時(shí)間：2023-01-17 07:03:47
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇組成原理課程設(shè)計(jì)總結(jié)，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
該系列教材的作者不僅具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，也具有豐富的科研經(jīng)驗(yàn)，是浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和軟件學(xué)院的教學(xué)核心力量。這支隊(duì)伍目前已經(jīng)獲得了四門國家精品課程(C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì))以及六門省部級(jí)精品課程，出版了幾十部教材。該系列教材涵蓋了計(jì)算機(jī)和軟件專業(yè)絕大部分專業(yè)必修課程和部分選修課程，是一部比較完整的專業(yè)課程設(shè)計(jì)系列教材，也是國內(nèi)首部由研究型大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科獨(dú)立組織編寫的專業(yè)課程設(shè)計(jì)系列教材。
系列教材由《C程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》、《軟件工程課程設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》、《數(shù)值分析課程設(shè)計(jì)》、《編譯原理課程設(shè)計(jì)》、《邏輯與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程與課程設(shè)計(jì)》、《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)》、《Java程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)組成課程設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)》等十三門課程的綜合實(shí)驗(yàn)教材所組成。
下面舉例介紹其中幾本教材的主要內(nèi)容及特點(diǎn)。
《C程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》：在分析C語言高級(jí)編程技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對“通訊錄”、“計(jì)算器”、“俄羅斯方塊”等3個(gè)完整案例的解析，指導(dǎo)讀者按照軟件工程的生命周期開發(fā)過程，從問題分析、設(shè)計(jì)、編碼到測試，循序漸進(jìn)地完成大型程序的開發(fā)。教材還提供了9個(gè)大型程序訓(xùn)練的題目及簡要分析，供讀者練習(xí)。本教材還針對教學(xué)需要，提供了可參考的實(shí)施過程說明、開發(fā)文檔模版、考核方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》：針對堆棧、樹、圖、排序、哈希查找、算法設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容提供了8個(gè)課程設(shè)計(jì)案例，分別從基本知識(shí)回顧、設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)分析、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、測試方法、評(píng)分要點(diǎn)等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。教材還提供了8個(gè)課程設(shè)計(jì)習(xí)題，并對實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析。
《計(jì)算機(jī)組成課程設(shè)計(jì)》：要求實(shí)驗(yàn)者用硬件描述語言(Verilog HDL)設(shè)計(jì)單元電路、功能部件和指令條數(shù)有限而功能較齊全的單時(shí)與多時(shí)鐘CPU。在計(jì)算機(jī)功能單元仿真模擬正確后, 實(shí)驗(yàn)者能把自己設(shè)計(jì)的結(jié)果寫入到Spartan-3 Starter Kit Board開發(fā)板的FPGA可編程芯片上, 并能直接實(shí)驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)(芯片)是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由淺入深, 內(nèi)容豐富。
《數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)》：以圖書管理系統(tǒng)的開發(fā)為例，從需求分析開始，到數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和應(yīng)用開發(fā)等過程。其中應(yīng)用開發(fā)的環(huán)境和工具包括MySQL數(shù)據(jù)庫和ODBC接口技術(shù)，以及SQL Server和JDBC等。本書側(cè)重于介紹“怎么做”和做的過程，而非原理性和全面性的闡述。
關(guān)鍵詞：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)；機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)；機(jī)構(gòu)尺度綜合；機(jī)構(gòu)仿真
《機(jī)械原理》是高等工科院校機(jī)械專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課[1，2]，《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》則是使學(xué)生較全面系統(tǒng)地掌握及深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決工程實(shí)際問題的能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。
一、問題的提出
我?！稒C(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》所選用的設(shè)計(jì)題目以往多為針對不同類型的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析及動(dòng)態(tài)靜力分析。機(jī)構(gòu)的類型機(jī)構(gòu)及尺寸由教師指定，一般為平面六桿機(jī)構(gòu)。班級(jí)各學(xué)生所需分析的機(jī)構(gòu)類型或機(jī)構(gòu)的尺寸不同。
隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，對高等教育的要求也在不斷提高。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才，提高工科學(xué)生的綜合能力已成為機(jī)械工程教育工作者的共識(shí)。在此大環(huán)境下，對《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》進(jìn)行改革，將以分析為主的《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》改變?yōu)椤皺C(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)[3，4]——型綜合——尺度綜合——運(yùn)動(dòng)動(dòng)力分析”的設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》，勢在必行。
二、設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》
課題組首次在大三詹天佑班及車輛專業(yè)部分學(xué)生中試點(diǎn)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的探索與實(shí)踐。
課題組在充分調(diào)研查閱的基礎(chǔ)上，選用文獻(xiàn)[5]作為主要參考教材，并自編了與之配套的任務(wù)書等教學(xué)資料。
1.設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)。設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的目的在于：使學(xué)生鞏固理論知識(shí)，并使其對于機(jī)械的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的分析與設(shè)計(jì)建立較完整的概念；掌握機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟，培養(yǎng)機(jī)構(gòu)選型與組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能力；培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)、歸納、總結(jié)和獨(dú)立思考與分析的能力。其任務(wù)為：針對某種簡單機(jī)器（它的工藝動(dòng)作過程比較簡單）進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)，包括機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)定，機(jī)構(gòu)尺度綜合等。
2.設(shè)計(jì)題目。本次《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》選擇了“圓盤型自動(dòng)包本機(jī)進(jìn)本系統(tǒng)”、“水稻插秧機(jī)”等六種機(jī)械系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)與分析的對象。各個(gè)機(jī)械系統(tǒng)由多個(gè)能夠完成具體工作的機(jī)構(gòu)組成，其各組成機(jī)構(gòu)必須動(dòng)作協(xié)調(diào)，方能實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求的功能。教師根據(jù)各機(jī)械系統(tǒng)所包含的具體工作機(jī)構(gòu)的數(shù)目，將學(xué)生分為2～4人一組，每位學(xué)生在完成所要求的整體機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的前提下，還須獨(dú)立完成該機(jī)械系統(tǒng)中的指定工作機(jī)構(gòu)的型綜合、尺度綜合及其運(yùn)動(dòng)分析（動(dòng)力分析部分為選作）。因此，任意一名學(xué)生的工作均需各自完成，不可能“拷貝”他人成果。
3.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》要求學(xué)生根據(jù)教師下達(dá)的任務(wù)書完成：①全組討論及提出兩個(gè)以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；②經(jīng)比較、選優(yōu)，確定系統(tǒng)最終方案；③每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)分析總體系統(tǒng)中的一個(gè)機(jī)構(gòu)；④每個(gè)學(xué)生對自己設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)用解析法完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析；運(yùn)用解析法選作機(jī)構(gòu)受力分析；⑤每個(gè)學(xué)生運(yùn)用軟件選作機(jī)構(gòu)的仿真與驗(yàn)證；⑥完成設(shè)計(jì)說明書。
三、《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》指導(dǎo)方法的改革
1.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》前期工作。《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》為期兩周，為使學(xué)生能夠有充分的時(shí)間消化理解《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的內(nèi)容，做好先期準(zhǔn)備工作，我們提前一周半進(jìn)行《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》授課。許多學(xué)生聽課后即開始查閱資料，重溫課程設(shè)計(jì)中所用到的相關(guān)先修課程的知識(shí)，討論方案，主動(dòng)找老師答疑等，教師也插空到班級(jí)輔導(dǎo)，收到良好的效果。
2.集思廣益，確定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。各組學(xué)生擬定出兩個(gè)以上機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案。所有參加設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的六十多名學(xué)生一起進(jìn)行討論，集思廣益，優(yōu)選機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。具體做法為：每組選派一名學(xué)生主講，其他學(xué)生補(bǔ)充，借助PPT介紹本組初定的幾種設(shè)計(jì)方案，指出各方案的優(yōu)缺點(diǎn)及篩選原因，其他學(xué)生提出問題及建議。通過討論，學(xué)生對許多概念、基本理論有了新的認(rèn)識(shí)和理解，鞏固了課堂教學(xué)中學(xué)到的知識(shí)，并且各組學(xué)生取長補(bǔ)短，相互學(xué)習(xí)，開闊了思路，對本組原有的設(shè)計(jì)方案又有了許多新的設(shè)想。
3.理論聯(lián)系實(shí)際，完成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于所承擔(dān)的任務(wù)不同，每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成總體系統(tǒng)中一個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，難度較大。指導(dǎo)教師與實(shí)驗(yàn)室老師一道，帶領(lǐng)學(xué)生參觀各類機(jī)構(gòu)模型，演示各類機(jī)構(gòu)動(dòng)畫，講解各類機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合，一一解答學(xué)生的各種問題。指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用solidworks軟件對自己設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真與驗(yàn)證。
4.綜合運(yùn)用知識(shí)，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和力分析。教師對運(yùn)用解析法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析進(jìn)行了較為詳細(xì)的講解，對運(yùn)用solidworks軟件和ADAMS軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和力分析的方法及常見問題的解決進(jìn)行了輔導(dǎo)，使得學(xué)生在求解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中即“知其然”又“知其所以然”。
5.在課程設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)中強(qiáng)化學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。教師在課程設(shè)計(jì)整個(gè)過程中注重對學(xué)生查閱文獻(xiàn)、基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握、各科知識(shí)的融會(huì)貫通、理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立思考、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題、動(dòng)手能力、克服困難、創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等多方面的能力進(jìn)行培養(yǎng)，并在對每位學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行答辯的過程中加以考核。強(qiáng)化了對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，效果較為理想。許多學(xué)生感慨，這次課設(shè)雖經(jīng)歷了許多困難，但收獲了知識(shí)，獲得了成功的喜悅。
四、結(jié)束語
開展“設(shè)計(jì)型《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》”，收效明顯：
1.使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深了對理論知識(shí)的理解，并逐步掌握了工科學(xué)生應(yīng)具備的理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)方法。
2.調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，使學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和綜合素質(zhì)得到了提高。
3.促進(jìn)了師資的培養(yǎng)，教師自身的業(yè)務(wù)水平得到提高，隊(duì)伍得到了鍛煉。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]謝進(jìn)，萬朝燕，杜立杰.機(jī)械原理[M].第二版.北京：高等教育出版社，2010.
