武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備原理類課程教學(xué)研究

摘要：針對(duì)目前武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程普遍存在的教學(xué)內(nèi)容枯燥、編排難度大和邏輯性不強(qiáng)等問(wèn)題，闡述武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程的目標(biāo)與特點(diǎn)，探討存在的問(wèn)題內(nèi)在原因，在計(jì)算機(jī)原理課程教學(xué)內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析兩種計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容組織案例優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出一種基于武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容組織模式并介紹教學(xué)內(nèi)容組織案例.

關(guān)鍵詞：武器裝備；計(jì)算機(jī)設(shè)備原理；課程教學(xué)

引 言

在武器裝備設(shè)備原理教學(xué)中，計(jì)算機(jī)設(shè)備原理是重要的組成部分之一，占據(jù)著基礎(chǔ)性、貫穿性的地位。尤其是對(duì)信息化、智能化程度較高的武器系統(tǒng)而言，更是發(fā)揮著舉足輕重的作用。計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程目標(biāo)是使學(xué)員掌握裝備中計(jì)算機(jī)設(shè)備類型、功用、組成結(jié)構(gòu)、工作原理等，理解計(jì)算機(jī)設(shè)備在裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能中發(fā)揮的支撐作用，為學(xué)員分析和解決裝備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題打下牢固的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)設(shè)備原理本質(zhì)上屬于特定領(lǐng)域計(jì)算機(jī)類課程，但同時(shí)計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程又不同于一般的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，如計(jì)算機(jī)組成原理、體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，而是這些課程內(nèi)容在特定領(lǐng)域應(yīng)用的集中體現(xiàn)。

1 課程特點(diǎn)與教學(xué)中存在的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程的目標(biāo)是使學(xué)員能夠系統(tǒng)地掌握裝備中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能、性能、軟硬件組成、體系結(jié)構(gòu)和工作原理，理解裝備中不同計(jì)算機(jī)設(shè)備在實(shí)現(xiàn)裝備戰(zhàn)技術(shù)性能中起到的作用，掌握計(jì)算機(jī)設(shè)備和裝備中其他設(shè)備之間的功能聯(lián)系和接口，并著力培養(yǎng)學(xué)員具備一定的分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.1 課程的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程屬于特定領(lǐng)域計(jì)算機(jī)類課程，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容在特定領(lǐng)域應(yīng)用的集中體現(xiàn)，不僅具有一般計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的特點(diǎn)，還具有鮮明的領(lǐng)域特色。

（1）領(lǐng)域性強(qiáng)，與裝備結(jié)合緊密。計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程與特定領(lǐng)域密切相關(guān)，計(jì)算機(jī)設(shè)備的功能、性能和體系結(jié)構(gòu)與領(lǐng)域應(yīng)用要求是相適應(yīng)的，如在很多應(yīng)用中，要滿足組件化、實(shí)時(shí)性、可靠性要求。

（2）內(nèi)容比較龐雜，涉及計(jì)算機(jī)種類多。目前大多數(shù)裝備的信息化、智能化程度較高，在裝備中不同的子系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)需求采用了各種各樣不同的計(jì)算機(jī)設(shè)備，有通用計(jì)算機(jī)設(shè)備、嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)備、實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)汁算機(jī)設(shè)備等。

（3）專用計(jì)算機(jī)設(shè)備較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。裝備中的很多計(jì)算機(jī)設(shè)備需要滿足一些特殊的要求，因此采用了很多特殊的專用計(jì)算機(jī)設(shè)備，如專用的處理器設(shè)備，它的指令集和執(zhí)行部件與一般的處理器均有較大差異，因這些設(shè)備并不常見(jiàn)，如何將這些設(shè)備的內(nèi)容講授清楚，也是面臨的一大問(wèn)題。

1.2 教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前該類課程普遍存在的問(wèn)題主要有3點(diǎn)。

（1）計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程是計(jì)算機(jī)類課程，由于其具有鮮明的領(lǐng)域特色，內(nèi)容上與領(lǐng)域知識(shí)結(jié)合非常緊密，只將計(jì)算機(jī)設(shè)備的內(nèi)容隔離出來(lái)單獨(dú)講授，造成“知其然，不知其所以然”的教學(xué)效果，過(guò)多涉及領(lǐng)域知識(shí)，在學(xué)時(shí)有限的情況下，難以將計(jì)算機(jī)設(shè)備的內(nèi)容講解透徹。

（2）因?yàn)橛?jì)算機(jī)設(shè)備原理是在講現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)設(shè)備，課程內(nèi)容龐雜，還涉及很多專用計(jì)算機(jī)設(shè)備，如果內(nèi)容取舍不當(dāng)、教材編排不深人，就容易出現(xiàn)在講用戶說(shuō)明書(shū)或者操作的現(xiàn)象，違背了開(kāi)設(shè)這門課程的目的，無(wú)法達(dá)到課程目標(biāo)。

