以在教师设置的次数范围内重新答题,给学生课后练习提供充分的自主学习的空间。
3.4教师在线管理班级,提高教学管理效率
通过网络课程的教师管理功能,教师可以随时查看班级中每个学生的习题及测验完成情况,包括得分、做题次数及提交时间等信息,及时掌握学生的学习动态和学习效果,并可以通过课程平台与学生共享课程资源,如PPT,电子教案,实验手册等资料,大大提高了教学管理效率。
结合以上几点,思科网院的ITE课程在“计算机基础”课程中的应用可参考如表1所示的教学安排。
关键词:高职学院;课程改革;项目法
中图分类号:TP305-4;G642
1 改革背景
21世纪是信息的时代,我们已经悄悄地走进了迷人的电脑世界,并在学习、生活、工作、娱乐等各方面领略到了它各种神奇的作用,它的魔力让我们的生活变得多姿多彩、变化莫测。因而作为新时代的年青人,只有玩转了电脑,才能更加方便、快捷的获取所需资源,轻松快乐的学习、工作和生活。学生自己动手组装计算机的热情也在不断高涨,组装机以其价格低廉而深受学生们的喜爱。微机组装与维护课程的教学就显得非常重要,通过这门课程的学习,不仅能掌握计算机硬件的理论知识,更为自己能独立组装计算机打下坚实的基础。因此,我们将“微机组装与维护”作为实训课程来开设,是为了更好的培养学生实践动手能力。
2 改革势在必行
传统教学模式面临挑战:(1)传统教学过程比较枯燥(教室讲知识点,机房练习讲完再练);(2)学生厌学情绪明显;(3)学生动手能力普遍不强,且学习方向不明确。实训式教学优势显著:(1)教学内容和方式基于工作过程导向,缓解了学生的厌学情绪;(2)以操作为实务,引导学生自主性学习,探索性学习,提高项目的参与性;(3)实训主导型课程模式,让学生在动手中掌握各种技能。对该课程的教学方式的改革势在必行。
3 课程的主要目标和特点
学习“微机组装与维护”课程的目标是:能识别微机硬件各部件,并能配置一台兼容机;能进行BIOS设置;能对硬盘进行分区、格式化;能进行计算机系统软、硬件维护;能对计算机的常见故障进行排除。
课程的主要特点:(1)课程内容繁多、知识面比较广,包括计算机各部件认识、硬件组装、BIOS设置、优化、硬盘的分区和格式化、计算机系统软件安装、计算机日常维护。(2)硬件和制造技术更新快,随着新知识、新产品不断更新,教师也要不断更新教学内容和方法以适应新产品和新技术的要求。(3)本课程注重动手能力,主要是培养学生的实践能力。
4 教学内容改革
微机组装与维护是一门动手能力特别强的课程,要求硬件要更得上潮流,技术也要是市面上最新,因此对教师的要求很高,需要不断学习和提高。我们结合本课程的特点,放弃以前教室讲知识点,机房练习讲完再练的做法,在充分利用“组装与维修实验室”资源的基础上,进行教学内容和考核方式进行改革,实行实训式教学,将所有知识组合成一个个的项目,采取边讲边练,或者是先练后讲的项目式教学模式。基本内容大致分为4个独立的项目,现分别说明。
项目1.准备工作(2学时):(1)工作台及常用工具准备:各种工具、光盘;(2)配件准备:计算机各种配件;(3)人员准备:释放静电、了解流程、学生分组;通过这个项目,使学生做好组装与维修之前的各种准备工作。
项目2.微机硬件(14学时)。首先识别微机硬件,对计算机的主要零部件(主板、CPU、内存条、硬盘、光驱、显卡、显示器、键盘鼠标等等)的性能参数,工作原理有一个认识,通过上网查询计算机硬件价格、参数;结合市场调研,要求学生写出计算机硬件的调研报告。牢记计算机的组装流程在此基础上进行微机组装与拆装,要求明确目标、拆装顺序、拆装过程中的注意点;并给予指导,我们准备了24套计算机产品组装,进行分组实训,经过教师检查,方可通电。组装完成后,进行BIOS设置。使得学生很好的掌握计算机组装的步骤。适应以后工作的需要。
项目3.微机软件(8学时),包括计算机各种软件区分,操作系统安装,系统备份恢复,通过本次实训,使学生掌握系统安装(WINDOWS XP和WIN7),系统备份和恢复。
项目4.故障处理(4学时),在本项目学习中,要求学生能够掌握微机中的一些常见故障分析、判断的方法;在相互交流的基础上,能够独立排错,以便解决实训过程中遇到的具体问题。通过本项目的实训可以培养学生的独立分析问题和解决问题的能力。
5 课程考核方式的改革