[3]孟憲源，姜琪.機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[4]鄒慧君.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊[M].北京：高等教育出版社，1998.
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量
中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2011)17-4122-02
The Study of Experiment Teaching Reform Based on Computer Organization Principle
ZHENG Geng-zhong1, LIU Qiu-mei2
(1.Department of Mathematic and Information Technology, HanShan Normal University, Chaozhou 521041, China; 2.Library, HanShan Normal University, Chaozhou 521041, China)
Abstract: Computer Organization principle is the core leading course in speciality of computer science. In the paper, we study the experiment teaching reform of computer organization principle from the teaching task and teaching method. The studies can deepen experiment teaching reform, and giving valuable references to improve the experimental quality of computer organization principle.
Key words: computer organization principle; experimental teaching; teaching reform; teaching quality
“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心專業(yè)必修課,從課程地位來看,它在先導(dǎo)課和后繼課之間起著承上啟下的作用。該門課程的理論性、工程性、技術(shù)性、實(shí)踐性都十分強(qiáng)。因此，在搞好課堂教學(xué)的同時(shí)，必須對實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)給予足夠的重視，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)看作是提高學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)施素質(zhì)教育的一個(gè)途徑。在教學(xué)的過程中，根據(jù)該課程的特點(diǎn)，我們從以下幾方面對實(shí)驗(yàn)課教學(xué)進(jìn)行了改革探索，并取得了一定成效。
1 制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和要求
1.1 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)
隨著市場經(jīng)濟(jì)體制的建立，未來的工程技術(shù)人員既要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又必須有較強(qiáng)的動(dòng)手和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，而實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)則是培養(yǎng)獲得這些能力的關(guān)鍵。因此，計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)任務(wù)是：通過試驗(yàn)，讓同學(xué)在深化理解計(jì)算機(jī)各功能部件的同時(shí)，加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)整機(jī)硬件子系統(tǒng)組成與運(yùn)行原理的認(rèn)識(shí)。在完成實(shí)驗(yàn)課的過程中，鞏固和擴(kuò)充理論知識(shí)，學(xué)習(xí)研究方法和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究的基本技能和分析問題、解決問題的能力，并逐漸養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。實(shí)踐證明，只有轉(zhuǎn)變教育觀念，制定切實(shí)可行的教學(xué)任務(wù)，明確教學(xué)目的，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的積極性，才能有效地提高教學(xué)質(zhì)量。
1.2 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)確定之后，我們把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都以任務(wù)書的形式給出，任務(wù)書主要對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求做了相應(yīng)說明，在做實(shí)驗(yàn)之前，提前兩周交給學(xué)生，學(xué)生在接到任務(wù)書之后，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體要求事先做好預(yù)習(xí)。這樣一來可以使學(xué)生將對待實(shí)驗(yàn)課的態(tài)度由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)。在做實(shí)驗(yàn)的過程中，我們對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作從嚴(yán)要求，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)基本操作的準(zhǔn)確與否是檢查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)基本技能掌握程度最基本的指標(biāo)，也是培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握科學(xué)儀器及技術(shù)應(yīng)用能力的重要手段。為了提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)科研總結(jié)能力，我們除了要求課后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告之外，還要求學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后能當(dāng)場對整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行綜述，并由教師提出相關(guān)問題，由學(xué)生回答。這樣不僅能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)能力，同時(shí)也能提高學(xué)生的語言組織表達(dá)能力，為今后從事教學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
2 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，突出能力培養(yǎng)
2.1 分解實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，我們的第一個(gè)環(huán)節(jié)是6個(gè)分解實(shí)驗(yàn)，第二個(gè)環(huán)節(jié)是1個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，第三個(gè)環(huán)節(jié)是學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),最后環(huán)節(jié)為課程設(shè)計(jì)。6個(gè)分解實(shí)驗(yàn)分別是運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)、微程序控制器實(shí)驗(yàn)、TEC-2機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、主存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)、并行接口電路I/O實(shí)驗(yàn)、多級(jí)中斷實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)一般在該部分知識(shí)的課堂教學(xué)完成后第三周進(jìn)行，這樣安排可以使學(xué)生及時(shí)消化課堂知識(shí)，加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)每一個(gè)組成部分的深入了解。綜合實(shí)驗(yàn)為整機(jī)調(diào)試實(shí)驗(yàn),是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn),它的實(shí)用價(jià)值很高,是綜合運(yùn)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)組成原理全面知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。
2.2 自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
在掌握好基礎(chǔ)和綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們鼓勵(lì)學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容可以包括：
1）根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要是設(shè)計(jì)一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以鞏固和驗(yàn)證新知識(shí)。例如在做微程序控制器實(shí)驗(yàn)時(shí)，為進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對微程序設(shè)計(jì)的理解和認(rèn)識(shí)，我們除了要求學(xué)生進(jìn)行加法指令的設(shè)計(jì)之外，還要求設(shè)計(jì)除此之外的其它指令，同學(xué)們也都能夠根據(jù)自己所掌握的知識(shí)，自行設(shè)計(jì)出不同功能的新指令，如整數(shù)的開方指令、轉(zhuǎn)移指令、轉(zhuǎn)子指令。
2）結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。作為新時(shí)代的大學(xué)生，我們應(yīng)該充分培養(yǎng)他們的創(chuàng)造能力。比如，我們可以利用計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、單片機(jī)等器件來設(shè)計(jì)一個(gè)使用微處理器控制的路通燈管理系統(tǒng)，通過這樣的實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，鍛煉硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試能力，為今后從事科研工作打下基礎(chǔ)。
2.3 課程設(shè)計(jì)
高等學(xué)校的教學(xué)工作,不僅是傳授理論知識(shí),更重要的是對學(xué)生綜合素質(zhì)及工作能力的培養(yǎng)。針對計(jì)算機(jī)組成原理課程應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，我們特別開設(shè)了該課程的課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)的選題上我們從理論教學(xué)與實(shí)踐緊密聯(lián)系的特點(diǎn)出發(fā)，選擇了微型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與調(diào)試作為課程設(shè)計(jì)的課題。實(shí)踐證明，通過課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生開展綜合性題目的設(shè)計(jì)鍛煉，既可鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，也可提高對專業(yè)課程的應(yīng)用能力，并為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3 開放計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革以后，該課程的實(shí)驗(yàn)數(shù)目、實(shí)驗(yàn)難度有了很大程度的提高，開放計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生有足夠時(shí)間完成每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，而不會(huì)象以前那樣只看不動(dòng)或極少動(dòng)手，一些教學(xué)未安排的實(shí)驗(yàn)也可進(jìn)行。動(dòng)手的機(jī)會(huì)多了，動(dòng)手能力也隨之得到提高。此外，開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可分批進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，緩解了儀器設(shè)備不足的困難，提高了儀器的使用率。在我校參加教育部師范院校評(píng)估的過程中，為了進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，我們采取了開放實(shí)驗(yàn)室的做法，取得了很好的實(shí)效。
4 充分運(yùn)用電教手段和多媒體輔助教學(xué)技術(shù)
計(jì)算機(jī)組成原理課由于具有較高的抽象性及技術(shù)性，在一定程度上,其教學(xué)內(nèi)容難以通過課堂講授和硬件實(shí)驗(yàn)被理解掌握。為解決理論授課和實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)中的教學(xué)難點(diǎn)，在教學(xué)的過程中，我們注重應(yīng)用電教媒體和多媒體CAI技術(shù)，并使用AUTHORWARE軟件開發(fā)了計(jì)算機(jī)組成原理多媒體輔助教學(xué)軟件。通過多媒體技術(shù)，以動(dòng)畫演示、配音講解的手段詳細(xì)說明運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器三大組成部分的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通路、工作原理和工作過程，很好的解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)教學(xué)手段無法直觀、形象的描述計(jì)算機(jī)內(nèi)部組成原理以及由它帶來的教學(xué)難點(diǎn)的問題。為了提高學(xué)生系統(tǒng)分析能力、實(shí)驗(yàn)完成率及完成質(zhì)量，我們在CAI軟件中提供了實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)與講解演示系統(tǒng)。此外，還提供了良好的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，配有多種方式的習(xí)題和測驗(yàn)系統(tǒng)，解決了教學(xué)輔導(dǎo)不足和集體教學(xué)模式下不能很好的因材施教的問題。實(shí)踐證明，通過利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，打破了以往以黑板、粉筆、教科書為主要教學(xué)媒體的教學(xué)形式，綜合利用學(xué)習(xí)者的多種感官接受信息，大大提高了學(xué)習(xí)效率，取得了良好的教學(xué)效果。
5 因材施教，注重實(shí)效，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
計(jì)算機(jī)組成原理的主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)各主要功能部件的組成、設(shè)計(jì)方法及邏輯實(shí)現(xiàn)。具有較高的抽象性，如果僅憑教師解說是很難體會(huì)的，即使學(xué)生能夠明白，也會(huì)感到索然寡味。為此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，我們把學(xué)生最熟悉的個(gè)人電腦拿來做實(shí)驗(yàn)，將個(gè)人電腦進(jìn)行分解，把分解后的部件與計(jì)算機(jī)組成的各個(gè)部件進(jìn)行對比。例如，在講運(yùn)算器和控制器這一部分內(nèi)容時(shí)，我們將個(gè)人電腦的CPU拿來作比較，在講存儲(chǔ)器這一部分內(nèi)容時(shí)，我們將個(gè)人電腦的硬盤、軟驅(qū)、光盤、內(nèi)存拿來作比較。通過對比，分析它們的異同點(diǎn)和相互聯(lián)系，這樣可以把抽象的知識(shí)具體化，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生進(jìn)一步明確該課程的學(xué)習(xí)目的，靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，解決身邊所遇到的問題具有很大幫助。
6 結(jié)論
在計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，我們深刻體會(huì)到，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作應(yīng)該有目的、有要求、有針對性，循序漸進(jìn)的逐步開展，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是我們每一個(gè)教學(xué)工作者的責(zé)任，只有不斷探索與革新，教學(xué)工作才能不斷得到進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)：
[1] 白中英.計(jì)算機(jī)組成原理[M].北京.科學(xué)出版社,1994:1-30.
