計算機硬件入門知識范文

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計算機硬件入門知識

篇1

關鍵詞:計算機硬件技術;教學改革;實驗教學

計算機硬件技術基礎課程是普通高等學校理工科專業的一門重要計算機技術基礎課程,也適合非理工科的其他專業學生選修。早在2006年,教育部高教司就明確提出了該課程是針對大學非計算機專業理工類本科生設置的6門典型核心課程之一。它是學生學習和掌握計算機硬件基礎知識、了解計算機硬件發展、熟悉硬件原理及接口技術的主要課程。

1課程現狀和問題分析

根據教育部關于計算機基礎教育“三個層次”的教學思想,計算機硬件技術基礎由微型計算機原理和微機接口技術等課程整合而來,因此自2006年以來,該課程的教學內容和實踐環節一直延續著原有課程的體系。與此同時,計算機硬件在過去的50年里以摩爾定律(晶體管的集成度每18個月翻1番)高速發展,以CPU為代表的計算機硬件更新換代十分迅速,新的接口層出不窮,使該課程的教學內容和實踐環節與學生成長和熟悉的環境嚴重脫節[1-2],具體表現在以下3個方面:

第一,課程內容過于專業,教學要求和學生基礎有一定差距。微型計算機原理和微機接口技術等課程主要針對大三或大四學生開設,而以這兩門課程內容為基礎的計算機硬件技術基礎課程主要面向大一和大二學生,目的是進行計算機基礎教育。由于面向群體不同,原有課程內容和實踐環節過于專業,不適合計算機硬件入門級教學。

我們隨機選取了高等教育出版社、機械工業出版社和中國鐵道出版社2005年之后出版(含再版)的5本教材。經過統計,3本教材以較多篇幅介紹Intel 8086系列處理器指令和接口結構,其中4本含有較多的匯編語言知識。然而,Intel 8086和匯編語言等知識對于低年級非計算機專業學生過于深奧和枯燥,非計算機專業低年級學生很難理解。

第二,課程內容過于陳舊,實驗環節無法吸引學生們的興趣。我們調研了國內多所高校相關課程的教學狀況,課程實驗方案主要包括兩種,即結合計算機硬件實驗箱和利用PC機進行拆裝實驗。

基于實驗箱的課程實驗往往以DOS、匯編語言、8255a、數碼管顯示和數模轉換等實驗為主,這些內容繼承了微型計算機原理的實驗內容,對于大一和大二學生來說,離他們熟悉的硬件環境較遠,缺少趣味。以PC機為平臺的計算機拆裝類實驗一般會受到學生的歡迎,具有一定吸引力,但計算機拆裝較為淺顯,與課程內容結合效果不足,不能使學生對計算機硬件的原理有深入理解。盡管如此,考慮到學生的興趣,將PC機作為入門級實驗平臺應是課程實驗改革的方向。

第三,計算機基礎課程的性質使課程無法照顧到各專業的需求。傳統教學和實驗內容不區分學生的專業屬性,對于理工科專業來說,課程實驗難度較低,缺乏學習興趣;對于非理工科專業來說,課程實驗難度較高,無暇關注更深入內容。為此,課程實驗改革應該考慮學生的專業特點,實驗為基本實驗和可選實驗,因材(專業)施教[3-4]。

實踐教學是高等教育課程的重要組成部分,實踐教學應努力貫徹以學生為主體,教師為主導,堅持知識傳授、能力培養、素質教育協調發展的實驗教學理念。結合計算機硬件技術基礎課程的實際情況,課程實驗教學改革勢在必行。

2教學改革內容

北京理工大學計算機公共基礎課教學團隊(國家級教學團隊)在充分調研該課程講授現狀的基礎上,于2010年度開展了教學改革。核心思想是以克服學生對硬件的恐懼心理為目的,以計算機硬件經典技術和新發展為主要內容,輔助開放和自由的實驗教學平臺,重點在于改革課程實驗內容。

基于上述思想,課程實驗的改革從3個方面開展:教學組織、實驗方案和實驗場地。

首先,在教學組織上,我們增大了實驗比例,占到整個學時的25%。同時,教學內容以“基本概念+基本部件”方式組織,如表1的第2-6章。例如,第3章內容為“存儲系統與存儲器”,其中存儲系統是基本概念,學生理解起來有一些抽象,需要課堂講授;而存儲器則是基本部件,可以采取實踐教學,學生在實驗中認識硬盤、Flash存儲器、光存儲器等設備,更容易將存儲系統和實際硬件有機關聯起來,取得更好的教學效果。

其次,在課程實驗方案上,考慮到大一、大二學生對硬件的陌生程度,我們采取了“基本實驗+提高實驗”的模式。基本實驗的目的是讓學生對計算機硬件有基本的熟悉,克服對硬件的畏懼心理。提高實驗的目的則是結合某一章節內容,通過題目引導和激發學生的興趣,調動他們的積極性,使其深入了解計算機硬件,部分候選方案如表2所示。

最后,為了達到實踐教學目的,依托學校的支持,我們建立了能夠同時為120人提供實驗的場地,并在課程授課期間同步向學生自由開放。

3課程實驗改革實踐

以北京理工大學2010年度的教學為實驗樣本,學生來源于大一和大二兩個年級,共計122名,其中包含34名大一學生和88名大二學生。學生分布在36個專業,共12個學院,以理工科專業為主,如圖1所示。該課程以全校公選課形式提供,限制人數為120人(額外2人為留學生),共32學時,包含8個課程實驗學時。

結合課程實驗改革內容,我們向全體學生發放了無記名調查問卷,全部學生提交了有效問卷,我們獲得了一批有價值的反饋信息。

對于課程學時和實驗課程學時問題,大一與大二學生的反饋建議如圖2所示。由圖可以看出,如果計算機硬件技術基礎安排在大一下學期,學生只學過計算機基礎課程,對硬件知識學習的渴望比較強烈,32個學時相對較少。如果安排在大二下學期,學生會比較有針對性地聽課,32個學時較為合理。

圖3給出了學生針對實驗學時的反饋意見,橫坐標是實驗學時數,縱坐標是人數。可見,75%的學生們希望實驗學時在8~11之間,即實驗課時占到總課時的25%~34%。

針對一些高校開展的“計算機拆裝”實驗,我們對學生的支持度進行了調查。有100%的大一學生和98%的大二學生認為“計算機拆裝”實驗很有必要,得到了學生的廣泛支持,實驗效果如圖4所示。

從圖4可以看出,計算機硬件技術基礎課程實驗應該以學生常見的PC機及擴展實驗組成,這就指明了該課程實驗改革的方向。

由于實驗場地建設等問題,本次教改實踐讓學生選擇完成1項基本實驗和1項提高實驗。對于全部課程實驗方案安排,請學生就歡迎程度排序,結果如表3所示。

從表3可以看出,在基本實驗方案中,“計算機拆裝”和“計算機硬件故障診斷”實驗最受學生歡迎。此外,“操作系統安裝”和“網絡連通性測試”等與學生密切相關的實驗也很受歡迎。從基本實驗方案的設計初衷上來看,上述內容達到了預期效果,有效地激發了學生的學生興趣,并幫助其克服了對硬件的恐懼心理。

在提高實驗方案中,“U盤高級操作”和“硬盤數據的恢復”與生活比較貼近,最受學生歡迎。此外,由于大部分學生是理工科類學生,從未來專業發展角度講,“驅動程序設計”和“單片機開發”也得到了學生支持。這樣的實驗內容涵蓋較多,在該課程中能夠幫助學生建立基本的概念即可。

而一些傳統實驗,例如“串行通信建立和測試”、“8086指令集實驗”等,沒有激發學生的學習興趣。應該說,這兩個實驗的專業性更強,但對于大一、大二學生來說,專業性強的實驗不容易讓學生掌握基本原理和規律,不利于學生克服畏難心理。

4結語

針對計算機硬件技術基礎課程,結合北京理工大學2010年度教學改革實踐,我們認為實驗課時占總課時30%左右時的教學效果最好。在課程實驗中,以PC機為主的硬件實驗受到了學生歡迎。除了一些高校開展的“計算機拆裝”實驗外,更多實驗得到了實踐。從反饋效果來看,本文提出的實驗方案能夠有效調動學生的積極性,具有良好的效果。

注:本課程相關教學內容、教學課件通過互聯網開放。

參考文獻:

[1] 陳立剛,徐曉紅,彭學鋒.“計算機硬件技術基礎”課程創新教學改革的實踐[J]. 電氣電子教學學報,2009(9):109-112.

[2] 樊友洪,鄧韌,張敏. 非計算機專業“計算機硬件技術基礎”課程教學實踐探索[J]. 高教論壇,2009(2):75-77.

[3] 楊素敏,張政保,寇應展.《計算機硬件基礎》課程教學內容和教學模式改革的探討[J]. 中國教育信息化,2009(10):38-39.

[4] 鄒逢興. 關于創新計算機硬件技術基礎課程教學的實踐和思考[J]. 計算機教育,2004(2):81.

Innovation in the Experiments for Computer Hardware Fundamentals

SONG Tian, LI Feng-xia

(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

篇2

[關鍵詞] 計算機 硬件組裝 教學方法

計算機硬件組裝與維護課程是計算機應用技術的一門重要基礎課程,其主要任務是使學生了解計算機各種部件的分類、性能、選購方法,理解各主要部件工作原理、硬件結構、軟件安裝、相互聯系和作用,并能掌握微型計算機的組裝與簡單故障的維修方法。

由于計算機硬件安裝強調的是動手能力,按時以往傳統的教學模式,只能是紙上談兵。例如教師在講述CPU相關知識時往往要把CPU結構、功能、原理做為重點來講,而這些知識對職業學生以后的就業幾乎沒有任何作用,而對CPU的種類、廠家、性能、與其它部件的搭配等,這些對職業學生將來就業有用的,則介紹得不多。學生對這些理論并不是很感興趣,也很難記住這些知識,而等到他們就業時,這些理論已經過時了。同時由于學生缺乏動手能力的培養與訓練,畢業后走上工作崗位,即使面臨一些簡單的操作方面的問題也無從下手。相反,我們在一些電腦市場看到的工作人員往往沒有什么計算機學歷,但是他們對計算機組裝與維修非常熟練。他們通常的經驗是:做的多了、熟了,就會了,不需要懂得太多知識。這種現象使我們意識到計算機應用技術更要注重培養學生的動手操作技能。為此,我們應該在計算機應用專業進行大膽探索,引入一種以實際需求為教學目的的改革教學模式,培養適應社會需求的學生。

根據實際經驗,本課程可考慮采用以下教學方法:

