高職計算機硬件教學(xué)系統性與實(shí)踐性探討

【摘? 要】隨著(zhù)電腦的廣泛應用，電腦已經(jīng)發(fā)展成為了人們日常生活中必不可少的一個(gè)組成部分。在現在的高職院校教育制度體系中，計算機專(zhuān)業(yè)被認為是一門(mén)很重要的綜合實(shí)踐性很強的專(zhuān)業(yè)，它與信息化時(shí)代的發(fā)展緊密地相聯(lián)，計算機科學(xué)和技術(shù)正在不斷地更新?lián)Q代，因此，對于從事計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，不但要求其理論知識基礎扎實(shí)，還需要他們具有極強的自主動(dòng)手能力。

【關(guān)鍵詞】高職計算機硬件教學(xué); 系統性; 實(shí)踐性

引言

關(guān)于高職院校計算機教育課，培養的方向不同，所需要學(xué)習的知識點(diǎn)也不同，其中電腦設備與原理，硬件與軟件組裝、網(wǎng)絡(luò )設備與原理這三點(diǎn)都是最為核心的知識點(diǎn)，同時(shí)，也是具有系統性、實(shí)踐性比較強的關(guān)鍵點(diǎn)。對于這類(lèi)的課程，僅僅依靠課堂教師的示范性講解，只會(huì )導致學(xué)生失去興趣。作為一門(mén)計算機專(zhuān)業(yè)的一項核心技術(shù)課程，要求學(xué)生們必須能夠真正認識和理解一臺計算機的基本工作原理和其網(wǎng)絡(luò )的的基本運行機制，只有教材與實(shí)踐相結合，學(xué)生才能真正搞懂計算機的硬件基本原理。

1.當前高職學(xué)校計算機硬件教學(xué)存在的問(wèn)題

高職院校計算機的基本原理和數字電路課程作為現代計算機技術(shù)課程的重要一環(huán)，對學(xué)生綜合能力的培養至關(guān)重要。但是從當前的相關(guān)教學(xué)課程內容設置情況來(lái)看，對于該部分的重視程度顯然還遠遠不夠，尤其是與硬件有關(guān)的課程仍然被認為是一個(gè)難點(diǎn)，其產(chǎn)生這種現象的根本原因可能就不外乎以下三點(diǎn)：

（1）計算機硬件的科學(xué)技術(shù)和設備的水平發(fā)展得異常迅速，導致當前的課程和教材及其實(shí)驗基礎設施均無(wú)法追趕它的發(fā)展速度。處理器的技術(shù)、儲存技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展是迅速變幻的，由于此種快速的發(fā)展便造成理論與實(shí)踐的聯(lián)系性大大降低。

（2）計算機的系統結構表現出較強的系統化，但是所有相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)都沒(méi)有直接對應，缺少了足夠的理論實(shí)踐和可操作性。目前，高職院校的電腦硬件專(zhuān)業(yè)課程大都是以電腦硬件課程的大綱為基礎和要求來(lái)確定課程標準，而不是以電腦的整體體系架構為設計主線(xiàn)，因而該類(lèi)型的課程存在一些問(wèn)題仍然亟待創(chuàng )新。

（3）計算機科學(xué)的課程教育所針對的研究者和學(xué)習目標主要是那些需要具備相應的硬件設計知識和技術(shù)能力的專(zhuān)業(yè)學(xué)生，對于他們來(lái)說(shuō)，軟件的理解和掌握，是較為容易完成的，但是對于硬件的理解和掌握則往往是較為困難的，因而在課堂教學(xué)中這一部分的教學(xué)效果也非常不佳。并且當前的實(shí)驗裝置大多數都是由實(shí)驗盒構成，不能夠體現出硬件的設計理念。因而對電腦硬件進(jìn)行充分的學(xué)習，對它們的工作原理進(jìn)行掌握，是我們必須著(zhù)重研究與突破的課題。