[2] 王愛英.計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)[M].北京.清華大學(xué)出版社,1995:1-55.
[3] 趙靈鍇,郭紅霞.高校計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)改革教學(xué)探討[J].福建電腦,2005(10):12-13.
[4] 海林鵬,陳峰.淺談?dòng)?jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2007(12):22-32.
一、教學(xué)目標(biāo)分析
中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》課程的任務(wù)是：介紹數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本概念，熟悉數(shù)據(jù)庫管理軟件xBASE系列的基本操作，掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法，初步掌握交互式開發(fā)工具，通過課程實(shí)習(xí)掌握小型應(yīng)用軟件的開發(fā)過程。
因此，本課程的教學(xué)目標(biāo)是：使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理軟件的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，掌握程序設(shè)計(jì)方法，具有開發(fā)小型應(yīng)用系統(tǒng)的能力。為實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)，要進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，主要是課程的教學(xué)由傳統(tǒng)“理論教學(xué)+筆試”模式改為“基礎(chǔ)（包括基本理論和基本技能）教學(xué)+課程設(shè)計(jì)”模式。課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生利用各種媒體（包括傳統(tǒng)媒體和Internet技術(shù)等）獲取、加工、處理信息的能力，能夠完成小型軟件的開發(fā)。
二、活動(dòng)目的
通過課程設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在已掌握數(shù)據(jù)庫原理的基礎(chǔ)上，通過對社會(huì)或生活需要的調(diào)查、分析，做出規(guī)劃、設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生搜集信息的能力，開發(fā)小型應(yīng)用軟件，從而使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫知識(shí)意義和信息技能，提高自學(xué)能力和知識(shí)的綜合能力和信息素養(yǎng)。
三、活動(dòng)內(nèi)容
活動(dòng)內(nèi)容包括指導(dǎo)學(xué)生從生活出發(fā)，搜集相關(guān)資料，分析需求情況，確定開發(fā)項(xiàng)目；要針對開發(fā)的項(xiàng)目再采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，確定系統(tǒng)的框架；畫出流程圖，并以此寫出FoxPro程序及進(jìn)行調(diào)試和修改；編寫系統(tǒng)使用手冊；指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行演示和組織評(píng)價(jià)工作；在課程設(shè)計(jì)中指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。
四、教學(xué)設(shè)想
課程設(shè)計(jì)采取以學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)為主體的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生在教師的要求和指導(dǎo)下，自主地確定設(shè)計(jì)的課題，確定軟件的內(nèi)容和表現(xiàn)方式，通過各種媒體進(jìn)行自學(xué)。因此，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)中教師是教學(xué)過程的組織者、指導(dǎo)者、意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者。
五、教學(xué)對象
2000級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)全體學(xué)生。
六、教學(xué)時(shí)間
2001年5月～6月。
七、教學(xué)過程
共分為五個(gè)階段：
1.動(dòng)員布置階段
強(qiáng)調(diào)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的意義，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課程設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)良好學(xué)習(xí)環(huán)境。印發(fā)《〈數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用〉課程設(shè)計(jì)說明》，詳細(xì)地布置設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成工作，并推薦一些設(shè)計(jì)項(xiàng)目供學(xué)生參考，提高學(xué)生參與的積極性，動(dòng)員更多的學(xué)生參與其中。
2.指導(dǎo)學(xué)生收集資料階段
指導(dǎo)學(xué)生收集原始資料，初步確定課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并上報(bào)指導(dǎo)教師，再由指導(dǎo)教師匯總，教師再根據(jù)情況進(jìn)行個(gè)別或集中指導(dǎo)。
3.協(xié)助學(xué)生對資料進(jìn)行分析、歸納階段
對學(xué)生所收集到的資料進(jìn)行分析，提出所要解決的問題，研究解決該問題的可行性。通過論證，確定課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在這個(gè)階段，教師要對學(xué)生所要解決的問題及解決問題的方法的科學(xué)性、合理性、可行性進(jìn)行分析歸納。
4.指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段
學(xué)生根據(jù)所選課題，進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。包括確定軟件（課題）功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)流程）、程序流程、編寫代碼、調(diào)試程序。這是課程設(shè)計(jì)的主體部分，這個(gè)階段我們對學(xué)生的指導(dǎo)原則是嚴(yán)格要求、規(guī)范設(shè)計(jì)、耐心指導(dǎo)、發(fā)揚(yáng)個(gè)性、鼓勵(lì)創(chuàng)新。
5.總結(jié)評(píng)價(jià)階段
總結(jié)采取三種方法：學(xué)生自己演示課題，教師組織其他學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)；教師總結(jié)表彰；學(xué)生書面總結(jié)。這個(gè)階段的主要目的是“表揚(yáng)先進(jìn)，激勵(lì)后進(jìn)”，讓學(xué)生展示自己的成果，分享成功的喜悅，總結(jié)學(xué)習(xí)成績，增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心；相互了解，通過對比發(fā)現(xiàn)差距，確立奮斗目標(biāo)。
八、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)
在課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中，學(xué)生的“學(xué)”是教學(xué)的中心。學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，并自覺地應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，同時(shí)利用反饋的信息總結(jié)解決實(shí)際問題的方法。在教學(xué)中，一方面，教師要著力為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生可以在其中進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí)，并及時(shí)地為學(xué)生在探索過程中提供相應(yīng)的幫助。另一方面，教師指導(dǎo)學(xué)生如何利用各種工具去獲得信息資源（如文字資料、書籍、Internet資源等），使學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境空間得到充分?jǐn)U展。
九、課程設(shè)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)
課程設(shè)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)是完整教學(xué)活動(dòng)的組成部分，主要包括：
1.課題分布
2.課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)
如何科學(xué)地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)，主要考慮下列因素：（1）學(xué)生的綜合能力；（2）學(xué)生應(yīng)用信息的能力；（3）學(xué)生對教學(xué)之外知識(shí)的汲取能力；（4）學(xué)生的創(chuàng)造能力。具體從軟件作品（包括所有要求上交的內(nèi)容）的外觀、軟件說明書的編寫、軟件界面和使用方法、軟件的結(jié)構(gòu)、編寫程序的算法和創(chuàng)新精神等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
十、問題思考
如何理解課程設(shè)計(jì)的目的和如何給學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，是課程設(shè)計(jì)教學(xué)的重要問題。
課程設(shè)計(jì)教學(xué)不僅要求學(xué)生掌握相關(guān)的數(shù)據(jù)庫理論和軟件工程學(xué)的有關(guān)知識(shí)，更重要的是學(xué)生能夠?qū)λ鼈冃纬梢饬x建構(gòu)，這是基于建構(gòu)主義教學(xué)的核心。也就是說學(xué)生的知識(shí)不是通過人為的“灌輸”，而是學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中得到的。學(xué)生通過解決具體問題、查閱書籍和文字資料以及利用Internet尋找信息資源培養(yǎng)和提高了自學(xué)能力和信息素養(yǎng)，從而提高了學(xué)生的素質(zhì)。因此，對學(xué)生課程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)不應(yīng)過分強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的本身，而應(yīng)圍繞學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作學(xué)習(xí)過程中作出的貢獻(xiàn)、是否達(dá)到意義的建構(gòu)要求三個(gè)方面去進(jìn)行的。
摘要：本文介紹了我校對計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)課程體系及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行的改革，建立了“基礎(chǔ)層－應(yīng)用層－提高層”三層體系結(jié)構(gòu)的硬件課程群實(shí)驗(yàn)體系，并對多層次、系列化的硬件實(shí)踐教學(xué)模式及訓(xùn)練模式進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：硬件課程群；實(shí)驗(yàn)體系；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；實(shí)踐能力
