有關(guān)計算機硬件基礎(chǔ)論文
計算機教學(xué)是高校教學(xué)中不可缺少的重要部分,然而目前很多計算機教學(xué)都相對較為落后,并且不能適應(yīng)社會對人才的基本需求,因此還需要對計算機硬件基礎(chǔ)課程進行改革,從而更好的適應(yīng)社會發(fā)展的基本需要。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的有關(guān)計算機硬件基礎(chǔ)論文，供大家參考。
有關(guān)計算機硬件基礎(chǔ)論文范文一：“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”創(chuàng)新教學(xué)研究
摘要：在深入分析“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程在傳統(tǒng)授課模式下所呈現(xiàn)的一些現(xiàn)狀后，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及教學(xué)方法三個方面提出了一些切實可行的創(chuàng)新理念與創(chuàng)新方法，并逐步應(yīng)用于實際教學(xué)中，對于提升學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)能力起到了一定的效果。
關(guān)鍵詞：創(chuàng)新教學(xué);電子示教板;5-4-3方法
作者簡介：崔靜(1982-)，女，河北阜平人，軍械工程學(xué)院信息工程系，講師;李寧(1982-)，男，河北衡水人，軍械工程學(xué)院訓(xùn)練部，講師。(河北 石家莊 050003)
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079(2013)08-0041-02
一、創(chuàng)新教學(xué)的內(nèi)涵
“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”是一門基礎(chǔ)性課程，其主要依托8086系統(tǒng)機，重點講述了8086CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、存儲器組織特點以及相應(yīng)接口芯片工作原理。由于課程理論性較強，內(nèi)容難度較大，在授課過程中學(xué)員經(jīng)常會出現(xiàn)枯燥厭煩的情緒，因此如何提高學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)員的實際動手能力就成為了每一名授課教員亟待解決的問題，而要解決這些問題的根本途徑就是創(chuàng)新教學(xué)。
當(dāng)前，教學(xué)過程中所能采用的教學(xué)方法和教學(xué)手段十分豐富且都較為成熟，因此筆者認(rèn)為本文所理解的“創(chuàng)新教學(xué)”并不僅僅拘泥于在“教”的方法、手段和內(nèi)容上不斷探索，尋求突破，同時應(yīng)兼顧于“學(xué)”，特別是對于基礎(chǔ)類課程的教學(xué)，如何通過將現(xiàn)有的各種教學(xué)方法手段有機結(jié)合充分調(diào)動學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和主動性，進而提高教學(xué)質(zhì)量，并同時拓展學(xué)員的知識能力和素質(zhì)，這才是課程創(chuàng)新的最終落腳點。而實現(xiàn)這一目的的最有效途徑就在于結(jié)合課程自身特點不斷完善教學(xué)全過程的科學(xué)謀劃和總體設(shè)計。
因此本文在充分分析實際授課過程中存在的一些問題后，以具體的講解內(nèi)容為例詳細(xì)闡述創(chuàng)新教學(xué)在計算機硬件課程中的應(yīng)用。
二、課程授課方式的現(xiàn)狀
1.教員始終占主導(dǎo)地位
傳統(tǒng)授課常表現(xiàn)為“你寫我記，你講我聽，你出題我解答”的模式，過多強調(diào)教員的主導(dǎo)作用，結(jié)果教員在課堂上從始講到終，力求把所有知識點都灌輸給學(xué)員。一節(jié)課結(jié)束，教員講得筋疲力盡，學(xué)員聽得迷迷糊糊，效果自然不佳。盡管結(jié)合了豐富的多媒體手段，但是在課堂上仍會出現(xiàn)學(xué)員分神、打盹的現(xiàn)象。出現(xiàn)這些情況的根本原因在于，學(xué)員始終處于被動模式，一直充當(dāng)著觀眾的角色，沒有真正融入到一節(jié)課當(dāng)中。因此如何提高學(xué)員的學(xué)習(xí)能動性則成為了創(chuàng)新教學(xué)的首要目的。
2.課程設(shè)計平鋪直敘
