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关键词:硬件技术基础 课程整合 教学方法 考核方法 教材建设
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(c)-0141-02
对计算机偏软专业而言,在教学培养目标方面,掌握必要的计算机硬件基础知识非常重要,能促进培养全面发展的、具有扎实功底的系统设计和开发的高级人才,但具体开设哪些硬件课程?在本科的哪些阶段开设?学生需要掌握哪些硬件知识?掌握到什么程度?具备哪些硬件实践能力?这些问题都是培养方案中需要切实解决的、非常重要的问题。
《计算机硬件技术基础》是我院软件工程、网络工程、信息安全等专业必修的一门专业基础课程,其目的是对于计算机偏软专业如软件工程、信息安全等只需要通过一门计算机课程精炼的学习,就能够掌握必备的计算机基本的硬件知识,从而培养具有扎实硬件基础的 高级设计开发人员。
该文通过该课程的定位分析,围绕课程体系、教学内容、教学方法、实践教学、考核方法等方面对该课程的教学改革进行了一系列的探索和实践。
1 课程的定位
本课程定位在大专院校计算机偏软专业如软件工程专业、软件学院各专业、网络工程专业、信息安全专业等对计算机硬件基础需要有一定了解,同时也无需安排多学时、多门课程的教学要求,以《计算机组成原理》课程教学大纲为主线,涵盖数字逻辑与设计、微型计算机与接口技术和计算机系统结构等相关硬件课程的内容并进行有机的衔接,达到一门课程完成对计算机硬件系统涉及内容讲解的目标。课程围绕如何理解和构建一台简单的计算机硬件系统为目标,全面而系统地讲解计算机组成的工作原理,同时以最具代表性的Intel 8086为背景,简要讲述微处理器及常用的接口电路的原理,并从计算机系统结构的角度讲述了提高计算机系统性能的各种方法和技术[1]。
目前,这门课程安排在大一的下学期开设,先导课为《计算机导论》,共80课时,除了理论教学和实验教学之外,还安排了一周的课程设计。
2 课程改革的具体措施
2.1 重视课程内容的建设,突出应用性
《计算机硬件技术基础》课程涉及的知识点非常多,且内容比较抽象、枯燥,难以理解。内容主要涉及到《数字电路》《计算机组成原理》《微机原理及应用》《计算机系统结构》等四门课程的相关内容,通过调整教学大纲,减少重复度,把上述四门课程整合为一门课程《计算机硬件技术基础》[2],从而通过一门课程的学习,就能覆盖计算机偏软专业所需掌握的硬件知识;同时对教学内容进行优化和调整,精炼教学内容,突出重点,以注重能力培养为目标,重点讲述计算机组成的工作原理,并强调微机原理及接口技术的应用。另外,增加目前广泛使用的32位机的硬件技术,确保教学内容与时俱进,激发学生的学习兴趣。
2.2 改善教学手段、改革教学方法
不断改革教学方法和教学手段,改变传统的灌输式教学模式,根据教学内容,提倡启发式、讨论式教学方式,在教学过程中,注意学生学习能力的个体化差异,注重因材施教。另外,在课程教学中积极探索研究性教学方法,改变传统教学以教师为主的现象,体现以学生为主导,激发学生的学习兴趣,提高学生自主式、探究式学习能力。
2.3 加强实践教学、提升动手能力
该课程的实践教学环节除了实验教学之外,还安排了一周的课程设计。在实验教学环节,改革实验教学内容与体系,不断更新实验项目、实验内容;在课程设计环节,突出综合性、应用性,不断提高学生的动手能力、实践能力。
2.4 改革考核方法、实行“教考分离”
改革传统考试中的“谁任教,谁出卷”的考核方法,课程组通过多次研讨,规范课程的教学大纲、重点、难点,建立《计算机硬件技术基础》试题数据库,并每年更新10%的试题,每次考试前根据题型、知识点、难度等从试题库中抽题组卷,从而对课程实行“教考分离”,避免了任课教师不同,试卷的要求和难度不同的情况。课程考核后,课程组还需进一步对试卷进行分析和对课程进行考试后的总结,并以此促进下一轮课程教学质量的提高。
2.5 依托网络教学平台、丰富网络教学资源
在课程建设的同时,不断加强网络教学平台的建设,制作了多媒体课件,并逐步完成课堂教学视频的制作。依托扬州大学网络教学平台,本课程的教学资源如教学大纲、教案、课件、教学视频、实验指导、习题等全部上网,并设置了疑难解答[3]。通过网络教学平台,弥补了课堂教学受时间、空间控制的不足,方便了师生间的交流,提高了教学效果。另外,制定了网络教学资源更新计划,更新比例要求每年不低于10%。
2.6 强化师资队伍的建设、不断提高教学水平
结构合理的师资队伍是课程建设的关键,是合格人才培养的基础和保证。通过成立《计算机硬件技术基础》课程组,建立了一支由教学水平高、工程能力强的、教授领衔的,副教授、讲师等教师组成、老中青搭配的硬件教学团队[4],保证了课程建设的连贯性。课程组注重培养骨干教师,尤其加强对青年主讲教师的培养,积极鼓励青年教师参加各类学术会议和培训,通过老教师指导、课程组研讨、督导听课、学生反馈等手段不断提升教师的教学水平,同时鼓励青年教师积极参与企业工程项目,提高工程实践能力,以实践促进教学。
3 成效
近几年来,课程组对《计算机硬件技术基础》课程不断进行深入的改革与探索,在课程建设方面开展了一系列工作,取得了以下成效。
3.1 整合教学内容、优化课程体系
针对计算机偏软专业的培养要求,课程组通过多次研讨,对该专业所需掌握的硬件知识进行归纳、整理,并重新制定了教学大纲。在课程的内容方面,围绕“硬件”这条线,整合了《数字电路》《计算机组成原理》《微机原理及应用》《计算机系统结构》等四门课程的相关内容,减少了重复度,突出了重点,突出了应用性,同时在教学中穿插介绍当前最新的计算机知识点,确保教学内容与时俱进。
3.2 构建了多层次的实践教学体系
本课程实践性、应用性比较强,为加强课程的实践教学,构建了课程实验、课程设计等多层次的实践教学体系。在实验环节,主要完成数字逻辑实验、计算机部件实验、微机接口等方面实验,为提升学生的动手能力,在实验项目设计方面,既有简单的验证性实验,又有一定难度的设计性实验和综合性实验,通过实验难度的不断提高,循序渐进地培养学生的思考能力、创新能力。在课程设计环节,突出应用性,把汇编程序、FPGA、硬件设计等内容结合起来,进一步培养了学生的动手能力和综合能力。
3.3 加强了实验室的建设
现有的硬件技术基础实验设备比较落后,远远滞后于现代计算机技术的发展,通过多方调研,及时维护现有实验设备,同时更新、引进先进的硬件设备,从而大大改善了实验室的硬件设备,实现教学与时俱进,为培养高质量的人才奠定必要的基础。为满足对学生课后开放实验室的需求,同时为提高实验室设备的技术含量和使用效率,下一步,将制定创新性、开放式实验室规划及开放计划,鼓励学生利用课余时间到实验室来积极参与实验及科研项目,从而进一步加强学生的动手能力、综合能力[5] 。
3.4 强化了教材建设
为配合课程体系、教学内容的改革,课程组结合多年的教学经验,编写了兼具“实用”和“创新”特色的教材《计算机硬件技术基础》,2011年由机械工业出版社出版。本教材共分为11章,第一章概述;第二章介绍数字电路与逻辑设计的基本知识;第三章至第八章重点讲述了计算机组成原理的内容,介绍了运算器部件、存储器部件、控制器部件、总线和指令系统等;第九章到第十章以Intel 8086微处理器为背景,讲述了微型计算机的基本原理以及常用的接口电路及其使用方法;第十一章讨论了指令流水线、多处理机系统等基本概念和工作原理[1]。
通过对全书内容进行精心编排,使得教材内容衔接流畅、深浅适当、通俗易懂;覆盖知识面宽、叙述简练、重点突出;满足了一门课程涵盖计算机硬件系统涉及内容的讲解要求。目前该教材在我院软件工程专业已使用四轮,学生使用效果较好,后续还将继续对教材内容进行更新,确保教学内容与时俱进。
4 结语
《计算机硬件技术基础》是一门理论性、实践性都很强的课程,如何针对不同专业的培养目标,适应不同层次学生的教学要求,做到因材施教,提高学生创新能力,课程改革是关键,该课程为计算机偏软专业的学生通过一门课程的学习,掌握必备的硬件知识作了有益的探索。在课程教学过程中,由于涉及知识点较多,要注意突出重点,强化应用,另外在教学过程中要及时反映硬件发展的新技术,做到与时俱进。
参考文献
[1] 李云,葛桂萍.计算机硬件技术基础[M].北京:机械工业出版社,2011.
[2] 孙德文.计算机硬件课程改革与建设探讨[C]//大学计算机课程报告论坛论文集.2006.
[3] 黄伟,冯径.《计算机硬件技术基础》课程教学改革探索[J].现代计算机,2011(5):36-37.
