構建計算機硬件“實踐驅動式”教學體系的幾點想法

王　晶　姚旺生　方　堃　史蓓蕾

摘要:文章針對計算機硬件教學中存在的弊端和問題,提出了構建計算機硬件“實踐驅動式”教學體系的幾點想法。通過采用開放性實驗教學環境、“實踐驅動式”的教學模式、基于問題導向的啟發式教學方法和理論與實踐并重的考核方式,全面培養和提高軍校學員的綜合素質與創新能力,提高教學質量。

關鍵詞:計算機硬件;實踐驅動式;問題導向

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

隨著計算機技術及其應用的飛速發展,對軍事院校學員的計算機應用能力提出了更高的要求,尤其是需要提高學員的實踐能力和創新能力,因此,計算機硬件教學成為了整個教學體系的重要環節。然而,傳統的計算機硬件教學存在著很多的弊端和問題,需要對其教學環境、教學模式和教學方法等進行全方面的改革。下面,就此方面的改革,結合計算機基礎教育在軍隊院校中面臨的緊迫形式和新的要求,在總結多年教學經驗和學員的實際情況基礎之上,提出了構建計算機硬件“實踐驅動式”教學體系的幾點想法。

1傳統計算機硬件教學中存在的弊端和問題

1.1理論教學時間多,實踐教學時間少,實驗設備利用率低

傳統的教學模式非常強調理論教學的意義,而忽視了實踐教學的作用,在課時的設置上體現的非常明顯,理論教學的課時往往是實踐教學課時的兩倍甚至更多,這就造成了學員只顧應付理論考試,對實驗不太重視,從而產生了“只需要死記硬背理論知識就能學好計算機硬件課程”的誤區。

另外,由于實踐教學的課時很少,造成了實驗設備利用率很低,很多設備一年也只使用二三次,這就產生了很大的浪費。

1.2理論教學與實踐教學脫節,缺乏相輔相成、前后呼應

理論教學與實踐教學嚴重脫節,理論課的教員只顧將書本上的理論知識講授完成,不顧理論與實驗之間的關系,而實踐教學的教員則是設置一些簡單的驗證性實驗,讓學員把這些事先設置好的實驗進行簡單實現即可,也不注意它與哪些理論知識有關系,忽視了原理與現象之間的密切關系,缺乏相輔相成、前后呼應。

1.3實踐教學方法僵化,實驗內容生硬,實驗手段單一

實踐教學只采用一成不變的方法,按照實驗指導書進行照搬照抄,實驗步驟固定,實驗內容多以驗證性為主,非常生硬,實驗手段則很單一。

1.4教學的師資力量不足,教學資源少

由于上課的學員很多,能夠進行教學的教員數量相應的比較少,往往一個教員既上理論課又上實驗課,而且有的教員帶幾個班次,并且能夠進行實驗的設備也很少,往往不能同時滿足一個班次中單人單組的使用要求。

1.5學員學習的興趣不高,主觀能動性差

由于計算機硬件類課程的理論都比較抽象,邏輯性不夠強,學員對于理論知識又沒有深入的體會和理解,從而產生了“學了到底有什么用”的想法,因此,造成了學習的興趣不高,在做實驗的時候也是應付了事,不太重視實踐教學的作用,主觀能動性很差。

2構建計算機硬件“實踐驅動式”教學體系

2.1采用開放性實驗教學環境

2.1.1實驗設備的開放

將實驗設備完全向學員開放,其中實驗設備可分為兩類:虛擬平臺和實作設備。對于虛擬平臺,學員可以不用考慮實際器材、技術規則,隨心所欲地對虛擬器材進行計算機硬件方面的各種實驗,不受環境和時間的影響,按照自己的思路多角度、多路徑地進行虛擬仿真實驗,具有功能豐富、靈活性強的特點;對于實作設備,學員必須在理解和掌握基本的電路原理的前提下對實際器材,包括芯片組和相關電路,按照標準的技術規則,進行實際操作的實驗,這類設備對學員的要求很高,需要專門的實驗員進行維護和管理,但對學員的動手能力和創新能力有著很好的鍛煉作用。