計算機類課程不同于數(shù)學(xué)、物理等課程，沒有較強的邏輯性，因此在內(nèi)容講授中通常都是按照以基礎(chǔ)知識為起點，由淺到深，由現(xiàn)象到本質(zhì)，一步一步解決問題的步驟來進行內(nèi)容的安排。
比如在講“可編程定時器/計數(shù)器芯片8253”時，往往第一步講芯片的功能，第二步講芯片的引腳與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，第三步講芯片的編程，這種授課順序?qū)τ谥R的傳授順理成章，但是知識點之間的銜接顯得過于生硬，內(nèi)容編排沒有任何懸念，使學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中沒有形成明顯的問題鏈，容易失去學(xué)習(xí)的熱情和積極性。因此如何巧妙合理地設(shè)計一節(jié)課的知識內(nèi)容也成為了教學(xué)創(chuàng)新中不可忽略的。
3.學(xué)員課堂參與度低
在目前的教學(xué)過程中，學(xué)員實際參與的環(huán)節(jié)也僅限在課堂上回答教員的提問。雖然教員也會給學(xué)員布置課下的預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)任務(wù)，但是并非所有的學(xué)員都以積極的態(tài)度來完成這些任務(wù)，甚至有的學(xué)員抱著得過且過的思想對待課下的相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。長此以往，課堂上不能吸收消化的知識在課下又不去認(rèn)真揣摩、研究，這勢必造成舊知識沒有消化、新知識又不能吸收的窘境，從而造成學(xué)員的學(xué)習(xí)態(tài)度日漸消極，學(xué)習(xí)效果差強人意。因此如何幫助學(xué)員克服思想上的惰性，使其能夠認(rèn)真對待預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)任務(wù)，促進學(xué)員理解與吸收所學(xué)的知識，也成為了創(chuàng)新教學(xué)需要思考的問題。
三、創(chuàng)新教學(xué)在課程中的體現(xiàn)
1.創(chuàng)新教學(xué)的設(shè)計理念
開展創(chuàng)新教學(xué)的首要任務(wù)是有明晰的創(chuàng)新理念。創(chuàng)新理念的根本目的是為了更好地促進“教”與“學(xué)”之間的互動，因此理念的提出既要滿足實際需要又要對學(xué)員的未來發(fā)展有所幫助。基于上述考慮，本文將“四個充分結(jié)合”的理念融入到了計算機硬件課程中。
第一，理論教學(xué)與實踐演練充分結(jié)合。通過學(xué)習(xí)該課程，對學(xué)員的最終培養(yǎng)目標(biāo)并不僅是掌握相關(guān)理論，更應(yīng)側(cè)重于在理論基礎(chǔ)上的實踐應(yīng)用，真正做到學(xué)以致用。
第二，教員講授與學(xué)員自學(xué)充分結(jié)合。教員在“授業(yè)、解惑”的同時更應(yīng)做到“傳道”。通過引導(dǎo)，讓學(xué)員在自主學(xué)習(xí)的過程不斷啟發(fā)思考、總結(jié)規(guī)律、掌握方法，達到“授之以漁”的目的。
第三，調(diào)動熱情與硬性要求充分結(jié)合。并非每名學(xué)員都會認(rèn)真自覺地投入課程學(xué)習(xí)，因此，在采用多種教學(xué)手段、方法增強課程自身吸引力的同時，還要通過提出硬性要求激勵、引導(dǎo)學(xué)員開展學(xué)習(xí)。
第四，知識傳授與素質(zhì)培養(yǎng)充分結(jié)合。綜合素質(zhì)的高低是衡量人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，而課程教學(xué)作為人才培養(yǎng)的主渠道，不應(yīng)僅局限于講授課程內(nèi)容本身，還應(yīng)為提升學(xué)員的綜合素質(zhì)創(chuàng)造條件。
2.創(chuàng)新教學(xué)的具體實施
(1)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新。為了改變平鋪直敘的授課內(nèi)容，活躍課堂氛圍，在每節(jié)課的內(nèi)容編排上教員都應(yīng)精心組織，盡量使本堂課內(nèi)容生動而具有懸念，能調(diào)動學(xué)員積極思考。下面就以“可編程定時器/計數(shù)器芯片8253”為例詳細(xì)說明教學(xué)內(nèi)容如何實現(xiàn)創(chuàng)新。