2.計算機硬件教學(xué)的系統性與實(shí)踐性

2.1推動(dòng)科學(xué)的教材體系建設

從實(shí)際情況上來(lái)看，計算機和應用類(lèi)硬件課程所需要考慮的兩個(gè)難點(diǎn)。一方面主要是由于教材中的內容分類(lèi)劃分混亂，內容與知識點(diǎn)相互重復，形成了學(xué)習的重疊性和局限性，一個(gè)簡(jiǎn)短的例子就是在微型電腦中對基本原理的知識點(diǎn)進(jìn)行了多次的解釋。另一方面，教材內容的邏輯性主要依據是它們都遵循了計算機科學(xué)的邏輯性，但卻不是依照傳統計算機硬件技術(shù)的邏輯性。我們應該依據現代計算機的發(fā)展觀(guān)點(diǎn)對整個(gè)計算機硬件結構進(jìn)行分析。在現代計算機技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的階段里，計算機的工作原理和運行過(guò)程變化較少，但它們在硬件設備上所確定的性能卻會(huì )隨之出現很多巨大的改變。一方面主要原因在于電子器件性能發(fā)展，所謂計算機電腦發(fā)展時(shí)期就是根據各個(gè)類(lèi)型電子器件發(fā)展階段進(jìn)行差異區別與劃分。而且另一個(gè)重要方面特點(diǎn)是，流水線(xiàn)和各類(lèi)處理器的系統也都得到了改進(jìn)和完備。由于整個(gè)計算機的一些指令系統都具有一個(gè)永恒的特性，因此它們的變動(dòng)性比較輕微。

從前文中所做的研究和分析就我們可以清楚地看出，有必要按照邏輯重新編制一個(gè)關(guān)于計算機硬件教學(xué)的課程結構框架體系的設置，將計算機教學(xué)過(guò)程的具體實(shí)施過(guò)程劃分成三個(gè)層次，前兩個(gè)階段的基本層次主要是以基礎原理的教學(xué)實(shí)踐和方法為主，到第三個(gè)層次則主要是為了體現對于計算機硬教學(xué)技術(shù)的深入研究和發(fā)展。掌握對計算機基本原理及編程語(yǔ)言的認識，基本原理中的內容本身就是被視為一個(gè)具有先導性的信息內容，因而它們所進(jìn)行的信息內容設置必須以實(shí)際使用語(yǔ)言時(shí)所需要的信息量來(lái)作為主要設置依據，不要太過(guò)繁瑣，否則便可能會(huì )喪失簡(jiǎn)潔度。

2.2注重課程的內容設計，追求連續性

針對計算機的各種硬件進(jìn)行設計，這些是高職院校計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生應該要具備的知識和技術(shù)能力，高職院校較為注重設計技術(shù)能力的訓練，在高職院校的課程當中比較多地涉及這一部分。在項目的教學(xué)設計方面要恰當地增添一些 eda 的教學(xué)內容，尤其是 isp 的教學(xué)技術(shù)極大地改善了課程的設計工作效率。另外，還要向學(xué)生講解清楚，認識到軟件編程和硬件編程兩種方法之間存在著(zhù)共同點(diǎn)。因此這門(mén)課程的教學(xué)內容不但需要充分地包括對單一軟件或者是硬件知識的講解和傳授，而且還需要有利于軟件和硬件相互轉化的教學(xué)機制。許多硬件的功能都是可以借助于軟件來(lái)發(fā)展和替代的。因此對指令和語(yǔ)言以及相關(guān)傳輸網(wǎng)絡(luò )系統的設計來(lái)說(shuō)就越加重要。良好的系統不但會(huì )促進(jìn)計算機的設計效率，更是會(huì )促進(jìn)整個(gè)電腦的硬件和軟件以及輔助系統。而這種高度的系統化與實(shí)踐性恰恰是高性能電腦的一種固定追求，合理地進(jìn)行課程教學(xué)會(huì )加強學(xué)生的自主創(chuàng )新能力。

3.提高高職計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的措施

3.1創(chuàng )新教學(xué)方式

當老師在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)，通常的情況下，先給學(xué)生講解一些基本原理，然后再讓學(xué)生進(jìn)行一些具體的動(dòng)手操作和演示，學(xué)生對于動(dòng)手或者實(shí)物操作的興趣可以說(shuō)是遠遠超出了傳統的講授，通過(guò)這樣的方式，一方面可以吸引學(xué)生們的學(xué)習興趣，另一方面也是為了可以做到讓廣大學(xué)生真正地實(shí)踐，畢竟理論的學(xué)習并非目的，最終還是需要靠自己的實(shí)踐去檢驗，還可以做到讓課堂上的學(xué)習不至于那么枯燥無(wú)味，學(xué)生們才會(huì )真正參與到課堂中來(lái)，與老師進(jìn)行互動(dòng)。

