計算機硬件課程體系改革的探討

摘要：通過對普通本科院校計算機硬件課程教學中現存的問題的深入分析，針對計算機硬件課程的特點和現有的教學體制和模式，探討性提出提高計算機硬件課程教學質量的一些對策。

關鍵詞：硬件；課程體系；教學；教材

中圖分類號：G64 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 21-0023-02

目前高校計算機專業本科計算機教學可以分為三個層次：計算機文化基礎、計算機技術基礎和計算機應用基礎。計算機文化基礎包括計算機的基本概念、軟硬件基本知識和計算機的基本使用方法；計算機技術基礎指軟件技術基礎和硬件技術基礎，包括計算機組成原理、操作系統、微機原理與接口技術、語言、通信和網絡原理，等；計算機應用基礎指本專業常用軟、硬件的應用技術。在這三個層次中，硬件基礎課程占有重要的地位，無論是軟件開發、網絡技術還是工業控制等計算機技術的應用，都必須掌握計算機的工作原理，對硬件支持非常了解。由于目前高校計算機教育中普遍存在著“重軟輕硬”的現象，使得計算機應用專業在硬件課程的設置、教學知識體系和內容等方面存在著諸多不盡人意的地方，教學質量難以保證，多數學生的硬件能力都比較差，基本無法勝任計算機硬件方面的相關設計和應用工作。對此本文對計算機硬件課程教學體系及內容中存在的問題和不足進行了分析和討論，提出了一些教改思路和方法。

1計算機硬件課程教學體系中出現的問題及原因

目前硬件教學中主要存在的問題首先是計算機硬件發展速度太快，教材知識相對落后，學生無法學以致用；其次是實驗條件差，缺乏實踐環節，學生無法鍛煉實踐能力，學習困難較大，無法激發學生的學習積極性和創新能力。導致當前狀況的原因是多方面的，總的來說有以下幾個方面。

(1) 認識方面的偏離：目前計算機教育存在著重軟輕硬的傾向。很多學生對硬件課程的了解甚少，認為硬件課程只是學習計算機的內部工作原理，在計算機應用當中無關緊要，認識不到硬件技術在應用方面的重要性，再加上相應的實踐環節難以保證、課程考試評價體系(包括社會各類計算機考試評價體系)中對硬件實踐能力的不重視，導致學生在學習中缺乏積極性。

(2) 設備條件方面的不足：硬件課程的教學實施比較困難，設備投資大，通常每門課程需要配備專門的實驗設備和相應輔助設備，且對實驗室輔導和維護人員的要求也比較高。多數高校在硬件課程及實驗條件建設方面都明顯不足，實踐教學的時間過少，而且驗證性實驗占絕大多數，造成學生硬件動手能力普遍低下，其創造力無法得到訓練，這導致了計算機硬件課程在教學上的不足。其中的客觀原因是學校缺乏足夠的物質條件和經費，沒有條件開展自主創新性實踐活動；而其中的主觀原因是實踐能力在考試評價體系中所占比例過小，實驗指導教師的工作積極性不高，指導能力也有限。另外，部分理論教學教師和實驗指導教師之間缺乏足夠的交流與溝通。

(3) 在教材方面的欠缺：一般教材都與實際聯系不緊密，且教材知識相對落后，許多客觀條件原因限制計算機硬件教學內容的更新。其一，計算機硬件發展太快，真正能反映當今世界微機領域新技術的微機原理教材太少，相應的實驗設備和條件幾乎沒有。其二，計算機硬件知識存在不直觀，最新的硬件知識往往包含許多較復雜的技術，講述起來抽象、枯燥，教學方法可視性和直觀性差，致使學生對硬件知識的理解存在困難，學習起來不太容易，教學效果較差。由于組織和實施教學的難度非常大，許多教師偏向于講述舊的知識。其三，新知識的過快更新給許多教師帶來了巨大的工作量和工作壓力，熟悉并掌握新的教學知識和內容往往需要幾年時間的摸索和實踐，因此教師往往跟不上新技術的發展。

(4) 課程教學系統性方面的不完整：課程教學系統缺乏足夠的系統性，各相關課程以及教材之間的分工與銜接不夠規范。其一，硬件課程知識與軟件課程知識之間缺乏足夠的交叉和互補，學生無法深入理解計算機的基本工作原理及其在軟件系統中的作用；其二，在硬件課程之間缺乏充分的銜接，有些知識點重復，有些知識點缺失；其三，缺乏足夠的實踐訓練。其四，內容多和時間少的矛盾突出。這些都導致了學生的知識體系結構不健全。

根據計算機硬件教學體系中存在的一些主要問題，加強教學體系的系統性、提高硬件教學質量和學生水平、改革教學內容，以適應社會發展的需要，已成為各高校計算機專業迫在眉睫的任務。