关键词: 计算机硬件课程 CDIO 教学改革
计算机硬件课程是计算机专业的重要课程,是深入了解和掌握计算机基本工作原理[1]、建立计算机系统整体认知及培养计算机系统底层编程能力必不可少的部分。
电子科技大学成都学院计算机系针对三本院校学生特点,其计算机科学与技术专业的硬件基础课程主要设置“数字逻辑”、“计算机组成与结构”、“汇编语言”、“微机原理与接口技术”四门课程,但在实际授课中发现存在课程内容交错重复、课程之间缺乏有机联系、理论知识抽象化、实践能力培养不足等问题,为了培养出基础知识扎实[2]、具备较强实践能力、符合CDIO国际工程教育理念的合格应用人才,迫切需要对我系的计算机硬件系列课程的课程体系进行改革优化,结合CDIO工程教育思想提出改革方案并加以实施。
一、现有硬件课程体系及存在的问题
目前,在我系计算机科学与技术专业开设的专业基础课程中,与硬件有关的课程主要有“数字逻辑”、“计算机组成与结构”、“汇编语言”、“微机原理与接口技术”四门课程,现有的课程体系主要存在以下问题:
(一)知识点交错重复。
例如:计算机系统概述、主存储器的逻辑设计等内容,在“计算机组成与结构”、“微机原理与接口技术”两门课程中都有相应的介绍。又如,信息在计算机中的表示,包括数制、带符号数的表示、定点数与浮点数、数和字符的编码等相关内容,在“数字逻辑”、“计算机组成与结构”、“微机原理与接口技术”三门课程中都进行了介绍。
(二)课程内容相互独立,缺乏有机联系。
例如在“计算机组成与结构”课程中,介绍了半导体存储器的存储原理与存储芯片,并就如何使用基本的存储芯片通过字扩展、位扩展构成一定容量的主存储器的扩展方法进行了介绍。而在“微机原理与接口技术”课程中,存储器部分则主要侧重对8086存储器的组织结构进行介绍,包括8086存储器的存储地址空间、物理组织结构(奇偶库结构)及编程结构(分段的存储管理方式),而这些与前面在“计算机组成与结构”课程中所学到字扩展、位扩展原理之间的联系,却没有充分地体现出来。
(三)理论知识抽象化。
在上述硬件课程的教学中,对于知识的讲解,目前大多只停留在理论上,在课堂教学中多采用灌输式的教学方法,将硬件系统的基础知识一味地讲解[2],缺乏相应的实例,学生学习起来感觉比较抽象,造成学习兴趣低迷和对于硬件知识有畏难情绪。
(四)实践能力培养不足。
课程内容没有与实际的项目或产品的制作开发过程相结合,虽安排有一定的课程实验,但有的实验只是对理论的验证或形象化的加深理解,对学生的实际应用能力及进行项目或产品开发的能力锻炼仍然不足。
二、硬件融合课程教改思路
(一)对我系的硬件基础课程教学内容进行融合。
将原有的“数字逻辑”、“计算机组成与结构”、“汇编语言”、“微机原理与接口技术”四门课程融合为三门课程:“硬件基础1”、“硬件基础2”、“硬件基础3”,重新梳理硬件基础课程的全部知识点,去掉重复、冗余的部分,连接关联的部分。
(二)建立课程之间的有机联系。
在融合课程的内容安排上,“数字逻辑”的知识作为基础进行介绍,“汇编语言”由于需要“微机原理”的知识,因此放到最后,在学生学习完“微机原理”的内容后进行介绍;而“计算机组成与结构”与“微机原理与接口技术”两门课程的内容则放到“数字逻辑”与“汇编语言”之间进行介绍,对两门课程的融合思路是:按照“一般与特殊”的方式建立联系,进行内容整合。
例如,将“计算机组成与结构”与“微机原理与接口技术”两门课程融合后的课程内容按照计算机硬件的几大组成部分:运算器、控制器、存储器、总线系统、输入/输出系统、中断系统进行组织,对于每一部分的教学内容。例如存储器,先将“计算机组成与结构”中的内容作为一般性的原理进行介绍,再将“微机原理与接口技术”中的内容――8086存储器的组织以一个具体实例的方式给出,并进行相关内容的介绍。
这样学生通过具体的实例:8086的系统组织,对“计算机组成与结构”课程中所讲授的一般性原理有更实例化的理解,同时也明白微型计算机这一特殊类型的计算机与其他类型计算机(如大型机、中型机等)之间的区别和联系。
(三)引入CDIO的教学思想,强调“做中学”。
CDIO教学理念强调“做中学”,因此,在此次硬件课程的教学改革中进一步突出了实践实训环节,主要从以下几个方面进行加强:
1.以章节为单位,设置课内实践及专训实践。
其中课内实践纳入理论课授课内容,专训实践独立于理论课,以实验课的方式展开。例如:对于运算器一章的教学内容,设置有六个学时的专训实践,对运算器的组成及工作原理、算术运算和逻辑运算的运算功能进行专训实验。各章节的专训实践进一步构成三门实验课程“硬件综合实验1”、“硬件综合实验2”和“硬件综合实验3”,分别与理论课程“硬件基础1”、“硬件基础2”和“硬件基础3”相对应。
2.设置专门的项目实践环节。
在硬件融合课程中,设置了专门的项目实践环节――综合项目开发,该环节包含理论及实践两个部分,理论部分对项目开发流程等工程项目开发知识进行介绍,实践部分通过实际项目的开发,如:智能交通灯的设计与实现、电子琴的设计与实现等,要求学生对其软、硬件进行分析和设计,并经历一个具体项目从需求构思到设计、实现的全过程,将所学知识运用于解决实际项目开发中所遇到的问题,从而提高学生进行实际项目开发的能力和产品的制作实现能力。
3.采用CDIO的教学模式。
吸纳CDIO的教学思想,转变授课方式,具体体现在:
(1)知识讲解实例化:通过实例引入教学内容或以具体的实例、案例来对知识进行讲解,体现课程的实践性,提高学生的兴趣。
(2)课内课外协作化:课内组织讨论,课外进行大量的调查研究,团结协作,完成探究活动。
(3)采用“做中学”的授课模式:通过课内实践,如在课内带领学生完成一个汇编语言程序的汇编、调试过程,让学生在动手实践中学到相关知识。
(4)积极开展课堂互动:要求教师在课堂教学中,必须留一定时间与学生互动,鼓励学生提问和思考,增强学生的参与感。
三、改革具体举措及成果
基于以上的教学改革思路,实施以下具体举措并形成相应的成果:
(一)对上述四门硬件基础课程的教学知识点进行整体的梳理和融合,形成新的硬件融合课程知识点体系结构。
(二)按照硬件融合课程的知识点体系,重新编写教学大纲,并对应每一章教学大纲的任务要求,撰写每一次课的剧本式教案。该剧本式教案在教学设计时凸显“剧本”的特点,将课堂看做一个学生和教师共同参与的舞台,由教师根据授课内容进行引导,学生充分参与,使学生在参与中学习知识、学会沟通、提高兴趣。
(三)组织编写了各章节专训实践项目的实验指导材料和综合项目开发的教学大纲及指导材料。
四、改革成效
以上是我系硬件融合课程教改项目的改革思路及建设成果,该教改成果已在我系2014级学生的专业课学习中得到实施。通过教学内容和教学方式的改革,学生普遍反映能更好地理解计算机硬件系统的原理及设计方法,工程实践能力和团队协作能力得到有效提高,取得较好的教学效果。
参考文献:
[1]陈辉,李敬兆,詹林.计算机专业硬件课程教学改革探索[J].计算机教育,2014(5).
