面向系統能力培養的高校計算機專業課程優化

徐立 白金牛

[摘 要] 從高校計算機專業培養學生計算機系統能力的角度出發，以“數字邏輯基礎”課程為例，通過分析計算機專業教學體系中各門課程的層次化關聯以及“數字邏輯基礎”這門課程在計算機專業教學體系中的位置，給出了這門課程與后續課程教學內容優化與整合的具體措施，經論證，可以有效地提升大學生的計算機綜合應用技能和素質。

[關鍵詞] 計算機系統能力;數字邏輯基礎;優化;整合

[作者簡介] 徐 立（1983—），女，內蒙古人，碩士，包頭醫學院計算機科學與技術學院網絡與硬件技術教研室副主任、副教授，研究方向

為計算機教育與計算機圖像處理;白金牛（1967—），男，內蒙古人，碩士，包頭醫學院計算機科學與技術學院院長、教授，研

究方向為計算機教育與計算機網絡。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0296-02? ? [收稿日期] 2019-11-25

一、計算機專業系統能力的培養需求與內涵

隨著計算機科學與信息技術的快速發展，社會產業形態發生了重大變化，計算機系統化應用日益深化，這就要求高校計算機專業優化、改進人才培養方案，要深化計算機系統觀這一教育理念，整合計算機體系理論與實踐教學內容，即培養具備計算機系統能力的學生才符合當前社會市場需求。

計算機系統能力是指理解并掌握計算機硬、軟件協同工作與相互作用機制，并能自主運用系統觀對計算機系統進行分析、設計、調優和檢錯的能力[1]。培養具備計算機系統能力的學生就是讓學生不僅要掌握計算機系統的理論體系，還要能夠實踐構造計算機應用系統。這就需要深入理解系統觀下的計算機軟、硬部件的工作交互方式及邏輯關聯，這不僅需要計算機專業知識體系的更新與擴展，還必須強化、提升其系統設計與創新能力。近年來，計算機系統能力的培養已成為國內外高校計算機專業教學的改革方向與研究熱點。

二、計算機專業在系統能力培養中存在的問題

計算機專業教學體系中過度強調層次化，課程之間的銜接與關聯考慮不夠，缺乏全面的系統能力的培養。高校計算機專業教學體系通常按照層次化的教學體系組織教學內容，各門課程相互獨立、共同構成復雜計算機系統中的子系統集合，這種方法符合計算機設計的一般原則與學生的認知規律，簡化了教學難度。

但是，教學體系內容上過度強調層次化，使得各門課程教學內容的縱向關聯體現較少，教學方法強調課程內部的橫向分析而忽略了課程間的縱向銜接、關聯，學生能夠掌握單獨每門課程的教學內容，但缺乏計算機整機系統的概念，難以形成一條貫穿整機系統的知識主線，在實際系統設計與開發的實踐操作中往往難以學以致用。因此，計算機系統能力的建設要取得良好效果，必須對計算機體系內的課程進行有效的知識體系的優化與整合，圍繞一個完整計算機系統框架組織內容，加強學生的計算機系統能力的培養。

三、“數字邏輯基礎”課程在計算機專業課程體系中的位置

計算機專業體系教學中，課程間的層次化結構如圖1所示，自底層向上層依次涵蓋了從具體器件模塊、電路到抽象實踐應用的全過程。

“數字邏輯基礎”是高校計算機專業核心基礎課程，是學習計算機硬件體系的入門課程。從高校本科教學培養學生計算機系統能力的角度分析，計算機專業學生應具備：（1）計算機系統的整體概念，在理解縱向體系層次結構的基礎上，掌握軟、硬件部件與操作系統的工作關聯及具體實現;（2）指令系統的設計，如何更好地與操作系統、程序設計之間的銜接關聯;（3）計算機硬件電路的設計，更好地為上層軟件系統提供服務。