第一，巧妙引入教學(xué)內(nèi)容。對于8253芯片，在學(xué)員看來這是一個全新而陌生的芯片，因此對于芯片的引入，筆者就以2008年奧運會中一組經(jīng)典鏡頭——“歷史的足跡”為例來引入。在這組鏡頭中，通過計算機定時控制燃放29枚煙花，形成29個足印，每一個足印以恒定的速率向會場中心移動，預(yù)示著中國將成功舉辦此次奧運會?？赐旰喍痰囊曨l后，教員可以向?qū)W員提出問題：29枚煙花是如何實現(xiàn)定時燃放的?用什么技術(shù)可以實現(xiàn)定時控制?由于這組鏡頭學(xué)員大都比較熟悉，因此對于提出的問題不僅容易理解而且將會產(chǎn)生濃厚的興趣，教員可借此機會提出定時器的概念。 第二，合理設(shè)置懸念情節(jié)。在引入了8253芯片后，教員可以直接向?qū)W員提出假設(shè)，即用8253實現(xiàn)對煙花燃放的定時控制，引起學(xué)員對8253芯片的強烈興趣。教員進而采用倒推的方式，以8253的工作原理為起點，在講述原理過程中逐步引入8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳等相關(guān)基礎(chǔ)知識，這樣就在離散的內(nèi)容之間增加了緊密的邏輯關(guān)系，整個課堂氣氛不再是沉悶平淡。
第三，豐富多彩的課后小結(jié)。在所有知識點講解結(jié)束后，最終教員要進行內(nèi)容小結(jié)，小結(jié)的形式嘗試脫離以前常規(guī)的總結(jié)模式，而以一個仿真模擬軟件取而代之。比如可以利用本節(jié)課知識模擬8253的簡單工作過程，最終實現(xiàn)煙花的定時燃放。如圖1所示。
(2)教學(xué)手段的創(chuàng)新。在硬件課程的學(xué)習(xí)中，由于所講的知識比較抽象，學(xué)員總覺得有些芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)看不到、摸不著，不能深入理解相關(guān)知識點。這時，教員在授課中可提供一些類似描述芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“電子示教板”，讓學(xué)員根據(jù)自己的理解可以動態(tài)地在示教板中進行操作，自行將所學(xué)的芯片知識在示教板中靈活運用。如圖2所示。這對于激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣、鞏固基礎(chǔ)知識發(fā)揮了重要的作用。
(3)教學(xué)方法的創(chuàng)新。教學(xué)創(chuàng)新的根本目標(biāo)是提高學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)員在快樂與興趣中不斷探索知識、解決問題，最終提高其自身的綜合能力素質(zhì)。因此在實際教學(xué)中除了在客觀上不斷提升課程的吸引力外，比如教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段的創(chuàng)新，同時還應(yīng)該在主觀上對學(xué)員進行激勵與督促，目的是讓大多數(shù)學(xué)員都能夠積極參與到課程中來?；谶@個思路，筆者將一種使學(xué)員具有較高參與度的教學(xué)方法引入到了硬件課程中，這種方法簡稱為“5-4-3”法，具體描述如下：
“5”即課堂前5分鐘。主要針對上次課布置的課后作業(yè)以隨機抽點的方式對學(xué)員進行檢查，并解答學(xué)員的有關(guān)疑問。
“4”即課堂中間的4分鐘。主要針對上次課布置的自學(xué)預(yù)習(xí)任務(wù)，以隨機抽點的方式安排學(xué)員進行講授。對于講授的內(nèi)容，教員應(yīng)精心安排，內(nèi)容既不能太難，這樣會打擊學(xué)員的積極性，但也不能過于簡單。最好是讓學(xué)員能通過以前所學(xué)的舊知識，再結(jié)合預(yù)習(xí)的新知識最終將布置的任務(wù)順利完成，這樣就達到了知識點之間承前啟后的目的。
“3”即課堂后期的3分鐘。在基礎(chǔ)知識基本講解完的基礎(chǔ)上，教員可以設(shè)計一道思考題讓學(xué)員思考討論，這對于拓展學(xué)員的思維能力起到了一定的作用。
四、小結(jié)
本文從實際教學(xué)出發(fā)，結(jié)合課程中具體的“可編程定時器/計數(shù)器8253芯片”分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及教學(xué)方法三個方面提出了一些切實可行的創(chuàng)新理念與創(chuàng)新方法。這些方法的綜合運用在實際運用中發(fā)揮了一定的作用，學(xué)員的整體學(xué)習(xí)效果有了顯著提高。
參考文獻：
[1]孫怡，張敏.基于任務(wù)驅(qū)動的計算機教學(xué)探討[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2012，(5).