摘 要:针对当前计算机硬件类专业人才缺乏的现象,以及高校在计算机硬件类人才培养中存在的“欺软怕硬”问题,阐述硬件类人才培养现状及问题存在的原因,从计算机硬件类课程体系、实践环节、学科竞赛方面提出计算机硬件类人才培养的改革思路,希望与同行探讨。
关键词:计算机硬件;硬件课程;实践教学;学科竞赛
计算机硬件类专业人才培养是一项系统工程,我们须在社会大背景、专业教学大环境下思考计算机硬件类专业人才培养的问题。计算机硬件类人才培养具有一定共性,即教学规律,也有一些新模式和新措施。笔者在多年教学经验基础上,思考计算机硬件类专业人才培养,希望对计算机硬件类专业人才培养起到一定的借鉴作用。
1 硬件类人才培养现状
计算机专业涵盖的范围越来越广,计算机硬件类课程体系是计算机专业的重要组成部分,主要包括计算机组成原理、操作系统、计算机网络、计算机系统结构、接口技术等课程,它们是计算机专业中的技术核心课程,具有理论性强、应用范围广且与实际工程联系紧密等特点。然而很长一段时间内,许多本科院校计算机专业培养的学生特色不明显,存在“博而不精”、“欺软怕硬”等问题,使得计算机专业在硬件课程的设置、教学知识体系和内容等方面存在着诸多不尽如人意的地方,教学质量难以保证,多数学生的硬件能力都比较差,基本无法胜任计算机硬件方面的相关设计和应用工作[1]。加上缺乏引导和创新能力的培养,学生学习硬件类专业知识存在仅仅一知半解,只认识表面,不能深入本质、学以致用,不能系统认识等诸多方面问题,造成学生学习被动,缺乏踏实精神,工作后丧失适应能力和创新能力。这无疑为高校硬件
类专业人才培养敲响了警钟。我们应该立即采取措施解决计算机硬件类课程教学中存在的问题,才能有效提高硬件类人才培养的质量。
2 改革思路
2.1 调整现有硬件类课程结构,建立硬件课程群
计算机硬件类课程在计算机科学与技术教学中占有很重要的位置,对计算机专业学生全面掌握计算机知识体系、深入认识计算机科学内涵起着不可估量的作用。其课程一脉相承,构成一条连续坚固的知识链,相关的软件类课程与之配合,形成大学阶段计算机知识的完整结构,为以后计算机开发应用和深造打下良好基础。
传统计算机类硬件课程体系的设置不是专门针对计算机专业,而是面向电子工程、自动控制、计算机等多个专业的通用体系。因此,在内容上几乎面面俱到,对培养通才有好处,但是针对性不强,造成课程教学中课时不够,许多知识点讲不深、讲不透。计算机科学与技术是一门不断更新、快速发展的学科。为使计算机科学与技术专业的人才培养与社会需求相适应,近年来,许多高校对计算机硬件类课程教学计划也在不断进行调整,但调整的多是课程名称和内容,体系结构本质没有太大变化,使课程内容之间的划分不清晰,造成课程设置和课
程内容重叠,在先修和后修课程衔接上脉络不清,比如有些学校的软件工程专业在学习计算机硬件系统基础课程时,往往没有先修数字电路基础课程,导致学生要学好该门课程比较吃力,同时课程内容上又存在与计算机接口通信课程重叠现象,造成学时资源浪费。因此,对现有课程体系进行必要的改革,及时根据计算机的技术发展调整培养计划,设置硬件课程群,更新现有硬件课程内容,建立清晰课程脉络,培养学生坚实硬件基础知识和创新能力,显得尤为重要。
我校针对教学与实验内容滞后于计算机科学技术发展、学生好“软”怕“硬”等切实问题,在人才培养方案上进行了较大的改革和创新,从基础课抓起,逐步培养学生的“硬件学习”兴趣,逐步将计算机新技术和新方法纳入到新课程体系的建设中来。按照硬件课程特点建立了硬件课程群,修改了硬件课程群培养方案,设置了纵向分层优化的课程体系,包括基础课程、实用课程、创新课程三个层次,硬件课程群的课程构成及学时分布如表1所示。
同时,根据计算机技术最新发展趋势,针对现有硬件课程不足进行课程改革,主要是对原有课程进行整合、调整,理顺课程的脉络,同时根据计算机技术发展需要增加一些能够满足社会需求的理论和实践课程。因此,在新的课程体系中,保留计算机组成原理、计算机系统结构、微机系统与接口技术等计算机专业必修课程,对这些课程内容作些微调。比如在计算机组成原理课程中,除讲述计算机存储系统、指令系统、控制器等基本内容外,增加了计算机多核技术内容。在系统可编程单片机原理及应用课程中,将系统可编程思想融入到单片机原理课程中。同时,显著增加实践环节学时的比例,不仅为重要的专业基础课程设置独立的课程设计实践环节,而且90%以上的专业课程均含有实验或上机学时。
2.2 改革现有硬件类课程实践教学体系
硬件类课程实践教学是保证和提高人才培养质量的一个重要环节,硬件类课程实践教学体系在计算机硬件类人才培养方面起关键作用。在实践教学中,应树立“以学生为主体,教师为主导”的新教育观,坚持知识、能力和素质协调发展的实践教育理念和以能力培养为核心的实践教学观念,以“提高学生工程实践能力、工程设计能力、创新意识与创新能力,培
养学生综合素质”为人才培养的宗旨,致力于培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。
在计算机硬件课程教学中,实践环节往往容易被忽视,或为最薄弱环节,其教学效果也不太好,对计算机硬件教学产生关键影响[2]。目前,高校在计算机硬件实践教学中普遍存在的问题如下。
1) 实验设备及条件相对滞后。
计算机硬件是实践性很强的学科,在计算机硬件教学中,硬件课程的实验设备投资大,通常每门课程都需要配备专门的实验设备,多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足,设备相对落后,实践教学时间严重不足,培养出来的学生大多不具备基本电路设计、调试和实践的能力。
2) 实验内容和社会需求脱节。
计算机硬件是一门更新换代速度非常快的学科,社会需求针对性非常强。由于教学内容和实验条件相对滞后,导致实验内容和社会需求脱节,培养的学生不能迅速适应社会需求。
3) 创新能力培养不足。
现有的计算机硬件实践环节多数以验证性实验为主,即学生往往根据教师提供的实验方法和实验步骤进行验证,缺乏自主创新意识。通常实践环节结束之后,学生也不会进行发散思维,达不到学生创新能力培养的目的。
我校在计算机硬件课程实践教学环节中已经探索出一条新思路,依托国家级计算机基础课示范中心,培养适应国家经济社会发展急需的多层次、复合型、应用型、创新型计算机人才,在硬件类人才培养中提出“追踪计算机新技术,遵循‘TRY’实践教学新方法,构建实验实训新体系,培养具有创新精神、脚踏实地的应用型人才”的实践教学理念。同时,积极跟踪计算机学科发展,优化整合计算机系列实践课程教学,坚持以学生为本,让学生在做中学,在多次、多种、开放性试验中学会学习,学会探索、学会创新,锤炼学生严谨的学风、顽强的工作作风、合作精神和科学态度;培养具备实践能力、创新能力的多层次应用型人才。
在实践教学改革中,积极推动实验课程体系、教学内容、教学模式和教学方法等方面的改革,培养基础扎实、视野开阔、具有适应能力和创新意识强、高素质的应用型人才。为此,我们坚持以实验室建设尤其实验资源的整合、共享和开放为基础,以实验教学体系和实验管理体制的改革为核心,以建立一支稳定、高素质的实验教学队伍为主力,以完备的实验条件为保障,改革和完善实验中心的管理体制,依靠科研促进实验教学,全面提高实验教学质量。
我校的计算机硬件类实践环节由校内实践与校外实践两个方面有机组成。校内实践包括课程设计、工程训练与毕业设计等环节,以“DIY”为教学理念,促进实验从验证型到设计型、从实验室到学生寝室的转变,结合学科建设,重点培养学生的知识综合运用能力与系统分析设计能力。
校外实践鼓励学生到校企共建的实训基地完成工程设计、毕业设计和实训实习等环节,重点培养学生的工程实践能力与团队协作能力;改革现有学校主导的学生考核评价机制,建立用人单位共同参与的综合评价机制,提高学生评价的有效性、准确性与科学性。
同时,积极探索新的计算机硬件类实践教学方法。为实现培养“既会动手,又会动脑”的计算机应用人才的目标,计算机科学与技术专业的教师在实践教学过程中采用丰富多样的实验教学方法,内容如下:(1)“TRY”实验教学法。“TRY”是以学生多试为主的实验教学方法。改变传统的以教师讲解、学生验证为主的实验方法,鼓励学生动手实验,自己总结规律。(2)交互讨论式教学法。教学中师生之间、学生之间互动讨论,可以充分调动学生的积极参与性,尤其在设计与综合实验中,教师引导学生讨论实验方案、方法。(3)开放式自主实践教学法。开放部分实验室,学生自选实验选修项目,学生自主选择指导教师。(4)目标驱动教学法。教师给出实验项目和目标,主要由学生根据任务目标完成实验的各个环节,如资料查找、实验方案设计、仪器调试、实验结果测量与处理等。(5)课外科技活动指导方法。开设计算机硬件学生兴趣小组,配备经验丰富的教师指导学生的科技实践活动。(6)参与教师科研项目方法。大三学生即可参与教师的科研项目,教师指导其进行相关的学习与研究,边学边用,活学活用。
2.3 通过学科竞赛扩大硬件学习影响力
大学生学科竞赛是促进创新型人才培养的有效手段之一。我校积极鼓励学生参与国内外各类科技竞赛,如大学生“挑战杯”、电子设计竞赛、嵌入式系统设计大赛、智能车大赛,激发学生学以致用的兴趣。对获得国家和省级各类学科竞赛等级的学生,给予成绩、学分和物质奖励。建立计算机硬件学生科协和各种竞赛组织、集训的长效机制,分为智能汽车小组、嵌入式竞赛小组、挑战杯小组、创新设计小组,搭建学生参加科技竞赛、训练的基础平台,形成一个“传、帮、带”的梯队,扩大竞赛的影响面,达到以点带面的良性循环效果,增加学生学习硬件课程的兴趣,加强学生创新能力的培养。
在学生科协辅导形式上,改变传统授课模式,辅导教师采用专题讲座形式,将各种知识和能力介绍给学生,充分发挥学生主观能动性,结合自身优势和特点,弥补不足,努力实现学科交叉,将计算机、电子、控制、机械等知识和应用能力融入其中。
如在智能汽车小组中,涉及计算机科学与技术、电子科学与技术、自动控制等专业的学生。计算机科学与技术专业的学生在实现小车控制过程中,结合自身在图像处理、算法等方面的优势,努力掌握电路知识和经典控制算法,在机械调校过程中掌握基本机械设计和调试能力,潜移默化中掌握硬件类人才所需要的各种知识和能力,成为社会所需人才。实践证明,通过学科竞赛形式,计算机硬件科协从最初十数人发展成为现今上百人规模,包括了大一到大四各个年级的学生,将大批计算机专业学生从电脑游戏旁吸引过来。
在培养学生能力的同时,我们也取得了一定成绩,包括全国Intel杯嵌入式竞赛一等奖、全国大学生“挑战杯”竞赛二等奖、全国智能车比赛二等奖等。目前,计算机硬件科协的大四学生大都继续攻读研究生深造,或进入国内外知名IT企业从事硬件技术研发工作。
3 结语
近两年来,我校在计算机硬件类人才培养方面初见成效,学生“欺软怕硬”现象逐步改善,更多的学生开始喜欢并选修诸如计算机硬件系统基础、单片机原理、嵌入式系统开发等硬件相关课程。同时,学校为这些学生提供了专门的实验室及良好的开发实验平台,让学生通过实际动手操作,更好地掌握硬件类相关课程。同时,越来越多的学生加入到硬件科协,热衷于参加电子设计竞赛、嵌入式大赛及智能车比赛等对硬件要求较高的大学生科技竞赛活动中,逐步形成一种热爱硬件类课程学习的良性氛围。
对于计算机相关尤其是计算机科学与技术专业学生来说,光学习计算机编程等偏软课程远远不够,应该对计算机底层有深刻认识,形成一套完整的知识结构,方能满足社会需求。因此,教师应该在现有基础上加强对学生的引导,使其认识到计算机硬件类课程的重要性。目前,我校计算机硬件类专业人才的培养尚处于探索阶段,但是社会对硬件类人才的需求却与日俱增。如何采用一些有效改革措施,培养社会急需的高素质硬件类专业人才,是当前需要解决的紧迫问题,笔者对这个问题提出了思考,希望起到抛砖引玉的作用。
参考文献:
[1] 黄剑玲,廖剑华. 计算机硬件系列课程教学改革的探讨[J]. 教育探索,2009(3):31-32.
