時間：2023-03-29 09:26:16
引言：易發表網憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇計算機硬件課程論文范例。如需獲取更多原創內容，可隨時聯系我們的客服老師。
目前國內高校的計算機專業硬件類主干課程從低到高分成數字邏輯、計算機組成原理和計算機體系結構。主要存在兩個問題：一是教學內容相對老化：課程內容講述以中小規模、集成電路設計數字系統，與當前大量使用大規模超大規模集成電路和EDA工具的大趨勢不符合；二是各課程之間尤其是數字邏輯和計算機組成原理的各知識點關聯性不強。計算機組成原理的控制器設計以微程序方法為主，與當今廣泛采用的RISC處理器的硬接線法控制器技術不相適應。
計算機組成的實驗內容是對設計好的部件進行連線，學生對各部件的具體實現并不是很清楚。我們希望通過教學內容的改革，使學生能深入了解計算機尤其是CPU部件的硬件實現細節，為后續的計算機體系結構的學習打下。
2數字邏輯與部件硬件課程設計課程內容更新分
2.1數字邏輯電路基礎內容
基礎部分內容包括兩大部分。第一部分是VHDL語言和EDA工具的使用。我們講述的所有內容都要求學生能用VHDL語言描述，EDA工具選擇與實驗配套的Xilinx ISE，與實驗的側重點不同，課堂內容中主要使用仿真部分功能。第二部分是電路基礎部分包括組合電路部分的基本的邏輯門，多路器和譯碼器，算術電路。時序電路部分的觸發器、寄存器、計數器、有限狀態機。有限狀態機是CPU控制器的基礎，除了要求掌握用觸發器和邏輯門實現外，還要學生掌握用計數器和多路器實現有限狀態機。講述密碼鎖實現的兩種方法：一種實現方法是傳統的作為一個整體的有限狀態機來實現。第二種方法是把整個有限狀態機分成兩部分：數據通路由數據寄存器、多路選擇器和比較器構成；控制器的有限狀態機根據數據通道的狀態對數據通道進行控制。在有限狀態機中引入數據通道和控制單元的概念，加深學生對計算機部件及其相互關系的理解。
2.2計算機部件相關內容
這部分內容主要講述三大部分內容：一是指令系統，以RISC架構的MIPS指令系統為主線；二是在講述了密碼鎖的基礎上引入CPU的數據通路及控制器的實現，控制器講述微程序及硬接線法，并以RISC處理器中常用的硬接線法為重點；第三部分內容是綜合前面學的知識，講述實現一個單周期簡單CPU的過程。簡單計算機的狀態單元有程序計數器PC、程序存儲器IM、數據存儲器DM和寄存器文件RF。程序計數器是一個32位的寄存器：寄存器的輸出值指向當前指令，輸入PC′指向下一條指令。程序存儲器只有一個讀口，它有一個32位的地址輸入A，32位的數據讀輸出（指令）RD。寄存器文件包含32個32位寄存器，包含兩個讀口和一個寫口。每個讀口對應5位地址輸入，A1和A2，對應的數據口為RD1和RD2，一個寫口WD3對應的5位地址A3。數據存儲器可讀寫，如果寫信號WE有效，數據從WD口寫入存儲器，否則數據從RD口讀出。除此之外，還有加法單元計算地址及跳轉。所有部件用VHDL語言描述，配合實驗課程在實驗儀上完成一個十多條指令的RISC CPU的設計。
3計算機體系結構課程內容及實驗設置
去除重復的MIPS指令系統，增加新的數據級并行內容，增加硬件具體實現的實驗，分兩步實現：第一步，在數字邏輯與部件設計的單周期CPU的基礎上實現一個5級流水線（取指、譯碼／讀寄存器、執行／有效地址計算和寫回）的定長指令，硬接線控制器的32位RISC處理器；第二步，實現一個直接印象或二路組相聯的Cache。指令級并行部分包括動態調度，前瞻執行等不適合硬件實現的實驗采用軟件模擬。
4結束語
關鍵詞：計算機硬件課程；能力培養；開放實驗平臺
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 24-0008-02
在計算機科學與技術專業的課程體系中，無論是專業基礎課、專業課還是專業選修課，基本可以分為兩條主線：一是軟件課程體系；另一個就是硬件課程體系。一般來說，計算機軟件課程在計算機專業中基本能夠得到重視和加強。而計算機硬件課程體系相對比較薄弱。隨著電子技術和社會經濟建設的發展，計算機科學與技術與電子科學技術相互滲透和融合、硬件軟件化和軟件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技術的出現，計算機軟、硬件的融合日益顯著和成熟，加強計算機硬件課程的建設、硬件課程體系及新的實驗平臺的建設顯得越來越重要和必要。
1計算機硬件課程教學思路的改革
計算機硬件課程包括：數字邏輯電路設計、計算機組成原理、微機原理與接口技術、計算機系統結構、單片機原理與應用、嵌入式系統、計算機維護、EDA技術等。傳統的計算機硬件課程主要任務是講授計算機的工作原理，以配合計算機軟件課程的教學。而技術的發展需要軟硬結合、軟件硬件化或交融，硬件課程教學的任務不但要學生了解計算機結構、原理，而且要用硬件描述語言進行部件及應用系統的設計。結合軟件知識，能夠設計計算機應用系統，尤其是嵌入式系統的應用日益普及，應用范圍迅速擴大，要培養學生綜合設計能力。除此以外，計算機的維護也是學生能力的培養的一個方面。
本教學成果是對計算機硬件課程進行體系改革及教學內容的梳理，確定硬件課程系列中基礎層、系統層、應用層分別要講授的知識和學生應該掌握的能力，以及各層之間的銜接和關聯的內容，如圖1所示。制定教學大綱、實驗大綱、課程設計大綱等教學文件，教改項目的研究，教材、實驗指導書編寫，實驗室建設。教案、多媒體課件的制作。
圖1 計算機硬件課程結構
在基礎層，主要是“數字邏輯電路設計”課程的建設，從99年開始對該課程教學內容進行了改革，編寫出版了教材，引入可編程器件、ABEL語言，改造實驗設備，在2001年獲得江蘇省教學成果二等獎。2002年該課程獲得江蘇省二類優秀課程。在此基礎上，進一步對教學內容進行梳理，配合計算機組成原理的課程改革，將硬件描述語言從ABEL改為VHDL，引入FPGA技術的介紹及實驗項目，又更新了實驗設備，在2004年重修編寫出版了教材和編寫了實驗指導書。主要思路是讓學生掌握數字電路的基本知識和現代設計方法，能夠設計一般的數字邏輯部件及簡單的數字系統。所以在課程結束后安排了1.5周的課程設計，學生可以在FPGA芯片上運用VHDL語言設計如電子鐘、交通燈控制器、電梯控制器等簡單的數字系統。
在系統層，該層有“計算機組成原理”、“微機原理與接口技術”、“系統結構”。其中“計算機組成原理”課程是最主要的硬件課程，該課程一直是我們教研教改的重點。采用多媒體、網絡等多種教學方式，課件文字精煉、圖文結合、動畫豐富、重點突出，培養學生自我學習、自主學習的能力。實踐教學中突出設計能力和創新意識的培養。采用基于FPGA的實驗設備，通過設計與教材緊密結合的實驗教材和課程設計教材，形成了完整的相關課程教材系列，連貫性好。著重訓練學生的設計能力，激發學生學習興趣和創新思維。該課程在2006年被評為江蘇大學一類精品課程。課程的教學主頁(/subject/zcyl/)上的教學文檔、資料、課件、實驗指導等齊全。“微機原理與接口技術”課程原來以從16位CPU的機型講授，根據目前技術的發展，改成以32位CPU的機型講授，并且在2005年更新了實驗設備和實驗指導書。
在應用層，由前二層主要課程的課程設計及專業選修課、綜合課程設計組成，主要在3個方面的應用：數字系統的設計，運用硬件描述語言設計計算機接口及整個應用系統，如“EDA技術”；計算機應用系統設計，包括硬件電路、應用軟件。“單片機應用”、“嵌入式系統”課程就是培養學生系統設計能力，單片機教學采用了C8051F系列單片機芯片，他是在系統編程的SOC(system of chip)芯片， 編寫出版了專門的教材、設計了專用的實驗設備、編制了實驗指導書。“嵌入式系統”也專門定制了ARM7、ARM9、ARM10的試驗設備和編寫了實驗指導書；另外一個方面就是計算機的維護，根據目前的教學條件，開辟了專用的計算機維修實驗室，面向全校開設了計算機維護的選修課，2005年編寫出版了計算機維護的專用教材。
2特色教材建設
在明確了硬件課程教學目的和思路的基礎上，開展相關課程的教材建設，組織課程自編教材與選用精品教材相結合，近幾年出版了4本教材，由于大多數“數字邏輯”方面的教材是重點講授數字電路原理，作為后續課程的技術基礎。所有我們組織力量編寫了《數字邏輯電路設計》教材，增加了硬件描述語言的設計方法、在系統可編程器件的技術，精簡了傳統的設計部分，99年在東南大學出版所出版，2004年進行了修改，增加了VHDL硬件描述語言的設計內容、FPGA器件的內容以及VHDL語言設計數字系統的實例，在清華大學出版社出版，已經三次印刷，在全國范圍的高校中得到使用。在“單片機原理及應用”課程的教材方面，由于目前我們使用了最新的片上系統(SOC)型的單片機進行教學、實驗，所有實驗內容均可以直接運用到實際的工程項目中，傳統的單片機教材已不能滿足要求，2004年參編了《單片機原理與應用》，由機械工業出版社出版，加進了部分內容。我們自己又編寫了合適教學要求的教材《C8051F單片機原理及應用》，2006年在中國電力出版社出版。由于計算機技術發展太快，“計算機維護”課程一直沒有合適的教材，我們組織編寫了《計算機系統高級維護教程》，2005年在中國科技大學出版社出版。
3開放實驗平臺建設
2004年獲得中央與地方共建高校實驗室建設項目“計算機基礎實驗室建設”的支持，及時更新了相關課程的實驗設備，大部分的實驗設備都是任課老師根據技術的最新發展提出實驗設備的功能結構，由廠商定做的。幾款實驗設備目前已作為該生產廠家的定型產品銷售到很多其他學校。設計了實驗項目和實驗內容，編寫實驗指導書。2005年省高教所教改項目“開放實驗室信息查詢系統”通過省級鑒定。建設了實驗教學網站(202.195.167.4:8080)、教學專用的ftp，學生可以隨時隨地獲得教學資源。改革了學生做實驗的模式，集體實驗和分散預約相結合(學生可以在任何地點、時間通過網絡進入實驗網站進行預約)，提前預習實驗內容，寫好實驗報告的“靜態”(實驗項目、實驗原理、內容、實驗設備等等)部分后，再到實驗室開始做實驗，在實驗過程中完成實驗報告的“動態”(實驗調試過程、出現的問題、解決方法、實驗結果、分析等)部分。提高了實驗效果，激發了學生實驗興趣。