3.2實(shí)行創(chuàng )新實(shí)踐小組式學(xué)習，設置開(kāi)放式實(shí)驗

實(shí)驗教學(xué)不僅需要讓全體學(xué)生熟練地掌握基本的計算機運算和操作，還要培養全體學(xué)生的自主學(xué)習能力與探索創(chuàng )新能力，計算機這個(gè)專(zhuān)業(yè)也是在不斷地更新?lián)Q代的，只要學(xué)生具備一些簡(jiǎn)易的基礎知識是遠遠不夠的，必須做到的就是要與時(shí)俱進(jìn)，不斷地學(xué)習新知識，所以把全體學(xué)生劃分成幾個(gè)小組，讓每個(gè)小組根據自己小組的學(xué)習興趣，自主選擇實(shí)驗的內容，在一個(gè)實(shí)驗室里去進(jìn)行自主的學(xué)習，通過(guò)不斷的數據分析、設計和調試實(shí)驗系統，對于學(xué)生的創(chuàng )新能力和動(dòng)手技巧等方面都會(huì )有著(zhù)極其重要的益處。

3.3開(kāi)展校企合作

無(wú)論學(xué)生在學(xué)校里可以獲取多少知識，高職教育的根本目標還是為了尋找一份工作，只有在實(shí)際的職業(yè)工作中，才能夠真正地學(xué)以致用，將學(xué)校里可以獲取的知識和工作中的具體實(shí)際情況相結合，實(shí)現學(xué)生的人生價(jià)值。因此，實(shí)訓課程已經(jīng)成為高職學(xué)校計算機課程教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，學(xué)校和計算機教師們需要充分地挖掘校內和校外的資源，為廣大學(xué)生量身定制地創(chuàng )造實(shí)訓課程的機會(huì )，通過(guò)模擬化教學(xué)、專(zhuān)業(yè)崗位實(shí)習等形式為學(xué)生提供更多的專(zhuān)業(yè)崗位學(xué)習機會(huì )，這有利于廣大學(xué)生更好地就業(yè)。

4.根據計算機硬件的系統性構建硬件實(shí)驗室

為了滿(mǎn)足人們對計算機硬件的現代化實(shí)踐需求，硬件實(shí)驗室是必須要做好的。它是一種對計算機硬件課堂教學(xué)設計的實(shí)踐性和系統化要求。對于一個(gè)大型計算機硬件實(shí)驗室的建設而言，首先我們需要進(jìn)行充分考量的因素之一就是針對計算機硬件和各種基本技術(shù)原理不斷地進(jìn)行變形，其中所涉及的系統化和技術(shù)逐步演進(jìn)的趨勢以及它們所涉及的技術(shù)逐步變化與其發(fā)展的屬性等這些各個(gè)方面都有影響，與此同時(shí)，還需要我們充分兼顧相應軟件編寫(xiě)的程序。實(shí)驗室由核心向外圍，從簡(jiǎn)單向復雜，從傳統的單機到多電腦的組裝和構建，并且需要輔助配套的指令式程序系統、微型化程序和驅動(dòng)模塊進(jìn)行設計。具體來(lái)說(shuō)主要包含了以下幾個(gè)的方面：（1）一個(gè)由運算器、微程序控制器、寄存器和指令系統等部分組成的 cpu 構造。（2）根據數字化存儲器與其所對應的數據、地址和控制總線(xiàn)的設計等要求來(lái)建立一個(gè)能夠進(jìn)行數據存儲的系統。（3）通過(guò)對外設、接口、中斷、 dma 及其它與相應的接口驅動(dòng)程序的設計等來(lái)建立 i / o 系統。上述這一部分主要目的在于對計算機系統進(jìn)行了基礎性的建立和組成，后面這一部分主要目的在于從指令系統和硬件體系架構等多個(gè)方面出發(fā)來(lái)改善和提高計算機的整體性，為我國現代計算機硬件技術(shù)的進(jìn)步保證了其延展性。

5.結語(yǔ)

所謂計算機硬件架構的系統性是指計算機硬件技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的一種基礎性信息資源，對于現代計算機硬件課程教學(xué)來(lái)說(shuō)，要有一個(gè)調整思路，堅持自己的系統性與實(shí)踐化的追求，不但需要我們的學(xué)生必須熟悉并掌握良好的計算機硬件的基本原則，而且還需要其學(xué)會(huì )計算機的架構設計觀(guān)點(diǎn)。要讓學(xué)生積極地去探索計算機技術(shù)發(fā)展與研究的方法，啟發(fā)他們的創(chuàng )造性思路。

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作者簡(jiǎn)介：吳松科（1989.06-），男，漢族，四川丹棱人，本科，助理實(shí)驗師，研究方向為計算機硬件維護。