计算机硬件类课程实验教学模式改革

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摘要：

在教学内容、学时分配、教学方法、考核方式四个方面，对计算机硬件类课程实验教学进行改革与实践，构成多级实验体系，取得了良好的教学效果。

关键词：教学质量；实验教学改革；计算机硬件类课程

为培养学生的学习兴趣、增强其对概念及理论的理解、便于掌握知识点，自2013年以来从实验内容、学时分配、教学方法、考核方式四个方面，对硬件类课程的实验教学模式进行研究和改革，并加以实践。

1实验内容

1.1增加综合类型实验，提高学生动手能力。

在《计算机接口技术》课程中增设综合类型实验《PC机系统中的小型I/O接口系统》。通过PC机系统中的小型I/O接口系统电路硬件设计、安装或焊接元器件、进行PC机系统中的小型I/O接口系统控制程序设计（采用ASM或CPP语言）、在PC机中运行此系统这一系列过程，使学生能够自主设计和实现PC机系统中的小型I/O系统，从而进一步加深理解，对所学知识融会贯通。

1.2引入先行课程实验，温故知新。

《汇编语言程序设计》是《计算机组成原理》的先行课程，在编程过程中，由于助记符多、指令难记、使用范围窄，学生容易遗忘，从而增大了学习《计算机组成原理》指令系统部分的难度。在实验中引入汇编语言部分后，结合debug调试环境，能有效利用汇编语言编程加深学生对指令编码、指令运行过程的理解与掌握，真正做到温故知新。

1.3严格进行实验分类，构建多级实验体系。

将实验分为四个层次：演示性实验、验证性实验、综合性实验和设计性实验。首先通过教师演示，让学生初步认识相关原器件，将所学知识和实物联系起来；然后用五、六个验证性实验，加深学生对理论知识的印象，熟悉并掌握课堂所学部分；接着利用综合性实验，系统地将所学知识组织起来，形成知识体系；最后完成设计性实验，使学生能够熟练运用相关知识。以《数字电子技术》为例：改革前实验类型混乱，综合实验和设计实验看似很多，实际训练并不能达到相关要求，所有实验均为必做类型，导致部分学生实验完成不了。在修正实验类型、将实验分为选做和必做之后，能更好地结合学生实际情况循序渐进，构成多极实验体系，以达到培养学生的实际操作技能和动手实践能力的实验教学目标。

1.4增加选做实验，多种选择贴合学生实际。

选做实验设置少，教学时可选择的余地很小，不能根据学生的学习能力、知识掌握程度、学习兴趣等实际情况来进行选择，灵活性差。增设选做实验后，《单片机及应用》课程选做实验达到7个：指示灯/开关控制器、16×16LED点阵显示实验、查询式键盘实验、电子琴模拟实验、直流电动机控制实验、I2C总线实验、电子万年历时钟实验，总计18学时，教学弹性大，更贴合学生实际情况。

2学时分配

由于各实验的性质和复杂程度、学生对知识点的掌握程度不同，实验学时不能“一刀切”，简单的实验安排少量学时，难度大的实验增加安排的学时数。改革前，《计算机组成原理》所有实验一律安排为2学时。重新分配学时后，PCC实验箱的使用和熟悉实验环境这样的简单实验，安排1个学时，而综合性、设计性实验安排4个学时。改革前，《计算机接口技术》的波特率时钟发生器实验、音乐发生器设计与制作实验均安排2学时，由于实验比较复杂，学生在2学时内无法独立完成；增加到4学时后，学生不再手忙脚乱，有充足的时间进行设计、记录实验数据和分析实验结果，加强实验效果。同时，结合教师科研项目开展综合性、设计性实验，将实验教学分为课堂教学和课下教学两部分，不再局限于实验室。教师通过教研会和科研活动，教学和科研相辅相成；学生参与教师课题，既能促进实践能力，又能提高科研水平，一举两得。

3教学方法

3.1仿真与实验箱结合，发挥学生创造性。

传统的硬件实验主要采用实验箱联机进行，各模块已经集成在实验面板上，只能根据已有模块做实验，学生对实验箱的依赖过重。在单片机实验中引入Proteus和keil软件的联合仿真，学生先通过实验箱进行实验，对各种部件的连接有一个清楚的认识，再用Proteus绘制电路图，最后通过keil加载程序、仿真运行，能更清晰地认识到实验原理。修改已验证过的电路和程序，观察并分析产生的结果，可以激发学生的学习兴趣，便于发挥创造性和求知精神。

3.2开放式实验教学，因材施教。

综合性、设计性实验涉及面广、难度大，仅仅只靠课堂的4学时是不够的，因此需要采用开放式实验教学做为实验环节的补充和拓展，使实验开展的时间不再局限于实验教学的课堂时间。第一阶段：理论教学时布置实验的预习内容，学生课外通过查阅资料、网络资源等方式自主学习，设计出相关电路图，做好充足的准备；第二阶段：实验开始前提出实验要求、拟达到的实验目标，实验过程中通过问答、分组讨论等环节，加深理解；第三阶段：实验结束时进行拓展训练，修改已验证的电路和程序，观察并分析实验结果，将所学知识加以巩固。大部分学生能够完成前两个阶段，优秀的学生能完成第三阶段。对少数落后的学生进行单独辅导，经常表扬和鼓励，调动他们的学习积极性。

4考核方式

增大实验成绩在总成绩中的比例，将实验考核进一步细化，根据方案或实验结果的验收、总结报告等综合评定方法进行考评，最后上机实验成绩为一学期上机实验成绩的平均分。

5实施结果

改革实施2年来，学生的考试成绩有了显著提升，以《计算机组成原理》为例，对2011、2012级学生的实验教学进行改革，改革前后平均分对比如图1所示。很多学生表示不再对计算机硬件漠不关心，理论知识也不再晦涩难懂，感觉自己真正学习到了计算机的专业知识“，对以后的学习很有帮助”等。实验教学模式的改革，使学生养成了自主学习、独立思考的好习惯。

6结论

经过2年的实验教学改革，引入仿真软件、联系教师科研，形成了一套计算机硬件类实验教学方法，提高了学生自主学习的意识，培养了学生解决实际问题的能力，教学质量得到了较大的提高。

参考文献

[1]刘卉.基于EDA的计算机组成原理教学改革探讨[J].现代计算机（专业版），2014（15）：30-33.

[2]盛建伦，巩玉皇，刘淑霞，等.计算机专业硬件基础课程实验教学体系的研究[J].实验室研究与探索，2013（10）：387-391.

[3]刘明.浅谈数字电子技术教学[J].福建电脑，2015（7）：53，102.

作者：苏静 刘明 朱晓静 蔡娜 单位：琼州学院计算机工程学院