黑龙江教育（高教研究与评估） ２０１０年第１期 计算机硬件系列课程 教学改革的研究与实践术 惠丽。吴玲 （黑龙江大学，黑龙江哈尔滨１５００８０） ［摘 要】本文深入分析了目前普通本科院校计算机硬件系列课程教学中出现的问题，针对培养计算机科学与 技术专业科学型人才、工程型人才不同的教学要求，从计算机硬件系列核心课程的教学内容、团队建设、实践教 学、教学资源库建设等几个方面进行了研究与探索． ［关键词】计算机硬件系列课程；教学团队；实践教学 【作者简介】惠丽（１９６３一），女，河北抚宁人，黑龙江大学计算机科学技术学院、软件学院党委书记，副教授，主要 从事嵌入式并行计算及计算机系统结构研究。 【中图分类号］Ｇ６４２．０ 【文献标识码】Ａ 【文章编号］１００２－４１０７（２０１Ｏ）０１—００７８—０２ 众所周知，计算机系列分为硬件系统和软件系统 赶不上知识更新淘汰的速度。以“计算机组成原理” 两大部分，硬件系统和软件系统在功能上具有等效 性，二者互相促进互相依存。因此，高校计算机科学 与技术专业的课程也就按照硬件知识体系和软件知 识体系划分【１Ｊ。目前，我国高校计算机科学与技术专 业的硬件核心课程基本上是参照ＩＥＥＥ－ＣＳ及ＡＣＭ 的指导眭计划而设置的，基本上保持了与国际上发 达国家的课程设置的一致性，推动了计算机科学与 技术专业教育积极、稳定地发展 。 黑龙江大学计算机科学技术学院计算机科学与 技术专业硬件系列核心课程设置，包括了数字逻辑、 计算机组成原理、汇编语言、接口技术、嵌入式系统、 计算机系统结构等课程，但在实际授课中发现了一 系列的问题，导致－Ｗ－生基础知识不扎实，缺乏主动思 “接口技术”为例，教学内容与实际联系脱节，无法跟 踪计算机在硬件结构、硬件标准等方面的发展和更 新，明显滞后于计算机硬件的发展速度。 （三）实验环节实施难度大 实验教学作为学生培养的重要环节，在课程体 系建设中具有不可替代的地位。但由于计算机硬件 课程的实验环节对实验室硬件设备、实验教师、实验 室维护人员的整体要求较高，而目前多数高校实验 条件和设施较为缺乏，也导致了计算机硬件课程在 实验教学环节的实施困难。 （四）学生学习兴趣不浓 相对于软件类课程，计算机硬件系列课程所涉 及的知识内容比较深，有一定的难度，学生的硬件知 维和创新意识。为了使计算机专业能培养出适应计 识基础较差，理解起来较为困难，枯燥的理论学习、 算机科学与技术的高速发展，基础知识扎实、基本功 过多的纸上谈兵渐渐消磨了学生学习的积极性和主 过硬，具有创新精神和较强国际竞争力的计算机领 动哇。 域的优秀人才，迫切需要对计算机硬件系列核心课 程进行改革优化，分析目前硬件系列课程中存在的 问题，及时提出改革方案并加以解决与实施。 当前计算机硬件课程教学中存在的问题 计算机硬件系列课程的教学相对于计算机学科 其他课程的教学而言，既有着举足轻重的地位和作 用，又是较容易被忽略的部分。在实际授课中存在着 部分课程内容陈旧更新不及时、课程之间衔接关系 不当、部分知识点重复或缺乏、实践条件差、学生学 习积极性不高学习效果差等问题。概括起来如下。 （一）课程之间系统性较差 结构的合理与否对于课程体系而言是非常重要 一、针对以上问题，黑龙江大学计算机科学技术学 院在全院范围内开展了关于计算机科学与技术专业 课程建设改革的教学研讨会，在教育部高等学校计 算机科学与技术教学指导委员会委员蒋宗礼教授的 指导下，在哈尔滨工业大学王义和教授、清华大学王 诚教授的帮助下，对计算机科学与技术专业的课程 尤其是硬件系列核心课程的教学内容、知识体系进 行了全面的优化和改革。 