[2]劉卓會.創(chuàng)新教學(xué)模式 打造高效課堂[J].中國教育技術(shù)裝備，2012，(9).
有關(guān)計算機硬件基礎(chǔ)論文范文二：高校計算機硬件基礎(chǔ)課程教學(xué)探索
摘要：在計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程中開展了“口袋實驗室”的探索。為學(xué)生提供軟硬件資源，在課后進行自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，提高了教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：軟件基礎(chǔ);教學(xué)探索;高校計算機
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324(2014)42-0165-03
一、引言
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機硬件基礎(chǔ)課程已經(jīng)成為了理工科專業(yè)學(xué)生的必修課程，它的綜合性和實踐性強，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。該課程是硬件和軟件相結(jié)合的一門課程，在硬件設(shè)計方面，達到能設(shè)計接口電路的水平;在軟件開發(fā)方面，培養(yǎng)學(xué)生使用匯編語言或者C語言進行程序設(shè)計的能力，達到能編寫接口程序和設(shè)備驅(qū)動程序的水平。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計算機的基本組成結(jié)構(gòu)和工作原理，更重要的是使學(xué)生掌握硬件電路設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)能力，培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識解決實際問題，因此課程的實踐性非常強。
二、計算機硬件基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題
由于該課程教學(xué)內(nèi)容比較抽象，知識點多，學(xué)生普遍反應(yīng)不好學(xué)，學(xué)習(xí)起來缺乏興趣，這樣就更加大了該課程在教學(xué)上的難度。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(一)在教學(xué)方法方面
傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本以教師講授為主，學(xué)生大多只是被動地接受。由于課程涉及的概念多、專有名詞多、接口芯片多，理論基礎(chǔ)復(fù)雜，往往使初學(xué)的學(xué)生感覺入門較難。計算機的接口設(shè)備之間通常使用匯編語言編程，而該語言屬于低級語言，編程復(fù)雜，比C語言等高級語言更難掌握，單純理論講授使學(xué)生難以理解，會使學(xué)生覺得枯燥無味，失去學(xué)習(xí)的興趣。由于該課程的邏輯性和完整性強，計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)，不同的CPU采用的指令各不相同，而指令系統(tǒng)又是匯編語言程序設(shè)計的基礎(chǔ)，指令掌握不好，就會給編程帶來困難，各部分知識銜接緊密，一環(huán)扣一環(huán)，因此，學(xué)生必須全面地掌握各個知識點，否則將會嚴(yán)重地影響學(xué)習(xí)效果。該課程還有一個特點就是硬件電路圖多，接口芯片應(yīng)用舉例多，包括各種芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、時序圖、硬件電路圖等，接口芯片的應(yīng)用不僅僅要設(shè)計硬件電路，而且要編寫應(yīng)用程序，畫出程序流程圖等。
由于硬件學(xué)習(xí)的難度較大，因此在學(xué)生中普遍存在重視軟件忽視硬件的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種傾向的原因是多方面的：一方面是硬件課程掌握起來花費的時間多，個別學(xué)生存在急功近利的錯誤認(rèn)識等;另一個重要的方面是硬件系列課程的教學(xué)改革力度不夠，使得目前的教學(xué)方法無法與飛速發(fā)展的計算機技術(shù)接軌，無法滿足學(xué)生獲取新知識的需求。
(二)在教學(xué)內(nèi)容方面