中圖分類號(hào)：G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
我校計(jì)算機(jī)專業(yè)自99級(jí)開始進(jìn)行了較大規(guī)模的擴(kuò)招，但由于師資力量跟不上、實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對落后等原因，造成計(jì)算機(jī)硬件教育存在層次單一、教學(xué)內(nèi)容滯后、理論與實(shí)踐脫節(jié)等問題，學(xué)生普遍存在著“重軟怕硬”的現(xiàn)象，畢業(yè)后硬件設(shè)計(jì)能力差，軟件開發(fā)缺少后勁。為提高學(xué)生的硬件動(dòng)手能力，增強(qiáng)畢業(yè)生的社會(huì)適應(yīng)性，學(xué)院自2002年開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件課程群建設(shè)及相應(yīng)的硬件課程群實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)，包括“計(jì)算機(jī)組成原理”等九門硬件課程及5門相關(guān)的實(shí)踐課程。本文對我院計(jì)算機(jī)硬件課程群實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)及硬件實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革進(jìn)行了探討與總結(jié)。
1構(gòu)建科學(xué)完整的硬件課程群實(shí)驗(yàn)體系
在原有的課程體系下，我院為本科生開設(shè)的硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程有“數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)”、“計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)”、“微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)”、“單片機(jī)實(shí)驗(yàn)”。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，各課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對獨(dú)立，綜合性、系統(tǒng)性較差；尚有部分硬件主干課程沒有對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)課程體系存在諸多問題。
(1) 缺乏對學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)相分離的設(shè)計(jì)方法成為阻礙設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、大規(guī)模系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。系統(tǒng)平臺(tái)的搭建、軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)驗(yàn)證和軟硬件功能模塊的可重用性已成為現(xiàn)階段設(shè)計(jì)方法的熱點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想成為當(dāng)務(wù)之急。
(2) 缺乏對學(xué)生可編程芯片設(shè)計(jì)能力及EDA技術(shù)的培養(yǎng)。可編程芯片與EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢，將可編程芯片設(shè)計(jì)及EDA技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是時(shí)展的需要。
(3) 缺乏綜合性的實(shí)踐課程，學(xué)生的創(chuàng)新能力發(fā)揮受限。由于實(shí)驗(yàn)條件限制，原有的多數(shù)實(shí)驗(yàn)是基于純硬件邏輯設(shè)計(jì)的，只是在面包板上用器件構(gòu)建小系統(tǒng)，功能擴(kuò)展性差；并且只能開設(shè)數(shù)量有限、技術(shù)含量較低的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無法開展自主的綜合性設(shè)計(jì)，無法進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
為此，經(jīng)過充分調(diào)研和論證，我院首先從修改03級(jí)教學(xué)計(jì)劃入手，對課程體系中的多門課程進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)理順各門課程間的關(guān)系，構(gòu)建起了新的硬件課程體系。該課程體系由必修課程、選修課程及配套實(shí)踐三部分組成。必修課包括“組成原理”、“接口技術(shù)”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等基礎(chǔ)課程。為適應(yīng)社會(huì)需求，在選修課中刪去原有的“診斷與容錯(cuò)”等一些過時(shí)的課程，增加“數(shù)據(jù)采集”、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”等社會(huì)需求較強(qiáng)、實(shí)用價(jià)值高的應(yīng)用性課程，同時(shí)新開了“模型機(jī)設(shè)計(jì)與組裝”、“硬件綜合實(shí)踐”等實(shí)踐課程。在07版教學(xué)計(jì)劃中，又新增了“DSP原理與應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐”等新課程，保證課程體系的實(shí)用性與先進(jìn)性。
硬件系列課程從體系結(jié)構(gòu)上劃分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)層、應(yīng)用層和提高層，其課程間的關(guān)系如圖1所示?；A(chǔ)層為“數(shù)字電路”與“組成原理”?！皵?shù)字電路”課程雖然在教學(xué)體系上不屬于計(jì)算機(jī)硬件系列課程，但它是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，是必修的前續(xù)課；“組成原理”介紹計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，解決整機(jī)概念；通過“電工電子實(shí)習(xí)”與“模型機(jī)設(shè)計(jì)與組裝”兩門實(shí)踐課程，強(qiáng)化學(xué)生的硬件動(dòng)手能力。在應(yīng)用層中，通過“接口技術(shù)”介紹應(yīng)用層的接口和相關(guān)外設(shè)，以“嵌入式系統(tǒng)”等四門實(shí)用性強(qiáng)的課程作為選修課，每門課程都配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并通過“硬件綜合實(shí)踐”、“嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐”強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和綜合應(yīng)用。提高層為“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”及“性能測試與分析”實(shí)踐課程，通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐，能夠使學(xué)生比較全面地掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本結(jié)構(gòu)、基本分析方法、基本設(shè)計(jì)方法和性能評(píng)價(jià)方法，并建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念。
在硬件課程群實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)過程中，突出強(qiáng)調(diào)課程體系的系統(tǒng)性和完備性。從第1學(xué)期到第7學(xué)期硬件實(shí)驗(yàn)不斷線，層次逐步提高，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容銜接連貫。注意各硬件實(shí)踐的相互次序和互補(bǔ)，使硬件實(shí)踐訓(xùn)練層次化、系列化，以此來系統(tǒng)強(qiáng)化學(xué)生的硬件動(dòng)手能力。同時(shí)調(diào)整各課程的開設(shè)順序，理順每門課與前導(dǎo)課和后續(xù)課之間的關(guān)系，從而保證硬件課程體系的系統(tǒng)性和完備性。
注：所有必修課程與選修課程均開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，包括驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(20%)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(80%)；實(shí)踐課程單獨(dú)開設(shè)，包括綜合實(shí)驗(yàn)(80%)、探索實(shí)驗(yàn)(20%)。
2改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與模式
計(jì)算機(jī)硬件系列課程的重要特點(diǎn)之一是工程性、實(shí)踐性強(qiáng)。為了使學(xué)生在學(xué)過該系列課程后具備較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)能力，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上體現(xiàn)出基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性和先進(jìn)性，既要重視計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)內(nèi)容，又要結(jié)合當(dāng)今電子與計(jì)算機(jī)的最新發(fā)展。為此，我們對該硬件系列課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行了改革創(chuàng)新。
2.1優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引進(jìn)實(shí)驗(yàn)新技術(shù)，提高硬件設(shè)計(jì)的效率和興趣
隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的日益發(fā)展，各種各樣的微處理器不斷更新，功能不斷增強(qiáng)，以FPGA為代表的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)取得了驚人的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)也逐步成為主流。為了使學(xué)生跟上時(shí)代潮流，了解最新技術(shù)，需要不斷引入新設(shè)備、新技術(shù)，提高硬件設(shè)計(jì)的效率和興趣。如更新的“組成原理”和“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過RS232串口與PC機(jī)相連，可在PC機(jī)上編程并向系統(tǒng)裝載實(shí)驗(yàn)程序，還可在PC機(jī)的圖形界面下進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試并觀察實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行，使學(xué)生像設(shè)計(jì)軟件一樣來設(shè)計(jì)硬件，做到了硬件設(shè)計(jì)軟件化，大大提高了硬件設(shè)計(jì)的效率和興趣。“模型機(jī)設(shè)計(jì)與組裝”，將CPLD和FPGA等技術(shù)引入，用CPLD來設(shè)計(jì)復(fù)雜模型機(jī)?！皡R編語言”和“接口技術(shù)”補(bǔ)充Windows下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，增加PCI、USB的應(yīng)用等內(nèi)容?！跋到y(tǒng)結(jié)構(gòu)”通過局域網(wǎng)組建小型的微機(jī)機(jī)群，研究探索多處理機(jī)操作系統(tǒng)，試驗(yàn)并行程序的運(yùn)行與任務(wù)分配調(diào)控等功能。為適應(yīng)當(dāng)前嵌入式芯片的迅速普及應(yīng)用，新開設(shè)了“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)。針對學(xué)生已學(xué)過多門硬件課程，但仍不能完成一個(gè)完整的、可獨(dú)立工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，新開設(shè)了“硬件綜合實(shí)踐”，使同學(xué)親自體會(huì)設(shè)計(jì)一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全過程。