4結束語
本文介紹了計算機硬件課程的教學思路的改革，通過近幾年的實踐，取得了成效。建立了老中青的課程教師梯隊，備課，出卷、改卷，有一支過硬的、每人能任2門以上主要硬件課程的主講教師隊伍。硬件課程中有2門獲省級2類優秀課程，一門獲校級一類優秀課程，有3項教研項目通過省級鑒定，多項相關科研項目通過省級鑒定并獲得省、市級科技進步獎。獲得多項校級教案、教學質量、優秀教師、講課比賽等獎項。出版教材4部，發表教研教改論文12篇。有2名本教學成果成員指導的07屆學生，所做的硬件應用的畢業設計論文被評為校優秀論文。
作者簡介：
鮑可進(1958-)，男，江蘇靖江人，副教授。研究方向：嵌入式計算與應用
通信地址：江蘇鎮江學府路301號 江蘇大學計算機學院。郵編212013
E-mail：
論文摘要文章從當前計算機硬件科技高速更新的角度入手，對如何順應潮流進行相應的計算機硬件組裝教學更新實踐進行了論述，為新一步的計算機教學改革提供參考。
自上世紀末90年代末開始計算機科技技術的發展日新月異，與之同步的計算機硬件技術也在不斷順應著計算機軟件系統進行著高速的改朝換代，從而達到匹配其需求的目的。時至今日，隨著人機互動系統的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計算機硬件組裝的教學工作提出了新的挑戰，如何使計算機硬件教學順應計算機科技的發展是擺在計算機教育工作者面前的一個嶄新的課題。
1 當前計算硬件組裝教學上存在的主要問題
由于計算機硬件組裝教學相對于軟件教學來說，教學知識概念比較繁復，而且一些硬件與具有著高集成化的特點，這就是說計算機硬件在教學內容本身上就存在著學習的硬傷，再加上教學時許多問題比較抽象，如果不親自動手操作很難讓學生產生認同感，這就導致了當前學生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時，由于許多軟件教學課程實踐中并沒有和硬件產生必要的聯系，這就容易讓一些計算機專業學生產生輕視硬件組裝課程學習的心理。而且計算機硬件組裝的教學實踐中，往往受到課時因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應在探索和實踐中進行理解和消化的教學內容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學方式不符合學生的認識規律，也不容易調動學生的主動學習意識，這些就是當前計算機硬件組裝教學所面臨的最嚴重問題。
2 計算機硬件科技發展的背景
從學生的就業形式上來考慮，學生們所學習的計算機硬件組裝知識，必須是計算機產品最前沿的產品，所以制定計算機硬件組裝教學實踐并不是一個靜態的過程，而是要時刻關注計算機市場動態，了解計算機硬件技術的最新發展以及相應配件的換代情況。但這對于計算機學校的財力要求比較高，要盡量協調資源，盡量避免用廢棄教學機或是淘汰落后品來進行計算機硬件組裝教學實踐的情況發生。同時，從2010年對我國計算機維修市場的調查統計中顯示，只有5%的硬件維修任務是出在硬件實質損傷維修/維護上，也就是說有95%的的硬件故障任務用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費資源，這客觀反映出當前我國計算機硬件市場急需硬件專業技術人才，這也為計算機硬件組裝教學工作提供了動力。
3 以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的原則
3.1 將理論和實踐操作進行有機結合
首先由于計算機硬件組裝教學所涉及到的教學內容，如：電子電路基礎、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關硬件的匹配原理等都是具有著極強知識性和極強實踐性的知識內容，需要通過多課時、多層次的實訓教學才能達到理想化的教學目的。因為將理論和實踐操作進行有機結合是以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的首要原則。
3.2 以學生就業需求為教學目的
隨著當前計算機專業學生就業形式的日趨嚴峻，以就業為主導向的職業人才培養教育形式已經成為了專業人才培養的核心思路。同樣的，計算機硬件行業也迫切需要適合計算機科技發展需求的高素質、高聚合性、技能過硬的復合型人才，要達到這樣的人才培養效果，在計算機硬件組裝教學設計初期，就要以學生的就業需求為教學根本原則進行設計。
4 針對計算機科技發展的計算機硬件組裝實訓改革措施歸納
4.1 靈活應用調研/多媒體手段，激發學生主動學習欲望
不可否認的事實是，當前學生學習計算機硬件組裝課程時，絕大多數是被動式學習，只能通過機械的反復操作，反復記憶達到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態。這種方式很容易造成對計算機硬件組裝學習的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學實踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當然如果能找到硬件實物則更為理想）模擬制作相應的硬件實體課件，使學生產生興趣，主動的作到知識點與實物結合。同時，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學，讓學生在單位時間內盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進行全體教師的調配，大家分章節制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機內容盡量生動地展示給學生，有效地調動學生的求知欲望。而且還要盡量多安排學生在課余時間做一些相關的硬件信息調研或市場調研任務，這樣學生在進行實際調研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價值所在，有助于學生對硬件的理解和記憶。
4.2 盡最大努力多安排實訓課時
計算機硬件組裝教學最忌諱的教學效果，就是培養出的學生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復死背而記牢，但當進行實際操作或是出現一些靈活問題時就變得不著頭緒。因此，要盡學校最大的努力多安排計算機硬件組裝的實訓課程，這樣在學生鞏固所學習理論知識的同時還大大提高了學生的動手能力，為以后就業工作實踐打下了堅實的基礎。
4.3 給學生多提供實踐操作的機會
學校可以根據自身的情況，與專業公司協商，承接一些計算機硬件維修任務。初期讓學生在老師的帶領下完成任務，后期達到獨立完成維修任務的目的。這樣通過具體的問題，學生可以用心的思考所學過的知識技能，并將其用在實處；將課堂上所學到的技能代入到實際存在的故障中，將實訓課程的內容和社會中所存在的相關問題相結合，讓學生在這樣的環境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業公司合作，推薦一些在實踐操作中比較優秀的學生，去該公司進行實習，進一步刺激學生的學習積極性，將學習與以后走入社會生存聯系到一起，讓學生對自己的人生提前作出規劃。
4.4 考核體系的完善
在傳統的計算機硬件組裝考核體系中，學生的成績基本都是由實踐操作報告來進行分數評定的，這樣得出的分數與該學生的實際操作能力有很大出入，因為考核所進行的操作部分題目大多是驗證型題目，學生比較容易通過完成，這樣所得出的分數不能客觀評價學生的計算機硬件組裝能力。因此為了針對計算機科技的發展需求，對于計算機硬件組裝教學的考核體系也應當系統化，比如制定相應的計算機硬件組裝維護考核標準，或是組織學生參加一些國家統一的認證考試，比如：全國計算機信息高新技術考試（即通常說的CITT）、信息產業部推出的硬件工程師認證考試等等。
5 虛擬實訓室的建立，符合計算機科技發展需求
前文已經提到過根據計算機硬件科技發展的情況，學校應該及時更新實訓用計算機硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現在計算機職業院校多為私立辦學形式，這種理想化的硬件組裝實訓形式無法達到。所以虛擬實訓室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發展了，通過市場調研將最新的硬件配件進行編程模擬，這樣在簡化實驗操作程序的同時，也大大彌補了實訓資源的不足。而且突破了傳統的計算機硬件裝機實訓教學過分受到時間和空間制約的事實，完成了教學模式的更新。在對市場上新出現的硬件產品進行編程虛擬時，一定要與模擬實體保持一致，對于設備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進行模擬，讓學生達到身臨其境的效果。
但必須要強調的是，普通的計算機職業院校是無法達到硬件模擬高度仿真指標的，因此，虛擬實訓室不能完全的代替實物實訓教學活動。
同時，虛擬實訓室是一個依賴硬件實物模擬單元和操作模擬程序存在的實驗場所，它從根本上解決了由于經費緊張而無法實現的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統操作，其實訓效率遠遠超過了實物實訓，而且由于其實驗所用單元完全虛擬，將不會受到規格和品種不全的限制。但由于要求實訓過程的逼真，其中各個硬件單元組裝教學的過程必須用連續動畫效果表示，這些動畫的制作非常繁瑣。最后要強調的就是，虛擬實訓所操作的效果都是將操作進行理想化模式進行的，在和實際操作接軌時可能會出現手動失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實物實訓。
參考文獻
[1]萬曉冬.計算機硬件系列課程體系改革探討[J].電氣電子教學學報，2007:29.