1.充分運用計算機技術輔助教學

由于教學資源缺乏,那么可以利用3DS MAX虛擬現實的技術來解決。學生不光可以在學校使用這一資源,也可以把這種輔助教學軟件帶回家進一步學習。我們可以用3DS MAX強大的建模功能,建立出計算機中的“CPU”、硬盤、顯卡、主板等核心硬件,并且每一個硬件完全對比真實實物建模,內部構造也要建模完成,這樣就可以節省大量資金和使用空間,可能剛開始做這些硬件模型需要一定的時間,但是一勞永逸,這些虛擬的模型造價遠遠低于真實硬件的價格,并能得到同樣的教學效果。不用像傳統硬件教學,在使用設備的時候搬來搬去,只需要一個U盤,你就可以擁有一個計算機硬件設備實驗室,便于教師隨身攜帶,去不同場合教學使用。學生放假也可以把這個“虛擬的硬件實驗室”帶回家,只要有一臺計算機,就可以在家中做練習,鞏固對知識的掌握。

2.充分運用項目教學法

在教學中,以社會的實際需求為標準,主要采用項目教學來構建教學模式。從學習者的角度說,項目教學是一種學習方法,特別適用于學習操作類的知識和技能,尤其適用于學習計算機應用方面的知識和技能。所謂項目教學法,就是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動,在這是指采取小組討論、協作學習的方式,以實際的任務來驅動學生的學習。同時還可采取多種形式來完成各個任務,比如:行動導向、小組搶答、網上模擬攢機、小組競賽等。行動導向的教學形式是:每次任務之前,老師在充分考慮學生和設備的安全問題之后,把任務直接下達給他們,每個小組從任務的計劃――決策――實施――檢查等各個環節都是獨立完成,中途有疑問的,老師給他們提供若干學習途徑:實習報告、網絡、老師的輔導、小組間的互助等。老師在巡視過程中,不斷記錄存在的問題或及時更正一些不當的做法,并對學生的操作過程做適當點評,最后由學生根據老師的點評繼續完善任務。通過完成任務,應用已有知識和掌握新知識,真正做到全面提高學生的綜合職業素養。

3.建立虛擬計算機實驗室

由于計算機硬件安裝與維護實踐中設備容易在操作中損耗,因此,虛擬的計算機硬件設備最大程度的解決了這些問題,虛擬的設備是不會有磨損和消耗的。做了錯誤操作,計算機會提示你這樣做的后果,也不會真實地損壞虛擬設備,這樣極大地方便了剛剛開始入門的硬件維修學生,他們再也不用擔心自己損壞硬件設備了,可以放開手腳地練習計算機硬件維修技術。當然虛擬硬件設備同樣也會有一些維護問題。例如計算機病毒是可以損壞虛擬硬件的,但是只要做好備份和計算機軟件常規維護工作,這些可能的損壞變得很小。比起真實的硬件設備維護,資金消耗和工作量小得太多。從中我們不難看到虛擬技術的強大和明顯優勢。因為虛擬機是一款軟件,它可以在電腦上模擬出一個虛擬的計算機,但是學生卻可以像對一臺真正的計算機一樣來對它進行各種操作。

4.采用全面的考核方法

在計算機組裝與維修實操課中,對于每個任務不是單憑終結成績就了事的。老師可以把每個任務按10分算,這10分包含:紀律、學習主動性、回答問題情況、衛生、任務完成次序等。這樣做,學生不光注重任務的結果,還注意在整個實操過程中自己的一言一行、一舉一動。而且,在每次任務進行過程中,老師可以在大屏幕上時不時地展示每個小組的本次任務得分情況,并根據學生的具體表現動態地變化這個得分表。通過這一舉措,相信學生在實操時幾乎看不見違反紀律的情況,給人的感覺是整個實操場地秩序井然。

總之,通過計算機輔助教學、運用項目教學、建立虛擬實驗室、全面考核這四方面的處理,我們能將計算機組裝與維修這門課程的教學提上一個臺階,也能讓學生在這些教學改革中學到有用的知識.鍛煉他們的實踐動手能力!

參 考 文 獻

[1]桑新民步入信息時代的學習理論與實踐中央廣播電視大學出版社 2001

[2]蔡澤光,廖喬其 計算機組裝與維修清華大學出版社2008

[3]李遠英[教育資源庫]edu.省略 2009

[4]如何在中職學校開展《計算機組裝與維修》專業課程的教學 百度2009

篇3

關鍵詞:多媒體教學;模擬仿真;Flash;Actionscript;交互性;硬件

中圖分類號:TP37 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)24-5495-05

隨著微型計算機日益普及,計算機應用基礎成為了中職學校的基礎課程。而計算機硬件組成是計算機基礎課程入門的第一章節,由于學生在剛開始學習中對計算機硬件比較生疏,對于計算機專業的學生,計算機組裝是必修的課程,而學校實訓室提供讓學生組裝的計算機數量無法滿足學生的人數,經常出現多名學生圍繞一臺計算機進行操作,只有個別學生能夠真正實踐。其次,計算機硬件的更新換代較快,很多實訓室仍然使用落后的計算機硬件進行組裝實訓,達不到與時俱進。再者,學生剛開始接觸組裝實訓,難免發生各種錯誤和意外,這些意外常常導致硬件的損耗,由于這些實訓室硬件條件和成本的制約,計算機組裝課程的教學難以取得好的效果,目前大部分學校的教學方式依然是傳統的教學方式,隨著計算機多媒體信息技術和交互性動畫技術的迅速發展,人機交互的仿真模擬課件走進了傳統課堂,多媒體技術應用于教學,一定程度上彌補傳統教學的不足,提高學生對實訓的熟悉程度,也彌補了實訓室硬件條件的局限性,增強實訓教學效果。采用計算機仿真模擬部分教學實驗具有簡單,快捷,低成本的特點。同時,人機交互的仿真模擬課件還可以給多媒體教學注入了生機和活力,該文針對計算機組裝課程的理論性、抽象性和復雜性的特點,根據教學內容并且利用Flash的交互來制作多媒體教學仿真課件,改善了普通課件界面單一和效果不顯著的現狀,實現人機交互。

1 使用Flash開發的優勢及使用Flash開發交互式仿真課件的關鍵技術

Flash是能將文字,圖像、動畫、視頻、聲音信息進行整合的多媒體軟件,能完成高質量的課件制作。在開發多媒體課件中體現了動畫制作、交互性和實用性等優勢。在動畫制作方面,Flash軟件的矢量動畫技術,可以無限縮放并保證圖片質量,文件小,適用于網絡傳輸應用,此外,Flash提供了補間動畫、引導層動畫、遮罩動畫、逐幀動畫等多種動畫方案,能整合成豐富的動畫效果。在交互性方面,使用者通過導航、菜單、鍵盤鼠標輕松實現人機交互。在實用性方面,Flash可以將音頻,視頻,圖片和過程性動畫導入庫中,在場景中可以多次調用。課件制作完成后可以成各種文件格式,有更廣闊的應用空間,也便于網絡遠程教學。

計算機硬件組裝仿真課件的制作涉及的知識面廣,包括計算機硬件結構分析、計算機組成原理、虛擬現實技術,3D仿真技術等,在制作過程中,需要把這些技術融合起來,必須用到Flash的幾項關鍵技術:1)流媒體導入技術,實現視頻的播放和控制。2)與3Dmax軟件的交互,實現3D效果圖的導入。3)Actionscript是一種面向對象的腳本語言,包括變量、常量、運算符、函數、動作等,可以靈活控制和調用各個對象,實現良好的交互功能。

2 仿真教學課件的設計與實現

計算機硬件組裝入門課程知識點多,復雜抽象,所以在整個設計過程中要根據教學內容來安排課件的結構,為確保教學內容和教學功能的完整性,將課件分為四個模塊。流程圖如下:

圖1

2.1 主界面的實現

本課件的主界面通過導航欄四個按鈕把四個模塊組合起來,使得課件結構清晰,方便操作,按鈕元件添加鼠標動作偵聽事件MouseEvent.CLICK,和幀跳轉函數gotoAndPlay()方便的完成導航任務。在主界面的右下角,可以添加一個退出的按鈕,在使用結束時點擊退出。

2.2 模塊一的設計(圖2)

此模塊是硬件基礎知識的講解,包括各硬件的參數,組裝前的工具準備,組裝的注意事項。通過練習題來加強學生的記憶。

圖2

模塊一的實現:

創建場景1和四個關鍵幀,把“認識硬件”、“準備工具”、“注意事項”、“練習題”分別做成四個影片剪輯mc_rsyj、mc_gj、mc_zysx、mc_lx,場景1通過四個子導航按鈕來實現關鍵幀的跳轉,練習題設計為連線題,通過圖片和文字對應的連線,并且判斷對錯,部分關鍵代碼:

2.3模塊二的設計(圖3)

此模塊通過視頻的導入,讓學生了解安裝各部件的正確方法:

1)給主板安裝CPU,并且安裝散熱風扇。

2)給主板安裝內存,注意定位缺角。

3)給機箱安裝電源

4)把主板安裝到機箱內

5)安裝硬盤、光驅

6)安裝顯卡

7)機箱與主板間的連線、各種指示燈、電源開關線、PC喇叭的連接、和硬盤、光盤電源線和數據線的連接。

模塊二的實現:

創建場景2,通過Flash自帶的組件來實現帶列表播放功能的播放器,先添加一個視頻播放器,再添加播放列框和下拉框,在屬性中添加視頻的讀取路徑信息。播放器上設置了停止,播放和進度條,實現視頻的播放控制。

部分代碼如下:

2.4模塊三的設計(圖4)

此模塊是硬件仿真組裝,這模塊是本課件的主要功能部分,運用圖片的拖放和熱區響應技術來實現。學生可以通過鼠標拖動圖片到相應的位置來虛擬組裝過程,并且判斷操作是否正確,實現人機交互。

模塊三的實現:

交互組件是Flash應用程序的一部分,用戶通過在交互組件中與應用程序進行交互做出響應。模塊三中,需要運用熱區和拖放組件實現仿真功能。“熱區”是指用戶通過單擊屏幕上的一個區域(或多個區域)來做出響應。把硬件圖片設置成一個熱區,按鈕第四幀設置關鍵幀,在鼠標事件響應區域內進行有效響應。“拖放”是指用戶通過將屏幕上的一個或多個對象拖到目標上來回答問題。startDrag和stopDrag來控制拖動來完成虛擬組裝。

實現過程:

創建場景3,分別創建各影片剪輯后進行整合。在硬件圖片上做按鈕,設置一個隱形按鈕,鼠標移過時,顯示該硬件的安裝提示說明,通過鼠標拖動到相應的位置(通過影片剪輯的xy坐標來定位)進行虛擬仿真安裝,在該硬件被拖動放置到某個位置后,系統會判斷正確與否,并給出信息,達到人機交互。例如內存條的安裝,鼠標移過內存條的圖片時,閃現提示文本框“請將該硬件安裝在主板內存插槽處”,拖動該影片剪輯到主板圖片的內存插槽上(影片剪輯的xy坐標),完成后會出現實際操作注意事項的文本框:“先扳開內存插槽的卡子,對準內存條的缺角和插槽凸點,按下時要平均用力,緊壓后扣上卡子固定。”