我们在考核方式上也进行了相应的改革,使用出勤、过程考核与实训报告相结合的方式进行考核,总评成绩由出勤成绩占20%、过程考核占60%,实训报告占20%组成。
6 教学方法
项目任务分解法:实训为线索,将微机组装维护的过程分解为4个独立的项目,每个项目包括若干任务,每个实践项目和任务除包含具体要求、步骤。项目和任务相结合的实践教学方法有点类似于培训模式,但又有不同的地方,它能促进学生积极思考与动手实践,同时在练习中得到工作任务体验性学习,促进学生职业能力发展。
任务驱动:给出任务,在任务实现中完成知识与技能的学习和掌握,激发学生的学习兴趣。
7 改革后的效果
通过对课程教学的改革目前,“微机组装与维护”课程成为了我们学院中学生比较感兴趣的课程之一,老师也成为学院学生心目中最受欢迎的教师。因为考核方式的改革,学生对该门课程的考试也没有什么心里负担,学生能够快乐学习,用心体会实训过程中所带来的快乐和成功感,确实让这门课程变成大家想学又愿意学的一门课程。教学效果也有了明显的提高,学生动手能力得到了很大的提升,能够在很短的时间里完成微机的拆装,系统安装等等。学生反映很好,效果显著。
参考文献:
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关键词:数制;转换;数学理论;软件;硬件
前言
随着计算机软、硬件技术的进一步发展,计算机硬件外观结构越来越来简单化,软件包也越来越来大众化;一方面计算机专业人士淡化了计算机底层基础知识的学习,另一方面计算机技术又成为每个人必须掌握的一种综合性技术,其意义是里程碑式的;基于常规数制转换的探讨就是在这种背景下进行的。
1 常规数制转换的现实意义
对CPU而言,不管是单核的,还是多核或多芯的,可直接识别的就是0和1,用0和1描述或处理有效数据,逻辑电路实现起来相对简单。当前CPU处理数据的字长是32位,真正意义上的64位处理器并不能发挥其真正的作用。而且CPU的机器字长越长,并不意味着CPU处理数据的能力越高,速度的提升并非完全取决于CPU的处理能力,主要是外设速度的提升。若能从更基础知识点来理解进制方面的问题,就能理解、掌握十进制与二进制、八进制和十六进制数转换的方法,对许多学员学习计算机软、硬件知识有一定促进和启示作用。
2 常规数制相互转换
二进制与十进制相互转换是各进制转换关系中最基本的,十进制与八进制、十六进制转换的问题,可从中得到解决问题的方法与手段。
2.1十进制数与二进制数的转换
根据十进制整数与二进制数之间转换关系公式:
……公式(1)
一般情况下,可通过求整除求余数的方法实现十进制数与二进制数据的转换;如图2-1所示:
由图2-1可知:,下面为此介绍一种比较实用的方法——2倍数靠近法,“2倍数”是指2的倍数(2的i-1次方),“靠近”是指靠近比已知数小的,且是最大的整数,规定中只有“纯加法”运算,通过下面实例说明,如图2-2所示:
图2-2 2的i-1次方
图2-3 靠近最大的整数
图2-3中:采用“有则为1,无则为0”的原则进行十进制与二进制转换的实现;有20,则对应的第0位为“1”,有21,则对应的第1位为“1”,有22,则对应的第2位为“1”,无23,则对应的第3位为“0”,无24,则对应的第4位为“0”,有25,则对应的第5位为“1”;所以所求得的二进制数为(100111)2
2.2十进制数与八进制数的转换
根据十进制整数与八进制数之间转换关系公式:
……公式(2)
一般情况下,可通过整除求余数的方法实现十进制数与八进制数据的转换;如图2-4所示:
图2-4 十进制转换八进制的整除求余数法
由图2-4可知:,若数据比较大,出问题的可能性就大大提高,若要降低出错的概率,采用的方法——8倍数靠近法,“8倍数”是指8的倍数,“靠近”是指靠近比已知数小的,且是最大的整数,规定中只有“纯加法”运算,通过下面实例说明,如图2-5所示:
图2-5 8的i-1次方
图2-6 靠近最大的整数(此整数在%10;
b=b/16;
count++;
}
十进制整数转换为十六进制数时,其算法与前两者是有所不同的,因十六进制数中含有数“A、B、C、D、E和F”,需通过字符方式进行处理,三者算法思想是一致的。
4 结束语
4.1 探讨数制转换的优势
数学与计算机是相互影响的,计算机领域的基础性探讨需要其它学科的支撑,数学尤为突出。对进一步加强计算机领域基础性探讨是有意义的,尤其加强我国在国际信息产业链中的影响力方面,特别是核心芯片领域,虽然国家的说话权还很不够,所以计算机领域基础性探讨是非常重要的。一种好的算法需要长期性的探讨,可通过堆栈方式实现算法,则它是一种简洁的算法,如下C语言算法代码。