2.2建立“驗(yàn)證型－設(shè)計(jì)型－綜合型－探索型”的多層次實(shí)踐教學(xué)模式
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革上，本著“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、注重實(shí)踐、提高素質(zhì)”的方針，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為4類，即驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型、探索型,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由淺入深，循序漸進(jìn)。在所有硬件必修和選修課程中，全部開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)由驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(20%)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(80%)組成。所有實(shí)踐課程都單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)，包括綜合實(shí)驗(yàn)(80%)、探索實(shí)驗(yàn)(20%)。這樣，課內(nèi)課程中開設(shè)“驗(yàn)證型”和“設(shè)計(jì)型”的實(shí)驗(yàn)，在后續(xù)課程設(shè)計(jì)中，開設(shè)“綜合型”和“探索型”的實(shí)驗(yàn)，形成“驗(yàn)證型－設(shè)計(jì)型－綜合型－探索型”的多層次實(shí)踐教學(xué)模式，系統(tǒng)強(qiáng)化學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和硬件動(dòng)手能力。
在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中，注重使學(xué)生鞏固基本理論，進(jìn)一步掌握基本概念和基本技能。在設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。在這一類實(shí)驗(yàn)中，以學(xué)生動(dòng)手為主，教師輔導(dǎo)為輔，只給定實(shí)驗(yàn)的課題及達(dá)到的目的，中間過程需學(xué)生自己去查閱資料和設(shè)計(jì)方案，直至最后調(diào)試完成。在綜合型實(shí)驗(yàn)中，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使學(xué)生受到更為實(shí)際、更加全面的科學(xué)研究的訓(xùn)練。綜合實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是沒有現(xiàn)成的模式可循，學(xué)生需要獨(dú)立完成硬、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試。在調(diào)試過程中，學(xué)生自己動(dòng)手分析解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，雖然有一定的難度和深度，但對學(xué)生很有吸引力，能使學(xué)生從應(yīng)付實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)實(shí)驗(yàn)，不僅提高了基本操作技能，也發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。課程設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容屬于探索型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自主選擇感興趣的課題及相關(guān)開發(fā)工具，寫出設(shè)計(jì)書，交給指導(dǎo)教師審核后實(shí)施。在這一過程中，學(xué)生需要查閱大量的資料，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、研究設(shè)計(jì)能力、獨(dú)立分析問題及解決問題的能力和創(chuàng)新能力。
2.3確立“系列化硬件實(shí)踐訓(xùn)練”方案
硬件實(shí)踐訓(xùn)練由“課程實(shí)驗(yàn)－課程設(shè)計(jì)－綜合訓(xùn)練－畢業(yè)設(shè)計(jì)”四個(gè)系列組成。課程實(shí)驗(yàn)――所有硬件課程都開設(shè)。課程設(shè)計(jì)――在“嵌入式系統(tǒng)”、“組成原理”等重點(diǎn)課程中開設(shè)，在這些課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行部件或模塊實(shí)驗(yàn)，在課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。綜合訓(xùn)練――通過“硬件綜合實(shí)踐”展開。該課程安排在大四開設(shè)，是一門綜合性設(shè)計(jì)實(shí)踐課程，也是對前面所學(xué)課程的一個(gè)全面應(yīng)用和總結(jié)，在硬件課程群建設(shè)中起著“總練兵”的作用。通過讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件和功能，“麻雀雖小，五臟俱全”，旨在讓學(xué)生真真切切感受到如何設(shè)計(jì)一個(gè)可獨(dú)立工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，強(qiáng)化和提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)――每年精選一定數(shù)量的硬件畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，提供實(shí)驗(yàn)場所、設(shè)備及材料，讓對硬件感興趣的同學(xué)去實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)，放飛自己的理想。學(xué)生以接近于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，完成高質(zhì)量綜合設(shè)計(jì)為訓(xùn)練手段，以掌握計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為主要訓(xùn)練目的，使學(xué)生對計(jì)算機(jī)的整個(gè)硬件系統(tǒng)有較全面、較系統(tǒng)的掌握。要求學(xué)生能夠根據(jù)需要設(shè)計(jì)出一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例，從模板設(shè)計(jì)、制作、總線的走向、計(jì)算機(jī)部件選取、工作原理的分析、部件在模板上的部局、部件的焊接、運(yùn)算能力的調(diào)試、結(jié)果正誤的判斷分析等流程的設(shè)計(jì)到具體的制作，直至最后寫出畢業(yè)論文，使學(xué)生建立系統(tǒng)的概念與工程的概念。
3結(jié)束語
上述改革取得了令人滿意的效果。大學(xué)生對計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的興趣增強(qiáng)了，實(shí)驗(yàn)室開放期間，有更多的學(xué)生走進(jìn)了硬件實(shí)驗(yàn)室。在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，有更多的學(xué)生選擇了與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)相關(guān)的課題。學(xué)生做完硬件綜合實(shí)習(xí)和硬件畢業(yè)設(shè)計(jì)課題后，普遍充滿自豪感和成就感，感到硬件設(shè)計(jì)及底層軟件開發(fā)不再可怕。通過這樣的訓(xùn)練，提高了其綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)也鍛煉了他們的團(tuán)隊(duì)合作精神，步入單位就能直接勝任計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)的工作，實(shí)現(xiàn)高校、學(xué)生、用人單位等各方面的多贏。同時(shí)我們也應(yīng)該看到，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件系列課程及其實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革是一項(xiàng)長期不懈的工作，需要不斷完善。
參考文獻(xiàn)
[1] 羅家奇,李云,葛桂萍等. 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(8):98-99.
[2] 武俊鵬,孟昭林. 計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)課程體系的改革探索[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2005,22,(10):107-109.
1.1各課程設(shè)計(jì)單獨(dú)開展，之間缺乏必要的聯(lián)系
以往課程設(shè)計(jì)的開展，分別在各課程結(jié)束時(shí)，作為一個(gè)總結(jié)性和綜合性的教學(xué)環(huán)節(jié)來進(jìn)行，不同學(xué)期、不同設(shè)計(jì)內(nèi)容、不同課程間獨(dú)立開展，導(dǎo)致相互之間缺乏必要的聯(lián)系，學(xué)生進(jìn)行的只是局部的訓(xùn)練，缺乏一個(gè)整體的概念。比如在化工原理課程設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生對化工制圖、材料、設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算、各設(shè)備元件的選擇與設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)不是特別清晰，最后所得的工藝及工藝尺寸計(jì)算數(shù)據(jù)甚至被棄之一旁;而在化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)時(shí)，則需要對化工工藝問題有一個(gè)整體把握，依據(jù)計(jì)算所得工藝參數(shù)及工藝尺寸來指導(dǎo)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型，這些都要用到化工原理和化工工藝學(xué)的知識(shí)。
1.2各課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排較短，學(xué)生倉促而就