二、深化硬件系列课程的改革与建设 为了加强计算机硬件系列课程的建设，我们采 取了“以精品课促建设、以点带面”的课程建设方针， 合理优化教学内容，及时补充新知识，加强教学团 的，在目前的教学中，硬件课程体系之间缺少足够的 交叉和互补，衔接不紧密，知识点的重复和缺失是学 生深入理解计算机硬件基本原理的巨大障碍。 （二）课程内容更新慢 摩尔定律预言了计算机硬件的更新速度，也决 定着技术规范和产品的发展速度，每天都有新的技 术理念和技术产品诞生，学习积累的速度似乎永远 队、实验教学建设，提高教学梯队整体教学水平。 （一）重组课程体系，整合课程内容 在进行计算机硬件系统核心课程的建设过程 中，学院参照教育部高等学校计算机科学与技术教 学指导委员会发布的《高等学校计算机科学与技术 专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》和《高等 学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课 ＊２００９年黑龙江大学新世纪教育教学改革工程项目“计算机硬件系列核心课程教学改革的研究与实践”（０９Ａ００８） ７８ 惠丽。吴玲：计算机硬件系列课程教学改革的研究与实践 程》的基本要求，在“计算机科学与技术”专业名称 件语言开发软件和新款数字逻辑实验箱，不仅仅为 下，根据目前社会需求和学院的实际情况，为学生提 学生提供了一个良好的实验环境，还为学生提供了 供了不同类型人才培养的教学计划和培养７３－案，重 一种新的硬件设计理念。利用Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ硬件描述 组了计算机硬件系列课程体系。学院采用以课题组 语言进行ＣＰＵ的设计，还可以促进学生对计算机组 为核心，由主讲教师负责组织课程组教师集体研讨、 成原理课程的学习，更直观地感受到硬件电路，把课 修订教学大纲，对教学及课程实践内容进行定位，参 本上所学的理论知识一一变成看得见、摸得着的硬 照《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学 件电路，最大限度地激发了学生学习热情，对学生学 实施方案》，针对培养科学型人才、工程型人才不同 习硬件课程起到了很大的帮助。 的教学要求，制定出数字逻辑、计算机组成原理等硬 三、加强硬件课程教学资源建设 件课程的教学实施方案及实验教学实施方案，对相 教学资源作为知识载体，以多元性呈现了教学 互重叠、重复、交叉的教学内容进行了整合，对计算 内容和教学方法，对计算机硬件系列课程教学改革 机硬件系列核心课程的各个知识点的教学安排制定 来说，硬件课程教学资源建设成为改革中不可缺少 了相应的实施方案。 的基本工具，是课程建设的关键环节。 （二）以青年教师培养为出发点，带动教学团队 （一）将硬件课程教学资源建设融入教学的全过 建设 程 在学院讲授计算机硬件系列课程的教师中，有 硬件课程教学资源库中的资源，按照纵向和横 相当一部分是年轻教师，他们虽然有足够的能力，却 向分为两大类，纵向以课程为检索主线，横向则分为 缺乏讲课的经验。课题组采用导师指导、讲课经验交 课件库、教案库、试卷库、习题库、文献库、网络课程 流等方法，使年轻教师尽怏成长起来。同时不断地选 库等六大部５３－，涵盖了计算机科学与技术专业硬件 派梯队中的优秀教师到兄弟院系学习理论教学和实 课程的主要教学内容，体现了本专业相对完整的知 践教学的经验，找准学院理论与实践教学上的问题， 识体系；又以数字化形式存放了与教学相关的各门 及时解决并予以弥补，推进了学院教学改革工作的 课程的中英文电子教案、教学大纲、实验大纲、指导 快速发展。 