論文關鍵詞：計算機；硬件組裝；教學方法
論文摘要：計算機硬件知識的教與學對于計算機專業的學生來說重要性是不言而喻的。由于教學資源缺乏，所以在教學實踐中學生很難在掌握理論的基礎上進行操作演練，這都給下一步深度教學增加很大難度，因此我們要廣開思路尋找適合當前教學境況的創新教學方法。
計算機硬件組裝與維護課程是計算機應用技術的一門重要基礎課程，其主要任務是使學生了解計算機各種部件的分類、性能、選購方法，理解各主要部件工作原理、硬件結構、軟件安裝、相互聯系和作用，并能掌握微型計算機的組裝與簡單故障的維修方法。
由于計算機硬件安裝強調的是動手能力，按時以往傳統的教學模式，只能是紙上談兵。例如教師在講述CPU相關知識時往往要把CPU結構、功能、原理做為重點來講，而這些知識對職業學生以后的就業幾乎沒有任何作用，而對CPU的種類、廠家、性能、與其它部件的搭配等，這些對職業學生將來就業有用的，則介紹得不多。學生對這些理論并不是很感興趣，也很難記住這些知識，而等到他們就業時，這些理論已經過時了。同時由于學生缺乏動手能力的培養與訓練，畢業后走上工作崗位，即使面臨一些簡單的操作方面的問題也無從下手。相反，我們在一些電腦市場看到的工作人員往往沒有什么計算機學歷，但是他們對計算機組裝與維修非常熟練。他們通常的經驗是：做的多了、熟了，就會了，不需要懂得太多知識。這種現象使我們意識到計算機應用技術更要注重培養學生的動手操作技能。為此，我們應該在計算機應用專業進行大膽探索，引入一種以實際需求為教學目的的改革教學模式，培養適應社會需求的學生。
本課程的教學改革可以用以下的教學方法：
1．充分運用計算機技術輔助教學。由于教學資源缺乏，那么可以利用3DS MAX虛擬現實的技術來解決。學生不光可以在學校使用這一資源，也可以把這種輔助教學軟件帶回家進一步學習。我們可以用3DS MAX強大的建模功能，建立出計算機中的“CPU”、硬盤、顯卡、主板等核心硬件，并且每一個硬件完全對比真實實物建模，內部構造也要建模完成，這樣就可以節省大量資金和使用空間，可能剛開始做這些硬件模型需要一定的時間，但是一勞永逸，這些虛擬的模型造價遠遠低于真實硬件的價格，并能得到同樣的教學效果。不用像傳統硬件教學，在使用設備的時候搬來搬去，只需要一個U盤，你就可以擁有一個計算機硬件設備實驗室，便于教師隨身攜帶，去不同場合教學使用。學生放假也可以把這個“虛擬的硬件實驗室”帶回家，只要有一臺計算機，就可以在家中做練習，鞏固對知識的掌握。
2．充分運用項目教學法。在教學中，以社會的實際需求為標準，主要采用項目教學來構建教學模式。從學習者的角度說，項目教學是一種學習方法，特別適用于學習操作類的知識和技能，尤其適用于學習計算機應用方面的知識和技能。所謂項目教學法，就是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，在這是指采取小組討論、協作學習的方式，以實際的任務來驅動學生的學習。同時還可采取多種形式來完成各個任務，比如：行動導向、小組搶答、網上模擬攢機、小組競賽等。行動導向的教學形式是：每次任務之前，老師在充分考慮學生和設備的安全問題之后，把任務直接下達給他們，每個小組從任務的計劃——決策——實施——檢查等各個環節都是獨立完成，中途有疑問的，老師給他們提供若干學習途徑：實習報告、網絡、老師的輔導、小組間的互助等。老師在巡視過程中，不斷記錄存在的問題或及時更正一些不當的做法，并對學生的操作過程做適當點評，最后由學生根據老師的點評繼續完善任務。通過完成任務，應用已有知識和掌握新知識，真正做到全面提高學生的綜合職業素養。
3．建立虛擬計算機實驗室。由于計算機硬件安裝與維護實踐中設備容易在操作中損耗，因此，虛擬的計算機硬件設備最大程度的解決了這些問題，虛擬的設備是不會有磨損和消耗的。做了錯誤操作，計算機會提示你這樣做的后果，也不會真實地損壞虛擬設備，這樣極大地方便了剛剛開始入門的硬件維修學生，他們再也不用擔心自己損壞硬件設備了，可以放開手腳地練習計算機硬件維修技術。當然虛擬硬件設備同樣也會有一些維護問題。例如計算機病毒是可以損壞虛擬硬件的，但是只要做好備份和計算機軟件常規維護工作，這些可能的損壞變得很小。比起真實的硬件設備維護，資金消耗和工作量小得太多。從中我們不難看到虛擬技術的強大和明顯優勢。因為虛擬機是一款軟件，它可以在電腦上模擬出一個虛擬的計算機，但是學生卻可以像對一臺真正的計算機一樣來對它進行各種操作。
4．采用全面的考核方法。在計算機組裝與維修實操課中，對于每個任務不是單憑終結成績就了事的。老師可以把每個任務按10分算，這10分包含：紀律、學習主動性、回答問題情況、衛生、任務完成次序等。這樣做，學生不光注重任務的結果，還注意在整個實操過程中自己的一言一行、一舉一動。而且，在每次任務進行過程中，老師可以在大屏幕上時不時地展示每個小組的本次任務得分情況，并根據學生的具體表現動態地變化這個得分表。通過這一舉措，相信學生在實操時幾乎看不見違反紀律的情況，給人的感覺是整個實操場地秩序井然。
總之，通過計算機輔助教學、運用項目教學、建立虛擬實驗室、全面考核這四方面的處理，我想計算機應用教學無論從質上還是從量上，將會有一個飛躍。我們能將計算機組裝與維修這門課程的教學提上一個臺階，也能讓學生在這些教學改革中學到有用的知識．鍛煉他們的實踐動手能力！
參考文獻
[1]桑新民步入信息時代的學習理論與實踐中央廣播電視大學出版社 2001
[2]蔡澤光，廖喬其 計算機組裝與維修清華大學出版社2004
[3]李遠英［教育資源庫］edu.5151doc.com 2009
【關鍵詞】大專院校 計算機 硬件教學 課程整合
一、引言
隨著Internet的飛速發展，信息時代到來，教育專家們就中國國情提出目前大專院校應該培養的是復合型，技術型，全面發展的人才。但目前計算機硬件教學出現了學生學的知識不能滿足社會需求的問題，筆者就目前大專計算機硬件課程教學的教學現狀以及存在的問題進行了分析，提出大專層次的計算機專業教學迫切需要改革課程體系，培養適應社會的需求的人才。并且作者根據自己教學實踐經驗，對如何搞好計算機硬件教學進行了深入思考。
二、計算機硬件教學現狀
1.培養方向不明確
人才培養目標，作為學校對其培養的人的具體標準和要求，具有一定導向作用，你定什么樣目標就培養什么樣的人才，它是整個教學活動的目標，但筆者發現目前大專計算機硬件教學對人才培養目標還認識不夠，主要有以下幾個方面：
（1）沒有明確的教學目標或有教學目標但沒有用；
（2）教學目標過于陳舊，過時；
（3）教學目標過于拔高。
2．課程種類繁多混亂