struct node
{
int base;
[关键词] 积极心理;高职计算机文化基础;教学案例
《高职计算机文化基础》是高职院校非计算机专业学生必修的公共课程。作为一门公共基础课,所涉及的学生人数多、专业面广、影响大。教学内容包含硬件基础知识、Windows系统、Office办公软件、常用工具软件和网络基础知识等。培养目标是使学生具备计算机基本操作能力,能够在各自专业领域和工作生活中熟练使用计算机。然而,当今计算机技术迅猛发展,软件更新速度快,仅靠掌握课本知识已无法满足日后的需求。因此,计算机基础课程教学,不仅要教课本知识,而且还要培养学生的再学习能力和知识拓展能力。
一、当前教学中存在的问题
《高职计算机文化基础》课程自开设以来,经历了数次教学改革,现在硬件环境已不是计算机教育的问题,而教学方法成了培养在校学生计算机能力的瓶颈[1]。主要有以下问题:
1、学生基础水平不一。来自城镇的学生大多接受过计算机基础初级教育,而农村乡镇的学生大多没有接受过。生源差异导致计算机基础参差不齐,教师难以把握授课内容的难度和深度。
2、学生智能不同。接收知识的能力和方式也不同,教师该如何开发学生的学习潜能,使每位学生都能得到最佳培育效果,成了教师施教的难题。
3、教师授课方式单一。依赖于计算机多媒体技术,多采用演示操作、图片声音等CAI教学手段,依然是以教师为主体的课堂活动。教学方法有一定的局限性,抑制了学生在学习过程上的潜能发挥,很难使学生体会到学习的快乐。
4、教学测评标准滞后。目前各大院校的考核形式,都仅限于测评学生对教材内容的掌握程度,无法测评出挖掘学生潜能的效果。
针对这些教学瓶颈,中央教育科学研究所孟万金教授提出的“开展积极心理体验活动,实现积极心理渗透学科教育”理论给予我们重要的借鉴意义[2]。
二、实现积极心理渗透学科的理论依据和意义
积极心理学是致力于研究人的发展潜力和美德等积极品质的一门科学。是美国心理学会主席塞里格曼(Selig-man)于20世纪90年代末发起的一场心理学研究新运动,倡导以增进积极体验的方式发展个体的潜能和美德等积极品质,认为当个体有了更多的积极体验之后,就会对自己提出更高的要求,这种要求来自个体自身,更容易形成某种人格特征。因此增进个体的积极体验是形成个体积极人格的最有效途径[3]。
采用积极心理渗透《高职计算机文化基础》的教学,能够培养学生操作使用、应用开发、研究创新的能力,弥补传统教学方式的不足,全面推进素质教育的实施。在《高职计算机文化基础》课程教学中实施积极心理渗透,就需要调动学生积极性、主动性、创造性等内在激情,通过参与、合作、感知、体验、提升等手段,在各教学环节引领学生体会到学习知识的满足感,感受到运用知识的成就感,并在不断反复循环发展的过程中形成积极的人格特质,从而达到开发学生学习潜能、提高学习效能的目标。
我们针对《高职计算机文化基础》课程的教学内容设计的教学案例实践中发现,多数学生的眼光不是停留在把任务完成,而是使用各种方法使自己的作品更加鲜活、生动,在小组学习中能够发挥团队协作精神,群策群力解决问题,锻炼了自主学习能力,实现多种智能协调发展。
三、教学案例的设计及实施
《高职计算机文化基础》课程强调以学生为主体、教师为主导,注重培养学生创新意识和计算机应用操作能力,教学模式从传授知识转为培养能力,注重计算机应用技术与专业教学相结合,提高大学生的基本素质。兴趣是学生探索、创造的力量源泉,我们设计开发了教学案例,通过营造积极体验的课堂情景,激发学生的学习兴趣,并以小组为单位,形成个人或小组作品,开展学生自我评价和组内、组间相互评价、教师评价等多元化教学评价。
(1)教学案例的开发和设计
给学生创建展现才华和能力的平台是非常重要的,而且最好从校园生活开始。于是我们以评选‘优秀校园网版主’的任务形式,营造一个积极体验的课堂情境,以培养学生动手能力、审美能力、语言表达能力和自我认识能力等为目标开展计算机基础知识教学。
(2)教学案例的实施