部分關鍵代碼如下:

CPU、風扇、硬盤、光驅、顯卡聲卡的影片剪輯也類似內存條影片剪輯元件上的腳本代碼,只是自定義的實例名不同,在每個場景右下角設置一個返回主界面的按鈕(gotoandplay)。

2.5模塊四的設計(圖5)

此模塊是提高訓練模塊(硬件故障檢測與維修案例分析),篩選出實踐中經典的故障現象和處理方法十問十答,使學生熟悉實踐過程可能會出現的問題。

模塊四的實現:

此模塊的實現先創建場景4,通過添加靜態文本框,故障現象和處理方法一問一答為做為一個關鍵幀,十個問題創建十個關鍵幀,并在每幀右下角添加“上一個”,“下一個”,“返回”,“退出”的按鈕事件,方便操作。

3 整合測試

在四個模塊的場景制作完成后,將整個課件進行整合(圖6),為exe可執行播放文件(圖7),在沒有安裝Flash播放器的計算機上也可播放,教師可在單機上授課,同時,再一個html文件,可在網絡環境下使用,可提供遠程授課和學生課后通過網絡平臺復習。

4 總結

在現代化教學中,使用Flash和Actionscript來制作的多媒體仿真教學課件,可以充分發揮人機交互,結合了聲效、音樂、動畫、視頻等可視化的效果,給課堂帶來了活力,具有適用性和廣泛性,不僅適用于多媒體教學,也可用于網絡教育。而仿真課件畢竟是對真實環境的模擬,作為一種輔助教學的手段,不可能完全代替實驗,由學生自己動手實踐,積累經驗,提高動手能力,才是教學的根本,所以,仿真課件與真實實驗結合使用,才能給教學帶來更多的幫助。

參考文獻:

[1] 蔡紅霞,胡小梅,俞濤.虛擬仿真原理與應用[M].上海大學出版社,2010-03.

[2] 呂玉珠.多媒體仿真課件設計理念和方法及在教學中的應用[J].教育理論與實踐,2011-8.

[3] 賀紅梅.交互型多媒體教學課件的設計與實現[J]. 科技情報開發與經濟,2007-05.

篇4

關鍵詞:實踐教學;計算機工程;硬件課程教材設計;嵌入式系統

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

文章編號:1672-5913 (2007) 24-0029-03

1引言

2005年底,我國高校有771個“計算機科學與技術”專業點,44萬多在校生。根據各校的辦學理念和培養目標,本專業又可分為五個專業方向:計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息系統和信息技術。各個方向的課程設置及教學要求均有所側重,對于傳統的工科院校中的計算機應用技術專業而言,其方向介于計算機科學(CS)和計算機工程(CE)之間,且更偏向于計算機工程。計算機工程方向是計算機科學與電子工程的交叉學科,電類基礎課程較多,大多數院校均開設電路與系統、電工電子學等相關課程。此外,計算機硬件系列課程包括數字邏輯、計算機組成原理和計算機系統結構三門核心課程。

從根本上講,計算機學科是一門技術學科,工程技術的含義遠大于科學的涵義,因而本專業具有實踐性非常強的特點,強調實踐教學體系。許多優秀的計算機專業學生(例如比爾?蓋茨)的成長歷程也說明了計算機實踐能力培養的重要性,因此新世紀的計算機教育不僅要重視扎實的專業基礎理論學習,更要強調硬件開發、軟件設計的能力培養。

2中外計算機專業硬件課程實踐教學對比

為探索工科院校計算機專業硬件系列課程實踐教學改革的方向及實施方法,本文分析了美國斯坦福大學、馬里蘭大學計算機工程專業的課程設置及實踐課程規劃,將其與哈爾濱工程大學計算機科學與技術專業的本科生培養計劃進行比較,詳細結果如表1所示。表2列出了這幾所典型大學計算機專業硬件相關課程實踐學時與理論學時的分配情況。

表1 幾所典型大學計算機工程專業硬件相關課程

表2 幾所大學計算機工程專業硬件相關課程實踐學時分析

通過表1和表2的結果可以看出,我們目前的課程設置情況是合理的,與國際領先大學的計算機工程專業課程設置相符。對于計算機工程專業普遍開設的三門硬件系列課程數字邏輯、計算機組成原理和計算機系統結構均開設了相應的課內實驗或課程設計,對理論課所傳授內容的補充和深化,不但增強學生對課程的理解,同時加強了學生的工程實踐意識,培養學生從事計算機工程相關工作的能力。本專業學生需要學習數字系統和計算機系統的相關知識以及軟件設計方面的知識,前者包括數字邏輯設計、計算機組織、計算機體系結構及對程序設計的支持,后者包括操作系統、編譯器以及程序設計語言的組織等理論。

然而,進一步分析比較各高校的實驗與課程設計的內容可以發現,我們目前的實驗內容設置和課程設計項目設計還比較陳舊,沒有及時根據業界技術的發展進步進行調整,因而未能給理論課提供有力的支撐。綜上所述,我們認為我國高等學校計算機專業硬件系列課程實踐教學內容改革的要求是迫切的,需要根據工業界的技術發展進行實驗內容調整,實驗平臺更新和課程設計項目的重新設計,而設計出符合這一要求的計算機專業硬件課程實踐教材成為這一改革的首要任務。

3硬件課程實踐教材的設計

實驗課教材的設計應從科學技術人員基本技能訓練的總體要求出發,統一安排實驗教學,不能過分強調某一門課程的實驗教學,而要強調綜合能力的培養。實驗課涉及到四種主要能力(觀察能力、思維能力、操作能力、表達能力)的發展必須要協調,其中任何一種能力都不可能單獨地得到發展。教學實驗不僅要讓學生學會本專業必要的基本實驗方法,掌握基本實驗儀器設備的操作技術,還要讓他們學會正確分析實驗結果、處理數據,要加強培養正確的科學態度和嚴密的邏輯思維能力。不但讓學生懂得“應該怎么做”,而且要懂得“為什么要這么做”,更要創造性地思索“還能做什么”。

3.1開放式實驗對教材的要求

開放式實驗教學方法要求給學生獨立思考與動手的充分自由。一般的實驗教材,重點在介紹一個個實驗上,是教師想出的實驗讓學生去實現,并且對于實驗線路、實驗方法、實驗儀器都做了細致的規定,有的講義還把實驗步驟寫得非常細,這樣學生根本不必動腦筋,只要依葫蘆畫瓢即可。這樣的教材束縛了學生的學習積極性,不符合開放式實驗教學的要求。開放式實驗教學使用的教材應具有以下特點:基本實驗詳細,作為引導學生入門的手段;選做實驗、綜合實驗要粗線條,多留些空白,讓學生有充分思考的余地;要把教材內容的重點從介紹一個個實驗轉移到介紹實驗理論、實驗方法上來,實驗選題只要介紹一些典型的例子,選題本身可以留給學生創新。

3.2基于FPGA的硬件系統設計實驗教程

目前,基于FPGA的教學實驗平臺及參考書很多,但是根據我們的調查,適合作為高等學校本科教學使用的較少。因此,改革后的課程體系應更注重對學生創新能力的培養,通過開放性的實驗內容、開放性的實踐環節設計,使學生在探索、研究中學習,切實提高理論聯系實踐解決問題的能力。

利用目前先進的基于現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array)器件的實驗平臺,可以安排數字邏輯、計算機組成原理以及計算機系統結構課程的實驗與實踐內容,培養學生的動手能力和系統觀點,而且開發速度快,可靠性高,實驗的可重復性好。硬件系列實驗與實踐課程應包括基于FPGA的硬件設計所涉及的基本知識、循序漸進的實驗設計、切實可行的實驗步驟、重點模塊的代碼及關鍵實踐環節指導。借鑒國外大學(例如,美國斯坦福大學和馬里蘭大學)計算機工程專業開設的數字系統設計方面的課程內容,結合我國高等院校的本科教學的實際需求及所能提供的實驗環境,精心編寫實驗大綱內容及設計實驗用例。通過浮點運算電路設計、狀態機設計、某個RISC模型機部分模塊的設計等實驗用例的訓練,學生可以建立計算機的整機概念,了解數據在計算機中的表示、傳送路徑、處理以及控制信息是如何完成對計算機系統的控制。而且,通過流水線設計及Cache設計實驗,學生可以了解現代微處理器設計技術。

教程應當配合高等學校的數字邏輯、計算機組成原理、計算機系統等課程的實踐教學環節,突出實用性,所設計的實驗可操作性強,與實踐結合緊密。不僅著眼于基于FPGA的EDA設計方法,更著眼于介紹基于基本的數字邏輯組成的功能部件的基礎上如何構造微處理器,即計算機專業本科教學的重點和特色是計算機的硬件系統組織,而不僅僅是介紹通用的數字電路和數字系統的設計方法,這是我們與微電子等專業相區別之處,也是計算機專業畢業生的特長。

4在硬件課程實踐中加強嵌入式系統設計

隨著嵌入式系統應用飛速地發展,社會對掌握嵌入式技術的人才產生了大量需求,使嵌入式軟、硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業之一。在嵌入式系統硬件設計方面,隨著半導體和微電子工藝技術的進步以及可編程邏輯器件技術的迅速發展,利用先進的EDA工具平臺,在硬件設計中加入包含自主知識產權的硬件邏輯設計,并以FPGA的形式實現功能強大的嵌入式系統,已成為當前嵌入式電子產品設計的主流。實驗課的目的是培養學生良好的實驗素養、基本實驗技能、獨立工作能力、操作能力等。

目前,我校已經與國內外多家嵌入式系統領域實力較強的研究機構和企業建立了穩固的合作關系,與美國Xilinx公司成立了FPGA技術聯合實驗室。對嵌入式系統均有豐富和深厚的理論基礎和實際的項目研發經驗,并具有傳統計算機硬件實驗教學的經驗。另外,從2003年設立嵌入式系統研究方向以來,我校已經先后投入了300多萬元采購了各種先進的嵌入式實驗設備和微機,從硬件環境上已經初步完成了計算機硬件實驗教學改革的準備工作。我們的目標是提高學生計算機硬件實驗的效果,實現“軟硬件實驗環境一體化、實驗平臺綜合化、實驗內容系統化”。構建軟硬件一體化實驗環境有利于培養學生軟硬件綜合素質;綜合的實驗平臺可以進行多課程內容交叉的綜合實驗,有利于培養學生的綜合設計能力;實驗內容的系統化有利于培養學生的系統化設計的思想。

5結論

當前實驗教學改革的趨勢是開放實驗室,實行開放式實驗教學。各個學校的具體做法可能不完全相同,但對于實驗教學改革的基本思路是接近一致的。大家都認為過去實驗教學過于死板,基本上采取“抱著走”的教學方法,大大壓抑了學生實驗學習的積極性,教學效果不理想。經過幾年的教學改革實踐,現在比較一致的看法是:實驗教學不能完全依附于課堂教學,而應該在緊密配合課堂教學的前提下,獨立設課,開放實驗室,發展實驗教學本身的特點,發揮實驗教學培養學生獨立工作能力的優勢,倡導開放式實驗教學法。計算機專業硬件課程的實踐教學需要根據工業界的技術發展進行實驗內容調整,實驗平臺更新和課程設計項目的重新設計。實踐教程應當配合高等學校的數字邏輯、計算機組成原理、計算機系統等課程的實踐教學環節,與實踐結合緊密。為適應社會對嵌入式系統設計和應用人才的迫切需求,還應在傳統的計算機硬件實踐課程中增加嵌入式系統設計方面的內容。

參考文獻

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[2] 范印哲. 教材設計與編寫[M]. 北京:高等教育出版社,1998.