這四門課程作為化工類課程的重要組成，其教學(xué)內(nèi)容繁重，在課程結(jié)束時(shí)留給課程設(shè)計(jì)的時(shí)間就顯得極為有限。而每門課程設(shè)計(jì)對學(xué)生來說其工作量都是極大的，且對于化工類學(xué)生來說又都是極其重要的，是學(xué)以致用、理論結(jié)合工程實(shí)際的重要一環(huán)。在短短的1～2周的課程設(shè)計(jì)期間，教師首先要下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(布置設(shè)計(jì)任務(wù))，而后進(jìn)行設(shè)計(jì)課程的專題指導(dǎo)和答疑工作。接著學(xué)生要查閱、搜集相關(guān)文獻(xiàn)資料及實(shí)際工程信息，準(zhǔn)備相關(guān)化工標(biāo)準(zhǔn)、手冊以備隨時(shí)查閱。設(shè)計(jì)期間學(xué)生要完成的工藝流程圖和主設(shè)備圖各一張、復(fù)雜設(shè)備的不同視圖、若干零件圖及一份詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書(包括設(shè)計(jì)工藝核算、設(shè)備設(shè)計(jì)及各零件計(jì)算)。學(xué)生要在短期內(nèi)完成這一系列任務(wù)，時(shí)間倉促，難以對設(shè)計(jì)內(nèi)容整體把握和系統(tǒng)思考，對于設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)考慮不周，導(dǎo)致略微改動(dòng)已有圖樣的情況有之，原圖照抄照搬情況亦有之，完全沒有達(dá)到課程設(shè)計(jì)與實(shí)際結(jié)合的訓(xùn)練目的。
1.3獨(dú)立課程設(shè)計(jì)內(nèi)容單薄，系統(tǒng)綜合性差
由于要考慮時(shí)間安排的限制，以往的課程設(shè)計(jì)會(huì)選取化工單元操作的一小部分作為設(shè)計(jì)任務(wù)，以達(dá)到任務(wù)量與時(shí)間安排的匹配。這往往影響了學(xué)生對于化工生產(chǎn)過程整體性與系統(tǒng)性的掌握，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)“一葉障目不見泰山”，難以加強(qiáng)學(xué)生在化工生產(chǎn)基本原理、工藝流程設(shè)計(jì)、單元操作設(shè)備及核算方法等方面的綜合素質(zhì)。以上問題影響了實(shí)際教學(xué)效果的強(qiáng)化提高，難以達(dá)到化工課程設(shè)計(jì)學(xué)以致用、由理論入實(shí)際化工生產(chǎn)過程、培養(yǎng)創(chuàng)新型化工人才的目的。
2整合四門課程設(shè)計(jì)，設(shè)立化工專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)的可行性
2.1設(shè)立化工專業(yè)綜合課程的必要性
化工原理、化工設(shè)備、化工制圖和化工工藝學(xué)作為化工專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，其側(cè)重點(diǎn)不同，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中緊密聯(lián)系?；すに噷W(xué)主要研究原料化學(xué)反應(yīng)的過程和方法［4］，從化工熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的角度分析反應(yīng)原理、反應(yīng)影響因素，據(jù)此確定其工藝條件;并據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)工藝流程?；ぴ韯t是以單元操作為對象，講述其能量傳遞、動(dòng)量傳遞、物質(zhì)傳遞的基本原理，以及其操作過程對管道、容器設(shè)備等的條件要求，為設(shè)計(jì)部門提供參考依據(jù)。這兩門課講述的是化工工藝方面的知識(shí)?；ぴO(shè)備課程的主要內(nèi)容是介紹單元操作中所用設(shè)備及其設(shè)計(jì)過程［5］、設(shè)計(jì)方法，這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形式、尺寸直接決定了它們是否能達(dá)到工藝設(shè)計(jì)中所要求的條件參數(shù)。也就是說工藝設(shè)計(jì)以及工藝核算是化工設(shè)備設(shè)計(jì)的前提，化工設(shè)備設(shè)計(jì)又是保障工藝條件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，而化工制圖是化工設(shè)備設(shè)計(jì)的直接手段。首先根據(jù)化工工藝學(xué)確定生產(chǎn)工藝，再由化工原理的知識(shí)進(jìn)行選型論證后，經(jīng)過工藝核算確定設(shè)備的型號(hào)，最后依據(jù)化工設(shè)備的知識(shí)并借助化工制圖的手段拿出設(shè)備圖。由此可看出，四門課程的緊密聯(lián)系及其不可分割性，完成任何一個(gè)獨(dú)立的課程設(shè)計(jì)都要交叉運(yùn)用這四門課程所學(xué)知識(shí)，這就為整合四門課程設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。
2.2時(shí)間安排集中，各科教師聯(lián)合指導(dǎo)，避免短板，可極大提高教學(xué)實(shí)踐效果
本校慣例，課程設(shè)計(jì)一般安排在每門課程結(jié)束之時(shí)，結(jié)課考試之前，時(shí)間短而分散，各科任課老師“各自為戰(zhàn)”，如此倉促的開展課程設(shè)計(jì)其教學(xué)效果大打折扣。整合四門課程，設(shè)置化工綜合課程設(shè)計(jì)后，時(shí)間可由原來的2周改為6周。課程設(shè)計(jì)時(shí)間大大延長，學(xué)生有充足的時(shí)間和精力來認(rèn)真、從容、細(xì)致地對所學(xué)四門課程用課程設(shè)計(jì)的方式做一次有系統(tǒng)、有目的的大總結(jié)，避免了學(xué)生因時(shí)間緊而倉促開始草草收場的應(yīng)付現(xiàn)象。整合開展化工類專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)還便于四門課程教師開展協(xié)同教學(xué)、互補(bǔ)教學(xué)，彌補(bǔ)了化工原理、化工工藝?yán)蠋煂υO(shè)備、制圖方面的不足，化工設(shè)備、制圖老師對工藝設(shè)計(jì)的生疏。在學(xué)生遇到問題時(shí)可及時(shí)有效地給予更專業(yè)、更全面的解答，極大的提高課程設(shè)計(jì)的效率和教學(xué)效果，真正地實(shí)現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中提高學(xué)生能力的目的。
2.3課程設(shè)計(jì)選題的針對性更強(qiáng)，學(xué)生課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的系統(tǒng)性更強(qiáng)
整合后，課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的編寫與下達(dá)可由四科教師共同討論，綜合考慮來完成。可以有目的的選取設(shè)計(jì)對象，對學(xué)生進(jìn)行側(cè)重訓(xùn)練;也可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，靈活設(shè)置課題。在設(shè)計(jì)中引導(dǎo)學(xué)生深入思考，綜合考量自己所做設(shè)計(jì)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際可行性。指導(dǎo)學(xué)生正確使用設(shè)計(jì)行業(yè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確查閱設(shè)計(jì)手冊和資料。這可有效的避免以前課程設(shè)計(jì)選題的隨意性與設(shè)計(jì)過程的不完整性，使學(xué)生在了解生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和換熱器(泵)選型，然后立即對該塔設(shè)備和換熱器(泵)進(jìn)行強(qiáng)度校核及圖紙繪制，同時(shí)引入計(jì)算機(jī)編程、AutoCAD等軟件鍛煉學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問題的能力，使學(xué)生經(jīng)歷一次完整的化工單元操作設(shè)計(jì)的全過程，有機(jī)會(huì)將所學(xué)知識(shí)得以實(shí)際綜合應(yīng)用，為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)及走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)，并使學(xué)生深刻理解化工原理課程的工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用價(jià)值。
2.4可協(xié)調(diào)四門課程與其它課程的開設(shè)時(shí)間及授課內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性
考慮到學(xué)生對課程知識(shí)的遺忘性，有必要協(xié)調(diào)四門課程的開設(shè)時(shí)間，將四門課程調(diào)整到同一個(gè)學(xué)期來開設(shè)，在該學(xué)期結(jié)束時(shí)統(tǒng)一時(shí)間開展課程設(shè)計(jì)，這對于化工專業(yè)的課程設(shè)置來說是完全可行的。在授課內(nèi)容上，平時(shí)的授課中可有意強(qiáng)化課程間的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的綜合思考意識(shí)。
3結(jié)語
（重慶三峽學(xué)院 重慶 404000）
摘要：針對單片機(jī)實(shí)訓(xùn)體系存在的理論與實(shí)踐脫節(jié)、缺乏工程應(yīng)用能力培養(yǎng)等問題，本文介紹了相關(guān)的改革情況。采用項(xiàng)目化模式組織理論教學(xué)和工程開發(fā)模式組織實(shí)踐教學(xué)，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合起來；改革單片機(jī)課程設(shè)計(jì)模式，增加課題宣講、系統(tǒng)驗(yàn)收答辯等環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力及自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；組建單片機(jī)興趣小組及與大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，促進(jìn)課內(nèi)外單片機(jī)學(xué)習(xí)的良性互動(dòng)。實(shí)踐證明，單片機(jī)實(shí)訓(xùn)體系的多層次多模塊改革，提高了學(xué)生的應(yīng)用能力及綜合素質(zhì)，改革經(jīng)驗(yàn)具有一定的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞 ：單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程；教學(xué)改革；應(yīng)用型人才
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2015）02-0060-04
作者簡介：謝輝（1969—），女，碩士，重慶三峽學(xué)院教授，研究方向?yàn)楣I(yè)測控系統(tǒng)的教學(xué)和研究。
基金項(xiàng)目：重慶市教委教改項(xiàng)目“單片機(jī)課程‘項(xiàng)目導(dǎo)向型’教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：113013）；重慶三峽學(xué)院教改項(xiàng)目“應(yīng)用本科單片機(jī)課程實(shí)訓(xùn)體系的教學(xué)改革”（項(xiàng)目編號(hào)：JG120668）
一、現(xiàn)代工程對應(yīng)用型人才的要求及現(xiàn)行教學(xué)模式的不足
現(xiàn)代工程對應(yīng)用型人才的工程素質(zhì)與實(shí)踐能力的要求不斷提高。工程素質(zhì)是一個(gè)技術(shù)人員創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)及知識(shí)技能等的內(nèi)化表現(xiàn)，實(shí)踐能力則體現(xiàn)為一個(gè)技術(shù)人員分析問題、解決問題的外在執(zhí)行力，二者相輔相成，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要指標(biāo)。高等院校工程教育是培養(yǎng)造就合格工程師的主渠道，需要每門專業(yè)課程理論與實(shí)踐的有機(jī)聯(lián)動(dòng)，特別是實(shí)訓(xùn)課程的系統(tǒng)化培養(yǎng)。