[2] 胡景春,叶水生,韩旭,等. 计算机科学与技术专业硬件教学实践环节的综合研究与建设[J]. 实验技术与管理,2010,27(3):12-14.
Exploration of Computer Hardware Special Talents Training
ZENG Hong, LI Ertao, DAI Guojun
(National Computer Teaching Lab of Basic Courses, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018,China)
Abstract: The purpose of this paper is to analyze the reason for the current situation that there are not enough computer hardware engineers, and the problem that the universities do not pay enough attention to computer hardware education. After that, a set of revolution solutions, including the computer hardware course system, practice link, and subject contest, are introduced.
Key words: computer hardware; hardware course; practice teaching; subject contest
关键词:计算机组成原理 教学方法 实践教学 考核
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.21.123
1 目前存在的主要问题
《计算机组成原理》是我国高等教育计算机及相关专业的核心课程,与计算机专业的多门课程有着紧密的联系。课程不以某种类型的计算机为模型,而是从原理上介绍计算机各部件的结构、功能和原理,理论性强、概念多、知识抽象,与学生们一贯认知的PC机有较大差别。有的学生提出,每堂课老师都介绍那么多新名词很难接受;有的学生把这门课程当作文课程来学,认为只要考试前突击背题就能通过;有的学生甚至认为自己的兴趣和就业方向是应用程序开发,硬件原理根本没必要掌握。针对这些偏见,要求教师在教学过程中,从教学目标、教学方法、实践教学和考核方式几个方面着手,帮助学生树立正确的学习态度,运用合理的学习方法,以达到良好的教学效果。
2 明确教学目标
根据教学大纲和计算机专业人才培养的需求,一般来说教学目标主要是:熟悉计算机硬件基本原理,掌握冯诺依曼计算机的总体结构,能够运用所学知识完成简单的硬件系统设计。在教学过程中,不仅仅要研究具体硬件模块的原理,更要强调对硬件结构的设计思路以及系统级的认知。
3 注重联系科学施教
《计算机组成原理》和其他课程一样,需要教师采用科学的教学方法,生动的语言,良好的课堂互动,来和学生共同完成教学任务。要想把纷繁复杂的概念,各种设计完全理解,就不能孤立地研究各个知识点,需要联系地看问题。
3.1 把握课程间的联系
《计算机组成原理》在计算机专业课程的学习中具有重要的地位,起到了承上启下的作用。《计算机导论》、《模拟电路》、《数字电路》、《汇编语言》、《高级程序设计》等先修课程中的许多知识点,在本门课程中都有所体现,与《操作系统》、《计算机体系结构》等后续课程也有着紧密的联系。课堂上的新知识如果联系上学生们的已知知识,能更好地引起共鸣;而对未来将要学到课程的拓展,强调课程间的紧密联系,也有助于提高学习注意力。
3.2 建立硬件系统的整体概念
学习计算机系统的硬件结构,不但要研究计算机各部件的原理,更需要引导学生建立计算机硬件系统的整体概念,把握自顶向下的计算机硬件系统结构。在教学过程中,经常能看到不少学生只是对单个知识点深挖细抠,把本应该紧密联系的各个知识点孤立看待,不能建立一个整体概念。缺乏对课程整体的把握,使得各个知识点显得杂乱无章,增加了对课程理解的难度。
3.3 抓住计算机设计者的思路
计算机设计者的目的就是要让整机运行速度更快,消耗资源更少,这是本门课程贯穿始终的一条线索。多总线的使用、多级存储器的设计、DMA方式、指令流水,都是这条线索的体现。如果学生在学习过程中能够把握这条主线,以设计者的角度去思考问题,枯燥的问题将迎刃而解。
4 实践教学
计算机专业教学中的每一门课程几乎都离不开实践教学,硬件相关课程的实验通常都是利用综合实验设备来完成,学生做实验往往不关心其内在原理,实验课成了按图连接电缆,按说明书按按钮、拨开关。为了杜绝这种现象,必须从实验过程和实验报告两个方面入手。实验中需要教师全程跟踪学生的实验过程,让他讲原理,分析步骤。实验报告要坚决杜绝雷同,也不能抄袭实验手册,必须用自己的语言来描述,同时要求在实验结论后详细叙述实验心得,讲述实验过程中的体会和个人对实验原理的理解。每次实验都要根据实验原理预习、实验过程、实验报告这三方面进行打分,督促学生按要求完成实验任务。
5 考核方式
相对于教学,不少学生更关心如何考核,因为成绩与奖学金、评选优秀、就业等切身利益相关。采用235的分值比例,即课堂表现和出勤占20%,实验和综合设计占30%,末考成绩占50%,相对于传统的一考定英雄而言,更有利于对学生学习过程和总体学习效果的统一评估。但是这一分值比例设计在执行的过程中加入了更多的主观因素,就可能造成打分的不公平。例如,合班授课时学生人数很多,教师通常只是对坐在前排并且课堂表现活跃的学生印象较深,最终这些学生的平时成绩通常较高,而一些性格内向不善言表的学生,虽然也认真听讲和思考,但是却不能得到老师的青睐。
因此,教师在整个教学过程中不但要注意施教内容,研究自己怎么教,还要关心学生怎么学,帮助他们更好地掌握所学习的内容,同时客观地评估每名学生的学习效果,给出相对公平的成绩。
【关键词】 计算机硬件基础; 实验环节;教学方法; 教学内容
【中图分类号】G434【文献标识码】B 【文章编号】1001-4128(2010)11-0003-02
《计算机硬件基础》是非计算机类各专业本科生计算机基础教学中第二层次的课程[1],是一门公共基础课,其目的是培养学生利用计算机从事科学研究和科技开发工作的能力,培养学生应用计算机硬件技术知识解决本专业及相关领域中问题的能力,使其能成为具有较强实际动手能力和科研开发能力的应用型人才。目前我军的许多高技术的武器装备都离不开计算机的控制,如何培养出符合部队需要的新型人才是急需解决的问题。因此一定要加强学员的计算机硬件知识,使他们能够将计算机硬件知识跟所学专业结合起来,将来更好地为部队服务,为装备服务。
1 存在的问题
1.1 认识不足
目前学员普遍存在着重视软件技术轻视硬件基础的情况,由于软件教学实施起来比较容易,且实用性强,可以做到现学现用,有立竿见影之效果。而计算机硬件知识从客观上来说存在不直观,讲述起来抽象、枯燥,学生学起来困难的现实。所以不论是教员还是学员对软件技术的重视程度都要远远高于硬件技术。
1.2 内容落后
目前,大多数计算机硬件基础教材是以8086为平台来对微机原理知识展开讨论的。现在的学员们从第一次使用微机时,就是面对的Pentium机,他们对这些过时的微机知识非常困惑,不认为是在学习微机硬件知识,仿佛是在学习历史,感觉所学离他们太遥远了。而对于他们整天使用的Pentium 机中采用的一些新技术,却不知其所以然。结果导致了学生们在市场上见到的微机和在实验室使用的微机都是Pentium,而课堂上讲得却是8086,不能学以致用,课堂上的微机知识与现实形成了巨大的反差。
1.3 实验环节不足
作为一门实践性很强的技术基础课程,除了正常的课堂教学外,为了加深学员对所学知识的理解,必须有专门的实验教学。而现在的硬件教学,在实验环节上,只把重点集中在汇编语言的上机调试,因此学员在学习相关章节的硬件知识时,理解困难,学习效果不好。经调查,大多数学员认为该课程难度大,抽象,不好理解,因此没有学习兴趣。实际上,主要原因就在于缺少了一些必要的实验环节,使学员无法真正理解某些知识点,特别是一些硬件的工作原理。
1.4 教学方法单一
计算机硬件知识存在不直观,讲述起来抽象、枯燥,教学方法可视性和直观性差。该课程一直采用传统的教学模式,基本上都是以教员为中心。主要表现在教员上课大多采用灌输式的教学方法[2],即教员从头到尾一讲到底的教学手段,这种模式虽然有利于教员主导作用的发挥,便于教员组织、监控整个教学活动进程,但造成学员被动的吸收知识,不能够充分调动学员学习的积极性,不利于培养具有创新思维和创新能力的复合型人才。