[3] 巨瑛梅. 當代國外教學理論[M]. 北京:教育科學出版社,2004.

[4] 大學計算機課程報告論壇組委會. 大學計算機課程報告論壇文集[M]. 北京:高等教育出版社,2007.

[5] 烏美娜. 教學設計[M]. 北京:高等教育出版社,1994.

作者簡介

姚愛紅(1972-),女,工學博士,副教授。研究方向:計算機系統結構、嵌入式系統設計技術。

篇5

關鍵詞:計算機;基礎;教學

中圖分類號:TP3-4 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 15-0000-02

1 引言

隨著信息時代的不斷發展,社會對人才的計算機應用能力有一定要求,因而使得計算機基礎教育成為大學、中學,甚至于小學的一門必要課程。但由于各地區的生活水平、教育水平和師資力量的參差不齊,使得剛踏入大學的學生計算機基礎能力水平也參差不齊,這給大學計算機基地課程的教學工作帶來一定的困擾。而隨著各高校的不斷擴招,教學班的規模也越來越大,教師所面臨的學生基礎參差不齊問題也越來越嚴峻。這些困擾與問題已經不再是單純通過改變教學方法所能解決的,而應該從教學模式的根本上進行改革才能解決問題。

2 傳統大學計算機基礎教學模式的特點與問題

傳統大學計算機基礎課程教學往往采用理論課與實驗課相結合的教學方式,即在課堂上重點講述理論性內容,在實驗課上重點訓練學生的操作技能與熟練度。在早期由于社會對計算機能力要求還不高,在學生人數較少的小班教學中,傳統的教學方法還是取得一定的成效,學生既能對計算機有初步的認識,又能掌握最基本的操作技能。

隨著近年來大學畢業生人數不斷增多,就業壓力越來越高,社會對人才的計算機基礎能力要求也變得越苛刻,甚至許多企業已經將計算機基礎能力作為應聘的基本條件。使得各高校不得不加緊計算機基礎學科的課程建設。而當今計算機的軟硬件更新周期也不斷加快,據主流硬件媒體網站所提供的數據,現今CPU換代周期已經縮短為一年半,而顯卡更是縮短為一年;在軟件方面,如微軟OFFICE2003到OFFICE2007版本只用了兩年零六個月。這些軟硬件知識是大學計算機基礎教學的基本,它們的快速更新換代給教學與實際應用帶來了挑戰。因按國家教育體制的要求,大學專科學制普遍為三年,本科則為四年,少數專業學制時間更長。而大學計算機基礎課程往往因為后續課程的需要,安排在了新生入學第一學年進行學習。這就造成了知識需求與知識運用在時間上的矛盾,學生在大一學習的知識與技能在畢業后可能已經遭到淘汰。

3 大學計算機基礎教學問題分析

目前參考國內大部分的大學計算機基礎課本與教學大綱,內容大體分為四部分:計算機硬件基礎與發展歷史;操作系統操作基礎與計算機操作基礎;常用軟件操作技能;網絡與多媒體。

其中第一部分內容計算機硬件基礎與發展歷史與重要性等是計算機入門知識,此部分內容相對固定,但卻常常跟不上現實計算機硬件發展。由于計算機歷史課往往較為枯燥無味,且內容多是屬于記憶類型,而非邏輯操作型,這考驗了學生的持續學習耐力,往往許多學生聽課不能從一開始堅持至結束;另外因為一本大學教材從編寫、審核到出版的周期已經超過計算機硬件發展周期,學生會覺得課本中的知識過于陳舊,不夠新穎,很容易失去學習興趣。

而第二部分內容主要是操作系統基礎,由于操作系統更新相對較慢,且換代的操作界面變化相對也較小,對于這部分內容學生相對較容易掌握,主要教學重點在于多上機練習,熟練操作鍵盤與鼠標等。雖然此部分內容較易掌握,但由于大學新生來自于不同地區,其生活水平的差異造成學生們在計算機操作能力也有一定的差異。筆者曾任教過一個教學班,大部分學生都能熟練操作鍵盤與鼠標,但有一個學生由于來自窮困農村,從來沒接觸過計算機,其計算機基礎能力遠低于其它學生的水平。而對于教學來說,不能因為他一個人而延誤了教學進度。在前些年由于教學班較小,基礎較差的學生人數較少,教師往往選擇在實驗課一對一對該類型學生進行單獨輔導與強化訓練,使得他們能夠跟上教學進度。但當高校不斷擴招,一個教學班的規模可達上百人,該類基礎較差的學生人數可占據兩成至三成左右,因教學時間的限制,實驗課上教師不可能再單獨一對一為這類學生進行輔導,這就給我們的教學產生一個矛盾:是為基礎較差的學生放緩教學進度,還是依照整個教學班的總體水平按原教學大綱內容進行教學?

另外第三部分內容主要是常用辦公軟件的操作技能,這些軟件在當今社會各行各業都會使用到,對學生來說是都是必須掌握的知識。但該類知識會隨著軟件的版本更新在操作上有所變化,學生在入學掌握的操作知識到畢業時可能也已經遭到淘汰。筆者曾任教的一個教學班,按照教材與大綱,傳授學生基本的微軟OFFICE2003操作技能,但當學生畢業時,OFFICE 2007已經開始普及,其操作界面有了非常大的變化,這就考驗了學生的適應和學習能力。一些學習能力較好的學生能夠舉一反三適應新軟件系統的使用,而一些基礎較差的非計算機專業學生往往就無所適應,對軟件的上手非常困難。因此對高校來說,如何做到“學有所教,學有所成,學有所用”也是一個值得考慮的問題。

最后的第四部分內容通常是與網絡多媒體有關的知識,這部分內容就目前大學的氛圍環境而言,是學生最容易接觸到與使用到的知識內容。同時由于自制力的原因,也是學生最容易受網絡多媒體的各種影響,在教學上通常是開拓學生眼界,引導學生對網絡多媒體的有效運用。

4 大學計算機基礎課程的教學改革

就大學計算機基礎課程所提到的特點和問題,我們在教學上應該從實際出發,因材施教。根據以上分析,課程的特點與矛盾主要體現在時間線上,教學不應該受學分制、學年制限制,同一門課程,其知識內容應根據實際情況選擇合適的時間進行傳授,一門課的學時可以是不連續的,可以是跨學期的,學分也不一定需要以學年、學期為單位而獲得,應根據課程與社會實際的特點對知識內容進行歸納總結,選擇最佳的時機向學生傳授知識。

根據筆者個人的教學經驗,大學計算機基礎課程的知識內容在教學上可以總結為:認識,練習,運用。對于“認識”與“練習”的內容應該盡早安排課程進行學習,這樣學生有足夠的時間在校進行訓練,遇到困難也有專任教師進行指導。而“運用”則是實際軟硬件系統的知識使用,這些知識有著快速更新淘汰的特點,應選擇早期指引方向,后期進行專項訓練學習的方式,將課程安排在學生即將畢業離校時,達到學生學有所用的目的。

“認識”的知識內容,如計算機概論、發展歷史屬于一種記憶性,認識性的內容,任何一個通過高考入學的學生都能輕松掌握,可以安排在第一學年進行學習。該部分教學關鍵在于如何提高學生的興趣進行學習,我認為應該以學生興趣為出發點,對知識進行線性延伸。幾乎所有大學生剛入大學校園都會選擇購買新計算機,選擇適合自己的計算機,選擇一臺性價比非常高的計算機往往就是學生的最大興趣。這部分內容切忌“引古博今”,學生關注的是“今”,引“古”會因為內容過于龐大而使學生很快失去興趣。我們應該反過來給學生傳授知識,做到“以今述古,點到即止”,在軟硬件的發展上可以自今向古進行縱向對比,令學生的心靈有所震撼而不至于失去興趣,而且應做到對“古”的講述適可而止,避免冗長失去教學重心。

“練習”部分的內容,主要集中在鍵盤鼠標操作與文字錄入上,這些技能關系到學生日后各課程的報告、論文撰寫,簡歷設計的效率等方方面面,是一項非常重要的技能。這些內容并不需要太多思維理解,而是訓練大腦的條件反射,需要的是時間進行訓練,應該縮短理論教學時間,增加上機實驗與練習。教學難點在于學生的水平參差不齊,對于人數多的大班難以學;另外的難點是如何解決學生剛進大學后的學習消極性。我認為應該在學生入學時進行一次能力摸底測試,教師根據學生不同層次的水平對學生進行分組,對同一水平層次的學生抓住其好勝的心理調動其學習積極性,采取競爭式訓練,以取得有效的教學效果。

“運用”部分的知識主要是一些通用、常用軟件系統的熟悉與使用,如微軟OFFICE、網絡各種聯系軟件系統的使用等。該教學內容的軟件有著快速更新換代特點,且掌握難度不大,所需要的理論教學時間也較少,重點在于培養學生的學習能力與問題解決能力,使學生能夠舉一反三、自學自用。例如在EXCEL的教學中,學生往往在公式的使用上難以掌握,單純教授某公式使用方法并不能讓學生掌握所有公式用法,我們應該教導學生使用軟件幫助文件,使用網絡搜索引擎等找到各種公式的使用辦法。這樣才能讓學生在校學以致用,畢業后也有一定能力接受新版本軟件系統。而由于這些軟件系統功能十分龐大,使用方法也各異,掌握的方法若沒有每天使用,很容易遺忘,建議將該部分內容安排在學生最后學年進行學習。

5 結束語

通過以上“因時施教”的教學模式,學生能更好掌握大學計算機基礎,并能夠鍛煉學生的學習能力,培養學生積極的學習心態。大學計算機基礎作為一門基礎課程,應與社會的發展實際、社會的實踐需要緊密結合,使學生所學知識能面向社會,面向市場,適應社會用人需求和崗位需要。同時,該門課程教學方法還需要教師在教學實踐中跟進時代步伐,不斷完善才能更好地進行教學。

參考文獻:

[1]齊俊英.大學計算機基礎.教學內容課程體系改革的研究與實踐[J].時代教育,2012,11:173.