第一步:引入课题。校园网是大学生相互沟通交流的时髦工具,参与校园网的经营可以帮助学生发挥自身特长、活跃校园生活、丰富人生阅历。于是我们就从学习计算机基础知识开始,指导如何当好“校园网版主”。在教学内容上,我们紧扣“校园网版主”岗位要求,通过学习计算机硬件,使学生掌握硬件组成原理、故障排除及病毒防范技巧,培养网站维护能力;通过掌握网页设计、Word排版、表格制作和多媒体等软件的应用,培养网站编辑的应用能力;通过评选“优秀校园网版主”的形式,培养学生展现自我的能力。这样的情景教学,首先在心理上引起了学生的注意,激发了学习动力。引入新课程时,根据学生对网络的兴趣和通过网站经营表现自己优势的心理需求,我首先展示了预先制作的网站作品,引起学生对计算机基础知识的浓厚兴趣。
第二步:教学生制作。首先根据简单模板,一步一步教学生制作管理网站,把知识点都融入到里面,如插入图片、排版、制作简单醒目的表格并突出自己的优势。然后指出制作网站论坛的重点和注意的知识点。
第三步:让学生结合自己特长设计制作有特色的网站版块。使用学习支持系统平台,参阅系统的案例,一步一步操作。遇到难题可以在系统帮助的知识库里查询知识点,也可以和组内外同学交流或在学习支持平台上跟老师交流。
第四步:学生相互观摩各自制作的校园网站版块,作出评价,然后相互讨论设计和制作技巧。
第五步:老师根据版块制作情况及学生的讨论情况进行总结和评价。
第六步:教学案例效果的后测调查和分析
计算机及网络的应用已经成为各学科发展的重要手段和平台,掌握计算机基础知识和操作对于高职毕业生来说是必备的基础知识,还对其今后的专业知识学习起到了重要的作用。由于我国地域经济发展不平衡、各地教育发展也不平衡,导致了高职新生的计算机水平参差不齐。因此,以班级为教学单位,同时、同一教学计划的教学模式已经不能满足不同层次学生的需求,若考核模式也统一规定,这样必然导致最终的教学效果不理想,严重打击学生的学习积极性和任课老师的教学热情。
一、非计算机专业中计算机课程的结构分析
目前的高职院校《计算机应用基础》课程采用几乎相同的教学内容和教学标准,这种教学体系已经落后于时代,应根据各个专本文由收集整理业对计算机技术知识点的不同需求,对计算机技术采取差别式教学。《计算机应用基础》教学效果的好坏将直接影响到毕业生的素质,即影响到毕业生的社会竞争能力。近年来,各高职学院围绕计算机应用基础这一门课,从其教学内容、教学手段、考核方式等方面,各高职院校都进行了不同程度的改革和研究。
二、教学方法的分析
1.教学方法
"一主多附"的教学模式,即开设一门主要的公共必修课程,即《计算机应用》,开设时间根据单位教学条件的不同,一般设置在一年级阶段完成;之后根据不同专业后续课程的特点分别开设多门选修课程,如网页设计、c语言程序设计、数据库、网页制作或多媒体制作等。
2.实施方式
由于学生生源地域特点的因素,目前高职院校的学生计算机基础存在较大的差异,针对这一现象,我们采取因材施教,分层次教学的方法。虽然该课程是一门实践性较强的课程,但没有一定的理论基础,实践能力再强也只是空中楼阁。所以我们针对理论知识普遍缺乏的现象,注重理论教学,实践内容则根据学生基础高低分成不同小组,加强个别辅导。对每组的学生提出不同要求,布置不同的实践作业。对从未接触过计算机的学生,加强基础知识辅导,待有了一定的计算机基础知识后,再进行进一步的技能训练,使他们掌握基础知识的同时,也具有一定的应用能力。对有一定基础的学生,则进行知识加深、拓宽,实验课,为他们布置的不是简单的验证实验,添加一些课外内容,在他现有计算进知识的基础上,拓展应用恩呢管理,从而加深对知识的理解和掌握,达到对知识的融会贯通,提高其综合应用能力。
3.教学过程与手段
教学过程中强调应用能力,采用项目驱动、任务驱动和问题驱动相结合的方式来组织教学,教学过程中尽量完全采用多媒体手段授课,用同屏广播或者投影讲解的方式进行。针对不同专业的不同需求,授课内容、知识深度、知识广度都依据专业进行调整。如授课内容方面:语言管理类专业,侧重点为word、excel、powerpoint、网络应用等;若是电子计算机类专业,还要更多地侧重计算机硬件知识等。搜集整理大量的教学案例,同一知识点,针对不同专业采用不同的案例,案例与专业对应的岗位紧密联系,提示学生在今后的工作中你们会遇到此类问题,这样可以大大激发学生的学习兴趣,又有利于学生理解部分抽象的概念,也使学生体验到了工作情境。
4.课时规范化