2 改革方法
2.1 更新教学内容
在教材的选择上要采用与软件教学内容相统一的,能够反映当前微机领域内硬件新技术、新成就的教材。目前,流行的系统软件和各种应用软件中的绝大多数是以Pentium为平台开发出来的。因此计算机硬件的教学内容也应该是以Pentium为平台[3],对微机的体系结构、组成及其核心技术进行系统地描述,以使学员既学到常用的系统软件、应用软件知识,又学到软件的载体――先进的微机硬件知识。这样,学员的计算机知识才能达到一个完美的统一,所学的硬件知识和软件知识才能互为促进,互为补充。结合新教材,要改变教员和学员“重软轻硬”的错误认识,使他们认识到硬件在计算机发展中的重大作用,逐步协调学员的知识结构。这样学员才能从硬件和软件上全面掌握计算机知识。另外,由于Pentium机结构复杂,采用了大量高新技术,所以在教学内容展开时,仍要以8086为基础,在此基础上对Pentium机的组成和采用的新技术进行详细的分析,做到循序渐进。更新内容,并不意味着8086就一无是处,毕竟Pentium机也是从8086一步一步发展起来的,它仍是基础。另外在教学中要突出重点内容的分析,非重点应鼓励学员自学。
2.2 增加实验环节
建立专门的计算机硬件基础实验室,使学员在学习理论的同时,能够亲身实践,加深对硬件知识的理解。由于硬件实验室需要专门的实验仪器,投入较大,可采用目前正兴起的虚拟网络实验室的技术实现,可大大较少投资,起到相同的教学效果。在实验课程体系的总体规划上应遵循:既要培养学员分析问题和解决问题的能力,又要重视培养其思维能力和创新能力。为此,在实验教学中除常规的验证性实验外,还要增加大量的设计性实验内容。
2.3 改进教学方法
好的教学方法是取得良好教学效果的桥梁。针对硬件教学的特点,在教学方法上可采取以下方式:
(1)启发式授课
由于计算机是学员非常熟悉的工具,所以在课堂上教员应有计划不断地以启发方式提出问题 、设置疑难,使学生结合自身的实际进行积极思考[4],在思考中获得知识,从而有效地将传授知识与开发智力结合起来。 通过不断提出问题、解决问题,引导学生积极思考,调动他们的学习积极性,使他们将平日所接触的计算机跟所学知识结合起来,加深对问题的理解。
(2)联系实际,激发兴趣
课程中涉及较多的软、硬件知识,在实际中用处很大。教员应该通过实际问题来激起学员对所学知识的强烈兴趣,激发学习的热情,让学员充分了解所学知识的重要性,从而达到事半功倍的效果。比如:在学习存储器扩展原理时,可将日常生活中内存的升级问题抛出来,引起学员学习的兴趣,提高课堂效率。在学习8254定时/计数器时,可与家电中的定时功能联系起来,使学员觉得学有所用。同时应适当补充当前计算机中采用的最新技术,进一步拓展学员的知识面,也利于激发学员兴趣。
(3)多媒体教学与传统教学结合
多媒体作为一种教学手段,可以做到图、文、声并茂,既利于知识的表示,又可以吸引学员的眼球。在教学过程中应灵活使用多种教学手段,可以起到事半功倍的效果。因此在教学过程中,充分利用现代多媒体的动画技术、动态模拟、图形等手段,使课件能形象地表述教学内容而且极具吸引力,有助于学生更好地理解教学内容,提高教学质量。
2.4 加强教员队伍建设
在当前大力提倡素质教育的背景下,教员应该以提高学员的思考、探索、研究等各方面的能力为主要的教学目标。计算机硬件基础课程的性质,要求教员要及时把新知识不断地传授给学员,并让他们接受,这决非易事,需要花费大量的时间,投入大量的精力才能做到。这要求任课教员要不断提高自身的计算机理论水平、学术水平、技能水平,而这些需要有一定的条件和时间。因此,教员面临着新形势下新的挑战,必须以积极的态度认真对待,不断充实自己,将前沿新知识渗透、融化、拓展到教学中去,努力做到教学、科研、实践齐头并进,对科学的教学方法不断研究,对新的教学手段、教学设备灵活运用,只有这样,才能达到“常教常新、常讲常精”。除此之外,学院也应主动给年轻教员提供进修的机会,让他们不断充实自己,不断学习最新的计算机硬件知识,并鼓励他们将所学应用到日常教学中。
2.5 改革考核方式
考核作为一种检测手段,它是整个教学活动中必不可少一个组成部分。计算机硬件课程主要目的是使学员灵活掌握计算机硬件组成中各部分的原理,而不是死记硬背;另外本课程还需学员掌握一定的汇编语言编程能力,可对一些可编程芯片进行编程。所以在考核方式上应改变以前的通过笔试单一考试,而采用笔试、上机实验两种方式,这除了考核学员对本课程的基本理论知识的掌握外,还着重考核学生综合分析和解决问题的能力、实践能力。学生的最后成绩由笔试、上机和平时成绩三部分综合评定得出。平时成绩主要由作业、提问及实验报告等得出。
3小结
培养高素质、高能力、适应我军需要的军事人才,是军队院校教学改革的重要目标。随着我军越来越多的高技术武器装备的研制和配备,对青年军官的计算机水平要求也越来越高。要从根本上为学员打好基础,关键就是从计算机基础课程上下工夫,使学员能够有一个好的计算机基础知识铺垫,为将来的发展作好准备。
参考文献
[1] 邹逢兴,陈立刚.计算机硬件基础(第二版)[M].高等教育出版社,2005
[2] 杨颖秀. 教育管理学. 东北师范大学出版社,2002
关键词: 计算机组装与维护 教学改革 任务驱动教学法
《计算机组装与维护》是高职类院校计算机及应用专业的一门专业基础课程,是一门理论与实践并重的课程。通过这门课程的学习与实践,学生能够认识计算机硬件,了解计算机外部设备,提高实际动手能力,掌握选配、组装计算机系统,对常见软硬件故障进行分析、排除与维修的能力;学生毕业后,能够直接进入IT生产和服务的一线岗位,成为应用型人才。为实现这一教学目标,笔者结合多年的教学实践经验,在教学过程中对本课程从教学内容、教学方法、教学实践和考核形式等方面做了大量的改革尝试,并取得了较好的效果。
一、教学内容的改革
由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的摩尔定律提出:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔24个月(1975年摩尔将24个月更改为18个月)便会增加一倍,性能也将提升一倍;或者说,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度,说明了计算机硬件技术发展之快。同时,这也造成了我们所用的计算机教材普遍存在教材内容过时的问题,与计算机技术的发展不同步,对最新技术成果反映不够。
对此,笔者注意在教学过程中从以下两方面对此加以解决:第一,在教材上选择最新版、内容最贴近计算机硬件实际的教材,同时符合人才培养目标、教学发展现状,突出授课内容的实用性和可操作性。第二,通过上网、查阅最新计算机期刊等方式及时了解最新计算机硬件知识和技术等,补充最新的知识和技术进教材,解决本课程在教材内容上的存在的不足和滞后的问题。
这样就确保了教材内容能够反应最新的技术发展现状,从而拓宽学生的知识面,提高学生的理论知识水平,增强学生学习和实践动手的兴趣,提高学生学习本课程的积极性。
二、教学方法和教学实践的改革
《计算机组装与维护》是一门理论与实践操作并重,理论水平决定操作水平、操作水平体现理论水平的课程。根据本课程的这一特点,笔者对传统的讲授式教学方法进行改革,在教学过程中引进任务驱动教学法,以任务驱动教学法为载体,根据教学内容的不同,精心设计教学任务,并结合实物展示式、示范式、多媒体演示式、分组讨论式和社会调查等多种教学方法组织教学,以达到教学目的。
1.以“任务”驱动式构建整个教学过程。
“任务驱动式”教学中任务设置的好坏将对教学效果产生直接的影响。在本课程中,笔者根据教材内容,将总任务分解成若干个熟悉计算机软、硬件的若干小任务,在有一定的专业知识的基础上再完成两个大的综合任务,一个是计算机硬件的组装与系统软件、应用软件的安装,另一个是计算机综合性的故障的排查与维护。
在课程开始时,首先提出一个任务,让学生直接与市场接触,使课程适应新产品的发展,而上课的教学内容就围绕着这个任务进行设计。如在教学计算机的选购时,按电脑的使用需求分为两档:一档为满足上网和办公自动化需求;一档为满足玩3D游戏要求,要求给出组装机配置清单。
在“任务”的驱动下,学生对任务的内容充满了好奇,求知欲更强了。笔者在教学过程中注重优化教学内容,引进新知识点和新的技术,引导学生关注每一个新产品、新技术的特点,并与原有的产品、技术进行纵向比较,让学生了解其中的差异。学生也愿意主动利用周末的时间去了解市场,他们带着收获、疑惑走进新的课堂,使课程内容得以充实。