用书、试卷、习题、作业等文字资源，课程相关图例、 在教学团队的建设中，学院始终坚持不仅要加 实验图示等图片资源，课程相关教学及课外自学用 强授课教师队伍的建设，同时也要加强实践教师队 的视频、音频、动画、ＣＡＩ课件等多媒体资源。硬件课 伍的建设。使实践教学与理论课程的教学紧密结合， 程资源库为使用者提供了多种类型及层次的信息检 以理论指导实践，以实践促进理论教学。使全体教师 索方式，以方便使用者选择、获取资源。为建设好计 达到共同进步、共同提高的目的，形成一支主讲教师 算机专业硬件课程教学资源库，学院制定了明确的 负责，结构合理，人员稳定，具有一定教学、实践水平 建设规划，组织学院教师参与教学资源的收集、整合 的教师梯队。 和编辑，并根据教学实际情况对资源库的内容进行 学院先后派教师参加了“第四届大学计算机课 及时补充和更新，把硬件课程资源库的建设过程融 程报告论坛”、“全国高校计算机组成原理教学研讨 入教学的全过程。 会”、“第六届全国高校嵌入式系统教学研讨会”、“全 （二）利用现代化手段，设计开发教辅系统 国高等院校单片机与嵌入式课程高级研修班”、 计算机专业硬件课程教学资源库中两大系统平 “２００８英特尔中国大学峰会”等会议，通过会议的学 台主要由注册登陆模块、学生选课模块、师生教学模 习交流，为学院制定新的教学大纲、教学计划提供了 块、问题讨论模块、实时答疑模块、成绩生成模块、后 极具价值的参考意见。加强了学院同国内外专家、学 台管理模块等几部分组成。 者在教学和科研领域的交流与合作，推动了教学和 其一为网络自主学习平台。利用了黑龙江大学 科研水平的不断提高，促进了学院教学团队的和谐 校园网的优势，采用Ｂ／Ｓ模式，保证在校园内，学生 建设和良ｆ生发展。 能够合理地利用自己的业余时间网上学习，促进了 （三）重视实验教学环节，提高学生动手能力 学生对专业知识的理解与应用，培养了学生的知识 计算机硬件系列课程的实践教学环节对学生的 学习能力和获取能力；并安排教师定期在线为学生 理论学习、动手能力和创新能力的培养起到了重要 解决疑难问题，使学生的自学更有目的性和方向性。 的作用，学院增加了对硬件实验设备的投资，增设了 其二为在线考试系统。据此学生能够随时检测 综合性设计性实验环节，改进了现有的硬件实践教 自己近期的学习效果，教师能够准确掌握学生近期 学评价体系，收到了很好的效果。 的学习情况，是便于广大师生交流的时空平台，实现 在实验课程建设的过程中，学院在制定实践教 了真正意义上的全面互动，借助现代教育技术等先 学大纲，更新实践教学内容、教学手段的同时，还开 进的教学手段以及网络环境使教学效果明显提高， 设了Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ语言硬件程序设计课程。通过这门 使学生的创新能力和实践能力有了明显的增强。 课程的学习，学生能够应用该语言，结合相关的硬件 设备，自行开发设计集成电路芯片。以数字逻辑、计 【参考文献】 算机组成原理实验课程建设为例：随着大规模集成 ［１】赵若阳，李宁，库少平．中国硬件课程体系及内容改革的 电路的发展，电路的设计方法也与以前大不相同，数 思考［Ｊ】．计算机教育，２００６，（３）． 字逻辑课程只讲授了电路设计的基本原理，而与生 ｆ２】中国高等院校计算机基础教育改革课程研究纽．中国 产实际存在一定的差距，因此，在数字逻辑课程中增 高等院校计算机基础教育课程体系［Ｍ］．北京：清华大学 加了Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ硬件描述语言再辅以Ｑｕ￣ｕｓ ＩＩ硬 出版社，２００４：４０－６３． ［责任编辑宋一兵】 ７９