篇6

摘要:“計算機導論”是計算機各專業本科的第一門專業基礎課,它對后續課程學習的重要性是不言而喻的。針對近年來在大學計算機專業中開展的“計算機導論”課程的現狀,結合自己的教學實踐,本文就“計算機導論”的教學方式和方法做初步探討。

關鍵詞:計算機導論;教學內容;教學方法;計算學科;課程構建;導引

中圖分類號:G642

文獻標識碼:B

1引言

“計算機導論”課程是計算機專業者要學習的一門非常重要的專業基礎課,也是入門課。應該就學科特點、學科形態、歷史淵源、發展變化、典型方法、學科知識組織結構和分類體系、各年級課程的重點,以及如何認識計算機科學,學好計算機科學等問題從科學哲學和高級科普的角度去回答學生的疑問,因而起到后續課程導引的作用,從而讓學生對計算機系統有一個全面的初步了解,并為深入學習計算機學科的各專業課奠定“以全局指導局部”的基礎。

但是計算機科學發展日新月異,新方法、新技術不斷涌現。因此很難找到一本與時俱進的教材,既滿足學生的理論課需求,又滿足實踐課需求。同時傳統教學模式中有些內容已不適應新時期人才培養的要求,需要進行變革,針對上述情況,筆者對教學內容和教學方法等方面進行探討自己的看法。

2存在問題

通過大三、大四學生調查,發現當問及你對計算機學科的體系結構怎么理解?80%的學生對此問題回答模棱兩可,筆者對這種現狀震驚了。相當一部分學生對計算科學缺乏比較全面的認識,科學思維能力、創新能力、工程知識、分析和解決實際問題的工作能力較差,一些學生經過四年的學習后還沒有建立起一些專業學習的方法,甚至有些同學認為計算機專業學習就是熟練掌握電腦的基本操作,而對于一些理論方面的知識缺乏興趣。這樣必然導致學生在以后的專業學習和自我學習能力培養方面出現很大的障礙。究其以上情況,教與學的目前狀況值得我們深思了。

鑒于存在以上的現象,誠然與學生本身的學習能力、態度、興趣有關,但另一方面對“計算機算計導論”這門課程的內容、教學目標要求以及對教師的要求等都發起了挑戰,如何解決這門入門課程對學生、后續課程的引導作用,是目前亟待解決的問題。

3教學目標

多年來,在計算機專業教育中,對該課程應達到怎樣的教學目標問題一直沒有定論,這也就給從事該課程教學的教師帶來了一些難度和偏差。由于學生個體的差異,如對計算機的認識程度的不同,導致他們對該課程的需求、興趣不同,因此就有可能在教學過程中增加或刪減一些內容,而實際上,內容的增加或刪減的根本原因就在于沒有課程目標的約束。1989年1月,ACM攻關組在《ACM通訊》雜志上發表了計算教育史上具有里程碑意義的報告――《計算作為一門學科》,該報告明確要求《計算機導論》課程要以嚴密的方式將學生引入計算學科中各個富有挑戰性的領域。2001年12月,ACM 和IEEE - CS任務組提交的CC2001 (Computing Curricula 2001)報告更進一步指出,該課程應能讓學生了解計算學科中那些富有智慧的核心思想 。我們從這個意義上出發來看,既然本課程是計算專業的最先開設的課程,它應該達到的目標是:(1)激發學生對學習計算機學科的興趣;(2)充分展示計算領域能做什么,但不去深究怎么做;(3)能揭示計算領域的歷史及其發展狀況;(4)能培養學生學科全局觀及隨著學科的發展不斷更新知識的意識;(5)能讓學生了解該專業畢業生應具有的基本知識和技能,以及在該領域工作應有的職業道德和應遵守的法律準則。

4教學內容

近年來,雖然很多高等學校開設了“計算機導論”課,但要區別計算機科學與技術專業學生與非計算機專業學生在培養目標和方向上的不同,;還要明確課程內容設置目的,作為計算機方向的入門課程,應把握教學內容的深度和廣度。按照“CCC2002教程”的描述,按照上述對內容的描述,“計算機導論”課程的內容可分為下列幾大部分:

(1) 計算機學科概述,包括學科的背景、發展歷程、名稱的來歷等;

(2) 對計算機硬件知識的描述,包括計算機的產生和發展,馮?諾伊曼結構計算機的基本組成,計算機的體系結構,計算機硬件技術的發展等;

(3) 對軟件知識的描述,包括軟件的分類、程序設計的基礎知識、面向對象程序設計的思想、算法與算法分析、數據結構與操作系統的基本知識、數據庫和軟件工程;

(4) 對通信與網絡知識的描述,主要介紹數據通信的基本概念和計算機網絡的基本原理,包括網絡的體系結構、數據通信的基本方法和網絡協議以及網絡系統的安全和管理知識;

(5) 人與計算機,包括人機交互知識、人工智能技術的研究領域及取得的主要成果、人腦與電腦的關系;

(6) 計算機和社會,包括計算機系統的應用、計算機專業與社會的關系、知識產權與職業道德等;

(7) 學科的未來,在每一部分中穿插介紹計算機發展史上著名的事件、公司、人物、產品,我國計算機技術的發展歷程,使學生全面了解本學科。

5教材選擇

5.1適當補充新的信息

在課程內容的選擇上,既要有基礎性又必須有先進性。既然計算機導論是一門正規的基礎課程,課程內容就不能帶有隨意性。課程的性質和目的也決定了不僅要向學生介紹計算機的感性知識,還要介紹計算機的理性知識,即要“領進門”,又要“送一程”,所以課程內容的基礎性是十分重要的,這一部分內容應該相對穩定。 但是計算機導論又是一門實踐性極強的課程,由于計算機技術的發展和軟件的更新換代十分迅速,如果授課內容陳舊、膚淺,不但學生會失去學習的興趣,而且上機實習也會遇到障礙(找不到過時版本的軟件),所以課程內容必須“吐故納新”,要適當介紹一些計算機技術的新知識和一些流行的優秀軟件,使課程內容始終保持先進性。 所以不僅教學大綱要不斷修訂,而且教材也要及時更新。

5.2防止兩個傾向

在計算機導論課的內容選擇上還要防止兩個傾向:一個是過于簡單,另一個是過于復雜。 如果課程內容簡單化,降低要求,就容易把這門課降格為社會上一般的計算機操作培訓班。 把計算機基礎教育系列課程的第一門課程混同于計算機掃盲,是對該課程采取實用主義態度的結果,也是對課程性質和任務的一種誤解。 反之,如果課程內容復雜化,一再加碼,就會把這門課提升到計算機原理課的水平,學生聽不懂,吃了夾生飯,會給后續計算機專業課程的學習造成障礙,同樣也會使學生對計算機的學習“望而卻步”。

6教學方法的探討

6.1教學融入“故事性、趣味性、啟迪性”

“計算機導論”課程的教學會涉及到計算機科學發展的很多人和事物,如果將一味地將一些枯燥的知識簡單的傳授給學生,學生的接受能力和興趣并不能達到理想的效果,把涉及到的專業術語知識等所關聯的到人物事件講述成一個個生動的故事,提高學生的學習興趣,通過他們的成功與貢獻來啟迪我們的學生對計算機科學學習的興趣,增強專業認識。比如講到計算機體系結構時,就會提到馮諾依曼,他的人生經歷,事件發展背景;講到計算機網絡時就會提到,美蘇爭霸等重大事件;比如講到人工智能方面可以引出“深藍大戰”。這樣集故事性、趣味性、啟迪性結合古板的知識讓學生充滿興趣開拓自己的知識面。

6.2直觀的教學法

比如,當涉及到一些硬件知識時候,教師可以在課堂一邊拿著一些硬件部件進行現場講解。在做實驗時,讓學生親自動手來實踐課堂教學的理論知識,比如進行硬件組裝,讓學生通過真實地觸摸硬件的元器件及產品來加深他們對知識的理解;再如,當講到計算機網絡的有關知識時,就可以到實驗室去,讓學生從專業的角度來學習網絡,進行現場簡單的認識網絡的組成。這種感性的教學方法能帶給學生直接的專業學習體驗以及更新穎的感觀認識。

6.3善用現代計算機多媒體技術教學法

采用這種技術不僅能使大一學生有了上課耳目一新的感覺,更重要的是它能在有限的課堂時間里帶來更多的信息量:

(1) 在講到硬件的一些基礎知識,可以用視頻展現整個說要講解的相關知識的視頻過程。

(2) 在講解到操作系統等軟件進行操作時,可以用視頻展現操作系統的安裝過程,然后再帶學生進行實驗室進行現場安裝,進一步鞏固課堂教學。

(3) 在講到一些抽象的基本原理時,如在講解到CPU的工作原理時,可以用制作的Flash小動畫展現CPU的工作原理。

6.4語言表述具體化

因為計算學科中抽象性的內容較多,所以教師在授課過程中,如果語言表述不通俗易懂的話,抽象性越高,學生會在剛剛了解一個內容的基礎上,再盡全力去理解這晦澀的專業術語等抽象的表達,這樣學生陷入一個惡性循環中,就會有云里霧里的感覺,聽課效果肯定會受影響。

6.5精講多練是授課的重要方法

計算機導論課的主要目的是培養學生使用計算機和利用計算機去解決實際問題的能力,以及培養學生的自學能力和較快接受新技術、新方法的能力。這些能力單靠課堂教學是培養不出來的,而要靠大量的上機實踐。 因此,計算機導論課應由“以教師為中心”向“在教師指導下學生主動學習為主”轉移,正確的指導和大量的上機實踐是學好這門課的基本保證。課程性質的定位也決定了必須采用精講多練的授課形式。精講應該是不得不講時才講。現代教育思想在強調學生是學習主體的同時并不忽視教師的主導作用。教師要精選重點和難點詳細講解,使剛入大學的新生在陌生的學習對象面前不至于束手無策,但也要給學生留有足夠的時間和空間,使他們能夠充分發揮學習的主動性和積極性。

6.6對授課教師的要求

“計算機導論”課程作為計算機專業學生的入門課程,內容廣泛且與后續課程關系密切,因此講授起來有一定難度,本課程要求教師必須站在學科的高度看問題,將復雜的、抽象的內容簡單化、形象化,因此對教師的要求很高。“良好的開端是成功的一半”,但也有“萬事開頭難”,授課教師不僅要有極大的熱情,能夠帶動學生的學習積極性,更要對本學科有全面了解,要變傳統的知識型教學為研究型教學,選擇適當的知識為載體,通過對知識點的講授,讓學生學會思維。這就需要教師自身先把知識“嚼出味兒”,然后再在課堂上使學生形成科學的思維習慣,掌握有效的學習方法。教師還應該根據自己所在學校對學生的培養目標定位、根據學生的特點,有機地組織和確定課程內容,把握教學計劃的總體安排,強化能力培養的意識,使學生能通過對學科的理解和認知進入學科領域。

“計算機導論”課的每一個環節勢必影響著計算機專業學生的后續知識的學習,這值得我們每一位從事這方面工作的人們去關注。

參考文獻:

[1] 中國計算機科學與技術學科教程2002研究組. 中國計算機科學與技術學科教程2002[M]. 北京:清華大學出版社,2002.