（3）因各種客觀條件制約，不像一般性計(jì)算機(jī)課程，擁有大量的素材、教具、實(shí)物和模型可以從不同角度展開(kāi)講解，計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課堂講授缺少必要的教具和實(shí)物，課堂內(nèi)容講授難以做到生動(dòng)形象，學(xué)員學(xué)完本課程后對(duì)知識(shí)一知半解或者感受不深，因裝備作為一個(gè)整體和完整的系統(tǒng)存在，即使組織學(xué)員參觀操作裝備也難以完全彌補(bǔ)這一缺陷，影響了教學(xué)效果。

2 計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容的組織

計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程教學(xué)內(nèi)容與領(lǐng)域相關(guān)，不同領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)設(shè)備大不相同，沒(méi)有普遍性，但不同領(lǐng)域計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程教學(xué)內(nèi)容的組織，具有一般性的指導(dǎo)和借鑒意義。

首先分析一般的計(jì)算機(jī)原理課程的教學(xué)內(nèi)容組織，如表1所示。從表1可以看出，一般的計(jì)算機(jī)原理課程就教學(xué)內(nèi)容組織是按照“總一分一總”的思路展開(kāi)的。先從總體上介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)，再按各組成部分邏輯順序，由內(nèi)到外逐一進(jìn)行講解，最后回歸到更復(fù)雜的多處理機(jī)與機(jī)群系統(tǒng)。W6OtxvKG+VTfND/sxukb6OKht/rdYNPlpZiswf6doIc=應(yīng)該說(shuō)這種組織方法是比較科學(xué)合理的，符合人的認(rèn)知習(xí)慣。計(jì)算機(jī)設(shè)備原理能否采用這種教學(xué)內(nèi)容組織模式？表2是按照表1的模式生成的一個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容組織方式案例1，我們對(duì)這個(gè)案例分析如下。

一般來(lái)說(shuō)，武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備原理講述的是武器系統(tǒng)主要部分的計(jì)算機(jī)設(shè)備，在這個(gè)案例第一章計(jì)算機(jī)設(shè)備概論中，將計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行總體介紹，包括功能、分類、組成與結(jié)構(gòu)。在第二章中，對(duì)武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備涉及的主要相關(guān)理論基礎(chǔ)進(jìn)行介紹，這些理論基礎(chǔ)與領(lǐng)域密切相關(guān)，除了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論外，可能還會(huì)包含領(lǐng)域基礎(chǔ)理論，如信息融合、目標(biāo)識(shí)別等。從第三章到第九章，也是按各組成部分邏輯順序，由內(nèi)到外逐一對(duì)武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備具體型號(hào)進(jìn)行講解。第十章再?gòu)难b備的角度對(duì)擔(dān)負(fù)不同功能的計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行綜述，如火力控制計(jì)算機(jī)，如果在第一章已經(jīng)涉及這方面內(nèi)容，也可以去掉第十章內(nèi)容。

仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種組織方式有一個(gè)很大的問(wèn)題，就是武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備原理講述的是武器系統(tǒng)主要部分的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這些計(jì)算機(jī)設(shè)備涉及一般的PC結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)、單板機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)和片上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，按照案例1的組織，第二章到第九章每一章的內(nèi)容都可能會(huì)包含這些不同種類計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)、控制器和存儲(chǔ)系統(tǒng)等，同時(shí)割裂了各個(gè)不同計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的功能聯(lián)系，這顯然是不合適的。

為避免這個(gè)問(wèn)題，這里再給出計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容組織案例2，如表3所示。

案例2這種內(nèi)容組織方法是“總一分”的組織思路，第一章計(jì)算機(jī)設(shè)備概論中，將這些計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行總體介紹，包括功能、分類、組成與結(jié)構(gòu)，后續(xù)章節(jié)每章都講述一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這種方案避免了案例1不同類型計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)容混合在一起講解的問(wèn)題，但同時(shí)仍然存在各計(jì)算機(jī)設(shè)備之間功能聯(lián)系不清楚，沒(méi)有形成一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)框架，各章之間邏輯關(guān)系不明顯。

為避免產(chǎn)生上述兩種問(wèn)題，我們提出一種基于武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容組織模式。這種組織模式的核心思想就是以形成武器裝備戰(zhàn)斗力的各種作戰(zhàn)能力為單位，以作戰(zhàn)能力之間的支撐關(guān)系為邏輯紐帶來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，案例3如表4所示。

第一章計(jì)算機(jī)設(shè)備概論先從總體上將武器系統(tǒng)功能、性能和體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，將武器系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)從信息的角度轉(zhuǎn)換成信息處理過(guò)程框架，實(shí)質(zhì)上就是OODA循環(huán)過(guò)程，再根據(jù)OODA循環(huán)每一過(guò)程引入其中的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這樣就自然的在這些計(jì)算機(jī)設(shè)備中建立起之問(wèn)的邏輯關(guān)系。第二章到第七章的組織依據(jù)的是從核心到外圍，從前端到末端的雙重組織原則，對(duì)信息化武器裝備來(lái)說(shuō)，指揮控制系統(tǒng)無(wú)疑是其中樞，負(fù)責(zé)將武器系統(tǒng)其他部分有機(jī)聯(lián)系起來(lái)構(gòu)成指揮控制回路，完成OODA循環(huán)過(guò)程，因此在第二章就引入指揮控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。第三章到五章是從前端到末端的組織思路，與武器裝備作戰(zhàn)過(guò)程信息流動(dòng)方向一致。第六章和第七章屬于基礎(chǔ)設(shè)施和保障內(nèi)容等，安排在課程的最后自成一塊較為獨(dú)立的內(nèi)容。

