計算機硬件課程實驗教學(xué)中學(xué)生綜合素質(zhì)的養(yǎng)成

摘要：實驗室教學(xué)是計算機課程教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。本文以《微機原理與接口技術(shù)》課程為例，分析了硬件實驗教學(xué)現(xiàn)狀及存在的一些弊端，并從如何培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)角度提出了計算機硬件課程實驗教學(xué)改革的一些方法。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)改革；教學(xué)模式；考核模式；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G640文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)22-755-02

Training the Overall Quality of Students in Computer Hardware Experimental Teaching

CHEN Nian， FANG Kang-nian， SHEN Zuo-min

(Department of Mathematics and Computer Science， Chizhou College， Chizhou 247000， China)

Abstract: Laboratory teaching is an important link to computer teaching. In this paper， the author analysis the hardware experiment teaching present situation and some malpractices， taking \"Microcomputer Principle and Interface Technology\" curriculum as an example. The article puts forward some methods to train student's operate ability and innovation ability and enhance comprehensive quality in the computer hardware experiment teaching.

Key words: Experiment Educational Reform; Educational Model; Inspection Pattern; Innovation Ability

1 計算機專業(yè)硬件課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀

計算機專業(yè)硬件課程都是以實驗為基礎(chǔ)的課程，以《微機原理與接口技術(shù)》為例，課程中的很多的知識點學(xué)生需要通過實驗途徑來產(chǎn)生直觀印象，強化理解；更為重要的是學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，良好的實驗習(xí)慣的養(yǎng)成都需要在實驗室中通過不斷的建立實驗線路、編程、調(diào)試等一系列的過程來完成。但是通過調(diào)查，在很多高校計算機硬件課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)當中還存在諸多的問題，導(dǎo)致學(xué)生對實驗的理解不透徹，學(xué)習(xí)興趣不高，缺乏主動性和創(chuàng)新欲望，對學(xué)生的綜合素質(zhì)的培養(yǎng)非常不利。

1.1 實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)沒有放在突出的位置

傳統(tǒng)的教學(xué)方法仍然是注重知識的傳授，實驗課僅僅作為理論課的附屬環(huán)節(jié)存在。以《微機原理與接口技術(shù)》課程為例，由于知識點較多，教學(xué)過程中對處理器，內(nèi)存儲器，中斷控制器，各種類型的接口芯片等知識點往往會投入絕大多數(shù)的教學(xué)課時講解他們的結(jié)構(gòu)、屬性、工作原理、工作方法等，而對相關(guān)實驗內(nèi)容講述的不夠多，不夠透徹，致使學(xué)生實驗過程中只能按照實驗指導(dǎo)書上給定的實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)去實驗，測試，而不能真正理解實驗的意圖，起不到很好的實驗效果。學(xué)生在學(xué)習(xí)完這門課程之后，只是掌握了微機硬件與接口的一些基礎(chǔ)知識，而不具備運用這些知識通過實驗來實現(xiàn)一個實際的功能的能力[1]。

1.2 與實際應(yīng)用脫節(jié)，學(xué)生實驗積極性沒有充分調(diào)動

學(xué)生是實驗教學(xué)的主體，只有能夠積極主動的參與到實驗教學(xué)活動中來，才能啟到很好的教學(xué)效果。在不少高校，實驗項目的設(shè)置僅僅是為了驗證課堂教學(xué)中的知識點。譬如對《微機原理與接口技術(shù)》中并行接口芯片的實驗，往往是將8255A中的A端口和B端口選擇其中一個作為輸入端口將他的引腳通過信號線連接到手動開關(guān)上，另外一個作為輸出端口與一組指示燈相連接[2]，簡單的幾行匯編語言控制語句就可以實現(xiàn)開關(guān)端輸入，指示燈端輸出的實驗?zāi)康摹＿@是對并行接口知識的一個簡單驗證，這種直觀教學(xué)對加深學(xué)生對相關(guān)知識的掌握是非常必要的，但如果僅僅停留在這個層次上，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神就不可能得到增強，要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，首先要讓這門課程的實驗更加緊密的與生活實際運用相結(jié)合，與更好的服務(wù)學(xué)生今后的就業(yè)相結(jié)合。例如，在實驗教學(xué)時，可以引導(dǎo)學(xué)生自己動手設(shè)計一個8255和中斷控制器8259組合的一個模擬生產(chǎn)控制的實驗項目，既可以調(diào)動學(xué)生實驗的興趣，又能從中學(xué)到更多的知識。