任务“模块”化,优化实训教学。实训是实践教学中最主要的环节。通过实训不仅可以使学生加深对课堂知识的理解,而且可以使学生掌握计算机组装与维护的实用技术,同时可以加强学生的协作精神。在实践教学中,为更好地实现教学目的,笔者根据教学实训内容的内在联系对学生和实训内容进行优化组合安排:(1)为保障《计算机组装与维护》课程的教学,我院建立了专用的计算机组装与维护实训室。在实训时,笔者把学生分为2人小组,把计算机水平较高的同学和较差的同学分在一组,形成高低搭配,每组配备一台台式电脑的基本配件,两人共同管理本组财产,完成每个实训。(2)根据实训项目的内存有机联系合理安排实训顺序。在实践教学中,笔者将本课程的实训内容分解成计算机基本配件性能指标的认识与选购、计算机硬件安装与设置、计算机系统安装、常用应用软件安装与使用、系统测试与优化、计算机维护与维修等若干个模块,每个模块再细化具体的实训过程。学生按照实训过程表完成实训后,可以熟练掌握一台计算机软、硬件的安装、维护。(3)每次实训都有明确的目标,要求学生必须达到,并要求学生根据实训过程写出实训报告。要求学生对整个实训过程进行总结,这样有助于学生了解知识点之间的相互关系,在学生头脑中形成该课程完整的知识体系,对所有知识点有一个系统和全面的认识,从而在整体上有一个把握。并在每份实训报告后有相关的实训题需要完成,让学生在掌握基本知识的基础上,能根据实际出现的问题,自己排查解决。
2.以“任务驱动教学法”为载体,结合多种教学方法增强教学效果。
根据课程操作性强和工程性的特点,在教学中主要采用如下教学方法。
(1)实物展示和示范操作教学法
讲授硬件安装及硬件参数设置等内容时,通过实物展示和示范操作,将CPU、内存条、主板、硬盘、光驱等计算机配件和硬件安装过程及各种参数设定清晰地展现给学生,使学生能有一个直观的掌握。实物教学法具有课堂内容生动、具体,能有效调动学生学习积极性,教学效果好的特点。
(2)启发式教学法
启发式教学是非常成功的传统教学方法。计算机的故障,同一故障现象可能有不同的原因,在讲授过程中要进行故障分析和故障排查,并采用启发式提问,给学生创造发现问题、提出问题、解答问题的机会,使学生掌握解决问题的正确思维方式。
(3)讨论式教学法
讨论式教学法也是一种非常成功的传统教学方法。适用于学生对于教学中的内容有疑惑或者对理解的深度没有达到教学目的时进行。通过课堂讨论,学生能够进一步加深对基本理论的理解,提高利用理论知识分析问题和解决问题的能力。课堂讨论有的是随机出现的,有的是提前设计好的,提前设计的要先设计好讨论题目,让学生明确讨论目的和相关要求,要求学生根据讨论题目查阅相关资料、提前思考与讨论课题相关的内容。通过讨论,真正体现了以学生为主体、教师为主导的教学理念,锻炼了学生的自学能力、语言表达能力、查阅资料的能力、运用理论知识解决实际问题的能力,学生对教学内容的记忆更深、理解更透彻。
(4)采用电子课件教学方式
演示文稿:所有教学内容都有演示文稿,方便学生记笔记,掌握学习要点,增强了学生学习的系统性。
(5)课内外学习相结合
合理设置教学实训任务,将课堂教学延伸至课外。主要进行的内容有计算机各部件行情调查,发展趋势调查,价格行情预测,人才需求调查,相关岗位从业知识结构调查等相关内容。在本课程的学习中,学生必须有自主学习的意识,知道计算机专业的学习,如逆水行舟,不“学”则退。
三、考核方法的改革
对于《计算机组装与维护》课程的考核方法,考虑到本课程理论与实践并重的特点,考核总分分为以下两个部分:(1)实践成绩:包括学生进行的平时作业、实训课、社会调查报告和实际操作测试等各个成绩,实践考核作为期评的主要部分,它占考核总分的50%。(2)笔试部分:期末笔试占考核总分的50%。这种考核目的重点是全面考核学生综合运用所学理论知识去解决实际问题的能力,既考核了学生会不会做,又考核了学生知不知道为什么要这样做。通过改革考核方法,达到了从理论知识到实际动手能力全面考核的目的。
《计算机组装与维护》是一门实践性很强的课程,按照常规的教学方法很难达到教学目的,笔者对该课程的教学内容、教学方法、教学实践和考核方法进行了以上改革,并应用于实际的教学中,既培养了学生分析问题、解决问题的能力,又培养了学生的实际动手能力,取得了很好的教学效果。不但使学生提高了学习成绩,而且使学生养成了及时了解本学科的前沿知识及发展趋势,主动思考及自我学习的良好习惯,为适应将来的工作岗位打下了坚实的知识基础和思想基础。
参考文献:
【关键词】计算机课程 实践教学法 应用
【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)6-0065-02
很多教师在讲授计算机组装维护课程时采用的是常规的教学方法。首先,对计算机概念、发展、硬件组成等内容进行介绍;其次,介绍各个电脑硬件的性能、参数和技术指标、选购常识;第三步是计算机系统安装和设置;最后,介绍一下计算机的日常维护与维修保养等知识。这种传统的教学模式看起来教师已经把计算机组装维护的知识全部传授给了学生,但学生往往只是学会了如何组装计算机,至于如何选购计算机硬件和维护计算机仍无从下手。为了让学生接受知识性与技能性于一体的教育,提高学生计算机知识水平和实践动手能力,采用能充分发挥学生学习的主动性和提高创新能力的项目实践教学法,带动学生在实践教学过程中增强实践操作能力,应用这样的教学模式是很有必要的。
一、计算机组装维护项目实践教学法的概念
计算机组装维护项目实践教学法就是以实际的项目为对象,先由教师对项目进行分解,并作适当的示范,然后由学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习,最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种新的教学方法。项目实践教学法针对中职学生素质普遍不高的情况,通过示范项目让学生掌握最基础的知识,并架起学习新知识的支点,然后运用知识迁移、协作讨论来完成对知识的意义建构。
二、计算机组装维护项目实践教学法的教学计划
计算机组装维护课程设计的目的是让学生综合利用所学的计算机组装与维护知识,解决一些实际问题,能够完成选购计算机硬件、组装计算机、安装操作系统和应用软件、对计算机的日常维护等工作。
在正式开课之前,应对计算机硬件在实际中的具体应用、计算机硬件和软件系统的发展状况、在计算机日常使用中常出现的故障问题等进行详细分析,制订出具有实用性的教学大纲。在根据教学大纲制订教学计划的过程中针对学生的喜欢动手操作,不善于理论学习的现状,将该课程中学生不易接受的内容转换成学生易接受的,枯燥无味的理论转换成生动有趣吸引人的实例,并且训练设置侧重于锻炼学生的实际动手操作能力。
三、计算机组装维护项目实践教学法的操作环节
项目实践教学法要求在教学过程中,以完成每个具体实践教学项目为线索,把教学内容巧妙地隐含在每个项目之中,让学生在实践中自己发现问题,并经过独立思考和教师的指导,自己解决问题,学会自我学习的方法。根据计算机组装维护课程特点,制定如下的操作环节:
(一)准备
在此阶段首先应确定课题和明确教学目的,将学生分成若干小组,然后选择组装工具与计算机零散硬件,做简单的实践训练动员以激发起学生兴趣。
(二)示范
由实践指导教师慢慢地演示操作步骤,同时阐明每一步的操作目的和动作要领,指出可能会出现的错误,强调重点,提示注意安全操作。
(三)训练
学生按工作步骤操作,指导教师在一旁作指导,巡视并纠正错误,同时给予帮助,发现普遍性问题后,集中讲解。最后总结表扬操作训练中表现较好的学生,鼓励训练中状态不佳的学生。
(四)应用
由指导教师给出应用训练题目,学生独自解决问题,要求不仅要正确,而且要能较快较熟练地解决问题。指导教师边指导边纠正错误,表扬鼓励进步学生,通过与学生谈话、提问、检查工作质量等方式评定出成绩。在实践教学过程中,不仅要培养学生实践操作的基本技能,岗位从业技能,而且还要重视学生的职业基本素质的培养,包括守时、准时及工作责任心,工作态度,行为规范的训练,与人合作、协调、沟通的能力,独立计划、组织、实施的能力,发现、分析并解决问题的能力。
四、计算机组装维护项目实践教学法的内容
(一)计算机硬件选购实训
这类实训的目的主要是培养学生根据用户需求独立选购计算机硬件的能力,要求学生通过实训熟悉根据了解用户需求确定硬件配置的方法,完成计算机装机硬件配置单。这方面的主要实训有:根据用户需求决定硬件配置档次、分档次确定装机配置单、所选购硬件的理由或者优势等。
(二)计算机硬件组装实训