就筆者了解，目前大多數大專院校開設的硬件課程種類有《電路基礎》，《微機原理與接口》，《計算機組成原理》，《系統結構與分析》，《匯編語言設計》，《EDA》，《計算機組裝與維護》等，多數大專院校開設了部分上述課程，甚至有些學校開設了全部課程，我們不難看出，這些課程和本科生的課程沒什么區別，作為大專生在三年的學習時間內能完成如此多的課程嗎？是不是能達到預期的教學效果？其它課程也有類似問題。所以說課程過于繁多混亂。
3．教材過時落后
就筆者所教的《微機原理》來說吧，該教材選用的是李大友主編的一本教材，筆者發現，教材當中有一部分內容，如芯片結構，存儲器部分內容已經過時。計算機技術是一個飛速發展技術，它知識更新的速度驚人的，剛出現的知識理論不久就會過時，甚至被，因此，應根據計算機的科技發展，適時的選取適合、最新的教材。
4．內容過多過難
其實這也是整個大專教學普遍存在的問題，對所教學生過于拔高，在內容的設計中存在過多過難的現象，專科的教學一定要把握好“度”，做到“夠用”即可，在難度上一定要作到“適合”，始終牢記我們培養的是三年制大專人才。特別是計算機硬件課程的設計更應該注意。
三、研究與思考
1．加強教學研究
就目前而言，我國對高職高專人才培養工作的關心還不夠，遠遠比不上對本科教育的關心。我國目前還處于職業教育的起步階段，職業教育還不夠成熟，所以會出現“技工慌”等現象，大學生找工作不容易，相反技工找工作倒容易。因此，從學者到教育部門對大專教學的研究還不夠，整個大專教學還沒有走上正軌。筆者在工作中發現，你要尋找關于大專教學的資料是很少的，特別是教材方面更明顯，要找一本好的適合專科教學的教材是非常不容易的，大部分有名的編者是不關心專科教育的。因此，筆者提出，我們應加強專科教育教學的研究工作，編寫出適合專科教學的教材，加強各高職高專學校之間的交流是非常重要的。同理，計算機硬件課程的教學同樣存在此問題，因此，在計算機硬件的教學中我們應多做研究，多學習。
2．調整教學目標
在教學目標上，一定要有明確可行的教學目標，千萬不可拔高，脫離教學目標。筆者認為，專科教學培養的主要是技術型人才，所以，培養目標一定要專，千萬不能追求“大”，“全”。就計算機硬件課程而言，根據培養目標開設一定量的課程即可。例如，你的培養目標是培養“動漫設計”方面的人才，那么計算機硬件僅需開設一們硬件綜合課程，讓學生了解硬件方面的知識即可。至于學習其它硬件課程的必要性就不大了。如果你培養的是“電子設計”方面的人才，那么，你可能要開設好多硬件課程才行。
3．進行課程整合
針對目前硬件課程多而重復的問題，而大專學習的時間僅有三年的時間（部分大專專業僅有兩年），我們要用系統論的觀點和方法，對大專計算機人才培養過程中的課程進行分析，從培養學生綜合素質的高度，重新審視原有課程的體系問題，該整合的必須整合，該重組的必須重組。目前，已經有些院校提出了硬件課程的組合，例如，有些專業將所有硬件課程整合成《硬件基礎》課程，當然該如何整合，這要視專業而定。
4．提高教學效率
計算機硬件課程主要講述的是計算機的硬件原理及應用，而硬件芯片內部的結構根本無法獲得，所以的教學本身比較枯燥，抽象，難以理解，因此如何提高課堂教學效率，上好一堂課，讓學生獲得更多的課堂信息對計算機硬件教學來說是非常關鍵的。筆者提出以下三個方面：
（1）運用多媒體技術演示
由于計算機硬件課程抽象，所以我們可以用多媒體技術來模擬演示計算機內部的組成結構、信息流動、運算過程等，例如，《計算機組成原理》中當講到ALU時，我們可以用多媒體動畫來演示它的運算過程。學生可以直觀了解計算機內部的工作原理，這樣可以達到很好的教學效果。
（2）上好實驗課
實驗課是計算機硬件教學非常重要的環節，如《計算機組成原理》的《微機接口》實驗、匯編語言實驗等，實驗教學是指導學生主動參與完成知識，探究知識的創新性學習過程，讓學生在探索中掌握規律，在研究過程中進行思維加工，在實際運用中達到知識創新。實驗課程好壞，直接影響到學生理論課程的學習以及將來到工作崗位上的表現。
（3）提高學生興趣
興趣可以激發人的求知欲，但計算機硬件課程的學習是一個比較枯燥、辛苦的學習過程。因此，在教學過程中一定要運用新的教學方法及思想激發學生的興趣。這對于硬件課程的學習是非常關鍵的。
5．勇于創新
創新是動力，創新是生命。計算機硬件的更新速度本來非常快，只有不斷的創新，不斷學習，才能立于不敗之地。要搞好計算機硬件教學，必須研究新的教學方法，新的教學手段，才能使學生獲得最新的知識及技術。
四、結論
“教育之所以重要，歸根到底還在于人的重要”，就筆者所在的學校而言，通過改革，已取得很好的教學效果，越來越多的學生說“我能聽懂”，而越來越少的學生說“我什么都沒學會”，因此，大專計算機硬件的教學，要根據社會的需要，制定合適的培養目標，開設合理的課程，選好教材，運用先進的教學手段，這樣才能取得好的教學效果。
參考文獻：
[1]劉雅琴.《微機原理》課程教學改革的研究[J].福建電腦，2005，（11）.
[2]郭慶，陳尚松.傳統教學方法與多媒體教學方法的相互配合[J].電氣電子教學學報， 2004，(26).
[3]劉雅琴，郭雪梅.高校計算機硬件課程教學方法研究[J].河南： ，1999，（5）.
關鍵詞:硬件實驗;實驗體系;計算機專業
中圖分類號:G424文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2010)11-2694-02
Researching on Architecture of Computer Hardware-experimentation Teaching
ZOU Yi, XU Yu-ming, WEI Shu-di, LI Lang, JIAO Ge
(Hengyang Normal University, Hengyang 421008, China)
Abstract: Analyzing and researching the current status of computer hardware experimental teaching, then explored and proposed the way to how to establish a scientific and rational experimental architecture, experimental platform and evaluation methods in terms of teaching of computer hardware experimentation for the current existing issues.