《计算机应用基础》是一门公共基础课,涉及到高职院校所有的专业。在教学组织上,大部分院校都采用学期学时制,该课程一般开设于第1学期,在此学期里新生军训3-4周,国庆、中秋节放假1周多,某些专业还有实习实训专用周等,使得该课程一般只有40课时左右,很难满足课程需要。针对这种现状,我们采取"课内+考试"的教学方法,即将一些综合性的上机题目,作为案例布置给学生,让其在案例制作过程中增强实践能力。针对教委统一考试的内容,在后期完成相关基础知识的复习,强化模拟练习,使学生在理论内容学习水平得到提高。这样的教学安排,是学生理论和实践水平同步提高,教学效果显著。
三、小结
关键词:计算机原型系统;实验体系建设;教学改革;计算机系统结构
0、引言
随着计算机技术的飞速发展,基于EDA的设计已经成为硬件设计的主要方式。以前的基于小型模拟计算机系统的实验已经不再适应实验教学的要求。传统实验教学模式大多采用中小规模集成电路芯片在面包板上搭建各种常见数字电路的方式,工作量大且易出错。而新的实验教学模式是利用硬件描述语言和EDA工具,先在计算机上进行设计、修改和仿真,然后通过仿真波形可以直观地观察到电路内部各个信号的变化情况,再将设计下载到实验台上的PLD芯片中,进一步验证设计的正确性。通过一系列综合性实验,不仅可以加深学生对计算机硬件基本知识的理解,而且有助于学生对这些知识点的融会贯通。通过在实验台上不断地调试与验证,学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力得到了锻炼。
1、目前实验教学中存在的问题
目前北京航空航天大学计算机学院的计算机硬件类必修实验课程主要包括数字逻辑实验、计算机组成原理实验和计算机接口与通信实验。这3门实验课程通过不断地进行实验教学改革,取得了很大的进步,并已建立了以EDA为开发工具、以设计为主的新型计算机硬件实验体系,但是目前还存在一些问题。
1.1 缺乏完整的实验体系
1.1.1 实验内容有重复
不同的实验课程之间会出现重复的实验内容。例如数字逻辑实验和计算机组成原理实验都是以计算机原型系统为目标进行设计的,但二者在存储器设计上有所重复。另外,数字逻辑实验中基本实验的有限状态机的设计部分主要以ADC 0809控制器设计为例,而在计算机接口与通信实验的基础实验中的AD模数转换控制电路设计也是以ADC 0809控制器设计为例进行的。
1.1.2 课程之间缺少衔接
目前北京航空航天大学数字逻辑实验与组成原理实验之间的内容结合地比较好。在数字逻辑实验中所设计的基本部件(如寄存器、乘法器以及存储器等)都可以在计算机组成原理实验中利用。但是计算机接口与通信实验和计算机组成原理实验之间的内容衔接较差。随着学生设计的MIPS指令集的CPU日益成熟,计算机接口与通信实验逐渐过渡到使用MIPS CPU来代替嵌入式软核NIOS CPU,从而将计算机原型系统的底层内容添加到计算机接口与通信实验中㈣。
1.1.3 课程定位不明确
每门课程的定位应当明确,通过一门课程解决一个问题,从而循序渐进地达到培养目标。但是目前教学中还存在各门课程相对独立、自成体系、缺乏整体考虑的问题,学生难以建立起整体的概念。
1.2 学生还未形成进行硬件编程的思维方式
硬件编程的思维方式与软件编程的思维方式略有不同。硬件描述语言一般是并行执行的。目前学生还没有建立起并行的概念,没有完全掌握硬件程序的调试、分析方法。因此我们在数字逻辑实验中要有意识地在这方面加强对学生的培养,通过对这3门课程的学习使学生逐步掌握硬件设计技能。
2、一体化实验体系建设方案
我们需要理清计算机硬件类实验课程之间的关系,明确各课程的定位,从而建立一个新的、一体化的,以掌握一种硬件设计方法、设计一个实验平台、系统地掌握计算机硬件知识、培养创新人才为目标的,实验内容循序渐进、步步深入的,实验方法灵活多样的,教学质量大幅提高的实验体系和创新平台。
2.1 课程关系
计算机系统结构类实验遵循冯·诺伊曼计算机模型。通过不同层次的实验,可以使学生逐步深入理解计算机的内部逻辑关系、功能部件、性能以及交互方式,掌握基于硬件描述语言和EDA工具的、进行逻辑设计的方法和过程,完成计算机原型系统的设计。该设计包括综合数字系统设计和调试在内的软件设计,并且能让学生编写出执行速度快、资源利用率高、性能接近于最优的程序。