計算機硬件基礎(chǔ)課程基本上都是以微機或者單片機為藍(lán)本來學(xué)習(xí)計算機原理，教材內(nèi)容覆蓋面大。課程往往是以8086/8088、80386或是80486微機的結(jié)構(gòu)為主線，首先講不同類型微機的硬件結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)的指令系統(tǒng)，然后是基于該系統(tǒng)的匯編語言程序設(shè)計，最后是各種接口芯片的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。但是由于理論學(xué)時有限，在教學(xué)過程中只能夠選擇一種微型機芯片或者是某種型號的單片機進行教學(xué)，為了適應(yīng)微型計算機系統(tǒng)的飛速發(fā)展，必須改革教學(xué)內(nèi)容，既要強化基礎(chǔ)知識，又要加強對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng);既要把典型的微型計算機原理和架構(gòu)傳授給學(xué)生，又要把計算機技術(shù)發(fā)展的最新水平和狀況介紹清楚，使學(xué)生能夠舉一反三、觸類旁通，通過學(xué)習(xí)一種典型的芯片達到對同類芯片的普遍認(rèn)知，從而具備獨立自主的學(xué)習(xí)能力。其次，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，微型計算機更新?lián)Q代頻繁、新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，硬件基礎(chǔ)教學(xué)中的基礎(chǔ)性和先進性、前沿性的矛盾比較突出。當(dāng)今的微型計算機已經(jīng)從原來的32位全面進入64位。而現(xiàn)在的教學(xué)中還是以16位微機為基礎(chǔ)的。因此，該課程內(nèi)容顯得繁雜難學(xué)，跟不上時代。
教學(xué)內(nèi)容的改革主要思想是要增加對現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng)的介紹。在常規(guī)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加現(xiàn)代微機系統(tǒng)中的新技術(shù)、新應(yīng)用和新方法，如USB總線技術(shù)、高速緩存Cache技術(shù)、多核技術(shù)、高性能計算機、計算機體系結(jié)構(gòu)等知識的介紹，以32位微機的典型代表80486和Pentium作為基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，選用教材也應(yīng)該反應(yīng)這種變革，同時兼顧64位微機的介紹。這樣既開闊了學(xué)生的視野，讓學(xué)生能更深入地理解軟、硬件結(jié)合設(shè)計系統(tǒng)的方法，又能增強學(xué)生將來就業(yè)的競爭性。
(三)在實踐教學(xué)方面
由于計算機硬件基礎(chǔ)課程是一門實踐性非常強的課程，只有通過實踐才能真正地理解其中的知識點，使學(xué)生不僅知其然，而且知其所以然。當(dāng)今社會提倡創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)生如果不通過動手實踐，只是死記硬背書上的理論，無法達到教學(xué)的目的。但是，由于實踐教學(xué)中存在的實驗設(shè)備不足、方法單一，實驗內(nèi)容不能達到學(xué)生能力培養(yǎng)的目的，再加上知識點多，學(xué)生的學(xué)習(xí)時間有限，忽視對實驗結(jié)果的深入分析和理解，導(dǎo)致部分對實踐教學(xué)內(nèi)容失去興趣，往往難以把實驗的內(nèi)容應(yīng)用在后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作中。因此，當(dāng)前的實踐教學(xué)無法培養(yǎng)學(xué)生必要的設(shè)計、創(chuàng)新能力，無法使學(xué)生感受到所學(xué)知識的應(yīng)用價值，有必要在這一基礎(chǔ)上進行能力培養(yǎng)的擴展。以為國家培養(yǎng)合格人才為目標(biāo)，重視實踐教學(xué)的作用，改進教學(xué)內(nèi)容，把實踐教學(xué)放到和理論教學(xué)同等重要的地位。