Key words: hardware-experimentation; experimental architecture; computer teaching
計算機實驗教學是計算機專業一個重要的教學內容之一,實驗教學的質量與人才培養的質量有著密不可分的關系。合理的實驗體系是高質量實驗教學的關鍵。高質量的實驗設計,綜合性和創新的實現,都需要對實驗體系進行梳理。本文從我校計算機硬件實驗課程教學的現狀出發,對計算機硬件實驗教學體系進行初步的研究與探索。
1 當前計算機硬件實驗教學存在的問題分析
目前,國內大多數高等院校在實驗教學模式和手段上,主要存在以下幾個方面的問題:
1) “教師課堂演示,學生分組實驗”的教學模式根深蒂固。這樣不利于調動學生的積極性,而且學生分組實驗時,又形成一名組員動手,其他成員觀看的局面,更不利于大多數學生動手能力的鍛煉。
2) 實驗內容陳舊,與實際應用脫節;具體實驗的過程嚴格按照教材進行,缺乏靈活性;另外學科本身的特點也給學生的學習帶來一定困難。
3) 針對每門具體課程單獨設置實驗及單獨提供實驗環境。一方面很難使學生對其前導課程所完成的基礎能力做要求,同時也很難兼顧到其后續課程。各門課程各自為戰,實驗設置缺乏連貫性、整體性、系統性,相互間缺少有效的貫通;另一方面實驗環境重復建設,實驗資源得不到充分利用。
計算機技術不斷進步與發展,如果硬件實驗教學仍停留在傳統的實驗教學模式和實驗平臺上,那么要實現開設自主性、綜合性、創新性實驗的目標將只能成為空談。計算機學科的課程內容具有很強的交叉性和相關性,特別是硬件課程,因而計算機硬件實驗課程更是面臨著諸多問題。比如,硬件設備投入高,項目開發周期長的問題。硬件實驗平臺的建設需要大量的資金投入,而且硬件類實驗消耗很大,需要持續的資金投入做保障。此外,硬件課程建設周期也較長,硬件實驗項目開發也非一蹴而就,實驗教師需要完備的理論知識和扎實的電子學知識,而且需要反復的實驗和長期的實踐,才能自如的設計實現,這一過程比掌握一門計算機語言或一種計算機軟件開發工具要難得多和慢得多。同時,實驗設備的更新速度及實驗項目長周期開發難以滿足新技術、新方法的更新步伐。
另外,教學實驗設計針對性強,硬件線路相對固定,實驗內容受硬件設計的制約的問題。很多教學實驗臺的設計針對性強,是針對某門課程而開發設計的,硬件線路部分相對固定,其擴展性很有局限,更新實驗內容受硬件設計的制約。硬件實驗設備的高投入和實驗器件的大消耗,在沒有足夠資金投入的情況下,在現有硬件設備上進行實驗內容的更新,開設自主性、綜合性、創新性實驗難以實現。
其次,硬件實驗教學彼此脫節,缺乏系統化的實驗體系的困難。計算機專業硬件類課程必修課程一般包括數字邏輯、計算機組成原理、單片機原理、計算機體系結構,選修課程一般包括計算機接口與通信技術、嵌入式系統設計等。這些課程之間彼此存在內在的聯系,學生通過這些課程的學習,應當能逐步建立起整個計算機系統設計的概念,掌握計算機系統的設計技術,掌握計算機的控制應用。但在具體課程和實驗安排中,卻往往忽略并割裂了這種內在聯系,實驗內容沒有從模塊化、系統化的角度整體考慮計算機系統設計和控制應用的要求。
綜上所述,分析這些課程之間的內在聯系,設計階段性、模塊化、系統化的實驗教學內容,建立計算機硬件實驗教學體系,對于培養學生的計算機系統設計能力和應用設計能力十分重要且必要。
2 構建科學完整的硬件課程實驗體系
2.1 硬件課程實驗體系
首先從教學計劃入手,在現已構建的硬件課程體系基礎上展開研究。新構建的課程體系由必修課程、選修課程及實踐課程三部分組成。必修課包括“匯編語言”、“數字邏輯”、“微機原理”、“組成原理”、“單片機原理”、“系統結構”等基礎課程,另外,為適應社會需求,在選修課除原有的“微機故障診斷與維護”課程外,增加“嵌入式系統設計”等社會需求較強、實用價值較高的應用性課程,同時計劃將 “硬件課程設計”實踐課程的開設時間提前至大三下學期,以保證課程體系的有效性、實用性、先進性。
硬件系列課程從體系結構上劃分為三個層次:基礎層、應用層和提高層,其課程間的關系如圖1所示。
基礎層為“數字邏輯” 、“匯編語言”與“組成原理”,在第三學期結束前開設。“數字邏輯”課程是計算機硬件系統的技術基礎,是必修的前續課;“匯編語言”作為硬件編程的基礎語言,是硬件設計的根本;“組成原理”介紹計算機的基本組成和工作原理,解決整機概念;其中匯編語言與組成原理均開設課內實驗,在學習整機構成的同時,強化學生的硬件動手能力。
應用層為“單片機”、“微機原理”等必修課程,以及“接口技術”等選修課程,可開設在第四學期到第六學期間,通過 “單片機”介紹單片機的組成和特點,以及應用領域,使學生了解單片機技術的發展趨勢;“微機原理”介紹微型計算機體系結構以及微型計算機各個組成部分等內容;并以“接口技術” 、“硬件課程設計” 等實用性強的課程作為選修課,每門課程都配有相應的實驗,強化學生對基礎知識的掌握和應用。
提高層為“系統結構”等課程,在第六學期到第七學期間開設。通過學習和實踐,能夠使學生比較全面地掌握計算機系統的基本概念、基本原理、基本結構、基本分析方法、基本設計方法和性能評價方法,并建立起計算機系統的完整概念。同時展開“嵌入式系統設計”實踐課程,從整體上強化學生的理論知識與綜合應用能力。
因此,在硬件課程實驗體系構建過程中,突出強調課程體系的系統性和完備性。從第2學期到第7學期硬件實驗層次逐步提高,實驗內容銜接連貫。注意各硬件實踐的相互次序和互補,使硬件實踐訓練層次化、系列化,以此來系統強化學生的硬件動手能力。同時調整各課程的開設順序,理順每門課與前導課和后續課之間的關系,從而保證硬件課程體系的系統性和完備性。
2.2 計算機硬件實驗平臺
在硬件開發平臺的設計上綜合各個階段的不同需求,構建多層次的實驗環境,提高實驗效率,促進學生的創新思維,進行創新式構建實驗。兼顧對畢業設計的實驗環境以及本科生創新性研究活動實驗體系的支持,結合軟件設計的方法和手段(即硬件設計軟件化)構建靈活多樣的硬件實驗平臺。此外,實驗平臺設計要具有層次性,并且考慮課程間內容交叉和互補。
傳統的實驗裝置支持相對簡單的連線類的實驗,這類實驗只能使用中小規模的集成電路器件。設計大規模的實驗幾乎是不可能的,因為大規模的實驗用中小規模的芯片來實現費時、費力,且受面包板等空間和實驗裝置能提供的電源限制。使用HDL 語言,如AHDL、VHDL 和Verilog 等,通過EDA 工具軟件設計各種規模的數字電子系統是目前工程師的設計潮流。通過EDA 和CPLD/FPGA 仿真器能完成計算機硬件課程的各類實驗。
根據我院實際情況,現采用一款低成本綜合實驗裝置,該實驗板是基于一個支持實時仿真的16/32位的ARM7 TDMI-S CPU的微控制器,可實現各種工業控制、醫療系統等方面的應用,通過擴充板可以滿足大部分的實驗要求。
2.3 多形式的實驗考核體制
為了更好地展開硬件實驗教學,對學生的實驗設計展開情況進行檢查和考核,需要有相應的科學合理的實驗考核方法對應。在文中所建立的實驗體系中,實驗的考核主要通過以下幾種形式。
1) 動態考核:對實驗過程中的主要環節進行跟蹤、記錄、評價,并作為最終成績考核的主要依據。這就改變了傳統的根據實驗結果和報告打分的體制,更能反應學生的實際能力。
2) 實驗報告:實驗結束后,要求學生撰寫實驗報告,以總結個人實驗結果,明晰實驗思路,實現知識的融合、升華和再學習。通過實驗報告的撰寫可以培養學生對科技活動的總結能力,科技論文的寫作能力,使學生的科研素養得到初步鍛煉。
3) 答辯機制:對于綜合設計型,特別是創新研究型實驗,前兩種考核機制存在明顯的不足,因此需要引入新的機制來評價學生所做工作及取得的成績。可通過學生講解、演示,教師提問和回答,課程設計報告撰寫三個步驟來進行考核。
參考文獻:
[1] 陳妍,王換招.高等學校計算機硬件實驗教學體系改革研究與探索[J].Computer Education,2008(8).
[2] 蔣景華.麻省理工學院培養創新人才特色的做法的分析研究[J].實驗技術與管理,2006,23(6):1-4.
[3] 劉新平,鄭秋梅.計算機硬件課程群實驗體系的改革與完善[J].Computer Education,2008(12).