這兩類實驗設備都具有多功能可擴展的接口,可以直接支持不受具體教學內容限制的開發型實驗項目,或者課程設計、畢業設計以及競賽項目,具有開放性和通用性的特點。

2.1.2建立實驗教學平臺

(1) 將多媒體實驗教學軟件和教學演示錄像放到實驗教學平臺上供學員在任意時間內學習和預習。

(2) 將可選擇的實驗項目、實驗指導書、實驗儀器的操作說明、集成電路線路圖和功能表等資料放到實驗教學平臺上提供給學員查閱。

(3) 建立網絡平臺交流版BBS,教員和學員可以在BBS上發布學習心得體會、實際操作技巧、最新技術等有關方面的消息,從而擴大了教學場所和知識面范圍,使之成為一個很有意義的學習交流場所。

(4) 建立實驗預定系統,每一個學員都可以對自己將要選做的實驗進行提前預定,便于實驗室合理的開放。

2.1.3實驗時間的開放

實驗室根據網絡預定系統,可以事先了解到選做實驗的內容、實驗的器材、實驗的對象和實驗的時間,從而可以自動生成實驗計劃表,實驗員可以根據計劃表中的時間安排進行輪流值班輔導,使學員能夠充分地利用課外的時間進行實驗,如周一至周五晚上或者周末等,更加有利于實驗室的合理開放。

2.2采用“實踐”教學驅動“理論”教學的教學模式

針對計算機硬件方面,傳統的教學模式,都是教員先講授那些枯燥和生澀的理論知識,這里面包括大量的電路圖、功能表和一些公式等,很多學員學習的興趣提不起來,并不知道所學的理論知識到底有什么用處,因此很容易造成厭學情緒,在實驗中出現按部就班、敷衍了事的現象,需要對這種教學模式進行改革,于是就出現了“實踐驅動式”的教學模式。

先讓學員通過各種各樣的實驗,對一些知識和概念有一個初步的了解和印象,從而對其產生濃厚的學習興趣,產生了刨根究底的想法。根據這種對知識的好奇和渴望,接著,由理論課教員對其進行理論知識方面的講授教學,讓學員切身體驗到這些知識到底有什么用處,這些實驗現象的背后蘊含著什么原理。又將這些知識和原理在實驗中進行進一步的驗證和試驗,或者進行多方面的擴展和提升。從而形成了“實踐教學→理論教學”、“理論教學→實踐教學”的良性循環。

這種教學模式,非常注意學員的主觀能動性,避免了傳統的“填鴨”灌輸式教學模式的弊端,能夠達到良好的教學效果,在我校開設的“計算機硬件基礎”課程中進行了試點,并準備對相關課程進行進一步的推廣,學習此課程的學員積極性都很高,很多同學向教員提出了很多很好的問題,能夠深入地理解和掌握計算機硬件方面的基礎知識和相關原理,總體效果不錯。

2.3采用基于問題導向的啟發式教學方法

在實際的教學過程中采用基于問題導向的啟發式教學方法。其中,將實驗內容分為兩種形式:虛擬仿真實驗和實際操作實驗,虛擬仿真實驗在虛擬平臺完成,實際操作實驗在實作設備上完成,又將實驗內容分為五個類別:基礎演示類、綜合設計類、自主研究類、課程設計和畢業設計、研發與競賽。

基于問題導向的啟發式教學方法就是讓學員在實踐教學的過程中產生問題,啟發學員的思維,帶著各種各樣的問題,進入課堂進行理論教學獲取問題的解答和背后的知識,整個過程都由問題進行引導,使學員在學習的過程中有的放矢,能夠深入理解、融會貫通。基于問題導向的啟發式教學方法的示意圖如圖1。

