計算機硬體類課程實驗教學模式改革論文
摘要：
在教學內容、學時分配、教學方法、考核方式四個方面，對計算機硬體類課程實驗教學進行改革與實踐，構成多級實驗體系，取得了良好的教學效果。
關鍵詞：教學質量；實驗教學改革；計算機硬體類課程
為培養學生的學習興趣、增強其對概念及理論的理解、便於掌握知識點，自2013年以來從實驗內容、學時分配、教學方法、考核方式四個方面，對硬體類課程的實驗教學模式進行研究和改革，並加以實踐。
1實驗內容
1.1增加綜合類型實驗，提高學生動手能力。
在《計算機介面技術》課程中增設綜合類型實驗《PC機系統中的小型I/O介面系統》。透過PC機系統中的小型I/O介面系統電路硬體設計、安裝或焊接元器件、進行PC機系統中的小型I/O介面系統控制程式設計（採用ASM或CPP語言）、在PC機中執行此係統這一系列過程，使學生能夠自主設計和實現PC機系統中的小型I/O系統，從而進一步加深理解，對所學知識融會貫通。
1.2引入先行課程實驗，溫故知新。
《組合語言程式設計》是《計算機組成原理》的先行課程，在程式設計過程中，由於助記符多、指令難記、使用範圍窄，學生容易遺忘，從而增大了學習《計算機組成原理》指令系統部分的難度。在實驗中引入組合語言部分後，結合debug除錯環境，能有效利用匯編語言程式設計加深學生對指令編碼、指令執行過程的理解與掌握，真正做到溫故知新。
1.3嚴格進行實驗分類，構建多級實驗體系。
將實驗分為四個層次：演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。首先透過教師演示，讓學生初步認識相關原器件，將所學知識和實物聯絡起來；然後用五、六個驗證性實驗，加深學生對理論知識的印象，熟悉並掌握課堂所學部分；接著利用綜合性實驗，系統地將所學知識組織起來，形成知識體系；最後完成設計性實驗，使學生能夠熟練運用相關知識。以《數位電子技術》為例：改革前實驗型別混亂，綜合實驗和設計實驗看似很多，實際訓練並不能達到相關要求，所有實驗均為必做型別，導致部分學生實驗完成不了。在修正實驗型別、將實驗分為選做和必做之後，能更好地結合學生實際情況循序漸進，構成多極實驗體系，以達到培養學生的實際操作技能和動手實踐能力的實驗教學目標。
1.4增加選做實驗，多種選擇貼合學生實際。
選做實驗設定少，教學時可選擇的餘地很小，不能根據學生的學習能力、知識掌握程度、學習興趣等實際情況來進行選擇，靈活性差。增設選做實驗後，《微控制器及應用》課程選做實驗達到7個：指示燈/開關控制器、16×16LED點陣顯示實驗、查詢式鍵盤實驗、電子琴模擬實驗、直流電動機控制實驗、I2C匯流排實驗、電子萬年曆時鐘實驗，總計18學時，教學彈性大，更貼合學生實際情況。
2學時分配
由於各實驗的性質和複雜程度、學生對知識點的掌握程度不同，實驗學時不能“一刀切”，簡單的實驗安排少量學時，難度大的實驗增加安排的學時數。改革前，《計算機組成原理》所有實驗一律安排為2學時。重新分配學時後，PCC實驗箱的使用和熟悉實驗環境這樣的簡單實驗，安排1個學時，而綜合性、設計性實驗安排4個學時。改革前，《計算機介面技術》的波特率時鐘發生器實驗、音樂發生器設計與製作實驗均安排2學時，由於實驗比較複雜，學生在2學時內無法獨立完成；增加到4學時後，學生不再手忙腳亂，有充足的時間進行設計、記錄實驗資料和分析實驗結果，加強實驗效果。同時，結合教師科研專案開展綜合性、設計性實驗，將實驗教學分為課堂教學和課下教學兩部分，不再侷限於實驗室。教師透過教研會和科研活動，教學和科研相輔相成；學生參與教師課題，既能促進實踐能力，又能提高科研水平，一舉兩得。
3教學方法
3.1模擬與實驗箱結合，發揮學生創造性。
傳統的硬體實驗主要採用實驗箱聯機進行，各模組已經整合在實驗面板上，只能根據已有模組做實驗，學生對實驗箱的依賴過重。在微控制器實驗中引入Proteus和keil軟體的聯合模擬，學生先透過實驗箱進行實驗，對各種部件的連線有一個清楚的認識，再用Proteus繪製電路圖，最後透過keil載入程式、模擬執行，能更清晰地認識到實驗原理。修改已驗證過的電路和程式，觀察並分析產生的結果，可以激發學生的學習興趣，便於發揮創造性和求知精神。
3.2開放式實驗教學，因材施教。
綜合性、設計性實驗涉及面廣、難度大，僅僅只靠課堂的4學時是不夠的，因此需要採用開放式實驗教學做為實驗環節的補充和拓展，使實驗開展的時間不再侷限於實驗教學的課堂時間。第一階段：理論教學時佈置實驗的預習內容，學生課外透過查閱資料、網路資源等方式自主學習，設計出相關電路圖，做好充足的準備；第二階段：實驗開始前提出實驗要求、擬達到的實驗目標，實驗過程中透過問答、分組討論等環節，加深理解；第三階段：實驗結束時進行拓展訓練，修改已驗證的電路和程式，觀察並分析實驗結果，將所學知識加以鞏固。大部分學生能夠完成前兩個階段，優秀的學生能完成第三階段。對少數落後的學生進行單獨輔導，經常表揚和鼓勵，調動他們的學習積極性。
4考核方式
增大實驗成績在總成績中的比例，將實驗考核進一步細化，根據方案或實驗結果的'驗收、總結報告等綜合評定方法進行考評，最後上機實驗成績為一學期上機實驗成績的平均分。
5實施結果
改革實施2年來，學生的考試成績有了顯著提升，以《計算機組成原理》為例，對2011、2012級學生的實驗教學進行改革，改革前後平均分對比如圖1所示。很多學生表示不再對計算機硬體漠不關心，理論知識也不再晦澀難懂，感覺自己真正學習到了計算機的專業知識“，對以後的學習很有幫助”等。實驗教學模式的改革，使學生養成了自主學習、獨立思考的好習慣。
6結論
經過2年的實驗教學改革，引入模擬軟體、聯絡教師科研，形成了一套計算機硬體類實驗教學方法，提高了學生自主學習的意識，培養了學生解決實際問題的能力，教學質量得到了較大的提高。
參考文獻
[1]劉卉.基於EDA的計算機組成原理教學改革探討[J].現代計算機（專業版），2014（15）：30-33.
[2]盛建倫，鞏玉皇，劉淑霞，等.計算機專業硬體基礎課程實驗教學體系的研究[J].實驗室研究與探索，2013（10）：387-391.
[3]劉明.淺談數位電子技術教學[J].福建電腦，2015（7）：53，102.
【計算機硬體類課程實驗教學模式改革論文】相關文章：