目前计算机系统结构类实验中的必修课主要有:数字逻辑实验、计算机组成原理实验、硬件描述语言与EDA工具实验、计算机接口与通信实验,且以培养学生的软硬件协同设计能力、工程实践能力和科研实践素养以及团队协作精神为目标[3]。所以在进行实验体系建设时,我们要根据计算机系统的内在逻辑关系重新整合各门课程的知识分布和衔接关系,以达到实验内容相互支撑、成果形式层次递进的效果。
(1)知识点的划分。3门课程的知识点要既能覆盖全部又避免重复。
(2)课程内容的设置。课程内容在设置时要保证前后相继、由浅入深、不断深化。
(3)相同的实验环境。3门课程采用相同的实验环境(软件环境Quartus II和FPGA板康芯实验板),根据课程内容逐步设计出与课程完全吻合的实验平台,并采用相同的硬件描述语言Verilog。学生通过反复练习,熟练掌握一种硬件设计方法、一种解决问题的思维方式、一类FPGA实验板的使用方法,从而保证在掌握概念和原理的同时,熟练掌握硬件设计方法和技能,建立起计算机硬件整机的概念。
2.2 课程定位
计算机硬件实验课程的目标在于培养学生的实践动手能力、编程设计能力、探索创新能力以及分析问题解决问题的能力,让学生形成硬件编程的思维方式,并建立计算机整机概念。
下面分别介绍每门课程的定位。
2.2.1 数字逻辑实验
数字逻辑实验是基础。它主要解决的问题是掌握硬件实验的基本技能以及组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理。
该课程的目标是让学生学习实验平台的使用方法,掌握硬件编程语言、EDA工具的使用、硬件描述的综合与仿真,使学生能设计一些基本的时序逻辑电路和组合逻辑电路,培养学生的硬件编程思维方式。
2.2.2 计算机组成原理实验
计算机组成原理实验是核心。它起着承上启下的作用,是让学生建立起整机概念的关键。它能帮助学生理解和掌握一台计算机整机系统的软件、硬件组成及相互之间的配合。其他课程要围绕计算机组成原理实验展开。数字逻辑实验课程要解决基本器件的设计和工具使用的问题,计算机组成原理实验要解决应用微处理器的问题。本课程要求学生重点掌握MIPS指令系统及指令周期、数据通路、系统控制等,在此基础上深化对硬件编程语言的理解。
2.2.3 计算机接口与通信实验
计算机接口与通信实验是完善、提高和应用。学生通过对器件的学习,完善了计算机的整机概念。在此基础上设计应用性的实验对学生来说是提高。本课程重点掌握基本外部芯片、基本的输入/输出部件的设计和应用。
3、基于计算机原型系统的一体化的实验实例
该实例利用并行接口8255A实现一个简单的计算器功能,通过8255A输入两个8位的数据,MIPS CPU将两个数据相加或者相减,并将计算结果通过8255A输出到数码管上。这个实例以MIPS CPU为核心,包含了数字逻辑实验中设计的ALU等部件,通过计算机组成原理实验形成了MIPS CPU部件,再结合计算机接口与通信实验中设计的8255A等接口部件,实现了一个小型的数字系统。如果在此基础上把操作系统和编译等内容包含进去就构成了一个计算机原型系统。
3.1 设计思路
为了实现使用程序查询方式在8255A与CPU之间交换数据,我们需要8255A工作在0方式。根据设计要求,我们需要两个8位数据口作为数据输入口,一个8位数据口作为数据输出口,共需要3个8位数据口,此外还需要一些控制信号,所以至少需要两片8255A芯片。第一片8255A的A口和B口工作在0方式,均作为数据输入。第二片8255A的A口和B口也工作在0方式,A口作为输入,B口作为输出,并使用PA0作为数据输入后完成并执行加法运算的信号,使用PAl作为数据输入后完成并执行减法运算的信号。MIPS CPU循环查询第二块8255A芯片的A口数据,一旦发现输入数据PA0或者PAl不为0,就从第一块8255A芯片的A口和B口读取两个数据到某个寄存器,然后计算两个寄存器内的数据的和或者差,并将结果输出到第二片8255A的B口。
3.2 系统的整体结构
系统需要的器件主要有MIPS CPU、两片并行接口8255A,还需要一个芯片能根据地址在内存和两块8255A芯片中做出片选,部分代替总线的功能。其总体结构如图1所示。
在本实验中,当地址小于128时,表示的是内存地址,则将总线数据写入内存或者从内存读取数据到总线上;当地址大于128时,从两片8255A中读写数据。
3.3 系统各模块设计
我们首先设计系统的各功能模块,接着设计MIPS汇编程序,最后生成顶层文件,绑定引脚并下载验证。
3.3.1 MIPS CPU模块