單片機(jī)是現(xiàn)代測控的核心?！皢纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用”是電子、機(jī)電等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是一門軟硬件技術(shù)結(jié)合緊密、理論性與實(shí)踐性強(qiáng)的課程。特別是單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程，是對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)的技能訓(xùn)練，鞏固和加強(qiáng)所學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，與單片機(jī)理論課程具有同樣重要的地位。
“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程在我院開設(shè)多年，雖實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)較豐富，但單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程體系還存在著很多問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
第一，單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程與理論教學(xué)結(jié)合不夠緊密。目前的單片機(jī)課程教學(xué)仍主要注重理論知識(shí)的傳授，課堂教學(xué)以單元章節(jié)劃分知識(shí)體系，課內(nèi)實(shí)訓(xùn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生無法將理論知識(shí)與實(shí)訓(xùn)有機(jī)地結(jié)合起來。到了課程設(shè)計(jì)階段，學(xué)生很難對實(shí)訓(xùn)課題有一個(gè)整體性的認(rèn)識(shí)，不知道軟硬件如何分工，如何開展模塊化程序的編寫。許多時(shí)候課程設(shè)計(jì)變成了教師做課題，學(xué)生只能做簡單的電路焊接、程序錄入等工作，沒有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的效果。
第二，實(shí)訓(xùn)課題與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合不夠緊密。課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的綜合過程的重要環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)該與生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系。但目前絕大多數(shù)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都主要停留在理論分析、繪制原理圖、編寫程序及電路板焊接等方面，對單片機(jī)系統(tǒng)在生產(chǎn)實(shí)際中可能遇到的重要問題如故障排查、系統(tǒng)優(yōu)化、抗干擾、性價(jià)比等很少涉及。
第三，對學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)不足。工科的學(xué)生最重要的專業(yè)素質(zhì)就是實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。單片機(jī)課程實(shí)訓(xùn)涉及電子、傳感、程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成等多方面的知識(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)優(yōu)質(zhì)的載體。但由于現(xiàn)行課程體系的條塊分割，課程實(shí)訓(xùn)沒有與課外實(shí)踐及相關(guān)課程知識(shí)進(jìn)行有機(jī)銜接。為保證課程設(shè)計(jì)在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)完成，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目往往省略了文獻(xiàn)資料查閱、設(shè)計(jì)方案論證、任務(wù)分解及答辯等諸多步驟，直接給出一個(gè)可以完成的任務(wù)。這樣，學(xué)生的實(shí)踐能力很難有實(shí)質(zhì)性的提高。
總體來說，現(xiàn)行單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程任務(wù)較單一、考核不夠全面，對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)還停留在較低的層面上。為促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)及工程素質(zhì)的提高，單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程改革十分必要。
二、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程體系的改革
單片機(jī)課程實(shí)訓(xùn)體系的改革，最重要的是通過理論課程學(xué)習(xí)及實(shí)踐項(xiàng)目訓(xùn)練，使學(xué)生能站在工程應(yīng)用的角度，更深入地理解單片機(jī)的理論知識(shí)，掌握單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)流程，提高分析問題解決問題的能力，最根本的目的是培養(yǎng)良好的職業(yè)應(yīng)用能力。為此，實(shí)訓(xùn)課程的改革主要做了如下幾個(gè)方面的工作。
（一）項(xiàng)目化教學(xué)模式的構(gòu)建
打破傳統(tǒng)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相分離的教學(xué)模式，將單片機(jī)課程規(guī)劃為基礎(chǔ)知識(shí)、單元技能及綜合能力三個(gè)層次，采用項(xiàng)目化教學(xué)模式組織理論與實(shí)踐教學(xué)。
根據(jù)電子信息應(yīng)用本科的人才培養(yǎng)定位將課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重組，精心編選了6個(gè)非常貼近實(shí)際的工程項(xiàng)目，編寫出版了相應(yīng)的單片機(jī)項(xiàng)目化教材。每個(gè)項(xiàng)目就是一個(gè)相對獨(dú)立的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，包含單片機(jī)的一個(gè)或若干個(gè)知識(shí)模塊，從實(shí)現(xiàn)實(shí)用性、能力化的教學(xué)目標(biāo)；每個(gè)模塊又由一個(gè)或多個(gè)任務(wù)組成，將單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)加以整合和重組，貫穿在以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心的工程項(xiàng)目中。
課程教學(xué)按照工程項(xiàng)目開發(fā)的模式，即“項(xiàng)目提出模塊分解任務(wù)完成項(xiàng)目總結(jié)”的流程進(jìn)行。如“單片機(jī)最小系統(tǒng)”項(xiàng)目是讓學(xué)生理解單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和最小系統(tǒng)的的簡單應(yīng)用，又將其劃分為“51單片機(jī)初步認(rèn)識(shí)”、“最小系統(tǒng)構(gòu)成”、“流水燈控制器“、“簡單程序設(shè)計(jì)”等幾個(gè)主要任務(wù)，每一個(gè)任務(wù)就是一個(gè)或幾個(gè)項(xiàng)目知能體系指標(biāo)的具體體現(xiàn)。通過實(shí)物演示、多媒體授課及實(shí)驗(yàn)室任務(wù)程序的調(diào)試運(yùn)行，將單片機(jī)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合。在每個(gè)任務(wù)的完成過程中，還有意識(shí)地通過實(shí)驗(yàn)思考題的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探索。如“彩燈控制器”，除常見的流水、追逐、跳躍等基本控制效果外，還引導(dǎo)學(xué)生思考多重跳躍、旋轉(zhuǎn)及不規(guī)則閃亮效果，進(jìn)一步思考更多LED組成點(diǎn)陣的控制方法，更深一層地思考I/O口不夠用時(shí)的接口擴(kuò)展問題及延時(shí)時(shí)間的控制問題；鼓勵(lì)學(xué)生通過鉆研教材及課余查閱資料提出想法，并將想法變成可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖；對一些技術(shù)難點(diǎn)留到課程設(shè)計(jì)階段進(jìn)行論證與解決。
（二）工程實(shí)踐型課程設(shè)計(jì)的開展
課程設(shè)計(jì)是工科專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要手段，也是單片機(jī)實(shí)訓(xùn)體系改革的重要環(huán)節(jié)，其主旨就是加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)課題與工程實(shí)踐的緊密聯(lián)系，真正培養(yǎng)學(xué)生具備單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的基礎(chǔ)能力。課程設(shè)計(jì)改革主要做了課題論證宣講、過程指導(dǎo)改革、規(guī)范設(shè)計(jì)報(bào)告及答辯驗(yàn)收等幾個(gè)方面的工作。
1.實(shí)訓(xùn)課題論證與方案宣講
課題論證是工程項(xiàng)目開發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到后續(xù)開發(fā)難度、售后維護(hù)及產(chǎn)品性價(jià)比。在前期項(xiàng)目化教學(xué)的同時(shí)就有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生開展橫向與縱向的知識(shí)擴(kuò)展，為課程設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。如“數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)”橫向的知識(shí)擴(kuò)展包括不同種類A/D轉(zhuǎn)換器的選擇、顯示器及鍵盤設(shè)計(jì)方案的比較，縱向的知識(shí)擴(kuò)展包擴(kuò)電壓表量程的切換、電壓表到萬用表的轉(zhuǎn)換，其他非電量，如溫度、流量、濕度、壓力的檢測，從單機(jī)儀表到組網(wǎng)儀表的擴(kuò)展等。在學(xué)生具備一定理論知識(shí)水平與實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，教師提出課程設(shè)計(jì)的要求，并給出相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，鼓勵(lì)學(xué)生開始項(xiàng)目化小組籌備，尋找感興趣的課題。教師指導(dǎo)學(xué)生到專業(yè)網(wǎng)站查閱資料、下載模塊。必要的時(shí)候，還可以思考題的形式讓學(xué)生寫一份相應(yīng)的文獻(xiàn)綜述。