篇7

大多數高等院校計算機本科專業涉及的硬件教學課程主要有“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機系統結構”、“微機原理與接口技術”、“單片機”、“嵌入式系統”等,在新形勢下部分課程內容設置顯得不夠合理,部分教學內容與實際應用脫節,影響了教學效果,無法完全滿足教學大綱中要求的動手能力培養,更無法有效培養同學們的創新意識。目前,作為計算機教學重要專業基礎課程的“數字邏輯”,要求學生掌握組合邏輯、時序邏輯電路的分析和設計方法,研究對象主要是分立元件、通用中小規模集成電路及基本的可編程器件等,介紹的方法也以傳統方法為主,已無法適應目前應用的需要;作為專業主干課程的“計算機組成原理”、“計算機系統結構”,主要內容是討論計算機的結構、各功能部件原理及設計方法,同時介紹當前的新技術、新方法,目的是讓同學們熟悉計算機的結構,為以后應用和設計計算機系統打下基礎。目前大家普遍采用的教材在部件設計中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設計方法:硬布線邏輯運行速度高,但缺乏靈活性;微程序設計方法有一定的靈活性,但資源占用多,運行速度慢。盡管這兩種方法對于理解計算機組成原理不失為一種較好的選擇,但由于缺乏實際應用背景,學生學習興趣受到影響,教學效果也大打折扣,提高學生的動手能力、培養創新意識更是無從談起。“匯編語言程序設計”課程也存在類似尷尬,討論以16位個人計算機為背景的匯編語言程序設計知識,適合入門和了解基本原理,但與“計算機組成原理”、“計算機系統結構”課程一樣,由于缺乏實際應用背景,教學目標無法完全實現。隨著電子設計自動化(EDA)、系統編程(ISP)、片上系統(SOC)等技術的發展,32位個人計算機的應用已很成熟,多核64位計算機應用也將逐步成為主流。嵌入式系統設計需要較強的軟硬件知識綜合應用能力,因此在計算機硬件課程的教學中應加大相關新技術的比例,并根據實際及時調整教學內容。國外許多知名高校本科專業的教學內容已經作了適時調整,如麻省理工學院非常注重學生的設計能力的培養,為此專門開設了“計算機系統設計”課程,要求學生在實踐環節中自主設計ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位MipsCPU和Cache;斯坦福大學也有相似的課程和實驗環節;加州大學伯克利分校和楊百翰大學在基于可編程邏輯的超級計算機研制方面也有大量成果。當前在國內,案例教學已被越來越多的人所接受,尤其是在一些法學、工商管理類高校已經開始廣泛運用。案例教學法是一種動態的、開放的教學方法,目標是解決學生如何用更有效的方式獲得知識以提高應用能力的問題。案例教學法具有綜合性、交互性、啟發性、針對性和可操作性等多種特征,它的使用大大縮短了教學理論與實際應用之間的差距,同時對教師的教學觀念產生了重大的影響。鑒于計算機專業知識與實際應用結合緊密的特點,教學中尤其適合案例式教學。目前在國內計算機課程的教學中,案例教學還處于一個起步階段,主要表現在:案例教學比例不夠,沒有形成完整的體系;案例數量不足,質量欠缺;許多高校盡管重視案例教學的應用,但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對滯后;案例陳舊,缺乏代表性等。

2以ISP技術為主線改革計算機專業硬件課程教學體系和教學內容

計算機本科專業涉及的硬件教學課程按合理教學順序一般為“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機系統結構”、“微機原理與接口技術”、“單片機”、“嵌入式系統”等,一些課程可以在時間上重疊,如“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”等。由于ISP、EDA技術可以靈活地開發出具有自主知識產權的硬件產品,是目前工程實踐領域和芯片設計領域運用最廣泛也是最有應用前景的技術,因此在計算機硬件課程的教學中應該把相關技術列為重要內容,即以ISP、SOC技術為主線,使相關課程形成一個完整的體系,達到培養創新性人才的目的。為了實現這一目標,在“數字邏輯”課程中,應大幅增加可編程邏輯技術的比重,重點討論用EDA方法,利用ISP技術、SOC技術設計IP核的方法,使學生對相關技術的應用及發展趨勢有一個全面的理解,并具備基本的實踐能力;在“計算機組成原理”課程中增加計算機設計原理和實踐的內容,也可考慮再單獨增加一門計算機設計課程以替代目前“計算機組成原理”課程設計,在該課程中重點討論如何采用EDA方法,利用ISP技術、SOC技術設計計算機各部件如CPU、Cache等,通過實際應用和實踐進一步加深對相關技術的理解和掌握。在“微機原理與接口技術”課程可以考慮以16位計算機應用知識入門,以討論32位計算機的應用為重點。相應的,作為“微機原理與接口技術”課程的先行課程,“匯編語言程序設計”課程也應把相應的內容整體提升到32位,考慮到學習過程的先易后難,可以先介紹16位匯編語言程序設計知識作為入門,再對32位匯編語言程序設計相關內容展開。單片機系統本質上也是嵌入式系統,嵌入式系統是針對應用或用戶定制的完整、高效的計算機系統,嵌入式系統設計需要較強的操作系統原理、應用程序設計和硬件設計方面知識的綜合應用能力,其別是硬件系統設計能力可以通過以上幾門硬件課程的系統學習逐步培養,因此相關課程的教學內容應注意銜接,同時遵循先易后難的原則,面向實際應用,以提高動手能力、增強創新意識為目的。針對實踐教學,目前相關課程的實驗教學的實驗項目及內容固定,大多為驗證性實驗,實驗步驟程式化,許多同學按教學實驗計劃做完實驗,仍然無法充分理解課程的主要內容,無法真正擁有教學大綱所要求的動手能力。更重要的是計算機技術一直處于高速發展中,高等院校的計算機教學理應不斷地適應這種要求,相關的實驗教學應適時地調整教學內容。解決問題的一個好思路是利用ISP、SOC技術開發出一種內容可定制的硬件課程教學實驗平臺,由于作為控制對象的電路是相同或相近的,可以設計為通用模塊,而實驗平臺控制部分則可以利用可編程邏輯改變,以適應不同的課程。如控制部分設計為基本CPU即可做“計算機組成原理”課程的相關實驗;控制部分設計為單片機即可做“單片機”課程的相關實驗;甚至控制部分可以設計為個人計算機CPU,配合有關的接口電路,即可做“微機原理與接口技術”課程的相關實驗等。在我院的計算機本科專業相關硬件課程教學實踐中,我們已作出了一些有益的探索,如我院“數字邏輯”教學大綱已在近年作過相應調整,EDA技術、可編程技術的理論和實踐教學內容的比例從原來的20%增加到60%以上,經過多年的建設,“數字邏輯”課程在今年被評定為“湖北省精品課程”;在“計算機組成原理”課程中引入利用ISP技術設計CPU軟核等教學和實踐內容;“匯編語言程序設計”、“微機原理與接口技術”課程中也增加了32位計算機相關內容的學習和討論,新的實驗設備可以進行32位的相關實驗等,這些安排增強了學生的學習興趣,學生學習的主動性也明顯提高了。

3采用案例教學法作為計算機專業硬件課程教學的主要方法

案例教學法是一種事半功倍的教學方法,在教學過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實際案例進行討論,可以為同學們模擬實際應用的場景,獲得近似于實戰的經驗。為完成設計目標,同學們自然會自己主動學習,在這一過程中掌握知識,并學會應用知識,提高解決問題的能力;也能通過用不同的途徑解決問題,培養創新意識。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學內容的總體把握上,而不需要過分在知識細節上消耗時間,提高了教學效率。案例教學法關鍵在于選擇合適的案例,案例首先必須有代表性和實時性,必須是實踐中的典型應用實例。在實踐中應用的幾率高,具有普遍意義,這樣的實例在教學過程中值得花費精力討論和設計,才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實際工程背景,學生可以面對具體的實際問題和特定的環境,有針對性地通過自主學習和思考進行設計,培養實際解決問題的能力。案例還應該形成相對固定的案例集,并具備一定的開放性,應定期對案例集進行評估,剔除一些過時的案例,增加一些新的典型應用實例。這樣就保證了案例的典型性、實時性及工程背景。在教學實踐中,我們把案例教學法作為主要方法,并把案例分為4類:一是問題評論型,給出問題和解決問題的方案,讓學生去評價;二是分析實現型,不給出解決方案,要求學生討論分析以提出方案;三是實際模擬型,是指在教學過程中依據教學內容,讓學生分別充當不同的角色,進行模擬性的實踐活動;四是發展開放型,通過案例發現新的理論生長點,討論相關理論的發展趨勢。我院在相關課堂教學中采用的部分案例如表1所示。在“數字邏輯”、“計算機組成原理”等課程的重點章節教學中,我們通過采用上述案例法,調動學生成為積極參與者,而不是消極被動的聽眾,在案例學習和討論中,鼓勵學生提出更多解決問題的辦法,在課堂上營造出積極發表意見和爭論的氣氛。這樣提高了學生的學習興趣,教學效果有明顯改善,學生的動手能力有了顯著增強。

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應用中存在的問題

教師方面。在計算機輔助英語教學的時代,在語音教學中,教師要引導學生使用計算機高效地學習更多的知識。基于此,語音教師應該具備的技能之一是表現和操作能力(presentationandop-erationcompetence)。這個技能以“運用電腦進行教學的技能”為核心。所以,教師的計算機操作水平對教學質量產生了實質性的影響。但在日常教學中,部分老師計算機操作不熟練,不能及時解決使用中出現的小問題,甚至根本就不能操作一些應用軟件和學習軟件,影響了課堂進程。部分老師對計算機輔助教學取代傳統的教學方式有很多不適應的地方,例如傳統的粉筆板書基本被PPT幻燈片所取代,試卷測試由紙筆測試演變成了電子顯示屏通過鼠標鍵盤點點寫寫;部分老師對學習軟件、常用工具軟件不能有效地加以應用,對正常的教學產生了阻礙,沒有充分發揮計算機等設備的教輔功能,久而久之,對這種教學模式產生了排斥,最終失去計算機應用的意義。由此,我把教師問題歸結為以下幾點:(1)教師對計算機及學習軟件操作不熟練;(2)教師沒有積極地引導學生使用教輔設備;(3)沒有有效地提升自我,適應新的教學模式,對自身教學方式的更新產生懈怠心理。學生方面。新事物代替舊事物是事物發展的必然趨勢,然而新事物的產生并不是一帆風順的。教學方面也是一樣,學生早已習慣了老師的言傳身教占主導地位的傳統學習模式,在以計算機輔助教學的環境下,學生的角色也發生變化,由原來被動地聽的“配角”轉變成主動做與說的“主角”。在看似簡單的轉換過程中卻遇到了形形的問題。

