高職計算機硬件教學系統性與實踐性探討

【摘? 要】隨著電腦的廣泛應用，電腦已經發展成為了人們日常生活中必不可少的一個組成部分。在現在的高職院校教育制度體系中，計算機專業被認為是一門很重要的綜合實踐性很強的專業，它與信息化時代的發展緊密地相聯，計算機科學和技術正在不斷地更新換代，因此，對于從事計算機專業的學生，不但要求其理論知識基礎扎實，還需要他們具有極強的自主動手能力。

【關鍵詞】高職計算機硬件教學; 系統性; 實踐性

引言

關于高職院校計算機教育課，培養的方向不同，所需要學習的知識點也不同，其中電腦設備與原理，硬件與軟件組裝、網絡設備與原理這三點都是最為核心的知識點，同時，也是具有系統性、實踐性比較強的關鍵點。對于這類的課程，僅僅依靠課堂教師的示范性講解，只會導致學生失去興趣。作為一門計算機專業的一項核心技術課程，要求學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絡的的基本運行機制，只有教材與實踐相結合，學生才能真正搞懂計算機的硬件基本原理。

1.當前高職學校計算機硬件教學存在的問題

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課程的重要一環，對學生綜合能力的培養至關重要。但是從當前的相關教學課程內容設置情況來看，對于該部分的重視程度顯然還遠遠不夠，尤其是與硬件有關的課程仍然被認為是一個難點，其產生這種現象的根本原因可能就不外乎以下三點：

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

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

（3）計算機科學的課程教育所針對的研究者和學習目標主要是那些需要具備相應的硬件設計知識和技術能力的專業學生，對于他們來說，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，因而在課堂教學中這一部分的教學效果也非常不佳。并且當前的實驗裝置大多數都是由實驗盒構成，不能夠體現出硬件的設計理念。因而對電腦硬件進行充分的學習，對它們的工作原理進行掌握，是我們必須著重研究與突破的課題。

2.計算機硬件教學的系統性與實踐性

2.1推動科學的教材體系建設

從實際情況上來看，計算機和應用類硬件課程所需要考慮的兩個難點。一方面主要是由于教材中的內容分類劃分混亂，內容與知識點相互重復，形成了學習的重疊性和局限性，一個簡短的例子就是在微型電腦中對基本原理的知識點進行了多次的解釋。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的邏輯性，但卻不是依照傳統計算機硬件技術的邏輯性。我們應該依據現代計算機的發展觀點對整個計算機硬件結構進行分析。在現代計算機技術進步和發展的階段里，計算機的工作原理和運行過程變化較少，但它們在硬件設備上所確定的性能卻會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展，所謂計算機電腦發展時期就是根據各個類型電子器件發展階段進行差異區別與劃分。而且另一個重要方面特點是，流水線和各類處理器的系統也都得到了改進和完備。由于整個計算機的一些指令系統都具有一個永恒的特性，因此它們的變動性比較輕微。

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關于計算機硬件教學的課程結構框架體系的設置，將計算機教學過程的具體實施過程劃分成三個層次，前兩個階段的基本層次主要是以基礎原理的教學實踐和方法為主，到第三個層次則主要是為了體現對于計算機硬教學技術的深入研究和發展。掌握對計算機基本原理及編程語言的認識，基本原理中的內容本身就是被視為一個具有先導性的信息內容，因而它們所進行的信息內容設置必須以實際使用語言時所需要的信息量來作為主要設置依據，不要太過繁瑣，否則便可能會喪失簡潔度。

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行設計，這些是高職院校計算機專業學生應該要具備的知識和技術能力，高職院校較為注重設計技術能力的訓練，在高職院校的課程當中比較多地涉及這一部分。在項目的教學設計方面要恰當地增添一些 eda 的教學內容，尤其是 isp 的教學技術極大地改善了課程的設計工作效率。另外，還要向學生講解清楚，認識到軟件編程和硬件編程兩種方法之間存在著共同點。因此這門課程的教學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機制。許多硬件的功能都是可以借助于軟件來發展和替代的。因此對指令和語言以及相關傳輸網絡系統的設計來說就越加重要。良好的系統不但會促進計算機的設計效率，更是會促進整個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踐性恰恰是高性能電腦的一種固定追求，合理地進行課程教學會加強學生的自主創新能力。

3.提高高職計算機專業學生實踐能力的措施

3.1創新教學方式

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

3.2實行創新實踐小組式學習，設置開放式實驗

實驗教學不僅需要讓全體學生熟練地掌握基本的計算機運算和操作，還要培養全體學生的自主學習能力與探索創新能力，計算機這個專業也是在不斷地更新換代的，只要學生具備一些簡易的基礎知識是遠遠不夠的，必須做到的就是要與時俱進，不斷地學習新知識，所以把全體學生劃分成幾個小組，讓每個小組根據自己小組的學習興趣，自主選擇實驗的內容，在一個實驗室里去進行自主的學習，通過不斷的數據分析、設計和調試實驗系統，對于學生的創新能力和動手技巧等方面都會有著極其重要的益處。

3.3開展校企合作

無論學生在學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，只有在實際的職業工作中，才能夠真正地學以致用，將學校里可以獲取的知識和工作中的具體實際情況相結合，實現學生的人生價值。因此，實訓課程已經成為高職學校計算機課程教學的一個重要組成部分，學校和計算機教師們需要充分地挖掘校內和校外的資源，為廣大學生量身定制地創造實訓課程的機會，通過模擬化教學、專業崗位實習等形式為學生提供更多的專業崗位學習機會，這有利于廣大學生更好地就業。

4.根據計算機硬件的系統性構建硬件實驗室

為了滿足人們對計算機硬件的現代化實踐需求，硬件實驗室是必須要做好的。它是一種對計算機硬件課堂教學設計的實踐性和系統化要求。對于一個大型計算機硬件實驗室的建設而言，首先我們需要進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原理不斷地進行變形，其中所涉及的系統化和技術逐步演進的趨勢以及它們所涉及的技術逐步變化與其發展的屬性等這些各個方面都有影響，與此同時，還需要我們充分兼顧相應軟件編寫的程序。實驗室由核心向外圍，從簡單向復雜，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、微型化程序和驅動模塊進行設計。具體來說主要包含了以下幾個的方面：（1）一個由運算器、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、地址和控制總線的設計等要求來建立一個能夠進行數據存儲的系統。（3）通過對外設、接口、中斷、 dma 及其它與相應的接口驅動程序的設計等來建立 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方面出發來改善和提高計算機的整體性，為我國現代計算機硬件技術的進步保證了其延展性。

5.結語

所謂計算機硬件架構的系統性是指計算機硬件技術進步和發展的一種基礎性信息資源，對于現代計算機硬件課程教學來說，要有一個調整思路，堅持自己的系統性與實踐化的追求，不但需要我們的學生必須熟悉并掌握良好的計算機硬件的基本原則，而且還需要其學會計算機的架構設計觀點。要讓學生積極地去探索計算機技術發展與研究的方法，啟發他們的創造性思路。

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