1.3 考核形式陳舊，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

大多數(shù)高校仍然采用傳統(tǒng)的學(xué)生成績考核模式，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果采用以閉卷考試為主的評價方式。對于《微機原理與接口技術(shù)》這門課程，在進行學(xué)生成績評定時，基本上是以期末筆試成績占總評成績的70%，而實驗課成績，包括實驗報告等則作為平時成績占總評成績的30%。這種成績評價方式，只能引導(dǎo)學(xué)生花更多的時間去記住課本上諸多的知識點，去進行更多的習(xí)題練習(xí)，以獲得更高的課程分數(shù)，而忽略了學(xué)習(xí)這些知識的最終目的是為了應(yīng)用他們?nèi)ソ鉀Q實際問題。傳統(tǒng)的學(xué)生成績考核模式，限制了學(xué)生花更多的時間和精力自主設(shè)計實驗項目，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2 計算機專業(yè)硬件課程實驗教學(xué)改革

諸如《微機原理與接口技術(shù)》一類的計算機硬件課程的實驗教學(xué)改革應(yīng)該以提高學(xué)生的實際動手能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識為目標，從提高實驗課在教學(xué)環(huán)節(jié)中的地位，優(yōu)化實驗項目設(shè)置等方面進行探索。

2.1 結(jié)合課程特點，尋求實驗課改革突破

計算機專業(yè)硬件課程基本上具有理論與實踐結(jié)合緊密的特點，以《微機原理與接口技術(shù)》為例，課程教學(xué)不但要使學(xué)生掌握硬件與各類接口的原理，工作模式，工作方法等，更要讓學(xué)生學(xué)會如何針對現(xiàn)實應(yīng)用設(shè)計接口電路，并能夠通過程序控制。課程具有概念抽象，不能給學(xué)生以直觀、感性的認識的特點，實驗課恰好可以很好的彌補這一不足，實驗過程和實驗結(jié)果都可以幫助學(xué)生加深對理論知識點的理解。例如對中斷控制器8259的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生通過理論課的學(xué)習(xí)，掌握了IRR，IMR，ISR等寄存器的作用和工作方法和8259的工作過程，但這種掌握僅限于對知識點的識記，如果通過鍵盤按鍵產(chǎn)生中斷，中斷結(jié)果通過在實驗儀器LCD屏上顯示這樣一個簡單的實驗，學(xué)生就會對8259芯片有直觀的認識，教學(xué)的效果會更好[3]。每門課程都具有區(qū)別于其他課程的特點，教師首先要掌握這些特點，才能在教學(xué)過程中結(jié)合這些特點靈活的運用實驗手段，使課程的教學(xué)效果更佳。

2.2 實驗課教學(xué)模式和考核模式的改革

計算機科學(xué)是一門具有工科特性的學(xué)科，是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。傳統(tǒng)的將實驗課貫穿于理論課教學(xué)過程中間，實驗課僅作為理論課的補充和附屬這種模式，已經(jīng)逐漸被很多高校棄用。而一些新的實驗課教學(xué)模式正在逐漸被采用，以下是兩種教學(xué)模式：一種模式是將實驗課單列，作為同理論課同等地位的課程開設(shè)；另外一種是將一部分驗證性的實驗內(nèi)容同理論課同步開設(shè)，此外再集中一段時間開設(shè)一些偏重綜合型、應(yīng)用型的實驗課。以上兩種實驗課開設(shè)模式，能夠較好的激發(fā)學(xué)生實驗的興趣，增強他們的動手能力和創(chuàng)新能力。后者從教學(xué)形式和教學(xué)安排上相對于前者可能性更大一些，如果能廣泛應(yīng)用在高校計算機專業(yè)硬件課程實驗教學(xué)當中，應(yīng)該會取得很好的教學(xué)效果。