这类实训的目的是培养学生对计算机的硬件组装动手操作能力,以应付在工作中会出现的问题。这方面的实训主要有:分辨计算机硬件、计算机硬件的接口架构、计算机硬件组装、跳线配置、BIOS常用优化设置等。通过这些实训,使学生基本掌握计算机硬件架构特点、组装调试计算机的操作技能。
(三)计算机维护实训
这类实训的目的主要是为了提高学生对计算机的日常维护保养能力,满足大中型企业计算机维护人员的岗位需求。通过实训,使学生能够掌握较为深入的计算机日常维护和故障维修技术,胜任更为复杂的大中型企业计算机维护维修工作。
五、计算机组装维护项目实践教学法在具体实践中应该注意的问题
在项目实践教学中,应注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。在教学项目的具体实施过程中,教师应该注意几点问题:
(一)确立具有实用性的优秀项目
1、项目要包含全部教学教学大纲内容并结合贯穿所有知识点。2、项目要针对学生的实际水平来确定难易度。3、项目应该能充分激发学生的主动学习兴趣,并确立公平合理的评价考核标准。教师要根据未来企业的岗位需求,来确立最合适的项目。
(二)根据具体情况妥善安排项目团队
要根据项目的具体特点来确立这个项目是由学生个体独立完成,还是由团队合作来完成。本人通过多次的教学实践得出:单纯针对某一新知识的项目,以学生独立完成较合适;而对于涉及知识面较广、难度较大的项目,则要团队合作完成,因为学生们各有所长,知识的互补性可以帮助他们解决更多的问题。
(三)教师要及时有针对性的指导项目训练
学生在完成项目的过程中不可避免的会遇到困难,教师应及时给予指导和帮助。针对不同操作水平的学生,教师指导的深度要有所不同。项目实践教学法的根本宗旨是让学生自己发现知识、提高技能,因此,教师一定要把握好指导的尺度。即使学生有问题,也应该是启发性的,非正面、非全面的提示性指导不但使学生记忆深刻,还能锻炼学生的发散思维,培养其创新能力。
(四)项目总结及拓展延伸
项目完成过程是学生个体学习、团队合作的过程,项目完成后的教师总结也相当重要。它应包括思维总结和技巧总结。思维总结可以帮助学生明确项目完成的最佳思维方案,少走弯路。技巧总结中,"殊途同归"是应该极力推荐的,每一种方法不管难易都应该展示给学生,再由学生共同评价各种方法的优缺点及适用范围。这样,学生可以学到更多的操作技巧,锻炼综合分析问题的能力。
我们当今面临的是一个计算机技术飞速发展的年代。由开展计算机相关专业的计算机组装维护项目实践教学,来让学生掌握计算机组装维护的操作技能、激发学生主动学习的积极性、创造性,培养学生独立分析解决问题的能力,是将来计算机专业学生走上工作岗位的必要需求,更是我们现今阶段学校教学模式改革的必然选择。我们要综合利用各种先进的教学方式和先进的教育理念,充分发挥学校教学资源优势以获得最佳的教学效果,达到培养优秀技能型人才的目的。
参考文献:
[1]朱宏渝.课程项目化在中职《计算机组装与维护》中的应用研究[D].重庆师范大学,2012.
[2]蒲力.项目教学法在"计算机组装与维护"课程中的应用研究[J].贵阳学院学报(自然科学版),2013,8(2).
[3]张错玲,张佑生,张健.《计算机组装与维护》教学改革的收获与体会[J].中国科技信息,2010(1).
关键词:课程标准;教学方法;自主学习
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)24-0045-02
所谓自主学习是通过学生独立的分析、探索、实践、质疑及创造等方法来实现学习目标的模式。它符合“人本主义”心理学理论,强调学生本身的情感和需要,有利于建立学生自主学习意识和学习能力健康发展的教学氛围,使教学达到“在获得知识和技能的同时形成自主学习意识和学会学习”的目的。计算机的组装与维护技能是当今大学生计算机科学学习过程中普遍存在的薄弱基础环节。结合多年课程教学研究现状,学生学习计算机科学过程中存在的问题大都是:不了解基本的计算机原理知识,遇到机器故障措手不及,软件安装生搬硬套。这种普遍性的问题根源在于传统填鸭式教学理论体系无法培养学生的创新学习能力,致使教学理论与实践脱离。要转变这种认知结构,一方面需要教师对这门课程有深入地了解,具有相关计算机维护的实践经验。另一方面,对所教课程教学目标和重点能够准确划分,创新课程的教学方法。以不变应万变,真正使学生掌握计算机问题的一般求解方法,变知识地简单被动接受为问题的积极主动求解。创新课程教学方法如下。
1.课程标准设计思路。公共计算机基础课程是高校各专业必修的一门基础课程之一,以培养学生实际动手和应用计算机的能力为目的。然而,计算机硬件和软件的更新换代速度与当前教学模式之间存在着不衔接、滞后的现象,导致学生所学的知识很难应用在实际问题的解决中。学生的知识层次有千差万别,而该门课程实践性要求较高,因此有必要进行课堂理论教学与课外实践相结合的课程标准的设计。《计算机组装与维护》是大学计算机基础教学中一门系统讲述计算机组装的课程,在教学过程中,首先应坚持能力培养的核心地位,突出应用性以形成构建应用能力的目标系统,实现明确的能力培养要求。其次,转变教学思想观念,增强学生主动学习的意识,调动其学习积极性,融“做、学、教”为一体。在具体实践实施过程中应强调坚持理论与实践教学相结合。本文认为该门课程创新教学模式应以学生课堂课外调研为主线,加强理论与实践结合力度,以提升大学生对计算机类课程的学习热情和兴趣。合理的教学活动实施是促进学生掌握该门课程的重要保证。在课程标准设计的时候应加强理论与实践课程的结合度。设计可以考虑理论与实践课时接近1∶1的教学比例,保证理论与上机均在机房进行。教学过程边讲边练,并适当布置课外实验,引导学生能够在课余时间自主学习。在教学中给学生提供多样化的探索空间,培养学生的自学能力与观察问题、分析问题、解决问题的能力,以提高学生的综合素质。在提高学生学习主动性方面,建立“三位一体”的评价方式,即以学生在教学过程的参与程度作为基本标准的过程评价;以课程标准目标作为重要标准的目标评价;以学生运用本课程知识解决实际问题作为参照标准的能力评价。
2.自主学习驱动的教学设计。①划分基于实践教学的课程目标。基于实践教学的课程目标划分,一方面应涵盖重要的教学知识,另一方面要体现在能提高学生创新学习的意识。《计算机组装与维护》课程主要涉及计算机硬件维护和计算机软件维护两大块,前者主要包含计算机硬件基础、计算机硬件结构、计算机硬件组装与设置等相关理论。其中对于计算机的认识离不开对计算机基本原理的掌握,而计算机的硬件组装又离不开对计算机硬件品牌、参数的理解。为了做到课程教学与时俱进,教学过程中需要密切挖掘最新市场中的计算机组装的配置参数。后者主要包含计算机软件安装、计算机的维护及故障处理、计算机网络设备、计算机病毒及数据恢复技术。计算机的软件体系也是随着市场和个人需求千变万化的,教学过程中,需要引导学生对于重要的软件维护技巧如何总结和归纳。结合示范性的案例,培养学生总结和探索的能力。所述课程目标划分以实现层次清楚和易于教师讲授的目的,使得教学、调研、实践为一体。通过不同问题的分析,形成调研目标并适当地引导,使学生完成合理清晰的调研报告,实现多位一体的教学实践活动,培养学生自主解决实际问题的能力。②改进教学过程。《计算机组装与维护》是一门实践性非常强而且发展迅速的一门实用的技术。对学生知识的掌握应该以掌握达到综合应用的层面为出发点。没有重点而庞乱的学习与教学效果较差,影响学生的学习情绪,不能起到良好的教学效果。首先,针对当前计算机发展的最新动态,教师在对课程目标划分的同时,应对实际教学重点问题进行细分,精选案例。同时案例选择应该能体现重要的知识点,避免重复套用,没有新意。经典案例设计应该达到激发学生主动学习并能掌握重要知识和方法为目标。比如,在讲述计算机组装常识的时候,以DIY组装一台PC机作为经典案例。通过对组装过程的讲解,可以融合介绍计算机体系结构、计算机硬件常识、计算机硬件的安装、计算机分区技巧、常用软件的安装,让学生从更多层面接触到本门课程的核心内容。对于暂时不清晰、理解不透的知识点,让学生做好读书札记,提出调研解决的问题,完成相应的调研报告。其次,根据学生的理解情况,及时跟踪学生调研与学习的情况。调研目标以问题的提出、分析、设计、实现、总结与扩展为主线。在学生完成调研报告的同时,及时检查学生调研报告完成了哪些内容,所获取的信息是否重要,是否回答了核心问题。学生通过切身体会,不仅锻炼了自身解决实际问题的能力,而且也提高了学生自我学习的能力。对于大部分同学调研报告的内容,教师应该总结出学生实践环节存在的问题。其中稍微复杂的一些问题,应该和学生交互讨论,培养其课下学习的兴趣,激发其学习动力。再次,采用灵活多样的实践教学活动。简单依靠教师讲解、学生自主学习的方法,在教学实践中效果仍然不理想。因为学习者知识面地限制,在理解知识和自主学习过程中,仍然具有很多未知并且艰难的问题存在。对于操作复杂,讲解困难的操作,可结合部分优秀的操作视频,应用多媒体等手段进行广播教学;对其中牵涉的重要环节要有所归纳,并充分与学生交流,把握学生掌握的动态。将多层次教学手段结合起来,在充分交流、理解的前提下配合学生实际的动手操作,方能实现较好的教学效果。
