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1 计算机硬件系统实验教学存在的问题计算机专业硬件课程主要包含计算机组成与结构、微机原理及应用、单片机原理及应用、嵌入式系统、汇编语言程序设计、计算机维护技术等课程,在专业教学中占有十分重要的地位,是学生学好软件课程的基础,学生只有掌握了计算机硬件的基本原理,才能更好地学好软件课程。与硬件课程相对应的硬件系统实验教学课程就成为培养学生动手能力,开拓创新思维,提高设计能力的一个重要环节,是学生以后从事计算机硬件应用系统设计、计算机硬件应用系统开发等相关工作奠定坚实基础的重要课程。
目前,大多数高校的计算机硬件系统实验教学主要停留在单科单个实验教学阶段。主要面向验证性实验,基本没有涉及计算机硬件应用系统的整体设计,无法对多门硬件课程的知识进行融会,从而达到贯通。
计算机硬件系统实验教学的手段比较单一,没有灵活的、多样的教学形式,不能够充分激发大学生学习计算机硬件的兴趣。影响了高校对计算机专业大学生的硬件综合应用能力的培养。
2 解决计算机硬件系统实验教学问题的方法针对上述在计算机硬件系统实验教学过程中存在的问题。本文根据计算机硬件系统实验教学的特点,通过对计算机硬件实验教学的教学方法方面,各门计算机硬件课程实验的综合性设计方面,以及多门计算机硬件系统实验相互综合应用方面进行一系列实验教学改革研究。探讨出一种能使学生的计算机硬件综合应用能力和创新能力有较大提高的新方法,从而建立增强学生综合素质的新理念。
(1)改变单一的教学方法。在现有的计算机硬件实验教学的基础上,进一步完善现行的实验教学模式,改变单一的教学方法。采用AUTHWARE、POWERPOINT等多媒体课件制作软件,对现有的计算机组成与结构实验、微机原理与接口实验、单片机原理实验、计算机维护技术实验等实验进行多媒体课件制作。利用计算机多媒体技术讲解实验原理、模拟计算机硬件实验过程及结果,使枯燥的计算机硬件原理实验变成形式多样的模拟画面。使学生能直观地看到实验过程,充分理解整个实验原理。从而掌握计算机硬件的基础理论,提高学习计算机硬件理论的兴趣。
(2)对每门课程的验证型实验进行归纳。结合每门硬件课程的课程设计,综合平时分散的单个实验,设计成单科目的小型应用系统。通过对小型系统的设计,使学生对整个科目有整体的理解。比如在做计算机组成原理与结构实验时,先进行运算器部件、存储器部件、总线部件等单个实验,学生对计算机组成与结构的部件有了很直观的了解,但学生对这些部件在计算机中是如何协调,如何相互配合工作,各个部件的时序如何分配等问题就不太清楚了。可以结合课程设计内容,设计一套综合应用系统实验,将做过的部件综合在一起搭建一台具有简单功能的微型计算机。并对其能实现的功能进行测试,完成一些简单的运算、存储工作。这样,学生对整个课程体系就相当了解了,对计算机原理与结构就能熟练掌握了。
(3)适应社会需求。为了进一步提高大学生的计算机硬件综合应用能力,适应社会上计算机硬件应用系统设计和开发行业的需求。可以在以上单科单个实验的基础上,进一步将计算机硬件课程的硬件实验内容打通,建立统一的平台,完成多科目的综合应用。可以模拟真实计算机硬件应用系统设计开发流程,实现更加复杂的计算机硬件应用系统的设计及开发。达到对整个计算机硬件课程体系的融会贯通。比如,在做微机原理实验时采用8086汇编语言和MCS51以及C语言等多种语言来实现控制,得到实验数据和结果。
在做单片机原理实验时综合微机原理中的接口部件实验,并与微机原理课程中的实验进行比较,进行计算机拆装实验时结合微机原理进一步了解CPU、内存等部件性能指标和技术参数以及内部结构,这样可以实现计算机硬件课程实验的相互沟通,让学生对整个计算机硬件课程体系有个总的概念。大学生的毕业设计时间往往较充裕,可以结合学生的毕业设计。此时的计算机硬件实验就不仅仅是单个或综合的实验教学了,而是一个总的计算机硬件应用系统的设计项目。学生以接近于实际应用环境,完成高质量综合设计为训练手段(使学生建立系统的概念与工程的概念)。以掌握计算机硬件结构与应用系统设计作为主要训练目的,使学生对计算机的整个硬件系统有较全面、较系统的掌握。能够根据需要设计出一定规模的计算机硬件应用系统实例。从模板设计、制作、总线的走向、计算机部件选取、工作原理的分析、部件在模板上的部局、部件的焊接、运算能力的调试、结果正误的判断分析等流程的设计到具体的制作,直至最后写出优秀的计算机硬件应用系统设计的毕业论文。通过上述的过程,学生不仅写毕业论文容易,而且通过实实在在的项目设计后,锻炼了自己的计算机硬件动力能力,步入单位就能直接胜任计算机应用系统设计、开发的工作,最终实现高校、学生、用人单位、社会等各方面的多赢。
3 结 语通过上述方法的研究和应用,在实际工作中卓有成效。通过计算机硬件实验教学多媒体课件的制作和在实验教学过程中的应用,大学生对计算机硬件实验课程学习的兴趣增强了,实验的趣味性得到了充分展示,实验室开放期间,有更多的学生走进了计算机硬件实验室。通过小型计算机硬件应用系统的设计,学生自己动手将做过的验证型实验进行重新设计。以多人为组,设计出了不同结构的小型应用系统。在毕业设计时,有更多的学生选择了计算机硬件应用系统综合设计和开发的毕业课题,不象以往大部分同学选择软件课题。选择计算机硬件应用系统综合设计和开发毕业课题的毕业生毕业以后,在计算机应用系统设计和开发类企业里很快就成为技术骨干,得到了社会的充分肯定。因此,对计算机硬件系统实验教学的改革研究是很有价值的,有效的方法可以使高校工科大学生的计算机硬件应用能力得到了强化训练,计算机硬件系统的实验教学水平也达到一个较高的水准。也是我们进行计算机硬件系统实验教学改革项目研究最终要实现的目标。