首先,部分學生自我控制能力較差,沒有把計算機當做學習的工具,而是當成用來玩樂的高級游戲機、無限量的播放機。其次,部分學生自主學習能力較差,習慣于“聽課”,沒了老師的引導,對學習的進度和課程內容的安排沒了主意,不知道從哪兒學習,分不清主次和重點,盲目和不自主。最后,部分學生不知道怎樣使用學習軟件,缺少基本的計算機應用知識,使得機器設備不能正常地運行使用。久而久之,這些學生對利用計算機輔助學習便失去了興趣。機房管理員方面。機房管理員基本不會受到計算機應用和學習軟件應用問題的困擾,更多的是在計算機軟件快速發展的當下,計算機硬件方面的配備標準不能及時滿足軟件的運行環境,難以解決計算機死機、藍屏,學習軟件無法運行等問題,打擊了教師和學生使用計算機輔助教學的積極性,對教學秩序造成了不良的影響。

解決措施

開展定期培訓。關于定期培訓,我們培訓的內容主要是教師與學生對計算機基本操作和學習軟件的使用。要注意以下幾個方面:首先,明確培訓對象。培訓對象是教師,那么,我們要設定的培訓內容主要是讓他們快速熟悉計算機應用,熟練操作學習與教輔軟件,尤其對于那些不太擅長計算機的女教師和年老教師,我們要增加培訓時間和實際操作指導。培訓對象是學生,那么,我們要對他們的計算機知識進行級別劃分,分為入門級、提升級、穩定期,據此設定培訓內容,對癥下藥,分級學習,讓他們穩步提升計算機水平,為適應計算機輔助教學創造出技術環境。其次,明確培訓目標。對于培訓目標的設定,我們要對學習軟件的應用對于使用者的計算機水平要求程度有清醒認識,這是培訓效率的重要保證,也是實現培訓目標的基石。最后,確定培訓內容。對于老師而言,他們側重的是“教”,因此我們應側重計算機操作程序,認識學習系統的功能和使用方法。同時讓教師掌握一些基本的計算機操作技能,熟悉常用應用軟件的簡單操作,以便自己制作、開發課件。最終使得教師與學生真正認識計算機,熟悉學習軟件。

組織開展“與電腦交流文化周”活動。計算機并不陌生,它早已進入我們的生活。它有著很多有意思的東西,它不僅僅只是一個教學輔助設備,它與我們生活的很多方面都有著密切的關聯,它提供了新鮮資訊的各類門戶網站、各種網上購物網站、在線聊天、網上銀行、網上醫院掛號、網上購票等功能,讓人們足不出戶就可以輕松完成生活中的許多事情。對于這么一個熟悉的老朋友、好幫手,我們為什么不了解,它又有什么是我們不值得學習的呢?由此我們開展了“與電腦交流文化周”的趣味活動。活動中我們制作了各種趣味的學習計算機技巧的PPT,生動的計算機學習小視頻,等等,通過這種方式,讓老師和學生從娛樂趣味的角度愉快地學到電腦的應用知識。活動已開展了三個學期,取得了顯著成效。

積極申請,良性引導。積極申請主要是當計算機硬件老化出現運行故障和不能正常運行日益更新的學習軟件,應及時向學校有關部門提交申請,更換設備,使硬件滿足符合教輔軟件的運行要求,為教師和學生提供良好的教學設備。良性引導是針對部分學生把計算機用作游戲機、電影播放機,沒有輔助自身學習的問題,我們利用課余時間,請他們參與教輔設備的日常維修,這樣,他們不但學習了維修知識,而且明白了計算機等設備的真正用途,還減輕了機房管理員的工作負擔。

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關鍵詞:微課;課堂教學;計算機教學

中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 論文編號:1674-2117(2016)02-0101-03

目前,高校計算機課程內容多、操作性強,學生需要在教師的指導下,反復地操作練習才能夠扎實掌握具體操作,然而由于課時的限制,教師要想重復地給學生講解是不可能的事情,而且,這樣也會使教師和學生在整個學習過程中變得疲憊不堪,進而降低學生的學習興趣,無法達到預期的學習效果。[1]因此,筆者在計算機課程的教學過程引入微課,這樣既能夠滿足學生個性化學習的需求,又能為學生提供反復觀看學習的機會,從而提高學習效率。

微課在計算機教學中的應用

微課是以視頻為主要載體,記錄教師在課堂內外教育教學過程中圍繞某個知識點(重點、難點、疑點)或教學環節而開展的精彩教與學的活動全過程。[2]微課作為一種新型教學資源,其短小精悍的教學視頻以新穎活潑的形式吸引學生的眼球,讓學生能在快節奏的生活中充分利用零碎時間,隨時隨地進行學習和思考。[3]它最大的特點:一是以視頻為呈現方式;二是凸顯課程的“微”。這里的“微”是微小、碎片化,能讓學習者借助移動技術和設備在任何時間、任何地點,以任何方式學習。

如今,計算機、互聯網、移動設備及移動網絡的普及為微課的應用提供了先決條件,特別在促進學生自主學習能力的提高方面尤為明顯。針對教學內容中的重點和難點,教師可以將其制作成微課,共享在網上或讓學生拷貝到手機里,使學生可以隨時隨地點播觀看、學習。從教與學的角度來看,微課在計算機教學中的應用可以分為兩個方面,一是用于教師新授課,二是用于學生自主學習、移動學習。

微課用于新授課

根據教學過程劃分,微課用于新授課包括五個環節,即課前預習、導入新課、知識理解、練習強化及總結拓展。

1.課前預習

計算機課程與其他課程比較,涉及具體的事物較多,實踐性、操作性較強,如果學生沒有認真預習準備,經常會造成在課堂學習過程中一知半解。因此,教師可以根據學生所學過的基礎知識及新課所需的銜接知識內容制作微課,并讓學生提前觀看、學習,為學習新知識做準備。例如,筆者在講解計算機硬件部分時,受實訓條件的限制,不可能每位學生都能夠結合實物展開學習。同時,教師在展示單個零件的內部構造及拆裝步驟時,也很難顧及全部學生。因此,筆者將計算機硬件構成部分制作成微課,讓學生在課前自主了解硬件的構成和形態。這樣通過微課的學習,學生對所要學習的硬件知識就有了一定的感性認識,也就不會覺得課堂上教師講授的知識過于抽象。

2.導入新課

由于計算機課程的應用性較強,教師可以根據授課內容以及在現實中的應用制作新穎的、啟發式的微課,提高學生的學習興趣,為新課的講解做鋪墊。例如,在講解計算機性能時,教師可以先引導學生觀看設計好的微課,并拋出問題:在購買計算機時,你是選擇內存容量大、硬盤存儲大、CPU(中央處理器)主頻高的計算機還是選擇配置較低的呢?全部學生都會選擇容量大、CPU主頻高的計算機。接著,教師拋出下一個問題:你們知道衡量硬盤和CPU的依據是什么嗎?通過這個問題,教師就可以順理成章地引出計算機硬件的相關概念,即字長、時鐘主頻、存儲單位。

3.知識理解

在展開計算機教學時,教師可以先詳細地講解教學內容的重難點,接著通過典型案例引導學生探究學習。當學生自主探究或合作探究結束后,教師再播放微課視頻,幫助學生進一步理解所學內容。例如,在講授“數據庫系統原理”時,觸發器、存儲過程、函數等概念及應用是教學的重點也是難點。教師可以利用微課引導學生自主探究,并找出它們之間的區別。這樣通過自主探究,學生不僅可以更加牢固地掌握知識點,而且能夠避免死記硬背相關概念而不知如何應用。同時,采用微課展現知識點的另一個優勢就是,在教學中,學生基礎水平參差不齊,基礎稍差的學生很可能不能快速地接受并理解教師所講的內容,而微課為這些“慢熱型”的學生提供了反復學習和課后鞏固的條件。

4.練習強化

計算機的一些理論課程內容較抽象,需要學生反復練習、強化才能熟記于心。有些學生的知識歸納總結能力相對較差,如果課后不加強練習鞏固,他們就會隨著時間的推移、新知識的學習忘記先前所學的知識。因此,教師可以針對實際案例設計定量的、實用性較強的習題,并制作微課供學生學習,幫助學生復習所學知識。例如,“計算機網絡”課程,很多學生在學習網絡層和運輸層的時候,很可能會忘掉前面所學的物理層、數據鏈路層等知識,而這些知識又是相關的、系統的,這樣就會增加學習后續知識的難度。因此,教師要將一些練習制作成微課,即可以讓學生復習、鞏固已學知識,又可以使其不受課堂教學的時間束縛,很好地完成教學目標。

5.總結拓展

總結拓展環節的目的是引導學生總結知識重點及學習規律,幫助學生在已有的知識體系中納入新知識。因此,教師應設計一些能夠滿足不同層次學生需求的微課,并在每節課結束之前播放,以此來拓寬學生的學習視野。

例如,有些學生在計算機的實訓課上會表現出一個很大的缺點,即技能操作水平不夠靈活、熟練。在“數據庫系統原理”課上,教師通常會拿計算機技術與軟件專業技術資格(水平)考試中的數據庫系統工程師的相關習題來講解、操練。如果是平常練習時候做過的題目,學生做起來就會得心應手,但是同樣的知識點變換一下題目,他們就感覺無所適從。經筆者仔細觀察,發現這一部分學生很大程度上是死記硬背概念及具體操作步驟,而不是真正地掌握了知識點的應用。這樣,他們的操作技能就很難再進一步提高。而教師合理地運用微課,則能夠有效、及時地幫助學生總結所學知識,并將新知識轉化為技能。同時,對于那些知識掌握水平較高的學生,教師也可以布置更高層次的任務,將課堂所學的知識完全應用在實際操作中,進而提高所有學生的操作技能及教學效率。

微課用于學生自主學習、移動學習

高校計算機課程中,“計算機導論”是計算機專業的入門課程,在該課程有限的課堂教學中,不僅學生所要接受的知識點量大、分散、新舊知識交替,而且大學一年級的學生所掌握的計算機操作水平又參差不齊。因此,教師經常無法完成教學任務。然而,微課的出現,引發了課堂改革,即將整個教學切片,每個切片都是一個微課,且每個切片都是一個獨立的知識點,之間不存在聯系,形式可以是某一議題、某一重點或針對學生在學習過程中所碰到的疑難問題來進行設計的。不同層次的學生可以根據自己掌握的情況選擇某一個微課自主學習,可以根據自己的掌握程度,調節、控制視頻的播放進度,且可重復播放,使不同層次的學生在不同的層面得到不同程度的提高。例如,在講解“計算機導論”時,“計算機工程”這個模塊,知識點涵蓋了CPU、存儲設備、輸入輸出設備等。因此,教師可以將每個知識點都制作成獨立的微課。有的學生可能在CPU的理解上感覺吃力,有的學生可能弄不清楚哪些設備是內存、哪些設備是外存,這些學生就可以根據自己的需要選擇相應的微課展開學習。