近年來，微處理器技術和微型計算機技術得到了突飛猛進的發展，其應用也滲透到各行各業，包括科學計算、信息處理、過程控制、儀器儀表、事務管理、計算機輔助設計、制造、家用電器、網絡通信等方面，極大地改變著人們的工作和生活方式，已成為社會前進的巨大推動力。因此，硬件設計技術和硬件工程能力已成為現在科技人員和高校專業學生必須掌握的技能。國內計算機硬件專業課程實踐體系卻已遠遠的落后于技術的發展和時代的要求。計算硬件專業課程設置各高校都有所不同，但是普遍都包括《電路與電子》、《數字邏輯》、《計算機組成原理》、《匯編語言》、《單片機》、《嵌入式系統》、《體系結構》等。前面五門課程相對屬于基礎類低級課程;《單片機》和《嵌入式系統》屬于應用性比較強的課程;《體系結構》屬于理論性比較強的課程。對于國內比較優秀的研究型高校，比如“985”和“211”這類高校，在計算機硬件實踐課程體系的設置上，近年來都在不斷的改革［2－4］，也初見成效，但這些實踐教學的改革都是針對“研究型”高校的特點提出的。由于技術力量和資金各方面的懸殊，其實踐教學體系的改革并不適合地方本科高校。而對于大部分需要轉型的地方本科高校，計算機硬件專業實踐課程體系已嚴重的阻礙了應用型人才的培養，由于這類高校在技術上和資金上都比較薄弱，并且沒適合自身發展特色的實踐教學體系，在實踐教學過程中出現了很多問題。缺乏適合自身特色的實踐教學體系。目前大部分地方本科高校現有的實踐教學體系基本上是模仿“研究型”高校的實踐教學體系，而在技術力量和資金設備配置上卻遠遠地落后于“研究型”高校，使得這種模仿的實踐教學體系難以適合地方本科高校自身人才培養的特色。
(1)實驗設備陳舊，完全和新技術的發展脫節。許多硬件低級課程的實驗還在用十多年前的固化實驗箱，已經完全落后于現在硬件技術的發展水平。
(2)實驗方式手段落后，大部分硬件底層實驗還是使用傳統的實驗箱。傳統的實驗箱存在諸多弊端，大部分實驗都是驗證性的實驗，學生不需要理解實驗的原理，只需要按照實驗指導書的要求，連線、撥動模擬開關、觀察指示燈的亮滅就能完成驗證性實驗，不利用發揮學生的設計能力和創新能力，且傳統的實驗手段受到時間和空間的制約。
(3)實驗內容跟不上應用技術的發展，實驗項目的設計與實驗設備密不可分，陳舊的實驗設備中完成不了新穎的與應用結合緊密的實驗項目。
(4)實驗課時嚴重不足。在傳統硬件類專業課程的設置中，實驗課程只是理論課程的附屬，理論課程與實驗課程的課時比通常是3:1，實驗課時完全不能滿足硬件應用技術型人才的培養需求。課程設計環節不被重視。硬件類專業課程中只有少部分課程開設了課程設計，并且課程設計的效果也不盡理想，課程設計的選題也沒有及時更新，沒有與社會應用需求接軌。學生課余時間沒有實踐條件也沒有興趣自主實踐，課外實踐活動空白。總之，目前地方本科高校在轉型發展過程中由于實驗經費和技術力量的薄弱以及實踐教學體系的不健全嚴重地阻礙了應用技術型人才的培養，實踐教學體系的改革是迫在眉睫。
2．新的計算機硬件類專業課程實踐教學體系
實踐教學體系改革是一個全方位的改革，計算機硬件類專業課程實踐教學體系改革并不是針對某門單獨課程的實踐教學體系改革而是針對于一系列課程的實踐教學體系改革，因此，其范圍廣泛，涉及的內容繁多，改革的措施也是全方位的，改革的過程也將是復雜的繁瑣的。以下是在地方本科高校轉型發展過程中針對計算機硬件類專業系列課程所提出的新的實踐教學體系。
(1)確定實踐教學目標。分析硬件類專業各門課程的特點以及與當前最新應用技術的結合點，確定每門課程的實踐教學目標。
(2)確定實踐課時。根據實踐教學目標設置硬件類專業課程的實驗課時，課程設計課時及課外實踐自主學習課時。
(3)設計實驗項目。結合實際應用需求，設計硬件類專業課程的實驗項目，并注重課程間的內在聯系與實驗項目的實用價值，將傳統的部分驗證性實驗項目改為設計性實驗。
(4)改革實驗方式。在硬件類基礎課程實驗中引入EDA技術(如仿真軟件Multisim)，用仿真軟件虛擬實現硬件實驗，與國際先進電子設計技術接軌;在硬件實用開發性較強的課程中購置硬件開發實材，如在《單片機》實踐課程中使用流行的51系列開發板，在《嵌入式系統》實踐課程中使用流行的ARM系統芯片，讓學生能在這些實驗設備中真正的開發出有價值的系統和產品。
(5)設置案例式的課程設計。為每門硬件類專業課程開設課程設計，結合實際應用，將真實的案例引入課程設計中來，充分重視課程設計環節對學生應用能力及創新能力的培養，培養學生獨立的硬件設計能力和開發能力。
(6)開展創新性實踐項目。在課程課時之外開展創新性實踐項目，利用課余時間開放實驗室，并提供學習資源給學生自主學習和實踐，鼓勵和指導學生參加各種電子設計或單片機設計、嵌入式系統設計大賽或“挑戰杯”大賽等，培養和鍛煉學生的設計開發能力，讓學生的創造設計直接變成有效產品。
(7)發展校外實訓基地。高校與企業合作辦學，利用企業的實用項目資源訓練學生，讓學生的應用技能和開發能力與社會應用需求接軌。
(8)改革考核體系，加大實踐教學考核力度。傳統的教學考核體系往往主要采取論文、考試等方式，偏重卷面成績。為了培養高素質的技術應用型人才，必須對現行的考核體系進行改革，加大對實踐教學的考核力度，增加實踐教學考核成績的比重。鼓勵學生自主實踐，對于有創新性和設計性的作品在實踐考核中予以重視和鼓勵。
計算機理論淺析計算機硬件組裝與教學方法初探
計算機硬件組裝與維護課程是計算機應用技術的一門重要基礎課程，其主要任務是使學生了解計算機各種部件的分類、性能、選購方法，理解各主要部件工作原理、硬件結構、軟件安裝、相互聯系和作用，并能掌握微型計算機的組裝與簡單故障的維修方法。
由于計算機硬件安裝強調的是動手能力，按時以往傳統的教學模式，只能是紙上談兵。例如教師在講述CPU相關知識時往往要把CPU結構、功能、原理做為重點來講，而這些知識對職業學生以后的就業幾乎沒有任何作用，而對CPU的種類、廠家、性能、與其它部件的搭配等，這些對職業學生將來就業有用的，則介紹得不多。學生對這些理論并不是很感興趣，也很難記住這些知識，而等到他們就業時，這些理論已經過時了。同時由于學生缺乏動手能力的培養與訓練，畢業后走上工作崗位，即使面臨一些簡單的操作方面的問題也無從下手。相反，我們在一些電腦市場看到的工作人員往往沒有什么計算機學歷，但是他們對計算機組裝與維修非常熟練。他們通常的經驗是：做的多了、熟了，就會了，不需要懂得太多知識。這種現象使我們意識到計算機應用技術更要注重培養學生的動手操作技能。為此，我們應該在計算機應用專業進行大膽探索，引入一種以實際需求為教學目的的改革教學模式，培養適應社會需求的學生。
本課程的教學改革可以用以下的教學方法：
1．充分運用計算機技術輔助教學。由于教學資源缺乏，那么可以利用3DS MAX虛擬現實的技術來解決。學生不光可以在學校使用這一資源，也可以把這種輔助教學軟件帶回家進一步學習。我們可以用3DS MAX強大的建模功能，建立出計算機中的“CPU”、硬盤、顯卡、主板等核心硬件，并且每一個硬件完全對比真實實物建模，內部構造也要建模完成，這樣就可以節省大量資金和使用空間，可能剛開始做這些硬件模型需要一定的時間，但是一勞永逸，這些虛擬的模型造價遠遠低于真實硬件的價格，并能得到同樣的教學效果。不用像傳統硬件教學，在使用設備的時候搬來搬去，只需要一個U盤，你就可以擁有一個計算機硬件設備實驗室，便于教師隨身攜帶，去不同場合教學使用。學生放假也可以把這個“虛擬的硬件實驗室”帶回家，只要有一臺計算機，就可以在家中做練習，鞏固對知識的掌握。
2．充分運用項目教學法。在教學中，以社會的實際需求為標準，主要采用項目教學來構建教學模式。從學習者的角度說，項目教學是一種學習方法，特別適用于學習操作類的知識和技能，尤其適用于學習計算機應用方面的知識和技能。所謂項目教學法，就是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，在這是指采取小組討論、協作學習的方式，以實際的任務來驅動學生的學習。同時還可采取多種形式來完成各個任務，比如：行動導向、小組搶答、網上模擬攢機、小組競賽等。行動導向的教學形式是：每次任務之前，老師在充分考慮學生和設備的安全問題之后，把任務直接下達給他們，每個小組從任務的計劃——決策——實施——檢查等各個環節都是獨立完成，中途有疑問的，老師給他們提供若干學習途徑：實習報告、網絡、老師的輔導、小組間的互助等。老師在巡視過程中，不斷記錄存在的問題或及時更正一些不當的做法，并對學生的操作過程做適當點評，最后由學生根據老師的點評繼續完善任務。通過完成任務，應用已有知識和掌握新知識，真正做到全面提高學生的綜合職業素養。