MIPS CPU是一个实现了MIPS指令集的32位精简指令集CPUN。本实验只关注MIPS CPU的外部接口,并为调试方便为MIPS CPU增加了很多接口,但实际上真正需要的接口只有CLK、DataReady、RData、PCIk、BE、RW、Adrr、WData,其作用分别是:时钟信号、数据准备好信号、读入数据信号、时钟输出信号、读取模式信号、读写信号、地址、写入数据信号。
如图2所示是MIPS CPU的符号模块。MIPS CPU文件的时序仿真波形文件如图3所示。
3.3.2 8255A可编程并行接口模块
在本实验中,8255A芯片工作在O方式,即A口、B口、c口的高低四位可以自行指定作为输入/输出端口使用。我们可以根据自己的约定把一些端口作为控制位使用。8255A的符号模块如图4所示。
我们对8255A可编程并行接口进行时序仿真后,8255A芯片A口输入B口输出的仿真波形文件如图5所示。
3.3.3 总线控制器模块设计
总线控制器(BUS Controller)是本次实验的核心器件,它的主要功能是根据MIPS CPU所要读写的地址,输出相应的片选信号和地址信息,控制将8255A的数据或者内存中的数据输出到总线上或者将总线上的数据写入到8255A的某些端口或内存中。在本实验中,当地址小于128时,表示内存地址,则将总线数据写入内存或者从内存读取数据到总线上;当地址大于等于128时,从两块8255A并口中读取数据。当地址大于128时,我们要根据之前所规定的端口号,产生相应的8255A控制信号,从而实现对8255A相应的端口进行读写。相应的8255A芯片的控制信息如表1所示。
总线控制器的符号模块如图6所示。
总线控制器的仿真波形文件如图7所示。
由于使用了两片8255A芯片,因此我们需要一个译码器和一个多路选择器,以便在两片8255A芯片中做出选择。译码器的符号模块如图8所示,多路选择器的符号模块如图9所示。
另外我们还需要七段数码管显示电路,它能够将数字转换为七段数码管的显示信号。七段数码管显示电路的符号模块如图10所示。
3.4 编写MIPS CPU汇编程序
我们将各个元件连好后,就开始编写MIPS汇编程序。本设计使用将程序硬编码在内存中的做法。控制逻辑如下所示:
1)第一块8255A的初始化:CS=0,RD=1,WR=0,AI=1,A0=1,控制字为8’b10010010;
2)第二块8255A的初始化:CS=0,RD=1,WR=0,AI=1,A0=1,控制字为8’b10010000;
3)然后循环查询第二块8255A芯片的A口,当PA0或者PAl为高电平时,表示数据准备好;
4)CPU分别从第一块8255A芯片的A口和B口读取两个8位整数到两个寄存器;
5)进行判断,如果PAl为1执行减法指令,如果PA0为1执行加法指令,计算结果保存在某个寄存器中。
6)将结果输出到第二块8255A芯片的B口。
顶层文件的仿真波形如图11所示。
3.5 生成顶层文件
之后我们需要对系统进行绑定引脚,进行一次全编译。系统顶层文件如图12所示。
关键词:计算机组装与维护 项目教学 教学实施
经过近8年的《计算机组装及维护》专业课程的教学,笔者深深体会到教师要想把这门课程教好,必须钻研出一套有效的教学方法,并结合学生和现有教学条件创造性地开展教学。笔者了解到企业需要真正技术过硬及工作作风过硬的专业技术人员,需要员工有很强的动手能力和丰富的工作经验。这就要求我们在培养专业技术能力的同时,也要注重培养学生的社会适应能力、行业通用能力及职业素养,并且与企业的需要密切联系起来,让学生尽早融入企业氛围。
一、“六步教学法”紧密联系教学理念
课堂教学最根本的追求是实现高效教学。基于职高学生学习基础相对薄弱、学习习惯尚未形成、学习兴趣不够浓厚的客观实际,基于职教课程改革的要求,笔者认为在“计算机组装与维修”课程教学时必须确立三个理念:(1)以生为本。注重培养学生自主学习、合作学习、探究学习;学生好学远比教师好教重要。(2)能力本位。学生“能做什么”比“知道什么”更重要;任务、知识、技能和情感、态度、价值观等皆为能力;计算机应用能力与信息素养两者不可或缺。(3)行动导向。为了行动而学习,通过行动而学习;“行是知之始,知是行之成”;以做定学,以学定教。
基于以上理念,笔者将一般教学目标确定为着眼于学生主体性的学习目标,而在教学方法中,除了根据教材和学生实际确立相应的教法,还将注重学生学习方法的指导。