現(xiàn)在的硬件基礎(chǔ)實驗多為驗證性實驗，缺乏綜合性實驗和設(shè)計性實驗。學(xué)生往往是照抄書上的程序，然后在實驗設(shè)備上運行來觀察運行結(jié)果，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，更無法提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)獲取知識的能力，因此教學(xué)效果不理想。目前大，多數(shù)高校計算機硬件基礎(chǔ)課程都是采用某種類型芯片的實驗箱進行，而這些實驗箱提供的實驗內(nèi)容為固定模塊化的組織形式，學(xué)生只需要連接較少的導(dǎo)線，輸入現(xiàn)成的程序就可以完成實驗，由于實驗內(nèi)容和方法的局限性，學(xué)生處于被動接受的地位，從而使學(xué)生無法發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性。
三、基于“口袋實驗室”的實踐教學(xué)新模式
以往學(xué)生做硬件類實驗都必須在硬件基礎(chǔ)實驗室里進行，用到的實驗器材包括面包板、電源、萬用表、示波器等，但是由于實驗儀器陳舊、老化，實驗內(nèi)容落后于技術(shù)的不斷發(fā)展。而且由于學(xué)生人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實驗設(shè)備數(shù)，往往是幾個學(xué)生一組做一個實驗。甚至有時候由老師將實驗過程和結(jié)果向?qū)W生展示，而學(xué)生得不到充分的應(yīng)用實驗設(shè)備的機會。隨著新技術(shù)的發(fā)展，目前的小型硬件開發(fā)板已經(jīng)可以通過USB接口連接到電腦上，再配合圖形界面的閃存編程器和調(diào)試工具等就能完成硬件基礎(chǔ)實驗，讓學(xué)生的實驗不再局限于在傳統(tǒng)的實驗室進行。 國內(nèi)一些高校已經(jīng)開始推行“口袋實驗室”的教學(xué)創(chuàng)新，口袋實驗室是將名片大小的實驗板卡發(fā)到每個學(xué)生的手上，裝在口袋里可以隨身攜帶，隨時操作，在完成各種基本實驗的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生的興趣，發(fā)揮學(xué)生的獨創(chuàng)精神。清華大學(xué)、華中科大、浙江大學(xué)等國內(nèi)名牌高校已經(jīng)開始大力推行口袋實驗室的實踐和創(chuàng)新，其他高校也緊隨其后。比如，華中科技大學(xué)電信系的150名學(xué)生每人拿到了德州儀器(TI公司)捐贈的一塊能揣進口袋，僅有名片大小的LaunchPad開發(fā)板，學(xué)生可以在寢室、圖書館等地輕松做實驗。清華大學(xué)學(xué)生則獲得了Xilinx公司捐贈的Spartan 3開發(fā)板。浙江大學(xué)的學(xué)生以分組的模式開展，每個小組使用一塊開發(fā)板。為使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容，不設(shè)實驗室實驗，學(xué)生分組后發(fā)給實驗板和軟件，課下自行安排，不設(shè)統(tǒng)一的作業(yè)，由分組學(xué)生自行討論后制定設(shè)計課題，以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。不設(shè)筆試性考核，進行全部學(xué)生參加的各組自選課題大作業(yè)演示和答辯，期末的答辯和演示成為教和學(xué)的最好檢查。國內(nèi)其他一些高校也開始了口袋實驗室的創(chuàng)新嘗試，使用的開發(fā)板大多以Xilinx，Altera公司的FPGA板卡為主。
借鑒其他高校的成功經(jīng)驗，我們在計算機硬件基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程中開展了“口袋實驗室”的創(chuàng)新研究，按照方案制定、授課實踐、形成結(jié)果、總結(jié)推廣的步驟實施。其中，方案的制定需要決定硬件開發(fā)板的選型和配套開發(fā)軟件，由于FPGA芯片具有靜態(tài)可重復(fù)編程以及動態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性，可以像軟件一樣通過編程來修改硬件的功能。學(xué)生可以通過硬件描述語言完成各種數(shù)字電路到高性能CPU的設(shè)計。使用FPGA還可以縮短設(shè)計時間，特別是當(dāng)電路有少量改動時，F(xiàn)PGA的優(yōu)勢更加突出，因此，采用FPGA芯片進行口袋實驗室的選型優(yōu)勢較為明顯。與開發(fā)板配套的軟件資源豐富，并且要提供豐富的實例以供學(xué)習(xí)分析。除了給學(xué)生提供硬件開發(fā)板和配套的軟件以外，編寫基于FPGA的硬件實驗參考教材供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。開發(fā)板的管理采取學(xué)生分組借用的方式，建立損壞賠償機制，促使學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。學(xué)生可以選擇在宿舍、機房、實驗室等場合進行實驗。