求學網為您提供“計算機理論談軟件的破解與保護”解決您在寫計算機理論論文中的難題
計算機理論談軟件的破解與保護
常見的軟件破解方法
首先我們來了解一下破解中幾個重要的專業術語。
(1)斷點，所謂斷點就是程序被中斷的地方，中斷就是由于有特殊事件發生，計算機暫停當前的任務，轉而去執行另外的任務，然后再返回原先的任務繼續執行。解密的過程就是等到程序去獲取我們輸人的注冊碼并準備和正確的注冊碼相比較的時候將它中斷下來，然后我們通過分析程序，找到正確的注冊碼。
(2)領空，所謂程序的領空，就是程序自己的領土地盤，也就是我們要破解的程序自己程序碼所處的位置。每個程序的編寫都沒有固定的模式，所以我們要在想要切人程序的時候中斷程序，就必須不依賴具體的程序設置斷點，也就是我們設置的斷點應該是每個程序都會用到的東西。
(3)API，即Application Programming Interface的簡寫，我們叫應用程序編程接口，是一個系統定義函數的大集合，它提供了訪問操作系統特征的方法。API包含了幾百個應用程序調用的函數，這些函數執行所有必須的與操作系統相關的操作，如內存分配、向屏幕輸出和創建窗口等，WINDOWS程序以API為基礎來實現和系統打交道。無論什么樣的應用程序，其底層最終都是通過調用各種API函數來實現各種功能的。
了解了以上三個專業術語后，我們看下基本的軟件破解方法。
2.2利用算法注冊機。算法注冊機是要在分析了軟件的注冊碼算法的基礎上，制作出來的一種可以自動生成軟件注冊碼的程序。所以軟件的算法很重要，一般軟件作者自己也編寫，方便軟件的銷售使用。這類軟件加密的特點是一個注冊碼只能在一臺電腦上使用，像和電腦進行了一對一的綁定。使用步驟是首先運行試用的軟件，得到本臺機器的軟件機器碼，再用算法注冊機算號注冊，然后用算法注冊機直接算出合適的注冊碼，最后用算出來的注冊碼直接注冊。
2.3利用內存破解。我們知道所有正在運行的程序的數據，全部都要加載到內存中去，軟件在進行注冊碼認證的時候會有個比較的過程，所以我們只須知道所要破解軟件的注冊碼的內存地址，就達到目的了。這種方法的優點是無須花大力氣掌握軟件注冊碼的算法，非常節省編寫內存注冊機的時間。步驟是先加載內存注冊機，再通過它去獲得內存中軟件的真實注冊碼，或修改內存中軟件相關的某些數據，來達到破解軟件的目的。主要有2種方式，第一種直接從內存中得到注冊碼，第二種在內存中模擬已注冊程序的運行環境。
2.4補丁破解法和文件注冊法。補丁破解法是指用相關的補丁程序來修改軟件，以達到破解軟件的目的。此方法一般是破解軟件的驗證注冊碼或時間，基本上都是修改原程序的判斷語句。比如程序試用期是一個月，就可以把這個修改掉，來達到無限使用的目的。文件注冊法就是把軟件的注冊內容放到一個文件里，以方便自己或別人用它來注冊，主要有注冊表導人和注冊文件導人兩種方式。
3．建立虛擬計算機實驗室。由于計算機硬件安裝與維護實踐中設備容易在操作中損耗，因此，虛擬的計算機硬件設備最大程度的解決了這些問題，虛擬的設備是不會有磨損和消耗的。做了錯誤操作，計算機會提示你這樣做的后果，也不會真實地損壞虛擬設備，這樣極大地方便了剛剛開始入門的硬件維修學生，他們再也不用擔心自己損壞硬件設備了，可以放開手腳地練習計算機硬件維修技術。當然虛擬硬件設備同樣也會有一些維護問題。例如計算機病毒是可以損壞虛擬硬件的，但是只要做好備份和計算機軟件常規維護工作，這些可能的損壞變得很小。比起真實的硬件設備維護，資金消耗和工作量小得太多。從中我們不難看到虛擬技術的強大和明顯優勢。因為虛擬機是一款軟件，它可以在電腦上模擬出一個虛擬的計算機，但是學生卻可以像對一臺真正的計算機一樣來對它進行各種操作。
4．采用全面的考核方法。在計算機組裝與維修實操課中，對于每個任務不是單憑終結成績就了事的。老師可以把每個任務按10分算，這10分包含：紀律、學習主動性、回答問題情況、衛生、任務完成次序等。這樣做，學生不光注重任務的結果，還注意在整個實操過程中自己的一言一行、一舉一動。而且，在每次任務進行過程中，老師可以在大屏幕上時不時地展示每個小組的本次任務得分情況，并根據學生的具體表現動態地變化這個得分表。通過這一舉措，相信學生在實操時幾乎看不見違反紀律的情況，給人的感覺是整個實操場地秩序井然。
總之，通過計算機輔助教學、運用項目教學、建立虛擬實驗室、全面考核這四方面的處理，我想計算機應用教學無論從質上還是從量上，將會有一個飛躍。我們能將計算機組裝與維修這門課程的教學提上一個臺階，也能讓學生在這些教學改革中學到有用的知識．鍛煉他們的實踐動手能力！
參考文獻：
[2]蔡澤光，廖喬其 計算機組裝與維修清華大學出版社2004
[4]如何在中職學校開展《計算機組裝與維修》專業課程的教學 百度2008
關鍵詞：軟件基礎;教學探索;高校計算機
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）42-0165-03
一、引言
隨著信息技術的發展，計算機硬件基礎課程已經成為了理工科專業學生的必修課程，它的綜合性和實踐性強，是后續專業課程學習的基礎。該課程是硬件和軟件相結合的一門課程，在硬件設計方面，達到能設計接口電路的水平;在軟件開發方面，培養學生使用匯編語言或者C語言進行程序設計的能力，達到能編寫接口程序和設備驅動程序的水平。通過該課程的學習，使學生掌握計算機的基本組成結構和工作原理，更重要的是使學生掌握硬件電路設計與應用開發能力，培養學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、計算機硬件基礎課程教學中存在的問題
由于該課程教學內容比較抽象，知識點多，學生普遍反應不好學，學習起來缺乏興趣，這樣就更加大了該課程在教學上的難度。主要體現在以下幾個方面：
（一）在教學方法方面
傳統的教學方法基本以教師講授為主，學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，理論基礎復雜，往往使初學的學生感覺入門較難。計算機的接口設備之間通常使用匯編語言編程，而該語言屬于低級語言，編程復雜，比C語言等高級語言更難掌握，單純理論講授使學生難以理解，會使學生覺得枯燥無味，失去學習的興趣。由于該課程的邏輯性和完整性強，計算機的內部結構是指令系統的基礎，不同的CPU采用的指令各不相同，而指令系統又是匯編語言程序設計的基礎，指令掌握不好，就會給編程帶來困難，各部分知識銜接緊密，一環扣一環，因此，學生必須全面地掌握各個知識點，否則將會嚴重地影響學習效果。該課程還有一個特點就是硬件電路圖多，接口芯片應用舉例多，包括各種芯片的內部結構圖、時序圖、硬件電路圖等，接口芯片的應用不僅僅要設計硬件電路，而且要編寫應用程序，畫出程序流程圖等。
由于硬件學習的難度較大，因此在學生中普遍存在重視軟件忽視硬件的現象。產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，個別學生存在急功近利的錯誤認識等;另一個重要的方面是硬件系列課程的教學改革力度不夠，使得目前的教學方法無法與飛速發展的計算機技術接軌，無法滿足學生獲取新知識的需求。
（二）在教學內容方面