二、“六步教学法”在项目教学中的具体应用
基于项目化的教学模式,决定了笔者在教学中不拘泥于传统课堂授课形式,而采用了“六步教学法”来拉动学生的学习兴趣,增强学生的探究意识,从而提高课堂效率。以任务驱动和活动探究为重心,采用“激趣-明标-活动-评价-反思-小结”六步教学环节,从创设情境问题开始,激发学生学习兴趣,明确学习目标,引导学生通过活动开展探究学习,学会评价、小结,并通过一定的实际训练巩固所学内容。在学生探究学习的过程中,教师要重点做好启发引导、巡视指导、适时点评工作。为了提高课堂教学效率,还应采用多媒体教学手段,力求使抽象的知识具体化、枯燥的知识生动化、乏味的知识兴趣化。
1.第一个环节是“激趣”
是以一个个具体的项目为线索,把教学内容巧妙地隐含在每个项目之中,提出学生生活中所能遇到的类似问题,让学生带着问题去探究所要学习的知识。
2.第二个环节是“明标”
针对一个个项目确立起三维目标。例如,学习“拆装计算机”这一项目时,要求学生掌握的知识与技能包括:①了解计算机硬件组成及其作用。②能正确完成输入/输出设备和主机的连接。③会安装Windows操作系统。④会使用Ghost软件进行系统维护。其中应掌握的过程与方法包括:①观察计算机机箱外接部件和内部主要部件。②小组协作完成计算机主要部件的拆装。而情感态度和价值观方面的教学目标则包括:培养学生的探究意识和严谨作风,激发学生学习的兴趣,提高学生实际的动手操作能力。通过“明标”这个环节,让学生知道应该学什么、怎么学。
3.第三个环节是“活动”
即采用“活动探究法”贯穿教学,活动是课堂诸多环节的中心。比如“拆装计算机”这一项目中,设置了多个探究活动帮助学生了解计算机系统。在活动中设置了四个步骤:①让学生了解计算机主机的硬件构成及各部件的名称。②边拆卸边观察。③播放计算机安装的视频。④小组合作组装。通过这些步骤,让学生了解计算机的硬件组成,理解计算机硬件的拆装方法,掌握输入/输出设备与主机的连接,并且能够通过小组合作完成基本硬件的安装。
4.第四个环节为“评价”
引导学生通过自评、互评,对“为何没有完成”“为何做得慢”“为何做得不规范”等方面进行教学反思,分析存在的问题,寻求解决的方法。而在此环节中,教师要在学生评价的基础上作适当点评。
5.第五个环节为“反思”,即教学反思
在“拆装计算机”项目的教学中,笔者发现学生对计算机的了解只限于用它上网、打游戏、聊天等,而对计算机具体的组成、作用、连接、安装、维护等知识却了解甚少。在学习的过程中,有的学生缺乏团队协作精神,有的学生冷眼旁观,有的学生缺乏对知识的钻研精神……所以在本项目教学中,我充分地考虑到了这些方面,在准备课件、设计问题、教学方法上都进行了斟酌。
6.最后一个环节为“小结”
通过这个环节引导学生学会提炼、归纳所学知识要点及操作要求,教师要作适当点拨。
三、“六步教学法”在计算机组装与维修教学中的具体体现
1.鼓励学生自主、合作探究
深入贯彻新教学大纲“以生为本”“能力本位”“行动导向”等理念,重视学生的思维发展,重视培养学生的合作探究能力、实际操作能力,努力营造开放、富有活力的中职课堂。
2.设计层次:由浅入深,由易到难
教学过程中,我将知识的教学要求分成了三个层次:了解、理解和掌握。“了解”是指对知识的感性的、初步的认识。“理解”是指对基本概念、基本知识有一定的理性认识,能用正确的语言进行叙述和解释。“掌握”是在理解的基础上,能够解决与所学知识相关的应用问题。我按照三个层次,一步一步、层层深入。把新知识点设计成学生感兴趣的学习任务,让学生带着任务去学习,学习娱乐相结合,以达到新课标所提倡的寓教于乐的目标。
3.多媒体教学法
多媒体教学使学生对知识的学习更加形象直观,但是其跳跃性、活动性的特点,不利于学生记忆操作步骤,更无法体现课堂学习的整体思路。因此,一方面,我利用多媒体适当地展示一些图片和视频演示,并通过学生分组协作完成探究活动,加深学生对计算机硬件的理解,增加课堂容量,提高课堂效率。另一方面,我使用实物投影把一些关键的步骤进行演示,使二者能够优势互补,以达到最佳的学习效果。
综上所述,学生的知识、智力和能力发展的主要途径是自我探究学习,因此教改应着重研究如何引导学生学习新知识、培养学习能力。而在计算机组装与维修教学中,采用“六步教学法”对培养学生的自学能力和综合素质,能起到非常重要的作用。