在內蒙古科技大學包頭醫學院計算機專業的系統能力培養體系中，系統化的專業課程設置包括數字邏輯基礎、面向對象程序設計語言、計算機組成原理與匯編語言、微機原理與接口技術、操作系統、計算機網絡等。數字邏輯基礎課程位于整個計算機系統課程的底層核心，是基礎入門課程，是后續硬件專業課程體系順利開展的前提。由于計算機專業教學體系中課程間的層次化結構存在理論知識和實踐操作的銜接、交叉，我系在培養學生計算機系統能力的指導思想下，深入優化、整合我系計算機專業體系課程的理論和實踐教學內容，將培養計算機系統能力貫穿在計算機專業教學體系的各門課程之中。

四、“數字邏輯基礎課程”體系優化與整合

“數字邏輯基礎”這門課程涵蓋了理論與實踐兩部分內容，課程的實踐操作性很強，該課程的主要內容是與、或、非基礎邏輯門電路和復合邏輯門電路的組成、原理及電路特性，重點內容是MSI組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析與設計方法，數模轉換電路以及555定時器等。

通過這門課程的學習，學生應掌握計算機體系中基本邏輯門、MSI器件和各類邏輯電路的知識體系與實踐操作。其中的MSI模塊，如半加器（HA）、全加器（FA）、寄存器等，為后續專業課程計算機組成原理與匯編語言、微機原理與接口技術等提供理論和實踐基礎。

“數字邏輯基礎”課程的知識結構與后續專業課程在計算機專業教學體系中的關聯關系如圖2所示。在培養學生計算機系統能力的教育理念下，數字邏輯基礎與計算機組成原理、微機接口技術與匯編語言課程在功能部件、電路上的教學內容有交叉。我校的數字邏輯基礎課程改革以培養學生的計算機系統能力為依托：（1）以樹立學生的計算機整機系統概念，培養學生的計算機系統能力為總目標;（2）縱向層次結構上，數字邏輯基礎、計算機組成原理、微機接口技術與匯編語言課程的部分教學內容前后銜接、關聯，數字邏輯基礎給后續課程做支撐的同時應注意教學內容的重復以及不同課程教學側重點與系統性問題;（3）橫向層面，結合實際應用，簡化MSI模塊、各類邏輯電路等內容，深化課程體系中系統能力方面的內容和實踐操作。

五、結論

當今計算機專業人才培養迫切需要建立計算機系統觀，強化學生的計算機系統分析、設計能力。我系開設的計算機專業課程隨著信息技術與社會需求的發展也在逐步擴展，從過去單一的以程序設計語言為主轉變成現在綜合的以計算機系統應用、操作實踐技能的培養為主，開設了數據挖掘、Android應用程序設計、J2EE技術、大數據處理、病案信息管理等多門熱點專業課程，并將計算機系統能力與人才培養方案、教學培養方案相結合，加強培養計算機系統能力、實踐動手操作和處理具體問題的能力，可以有效提升大學生的計算機綜合應用技能和素質。

參考文獻

[1]王志英，周興社，袁春風，等.計算機專業學生系統能力培養和系統課程體系設置研究[J].計算機教育，2013（9）：1-6.

[2]艾明晶.基于自動設計方法的數字邏輯課程改革研究與實踐[J].實驗技術與管理，2012（9）：151-155.

Optimization and Integration of Computer Professional Courses for Systematic Ability Training：A Case Study of the Course on Digital Logic

XU Li，BAI Jin-niu

（Department of Computer Science and Technology，Baotou Medical College，Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou，Inner Mongolia 014040，China）

Abstract：This paper starts from the computer systematic view--a case study of Digital Logic.It analyzes the implemented layered correlation of each course and the position of the course in the computer professional courses.The concrete measures of optimization and integration is given.The results indicate that the application of computer in the comprehensive and designed experiment of student can be effectively improved.

Key words：computer systematic view;Digital Logic;optimization;integration