计算机组装与维护是高校学生必须掌握的计算机基本技能之一。根据该门课程实践性极强、变化较快的特点,本文对该门课的课程标准进行了设计,提出课程实践教学的目标。在此框架下,本文以经典案例的讲解和学生实践调研相结合的方式探讨了相关的教学方法。本文虽然强调学生的自我学习意识,但是教育活动是一个复杂的过程,实际教学过程中仍然会遇到很多需要改进的地方,存在诸多问题和现象。期待相关教育工作者在实际教学研究过程中,能够根据实际情况灵活地结合相应的教育教学方法,预期达到较好的教学效果,为学生后续学习计算机的相关理论打下良好的基础。
参考文献:
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【关键词】计算机 分阶段教学 实践教学 组装与维护
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)06-0157-02
中职学校的《计算机组装与维护》课程,主要传授学生计算机软硬件安装与维护的实践操作和解决问题的综合能力,是一门实用性很强的课程。不仅要让学生掌握相应的理论知识,更要培养学生的动手操作能力。这门课程主要包括计算机硬件组装与维护及计算机软件安装与维护两部分内容。
《计算机组装与维护》是中职学校计算机专业的一门必修课,也是一门技能课。现在计算机已经广泛应用于各个行业,对于计算机维护人才是越来越需求,所以让学生学好这门课,从就业的角度看,可以解决一部分学生的就业问题,可以让计算机专业的学生能够真正学有所用,增强就业竞争力,在社会上立足。在以往的计算机教学中,由于受到教学条件和硬件设备的限制,我所教授的内容大多是纸上谈兵。我把学校里面现成的诸如CPU、内存、硬盘等等部件拿来给学生一一解释,然后让学生记住一大堆数据,继而让学生进行组装。而当学生踏上工作岗位之后,准备拿从学校里学来的知识应用的时候,发现现实中的电脑并不像课本上所讲的一样。书本知识与现实情况的严重脱节,是制约计算机教师授课的一个重要的瓶颈。如何解决好这个问题,关系到计算机专业学生的就业。要想改变现状,使学生能适应社会、服务社会,只有对传统的计算机教学模式进行改革,探索顺应现代化教学需要的新教学方式,才能培养出合格的实用人才。为此,我在教学中进行了一些探索,采用分阶段教学的策略,在教学过程中尽可能做到教、学、做相结合。
下面笔者对各个阶段进行一一解说。
第一阶段:从实际出发,从兴趣入手,激发学生的求知欲。
首先从激发学生兴趣着手。什么样的知识最能提起学生学习劲头呢?毫无疑问,就是现实的案例,现实的问题,而不是课本上抽象的概念。例如,在上第一节课的时候,我并不是按部就班地在教室里从第一章讲起,而是先把学生带到学校的计算机组装与维护实训室。当面对如此繁多的零部件时,学生感到很新奇,尤其是那些对计算机硬件了解比较少的学生更是表现出强烈的求知欲。尤其是我在课堂上讲到本课程的教学计划和教学目标时,学生更是摩拳擦掌,跃跃欲试,大有就要动手的神情。
第二阶段:注重实际操作,通过实践教学让学生识别计算机硬件的性能和主要参数。
学生的兴趣和积极性被调动起来了,我决定再采取更为开放的措施,就是由以理论教学为主变为以理论与实践相结合、以实践为主的教学方法,打破课堂教学按教材章节顺序进行的方式,按本课程实践项目顺序进行。这也符合现在提倡的教、学、做一体化教学模式,进行项目化教学。我根据《计算机组装与维护》课程的知识体系,开发出与各项内容相适应的实践项目,整理成实训报告,然后把实践项目作为教学内容并编成校本实训指导书,以校本实训指导书为主,教材为辅,课堂上围绕实践内容,讲清楚涉及到的CPU、内存、主板、设备涉及到的各种参数等等,要求学生达到基本理解的程度。而对所讲的实践项目,在实践过程中用各种部件验证。这样就把理论上空洞深奥的东西变成看得见、摸得着、想得通的实际东西,调动起了学生学习的兴趣,取得了明显的教学效果。
第三阶段:与学生共同设计和探讨安装方案,促使学生了解最新的电脑硬件知识和行情。
以上措施取得了期望中的效果,学生也认为我所讲的知识结合了实际,容易理解,内容不空洞,有实实在在的用处。那么,接下来学生关心的问题是计算机各部件是怎样协同工作的。部分学生已经表露出了自觉求知的欲望。实践是检验想法的最好手段。我有目的地选择一部分成绩较好的学生作为本课程的辅导员,实行对口学习,帮助那些学习有困难的学生。教师提出实际课题,与学生一起讨论解决该课题的思路,然后让学生自己设计组装方案,根据自己的方案和设计用途去电脑市场调查并模拟选购。如果遇到困难,老师与学生一起分析,讨论解决。学生看到自己也能组装计算机,想法变成了现实,十分高兴,更激发了学习计算机组装和维护的兴趣。而且,这样做可以让学生充分了解当前市场上主流计算机硬件的情况,并且让学生明白,虽然课本上的知识落后于现实情况,但再先进的硬件理论也是从教材上的逻辑知识点出发的,从而树立起学生学习知识的信心,形成良性循环。
第四阶段:通过光盘工具,让学生完成软件安装操作。
在组装硬件完成之后,学生开始关心后续软件安装的操作。我根据课本的知识点,取其重点给学生制作了两个光盘:操作系统光盘(安装版或Ghost版)和内有驱动程序及应用软件的数据光盘,这两个光盘是给学生在软件安装实践时用的,一台机一套。
(一)操作系统的安装
1.准备好操作系统光盘。2.设置Bios,把光驱设为第一引导驱动器。3.规划硬盘( 80G)。1)规划C盘容量时,最低不能小于10G,要有三个分区以上,按照自己的实际需求分配。2)最后不要忘记激活C盘(引导盘)。4.把操作系统光盘放入光驱,1)安装版光盘安装要按照提示一步一步安装,直到系统安装完成。2)Ghost版安装只要按照光盘菜单提示,点击把系统安装在第一分区即可,系统会自动完成安装。
(二)驱动程序的安装
对于越来越多的电脑外接设备,需要正确安装驱动程序使其能正常工作。例如带USB接口的数码相机。驱动程序的安装包括如下内容:1.如何判断设备的驱动类型(从芯片识别常用设备的驱动)。2.如何更改已安装好的设备驱动。3.如何清除无法正常工作的设备。安装错误的设备驱动,该设备将无法正常工作,或死机或不能正常工作。对于这类问题,可利用Windows的安全模式方式,将错误的驱动删除或卸载,重新启动电脑即可解决。4.打印机设备的安装调试。5.网卡的安装调试。6.其它设备驱动安装的常规方法。
(三) 应用软件的安装
一种是绿色软件,不用安装,下载解压后就可以直接使用,此类软件的文件后缀名一般为exe(如:*.exe),双击就会运行。
另一种是需要安装的软件,如Office2003、Photoshop等,打开要安装软件文件夹,双击setup.exe(有的软件双击install.exe)就可以安装。一般都选择同意协议,点下一步,然后选择安装的路径(除了最常用的软件外,其它软件最好安装在D盘),输入用户名和单位,然后输入序列号(也就是密码,一般保存在sn.txt文件中,打开此文件就可看到,一般不区分大小写,有时实在不知道,就全输入1,有可能通过。序列号一般在买的光盘的封皮上面或者安装盘中有,如果实在不知道,就问你朋友或者在网上搜索),当然有的软件在运行的时候,才要你输入序列号,当然有的不是字符作序列号,而是一个文件作序列号,还有的一些软件,为防止盗版,要加密狗才能运行,还有一些软件,只能在一台电脑上运行安装。然后点下一步,就可以了。有的软件安装好了,可能要重新启动电脑才可以运行。
(四)做好系统的安全防护
此环节很多学生容易忽略,其实很重要,关系到计算机系统的稳定,用户信息的安全。
1)安装好防病毒、防木马软件。2)修复软硬件漏洞,防止受到攻击。3)做好系统的备份,防止数据的损坏或丢失。
以上所列举的操作范例,比较全面地概述了完成计算机安装的实际操作。所有知识点源自课本,我所做的工作是把课本上的内容作总结整理,然后使其看起来浅显易懂,学生更容易接受,而且更直观地了解需要做哪些事情和如何做这些事情。综上所述,分阶段教学的步骤一环扣一环,循序渐进,基本符合学生学习的一般规律。通过一个学期的实际验证,取得了不错的效果,绝大部分学生结合实际吃透了课本知识,能够在规定的时间内完成一台计算机的安装。
参考文献:
[1]周军.《计算机组装与维护》教学改革初探.内江科技,2007.12.