經調查發現,現在大學生幾乎人手一部智能手機或者其他移動設備,因此,教師可將微課引進學生的視線,為學生開辟另一個學習的天地。微課的容量較小,學生可以將其存儲在手機等移動設備中,自主選擇學習時間和地點展開學習,只要學生自身有學習的愿望即可實現。例如,計算機技能一類的課程,在傳統的課堂教學中,常常會出現課堂上學習結束就算完成學習任務的現象,有些學生不能透徹地理解知識原理,生搬硬套地進行操作,甚至有的學生在課堂上還沒領悟透徹就下課了。針對這些問題,教師可以設計多種形式的微課,并推送給學生,引導學生在課余時間根據自己的需要展開移動式學習,從而彌補傳統教學的不足,提高學習效率。

同時,在進行全校的公共計算機課程的教學改革的過程中,教師一方面可以與等級考試培訓做得比較好的企業合作,開發計算機等級考試APP學習軟件,把一些微課上傳至軟件系統,并增加練習功能,幫助學生復習舊知識、鞏固新知識。另一方面,可以構建專業的微課實訓教學平臺,同時提供手機APP軟件,并將一些實訓的內容分解,讓學生更加細致地了解實訓過程,提高實踐技能。

結語

微課作為一種在傳統的教學資源基礎上繼承和發展起來的新型教學資源和應用模式,它的應用還在起步階段。從教師的角度來看,在傳統的計算機課堂教學過程中引入微課,將對傳統的教學與教研方式進行革新,突破傳統的單一的計算機授課模式。微課的教學要求教師選取恰當的教學內容,抓住微課的核心理念,凸顯微課的“微”特征,并很好地與課堂教學實踐相結合,使教學更具有針對性和實效性。從學生的角度來看,微課能夠更好地滿足學生對不同知識的個性化學習要求、按需學習,學生既能查缺補漏也可拓展學習空間,培養自己的自主學習能力。因此,微課勢必會成為學生學習計算機課程的一種新型的學習方式。

參考文獻:

[1]時軍艷,孔小婧.微課在高校計算機教學中的應用效果評價[J].山西師大學報(社會科學版),2014(S5):311-312.

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論文摘要:職業教育的目的是培養應用人才和具有一定文化水平和專業知識技能的勞動者。隨著計算機應用領域的擴大和軟、硬件的迅猛發展,計算機組裝與維護對人員的需求和要求也在不斷擴大。作者結合教學和下企業實踐,對《計算機組裝與維護》課程的教學內容與方法進行了一些探索,指出目前課堂教學模式與市場需求存在較大偏差,提出了深化課程教學改革,從板卡級到芯片級維修的建議。

《計算機組裝與維護》是計算機相關專業的一門重要的專業基礎課程。該課程主要培養學生具有計算機組裝、系統設置、軟件安裝、測試、維護及系統優化、常見故障診斷與處理的職業能力,從而達到國家“微型計算機安裝與調試維修工”高級工職業資格能力,讓學生畢業后不需要企業另外對其培訓就能上崗。課程對學生畢業后從事電腦銷售員、電腦技術服務員、計算機硬件評測師和計算機硬件維修工程師崗位工作的職業能力培養和職業素質養成起重要支撐作用。

很長一段時間里,計算機相關專業在很多高職院校里都是熱門專業,深受學生的青睞。但是由于今年來計算機專業學生畢業后就業前景日益黯淡,選擇計算機專業的學生正在減少,畢業生找工作也比較困難。在這種形勢下,作為一名計算機專業教師,如何在高職院校中創造出計算機專業的亮點,提高學生的專業能力以更好地適應就業和市場的需求成為一項新的課題。

2012年上半年,筆者在學校和系部領導的鼓勵支持下,到常州通誠科技有限公司鍛煉半年。通過這半年的經歷,對于如何培養學生的計算機組裝與維護知識能力特別是硬件芯片級維修的職業技能做如下思考。

一、發展芯片級維修勢在必行

隨著社會的迅速發展,對畢業生的綜合素質提出了更高的要求,產業結構與就業結構的快速變化對勞動者素質的要求越來越高,原有職業教育的專業設置在一定程度上形成了與就業崗位之間的結構錯位,課程設置與教學內容已經明顯落后于職業崗位的技能發展的需要。

目前常州紡織服裝職業技術學院計算機類專業畢業生的實際就業情況是:一是到長三角周邊各城市的電子工廠從事工廠流水線作業,這樣的工種雖然可以較大程度地吸收畢業生,但流水線作業對學生的技術水平要求比較低,畢業生只要通過工廠的短期培訓,就能勝任,在一定程度上抹殺了學生在校期間對于學習的興趣;二是自主擇業,畢業生畢業后,自謀發展,擔任銷售、搬運、維修等低等級的勞動。

計算機維修基本上可以分為板卡級維修和芯片級維修兩個級別,分別解決不同的問題。板卡級維修是對整機而言的,通過檢測找出有問題的板卡、設備,對其進行更換,從而達到排除故障的目的;而芯片級維修是對有問題的電子元件再進行深入地分析。找出具體出現故障的芯片或元器件,并對其進行更換維修,從而達到維修的目的。芯片級維修與板卡級維修相比,需要維修人員具有更高的技術水平和維修經驗。

通過近年的市場調查和這半年的企業實踐經驗得知,板卡級維修人員和銷售人員因為準入門檻低,已經嚴重飽和,而且工資水平也較低;但是另一方面,市場對能從事芯片級主板維修、液晶維修、筆記本維修這類高層次的電腦維修人員的需求量大,而且工資水平相對較高。

基于以上幾點,可以看出目前《計算機組裝與維護》課程的內容設置不夠完善。因此,我校的《計算機組裝與維護》的教學改革應適應時代潮流,避開各類高職院校都在開辦的低層次的板卡級維修,大力進行芯片級的計算機組裝與維護課程改革,迅速搶占芯片級維修這個市場的制高點。

二、提升教師能力 發展芯片級維修

縱觀常州大學城高職院校,計算機組裝與維護專業教師隊伍還主要停留在低層次的電腦組裝與維護方面,芯片級別維修的教師幾乎沒有。究其原因有二:一是計算機技術發展日新月異,芯片級維修需要精通電路、而且精通計算機的中高級技術人才;而高職學校缺乏大批掌握新知識、新技術的教師,導致教學質量不高。二是隨著高校的擴招,現在高職生的底子普遍較薄,自學自控能力較差,使之不能很好地完成類似芯片級維修的課程,影響了教學的質量。

建設一支“雙師型”教師隊伍,是開展課程實訓教學,培養應用型、技能型人才的關鍵。只有加強職業教育教師的在職進修,充分發揮專業課教師的作用,鼓勵企業參與職教師資培訓,積極探索職教師資培訓工作的新路子,才能保證教學質量,滿足市場的需要。  常州紡織服裝職業技術學院一直鼓勵教師下企業鍛煉。通過下企業鍛煉,自身知識得到了一定的更新,拓寬了教學思路。更加緊密了學院與企業之間的合作,把企業里的相關信息帶回到學院,促進了學院與企業的融合和深度合作。

三、大力提高學生實踐能力 培養學生實際動手能力

目前,我們雖然開設了《計算機組裝與維護》課程,但目前學生實踐操作能力普遍較差,主要原因是實踐設備跟不上現實要求,上機實踐的時間偏少,以及教師實踐指導策略的不當等原因造成的。

和傳統的教學方式一樣,讓學生從計算機配件的組裝做起,對出錯系統進行日常維護。但是要有目的性地加強主板電路的維修能力的培養,特別是筆記本主板的維修能力,要求學生掌握基本的焊接技術,掌握普通芯片的拆卸與安裝。

在課程設置上,注重社會實踐,減少基礎理論課程,鍛煉學生動手實踐技能。《計算機組裝與維護》是實踐能力要求很強的一個課程,一定要注重學生實踐能力的培養。在課時設置上,應使實踐課時與理論授課課時基本持平。

四、加強課程合作交流 增設校內計算機組裝與維修操練室

一般的計算機專業軟件技術技能的訓練門檻較低,但是計算機硬件設備維修的投入成本較高,一般學生掌握硬件維修特別是芯片級維修技能的較少。大部分學計算機專業的學生對電氣工具及電器元器件的認知度較低。這里我們可以增加一些電子類實訓項目,幫助學生在實踐中了解電氣元件,掌握電氣維修工具的應用,如恒溫無鉛熱風槍、恒溫無鉛電烙鐵、多功能萬用數字表的使用,配備基本的維修設備和維護工具,可以適應大部分板卡維修。諸如示波器、萬用表和烙鐵等,端口測試設備可以檢查串口、并口、USB口、軟驅和IDE口等接口能否正常工作。端口檢測設備通過模擬各種工作狀態,再搭配專用的診斷軟件就可以進行各類接口的故障測試。使用焊臺可以拆除一些結構簡單的芯片,通過高溫氣流,再配合規范的加熱手法,可以把主板上常用的I/O芯片輕松摘取下來。

計算機組裝與維修校內操練室可以看成是既像校內實習實訓基地又像維修公司的一個實踐操作和訓練的場所。

使用一間60平米左右的房間作為校內操練室,購置一些基本的維修電腦的工具。購買維修工具如下:數字萬用表、主板診斷卡、936B恒溫焊臺、850風槍、編程器、普通電烙鐵、焊錫絲、助焊劑、松香、吸錫器、吸錫線、十字和一字起子、鉗子、刀片、洗板水或無水酒精、橡皮擦、毛刷、電吹風、網線鉗、網線測線儀等。可把此待修的故障電腦集中到操練室維修,電腦機房更新后剩下的較多舊電腦,放到操練室,用來練習組裝及拆卸元件和維修。各個辦公室以及機房所有的出故障的電腦、網絡和辦公設備全部拿到校內操練室來維修。

挑選優秀學生,對其進行培訓,培訓方式可以選擇任務式方法,把機房管理工作中出現問題的機器或周邊設備這些實際故障,指導學生去解決問題。既可以降低設備維修的成本,也可以讓學生在練習中找到自我價值,樹立學生的自信心。當學生掌握了一定的能力時,可以為這部分參加集訓的學生安排參加各項對應的職業技能競賽,通過大賽的歷練強化他們的技術技能。

參考文獻

[1] 顧翊錟,凌筱清.淺談職業教育中計算機專業學生技能培養[J].青年文學家,2011,(7):65.