在實驗內(nèi)容的設(shè)計上分為三個類型，驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗。緊貼硬件基礎(chǔ)課程的理論教學(xué)過程，要求學(xué)生完成存儲器設(shè)計實驗，I/0中斷實驗、輸入輸出接口實驗、A/D和D/A實驗等基本理論實驗。并且及時更新實驗內(nèi)容，循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，為學(xué)生開展自主創(chuàng)新活動提供條件。為此，可以將多個獨立的驗證性實驗內(nèi)容組合成一個綜合實驗的方式來實現(xiàn)，如將5255并行芯片、8254定時器及8259的中斷實驗，綜合成一個由中斷及定時器控制的彩燈循環(huán)顯示電路的綜合設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和獨立工作能力。還可以利用當(dāng)前應(yīng)用廣泛的PCI、USB線以及Windows驅(qū)動程序編寫等內(nèi)容，要求學(xué)生分組進行設(shè)計課題的制作，設(shè)計課題由學(xué)生自選題目，該題目可以與每年進行的全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽項結(jié)合，以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。對于綜合性和創(chuàng)新性實驗，學(xué)生需要撰寫實驗報告，總結(jié)個人實驗的結(jié)果和體會，通過實驗報告的撰寫可以培養(yǎng)學(xué)生對科技活動的總結(jié)能力，科技論文的寫作能力。并且采取課堂匯報的方式，由學(xué)生講解、演示，教師提問的方式進行考核。學(xué)生通過課題設(shè)計熟悉用語言實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的多種方法，學(xué)會工程調(diào)試的基本思想，理解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的整體概念，體會團隊合作的重要性。使學(xué)生具有了一定的軟硬件開發(fā)能力，還可以讓學(xué)生了解當(dāng)前計算機應(yīng)用領(lǐng)域的先進技術(shù)，接受新的設(shè)計思想和方法，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，可以更好地適應(yīng)今后的工作和學(xué)習(xí)，達到良好的實驗效果。
四、結(jié)束語
計算機硬件基礎(chǔ)課程是一門理論性和實踐性都很強的課程。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，課程的內(nèi)容也產(chǎn)生了很多新的元素，這就要求改進傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式以適應(yīng)素質(zhì)教育和鼓勵創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求。基于口袋實驗室的計算機硬件課程教學(xué)模式可以在學(xué)時數(shù)有限的約束條件下，為達到較好的教學(xué)效果提供支持，體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新思路。解決計算機硬件基礎(chǔ)課程重理論、輕實踐的弊端，改善硬件類課程實驗設(shè)備不足、教學(xué)力量薄弱的瓶頸，增強學(xué)生的動手能力。
參考文獻：
[1]劉多文.關(guān)于計算機硬件實驗教學(xué)改革的思考[J].電腦知識與技術(shù)，2010，(19).
[2]熬志光.非計算機專業(yè)“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)研究[J].計算機教育，2009，(10).
[3]黃雷，南建國.“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”實踐教學(xué)改革探討[J].軍隊院校計算機基礎(chǔ)教學(xué)探索研究，2010.
有關(guān)計算機硬件基礎(chǔ)論文相關(guān)文章：
4.關(guān)于計算機硬件日常維護及其故障排除的研究論文