課程成績考核模式，對學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重有很強的引導(dǎo)性，前面說過，很多高校都是以筆試成績占70%，實驗課成績占30%作為課程成績評定的方法。在這種考核模式下，學(xué)生不會花更多的時間去進行實驗創(chuàng)新，充其量是做一些簡單的驗證實驗。對于《微機原理與接口技術(shù)》這種實驗重要性很強的課程，可以通過改革考核模式來提高實驗課的地位，把學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重點更多的轉(zhuǎn)移到實驗當中來：一是適當增加實驗課成績在課程成績評定中的比重，例如將實驗課成績占課程總評成績的比例提高到40%或45%；另外一種方法是將實驗課以學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的形式確定下來，要求學(xué)生以小組為單位在畢業(yè)之前必須完成一項與現(xiàn)實應(yīng)用聯(lián)系緊密的課程設(shè)計。

2.3 精選優(yōu)化實驗項目，增強實驗實際效果

實驗項目的選擇對增強實驗課的教學(xué)效果具有非常重要的作用，實驗項目的選擇應(yīng)遵循聯(lián)系實際，結(jié)合理論，重視創(chuàng)新的原則。接口技術(shù)在諸如工業(yè)控制、智能家電、機電一體化產(chǎn)品、通信工程等方面都有著廣泛的應(yīng)用，實驗項目設(shè)計時可以用一個芯片或是多個芯片的組合完成對上述領(lǐng)域某一具體應(yīng)用的簡單模擬。例如，可以用并行接口8255和定時器8253來模擬工廠自動流水線產(chǎn)品檢測報警的功能，用串行接口8251來模擬單機通信或是雙機通信的工作過程。這些實驗項目的選擇既緊扣教材上的相關(guān)知識點，又與實際應(yīng)用相聯(lián)系，可以有效的鍛煉學(xué)生的動手能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新思維，提高他們的創(chuàng)新能力，對學(xué)生綜合素質(zhì)的提高非常有益[4]。

所謂精選實驗項目，就是要根據(jù)教學(xué)的重、難點來設(shè)置實驗項目，而不是面面俱到，對每一知識點都進行驗證，重復(fù)設(shè)置實驗項目，不僅加重了學(xué)生的實驗負擔，而且分散了學(xué)生的注意力，起不到好的教學(xué)效果。一個簡單的例子，如計數(shù)器/定時器8253有六種工作方式，如果對每種工作方式都進行實驗驗證，既沒有必要，也是一種浪費。教師可以根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生對知識的掌握程度，選擇其中某一種或兩種具有代表性的工作方式，如方式0——計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷方式進行實驗項目設(shè)置。

3 結(jié)束語

隨著大學(xué)生就業(yè)對動手能力和創(chuàng)新能力的要求越來越高，就要求在大學(xué)學(xué)習(xí)階段不僅要學(xué)習(xí)好課本上的知識，而且要能靈活，創(chuàng)造性的運用所學(xué)的知識解決實際生活中的問題。計算機科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的工科學(xué)科，實驗在學(xué)科教學(xué)中的地位不言而喻。本文以《微機原理與接口技術(shù)》為例，闡述了進行實驗課教學(xué)改革的必要性，并提出了提高實驗課在學(xué)科教學(xué)中的地位，改革實驗課教學(xué)模式和考核模式，精選優(yōu)化實驗項目，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高創(chuàng)新能力等想法，希望逐步推進計算機學(xué)科實驗教學(xué)的改革，培養(yǎng)適應(yīng)就業(yè)市場需要的高素質(zhì)人才。

參考文獻：

[1] 朱一成， 錢小萍. 高校研究型實驗室管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)， 2004(4): 35-36.

[2] 謝瑞和. 奔騰系列微型計算機原理及接口技術(shù)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2002.

[3] 鐘樂海，張鷹，唐新國. 《微機原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)改革與探討[J]. 四川師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，1999(3):282-285.

[4] 陳英和. 認知發(fā)展心理學(xué)[M]. 浙江: 浙江人民出版社，1996.