從整體來(lái)看，這種課程內(nèi)容組織案例條例清楚，符合武器裝備作戰(zhàn)過(guò)程與信息流動(dòng)方向，極大減少了不同內(nèi)容之間的混合，保留了很好的邏輯關(guān)系，同時(shí)又將領(lǐng)域內(nèi)容與計(jì)算機(jī)設(shè)備原理的內(nèi)容自然地結(jié)合起來(lái)，避免了知其然，不知其所以然的問(wèn)題。

3 汁算機(jī)設(shè)備原理課程教學(xué)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

有了好的教學(xué)內(nèi)容組織，要把這門課教好學(xué)好，還需要把握以下3個(gè)問(wèn)題。

3.1 教學(xué)方法問(wèn)題

由于武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備原理課程的特點(diǎn)，教學(xué)過(guò)程中要盡量避免造成在講用戶說(shuō)明書(shū)或者操作這種現(xiàn)象。從第3部分教學(xué)內(nèi)容組織可以看出，本課程采用啟發(fā)式的教學(xué)方法是比較適宜的，課程教學(xué)目的不是為了學(xué)計(jì)算機(jī)而講計(jì)算機(jī)內(nèi)容，而是有著非常鮮明的領(lǐng)域特色，因此非常有利于以問(wèn)題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)法的運(yùn)用。如第一章計(jì)算機(jī)設(shè)備概述的內(nèi)容組織是從總體上將武器系統(tǒng)功能、性能和體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，再將武器系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)從信息的角度轉(zhuǎn)換成信息處理過(guò)程，同時(shí)根據(jù)OODA循環(huán)每一過(guò)程引入其中的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這樣就自然地在這些計(jì)算機(jī)設(shè)備中建立起邏輯關(guān)系。這一章的教學(xué)就可以從OODA循環(huán)出發(fā)，分析循環(huán)的每一步武器裝備戰(zhàn)技參數(shù)，提出為了完成這些戰(zhàn)技參數(shù)應(yīng)該需要什么樣的計(jì)算機(jī)設(shè)備等問(wèn)題，這樣自然而然打開(kāi)了學(xué)員的思路，引導(dǎo)學(xué)員主動(dòng)運(yùn)用以前學(xué)過(guò)的專業(yè)課知識(shí)來(lái)構(gòu)建問(wèn)題的答案，按照OODA循環(huán)環(huán)環(huán)相扣，推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容展開(kāi)。

3.2 授課教師問(wèn)題

計(jì)算機(jī)原理課程的第一個(gè)特點(diǎn)決定了授課教師不僅要有深厚的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，更需要扎實(shí)的領(lǐng)域知識(shí)背景，熟知相關(guān)武器裝備的作戰(zhàn)對(duì)象、功能、性能、組成結(jié)構(gòu)、作戰(zhàn)運(yùn)用及與同類武器裝備差異。只有達(dá)到這個(gè)層次，才能從全局掌控這門課程，做到講解深入淺出、內(nèi)容翔實(shí)準(zhǔn)確，既能傳授知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)員分析解決問(wèn)題能力，達(dá)到課程目標(biāo)。

3.3 教材教具問(wèn)題

需要指出的是教材編排應(yīng)盡量避免直接采用用戶說(shuō)明書(shū)或已有資料的編排結(jié)構(gòu)，我們的教學(xué)內(nèi)容組織案例3已經(jīng)給出了一種教材內(nèi)容編排參考模式。本門課程應(yīng)盡可能采用相關(guān)的教具進(jìn)行授課，有條件的院校可以采用專業(yè)教室進(jìn)行授課，以達(dá)到形象生動(dòng)的教學(xué)效果，僅武器裝備的外部參觀講解和操作對(duì)于原理教學(xué)是不夠的，需要對(duì)相關(guān)計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行拆卸，運(yùn)行和演示才能起到良好的效果。對(duì)于像信息流動(dòng)和信息處理等難以通過(guò)實(shí)物展示的內(nèi)容也應(yīng)盡可能通過(guò)動(dòng)畫(huà)來(lái)進(jìn)行描述？

筆者在教學(xué)實(shí)踐中大量采用以問(wèn)題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)法，并將一些真實(shí)的計(jì)算機(jī)設(shè)備部件及研制的計(jì)算機(jī)設(shè)備工作原理仿真軟件用于課堂演示，取得了良好的教學(xué)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

武器裝備計(jì)算機(jī)設(shè)備千差萬(wàn)別，但只要抓住支撐武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力這條主線不放，并基于其邏輯關(guān)系來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)備原理教學(xué)內(nèi)容組織與教材編排，采用基于作戰(zhàn)能力問(wèn)題的啟發(fā)式教學(xué)方法，就一定能取得良好的教學(xué)效果。