2提高硬件課程教學質量的對策

2.1提高認識

計算機系統是硬件和軟件的統一，計算機工作的過程，實質上是以硬件為基礎執行程序的過程，所有硬件的工作都是軟件驅動的結果，而計算機的優良性能是通過復雜的硬件系統結構換取的。只有對軟件的載體——硬件、硬件組成、硬件的工作原理理解才能對軟件是怎樣依附于硬件的全過程有一個飛躍的認識，最終達到對計算機系統軟、硬件基本知識的融會貫通。因此，在各硬件課程開設時，應首先給學生介紹該門課程的主要內容、該門課程在計算機專業當中的地位、與相關課程的關系，建立起與軟件之間的聯系。同時介紹該課程在實際工作中的應用及應必備的知識，以激發學生學習硬件課程的興趣，讓學生真正感覺到，這門課離自己的生活并不遙遠。另一方面，在開設各門硬件課程時，可開設相關課程的專題講座及相關的學術報告，以使學生深入理解計算機的基本工作原理及其在軟件系統中的作用，通過對新技術和新產品的了解，開闊學生的視野。其次加大實踐能力在考試評價體系中所占比例，以促進學生對硬件實踐的重視。從而改變大學課堂上“重軟輕硬”的現象。實現學生的全面發展，使其具備一個IT時代大學生必備的基礎知識和基本素質。

2.2正確處理內容先進性與教學適用性的關系

由于計算機硬件技術發展非常迅猛，保持先進性與實用性的統一，并力求做到兩者的統一，適時跟蹤學科技術發展、更新教學內容是必要的。首先作為課程教學，應盡量選用能反映目前計算機領域內硬件新技術、新成就，能體現出知識性、先進性和系統性的計算機硬件教材，重點要突出基本原理思想和基本方法技術的闡述，以使學生能學到先進的硬件知識。其次又要重視其實用性的一面，盡量拉近學校教育與社會上流行技術、流行產品、流行工具的距離，著力培養學生利用計算機處理問題的思維方式和利用硬件、軟件技術與先進工具解決本學科專業及相關領域中問題的能力，以及將來獨立獲取、掌握新知識、跟蹤計算機技術新發展、新應用的能力。使課程的組織內容符合計算機基礎教育的固有規律、學科的內涵及聯系，以及人的認知規律。可以通過在系列課程教學中引入課程設計，鼓勵學生參加電子設計大賽和科技創新活動，以及社會實踐實習、畢業設計等綜合性實踐環節來解決。

2.3 保持教學內容的系統性

硬件和軟件知識是相輔相成的，它們都包含豐富的知識和先進的技術。計算機硬件知識必須對計算機的體系結構、組成及其核心技術進行系統的描述，以使學生能學到較系統的先進硬件知識。因此，首先在計算機硬件課程教學中完善教學大綱，加強教師之間的溝通，注意課程之間的相互銜接，注意知識點的重疊和互補，以保證教學知識的系統性和完備性。其次要加強計算機軟硬件教學之間的勾通，對軟硬件課程的教學內容中進行適當的穿插。在“微機原理及接口技術”和“單片機原理及應用”的課程中，可以加入一些利用高級語言對硬件進行編程的實例。在“計算機組成原理”和“計算機系統結構”的課程中，聯系“操作系統”課程中I/O管理、內存管理、CPU調度等知識，以引導學生思考，建立必要的知識關聯，最終達到對計算機系統(軟件、硬件)基本知識融會貫通的目的。同時解決好內容多和時間少的矛盾，計算機硬件技術內涵豐富，學時少和內容多、要求高將是一個一直要面對的主要矛盾，要解決這個矛盾，一要靠系列課程內外體系的整體優化，找到一種相對來說能動態跟上計算機硬件發展步伐的教學和教材新模式；二要靠課程各教學環節功能的統一運籌、合理調動和多種教學方法模式的科學設計、統籌配合；三要靠課堂教學的數字化、現代化。

2.4重視實驗和實踐環節

計算機應用是一門實踐性很強的學科，學生必須具備足夠的動手實踐能力和社會競爭力才能滿足社會要求。計算機專業本科階段的實踐教學對學生理論學習、實踐能力、創新能力的培養起到了重要作用。因而一方面必須增加對硬件實踐設備的投資，并鼓勵教師自主開發一些實驗設施，盡可能建設一些與本校教學特點和教學條件相匹配的實驗條件；另一方面加強綜合性和設計性實驗；還要改變現有的硬件實踐教學評價體系，增加教學實踐的內容，尤其是創新類和設計類的實踐環節，并開設硬件綜合設計的課程。

3結束語

對計算機硬件課程教學改革，筆者在實踐中作了初步的嘗試，對推進課堂教學建設，改革課程教學體系，改進教學方法，培養學生的創新精神和實踐能力，提高課程的整體教學水平和教學質量起了一定的推動作用。

參考文獻

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收稿日期：2007-07-09

作者簡介：趙潤林(1960—)，山西省平縣人，大學學歷，副教授，研究方向：計算機系統結構及應用。