2.4采用理論考核和實踐考核并重的考核方式

對于學員綜合素質的考核中采用理論考核和實踐考核并重的考核方式,理論教學的成績采用平時作業和理論考試相結合的評價方法,而實踐教學的成績應采用知識和能力并重的評價方式,既要重視實驗的結果,更要重視實驗的過程,特別是實驗過程中學員所表現出來的獨立分析問題和解決問題的能力及創新意識等。每一次實驗都必須完成相應的實驗報告,實驗報告中包括實驗的全部內容,如實驗目的、實驗設備、實驗步驟等,另外還有一個非常重要的環節,那就是實驗體會和實驗心得,它反映出整個實驗的每一個過程和每一個細節,將學員的在實驗中發現的所有問題都能表現出來,這為下一步理論教學的有的放矢提供了很好的基礎,同時也提高了學員的學習興趣。我們建議考核成績的比例設置為:平時作業(10%)、理論考試(45%)、實驗報告(45%)。

3計算機硬件“實踐驅動式”教學體系的保障

3.1建立一批綜合素質高的師資隊伍

學校的教員是實施教學活動的靈魂,教員素質的高低將直接影響到教學實施的效果,這就需要無論是理論教學的教員,還是實踐教學的教員,都必須努力提高自身的學術水平和業務能力,更重要的是要樹立崇高的師德和教風,要以學員為主體,教員要甘于配合學員進行各項教學活動,要有勇于奉獻、開拓進取、為培養高素質現代化創新人才而奮斗的拼搏精神。

在實踐教學中,由于進行許多實際操作實驗,使得實驗設備的損壞率會相應的提高,這就對實踐教學的相關教員的技術水平提出了更高的要求,要能夠保證對設備的及時維修,提高自身的維修保障水平。

3.2理論教學和實踐教學相互配合,相輔相成

理論教學和實踐教學有著非常密切的關系,實踐教學中的許多現象都來自對應的理論知識,而理論知識所帶來的問題和線索則是來自實踐教學,因此,這兩部分教學的教員需要相互配合、共同施訓,把學員帶入一個豐富多彩的知識海洋,對各種生澀的理論知識有著非常生動的理解和印象,對其將來進一步的學習和事業的發展有著非常重要的作用。

3.3建立一套科學合理的管理規章制度

在實踐教學中,必須針對學員、實驗課教員和實驗室負責人員建立一套科學合理的管理規章制度,確保相關教學工作和管理工作順利展開,減少了實驗設備由于人為而產生的損壞率。如學員實驗守則、實驗員工作守則、儀器設備管理制度等,達到教學管理的規范化和制度化,為學員提供了一個良好的實踐學習環境。

4結束語

由于計算機硬件“實踐驅動式”教學體系已經在“計算機硬件基礎”課程中進行了試點,并獲得了很好的效果,如果能把此教學體系的核心思想充分地實踐到計算機硬件類課程的實際教學工作中,將會大大地提高其課程的教學質量和教學效果,從而非常有利于軍校學員綜合素質和創新能力的培養和提高,因此,計算機硬件“實踐驅動式”教學體系的建立是可行的,也是急需的和重要的。

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Some Ideas of Building Practice Driving Teaching System of Computer Hardware

WANG Jing, YAO Wang-sheng, FANG Kun, SHI Bei-lei

(Department of Computer Technology, Electronic Engineering School, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract: According to the abuse and problem in teaching process of computer hardware, some ideas of building practice driving teaching system of computer hardware is given in this essay. Through adopting the opening environment of experiment teaching, the practice driving teaching pattern, the heuristic teaching method based on problem oriented, and the assessing way which theory pays equal attention to practice, the integrative diathesis and innovation ability of military academy students is trained and enhanced roundly, and the teaching quality will be improved.

Key words: computer hardware; practice driving; problem oriented