計算機硬件基礎課程基本上都是以微機或者單片機為藍本來學習計算機原理，教材內容覆蓋面大。課程往往是以8086/8088、80386或是80486微機的結構為主線，首先講不同類型微機的硬件結構以及對應的指令系統，然后是基于該系統的匯編語言程序設計，最后是各種接口芯片的結構及應用。但是由于理論學時有限，在教學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，為了適應微型計算機系統的飛速發展，必須改革教學內容，既要強化基礎知識，又要加強對學生應用能力的培養;既要把典型的微型計算機原理和架構傳授給學生，又要把計算機技術發展的最新水平和狀況介紹清楚，使學生能夠舉一反三、觸類旁通，通過學習一種典型的芯片達到對同類芯片的普遍認知，從而具備獨立自主的學習能力。其次，隨著信息技術的高速發展，微型計算機更新換代頻繁、新產品和新技術不斷涌現，硬件基礎教學中的基礎性和先進性、前沿性的矛盾比較突出。當今的微型計算機已經從原來的32位全面進入64位。而現在的教學中還是以16位微機為基礎的。因此，該課程內容顯得繁雜難學，跟不上時代。
教學內容的改革主要思想是要增加對現代微型計算機系統的介紹。在常規教學內容的基礎上，增加現代微機系統中的新技術、新應用和新方法，如USB總線技術、高速緩存Cache技術、多核技術、高性能計算機、計算機體系結構等知識的介紹，以32位微機的典型代表80486和Pentium作為基礎教學內容，選用教材也應該反應這種變革，同時兼顧64位微機的介紹。這樣既開闊了學生的視野，讓學生能更深入地理解軟、硬件結合設計系統的方法，又能增強學生將來就業的競爭性。
（三）在實踐教學方面
由于計算機硬件基礎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，使學生不僅知其然，而且知其所以然。當今社會提倡創新能力的培養，學生如果不通過動手實踐，只是死記硬背書上的理論，無法達到教學的目的。但是，由于實踐教學中存在的實驗設備不足、方法單一，實驗內容不能達到學生能力培養的目的，再加上知識點多，學生的學習時間有限，忽視對實驗結果的深入分析和理解，導致部分對實踐教學內容失去興趣，往往難以把實驗的內容應用在后續的學習和工作中。因此，當前的實踐教學無法培養學生必要的設計、創新能力，無法使學生感受到所學知識的應用價值，有必要在這一基礎上進行能力培養的擴展。以為國家培養合格人才為目標，重視實踐教學的作用，改進教學內容，把實踐教學放到和理論教學同等重要的地位。
現在的硬件基礎實驗多為驗證性實驗，缺乏綜合性實驗和設計性實驗。學生往往是照抄書上的程序，然后在實驗設備上運行來觀察運行結果，沒有充分發揮學生的創新思維能力，更無法提高學生自主學習獲取知識的能力，因此教學效果不理想。目前大，多數高校計算機硬件基礎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容為固定模塊化的組織形式，學生只需要連接較少的導線，輸入現成的程序就可以完成實驗，由于實驗內容和方法的局限性，學生處于被動接受的地位，從而使學生無法發揮主動性和創造性。
三、基于“口袋實驗室”的實踐教學新模式
以往學生做硬件類實驗都必須在硬件基礎實驗室里進行，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，實驗內容落后于技術的不斷發展。而且由于學生人數遠遠多于實驗設備數，往往是幾個學生一組做一個實驗。甚至有時候由老師將實驗過程和結果向學生展示，而學生得不到充分的應用實驗設備的機會。隨著新技術的發展，目前的小型硬件開發板已經可以通過USB接口連接到電腦上，再配合圖形界面的閃存編程器和調試工具等就能完成硬件基礎實驗，讓學生的實驗不再局限于在傳統的實驗室進行。
國內一些高校已經開始推行“口袋實驗室”的教學創新，口袋實驗室是將名片大小的實驗板卡發到每個學生的手上，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上，激發學生的興趣，發揮學生的獨創精神。清華大學、華中科大、浙江大學等國內名牌高校已經開始大力推行口袋實驗室的實踐和創新，其他高校也緊隨其后。比如，華中科技大學電信系的150名學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開發板，學生可以在寢室、圖書館等地輕松做實驗。清華大學學生則獲得了Xilinx公司捐贈的Spartan 3開發板。浙江大學的學生以分組的模式開展，每個小組使用一塊開發板。為使學生真正掌握所學內容，不設實驗室實驗，學生分組后發給實驗板和軟件，課下自行安排，不設統一的作業，由分組學生自行討論后制定設計課題，以發揮學生的創造性和積極性。不設筆試性考核，進行全部學生參加的各組自選課題大作業演示和答辯，期末的答辯和演示成為教和學的最好檢查。國內其他一些高校也開始了口袋實驗室的創新嘗試，使用的開發板大多以Xilinx，Altera公司的FPGA板卡為主。
借鑒其他高校的成功經驗，我們在計算機硬件基礎課程的教學過程中開展了“口袋實驗室”的創新研究，按照方案制定、授課實踐、形成結果、總結推廣的步驟實施。其中，方案的制定需要決定硬件開發板的選型和配套開發軟件，由于FPGA芯片具有靜態可重復編程以及動態系統重構的特性，可以像軟件一樣通過編程來修改硬件的功能。學生可以通過硬件描述語言完成各種數字電路到高性能CPU的設計。使用FPGA還可以縮短設計時間，特別是當電路有少量改動時，FPGA的優勢更加突出，因此，采用FPGA芯片進行口袋實驗室的選型優勢較為明顯。與開發板配套的軟件資源豐富，并且要提供豐富的實例以供學習分析。除了給學生提供硬件開發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生學習參考。開發板的管理采取學生分組借用的方式，建立損壞賠償機制，促使學生養成認真細致的工作作風。學生可以選擇在宿舍、機房、實驗室等場合進行實驗。
在實驗內容的設計上分為三個類型，驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。緊貼硬件基礎課程的理論教學過程，要求學生完成存儲器設計實驗，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容，循序漸進地培養學生的實際動手能力，為學生開展自主創新活動提供條件。為此，可以將多個獨立的驗證性實驗內容組合成一個綜合實驗的方式來實現，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顯示電路的綜合設計性實驗，培養學生的系統設計能力和獨立工作能力。還可以利用當前應用廣泛的PCI、USB線以及Windows驅動程序編寫等內容，要求學生分組進行設計課題的制作，設計課題由學生自選題目，該題目可以與每年進行的全國大學生電子設計大賽項結合，以發揮學生的創造性和積極性。對于綜合性和創新性實驗，學生需要撰寫實驗報告，總結個人實驗的結果和體會，通過實驗報告的撰寫可以培養學生對科技活動的總結能力，科技論文的寫作能力。并且采取課堂匯報的方式，由學生講解、演示，教師提問的方式進行考核。學生通過課題設計熟悉用語言實現數字系統的多種方法，學會工程調試的基本思想，理解數字系統設計的整體概念，體會團隊合作的重要性。使學生具有了一定的軟硬件開發能力，還可以讓學生了解當前計算機應用領域的先進技術，接受新的設計思想和方法，培養學生自主創新能力，可以更好地適應今后的工作和學習，達到良好的實驗效果。
四、結束語
計算機硬件基礎課程是一門理論性和實踐性都很強的課程。隨著計算機技術的不斷發展，課程的內容也產生了很多新的元素，這就要求改進傳統的實踐教學模式以適應素質教育和鼓勵創新能力培養的要求。基于口袋實驗室的計算機硬件課程教學模式可以在學時數有限的約束條件下，為達到較好的教學效果提供支持，體現學生自主學習的新思路。解決計算機硬件基礎課程重理論、輕實踐的弊端，改善硬件類課程實驗設備不足、教學力量薄弱的瓶頸，增強學生的動手能力。
參考文獻：
[1]劉多文.關于計算機硬件實驗教學改革的思考[J].電腦知識與技術，2010，（19）.
[2]熬志光.非計算機專業“計算機硬件技術基礎”課程教學研究[J].計算機教育，2009，（10）.