課程設(shè)計(jì)階段的第一個(gè)任務(wù)就是實(shí)訓(xùn)課題方案論證，要求以小組為單位充分討論，進(jìn)行一次公開的課題論證宣講。宣講內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)方案選擇、設(shè)計(jì)框圖、系統(tǒng)原理說明、擬達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及及擬解決的關(guān)鍵問題等。教師會(huì)在此過程中檢查學(xué)生的前期準(zhǔn)備工作，包括相應(yīng)芯片數(shù)據(jù)手冊、設(shè)計(jì)參考范例等，指出設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)及不足，對可能遇到的設(shè)計(jì)問題給出參考意見，要求針對方案宣講中發(fā)現(xiàn)的問題再修改整理。如常做的“溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，要求每個(gè)課題組明確控制背景、控制精度，進(jìn)而選擇合適的溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器，鼓勵(lì)學(xué)生選擇性價(jià)比高的芯片，如內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，串行總線傳輸?shù)男〕叽缳N片封裝的芯片，或一體化的數(shù)字溫度傳感器等，提示學(xué)生注意溫度是大慣性控制量，需要一定的算法處理以提高控制精度。通過課題論證宣講過程的訓(xùn)練，可讓學(xué)生切實(shí)感受到工程項(xiàng)目開發(fā)的嚴(yán)肅性及系統(tǒng)性，意識(shí)到前期準(zhǔn)備及系統(tǒng)規(guī)劃的重要性，從而更全面深入地思考與解決問題。
2.項(xiàng)目化小組的開發(fā)過程訓(xùn)練
課程設(shè)計(jì)以貼近實(shí)際的項(xiàng)目化小組的方式開展。根據(jù)課題工作量的大小及各自的興趣愛好，3~4人組成一個(gè)項(xiàng)目小組進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件原理圖設(shè)計(jì)、控制程序編寫及調(diào)試、系統(tǒng)仿真驗(yàn)證及實(shí)物制作等。項(xiàng)目小組的形式既能發(fā)揮不同學(xué)生的能力優(yōu)勢，又有利于鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作及產(chǎn)品競爭意識(shí)。課程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的整合及實(shí)踐能力的培養(yǎng)，如管理程序編寫、系統(tǒng)調(diào)試、故障排查、性能優(yōu)化等，使其更貼近工程實(shí)踐的開發(fā)過程。整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程給予學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐探索的機(jī)會(huì)，從而最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師主要起到啟發(fā)、把關(guān)和解決一些棘手問題的作用。對學(xué)生解決不了的難題，教師提出自己的觀點(diǎn)和看法，必要時(shí)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軟硬件調(diào)試，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而引導(dǎo)學(xué)生向正確的方向發(fā)展。如所做的“16×64點(diǎn)陣控制屏”，最先驅(qū)動(dòng)方式是采用串行移位寄存器控制。當(dāng)做16×16點(diǎn)陣實(shí)驗(yàn)時(shí)，一切正常，但擴(kuò)展到16×64點(diǎn)陣，進(jìn)行字幕左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)重影，通過教師指導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定是串行驅(qū)動(dòng)方式帶來的問題，改為并行驅(qū)動(dòng)方式后，很好地解決了該問題。
3.規(guī)范設(shè)計(jì)報(bào)告及驗(yàn)收答辯
課程設(shè)計(jì)后期主要完成設(shè)計(jì)報(bào)告寫作及實(shí)物驗(yàn)收和答辯。通過這些手段促進(jìn)學(xué)生更全面深入地掌握項(xiàng)目開發(fā)各方面的技能。
（1）設(shè)計(jì)報(bào)告寫作。進(jìn)行設(shè)計(jì)報(bào)告寫作培訓(xùn)，指導(dǎo)學(xué)生從課題任務(wù)、設(shè)計(jì)方案論證、設(shè)計(jì)內(nèi)容、硬件及軟件工作原理、系統(tǒng)調(diào)試、仿真及實(shí)物展示等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述，并要求做實(shí)訓(xùn)總結(jié)，最后的附錄按照規(guī)范格式附上完整的硬件原理圖、元器件清單表、程序清單及實(shí)物照片，成為一份有價(jià)值的技術(shù)文檔。通過培訓(xùn)，學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告整體質(zhì)量較好，報(bào)告言之有物、條理清晰、結(jié)構(gòu)合理、描述完整，杜絕了原來抄襲芯片手冊，缺乏實(shí)質(zhì)內(nèi)容的假大空形式。
（2）驗(yàn)收和答辯。原來的課程設(shè)計(jì)沒有驗(yàn)收答辯這個(gè)環(huán)節(jié)，不利于學(xué)生總結(jié)反思項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。程設(shè)計(jì)引入驗(yàn)收答辯機(jī)制，檢查學(xué)生是否認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)及對專業(yè)知識(shí)的掌握和運(yùn)用能力，也是確?？己嗽u(píng)價(jià)真實(shí)公平的重要依據(jù)。驗(yàn)收主要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能演示、硬件質(zhì)量及軟件功能等幾個(gè)方面進(jìn)行考核，并進(jìn)行作品之間難度的對比與競爭。答辯以小組為單位進(jìn)行，要求以PPT形式展示課題所做主要工作，每個(gè)組員都要回答指導(dǎo)教師的1至2個(gè)問題。驗(yàn)收答辯促進(jìn)學(xué)生對系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)原理進(jìn)行更深入地理解并總結(jié)反思項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，從而從考核層面督促學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。課程設(shè)計(jì)的改革實(shí)現(xiàn)了從以前重結(jié)論重報(bào)告到重過程重能力的轉(zhuǎn)變。
（三）實(shí)訓(xùn)過程的考核改革
考核方式改革是實(shí)訓(xùn)體系改革的重要方面。以往的實(shí)訓(xùn)課程考核形式相對單一，主要以實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品及設(shè)計(jì)報(bào)告為考核對象，沒有細(xì)致地考核實(shí)訓(xùn)過程及團(tuán)隊(duì)成員知識(shí)水平的真實(shí)情況。改革的重要理念是重視創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，采用形成性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合，以能力考核為主的方式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)成績的評(píng)定?？己藘?nèi)容主要由“綜合能力考核”（30%）、“實(shí)訓(xùn)過程考核”（40%）及“總結(jié)與答辯”（30%）三部分組成?！熬C合能力考核”主要包括文獻(xiàn)查閱、設(shè)計(jì)方案論證及課程設(shè)計(jì)報(bào)告等部分，重點(diǎn)考核學(xué)生對單片機(jī)理論知識(shí)及應(yīng)用能力。“實(shí)訓(xùn)過程考核”主要考察學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程的軟硬件設(shè)計(jì)、編程及仿真、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用熟練程度、系統(tǒng)的查錯(cuò)與糾正等多方面的實(shí)踐能力?！翱偨Y(jié)與答辯”也是實(shí)訓(xùn)考核的重要環(huán)節(jié)。通過課題總結(jié)，讓學(xué)生明白系統(tǒng)設(shè)計(jì)性價(jià)比的重要性，實(shí)驗(yàn)室方案與工程實(shí)用方案的區(qū)別，課題存在的不足與可能的改進(jìn)措施；驗(yàn)收答辯可以讓學(xué)生對課題做全面的總結(jié)反思，端正學(xué)習(xí)態(tài)度、重視實(shí)踐過程，重視知識(shí)點(diǎn)的細(xì)節(jié)學(xué)習(xí)。單片機(jī)課程考核方式的改革可以從根本上杜絕“高分低能”現(xiàn)象的發(fā)生，是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力提高的重要手段。
（四）課外科技實(shí)踐活動(dòng)的有機(jī)結(jié)合
一些綜合性的項(xiàng)目開發(fā)僅靠課內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，將課內(nèi)實(shí)訓(xùn)與大學(xué)生課外科技實(shí)踐活動(dòng)及電子競賽等環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，是培養(yǎng)專業(yè)技能、提高綜合素質(zhì)的一個(gè)重要途徑。
組織成立單片機(jī)興趣小組，建立QQ交流群，將一些優(yōu)秀的單片機(jī)教程、設(shè)計(jì)范例、芯片手冊及常用的單片機(jī)開發(fā)網(wǎng)址等資料上傳到群里共享。每個(gè)同學(xué)的電腦上都安裝了Keil和Proteus軟件，相當(dāng)于建立了一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可以選擇感興趣的課題進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證，對課程實(shí)訓(xùn)過程中的一些技術(shù)問題在群里相互討論并進(jìn)行進(jìn)一步的完善，教師也會(huì)針對一些難點(diǎn)問題在線答疑。對一些基礎(chǔ)較好、能力較強(qiáng)的學(xué)生，推薦他們進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生進(jìn)行課余科技實(shí)踐活動(dòng)的平臺(tái)，配備了完善的電子儀器、單片機(jī)開發(fā)裝置及刻版機(jī)等設(shè)備。學(xué)生可以選擇實(shí)訓(xùn)過程中一些難點(diǎn)課題或綜合性較強(qiáng)的課題再進(jìn)行研究，也可以結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題及大學(xué)生電子競賽課題進(jìn)行研究，甚至可以承擔(dān)教師主持的研究課題中的一部分內(nèi)容開展工作。學(xué)生在教師指導(dǎo)和高年級(jí)學(xué)長帶領(lǐng)下，獨(dú)立進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程調(diào)試、仿真驗(yàn)證、電路刻版直至實(shí)物完成，最后寫出課題報(bào)告。實(shí)驗(yàn)室還要經(jīng)常召開講座，介紹一些新型單片機(jī)及先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行設(shè)計(jì)作品的講評(píng)。通過這些多模塊、多層次的課外科研訓(xùn)練與實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生能夠?qū)纹瑱C(jī)及其他相關(guān)學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，具有一定的單片機(jī)系統(tǒng)綜合開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為今后從事相關(guān)工作打下了良好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1]謝輝，陳立萬，陳強(qiáng).以“工程素質(zhì)”與“創(chuàng)新能力”為導(dǎo)向的電子信息應(yīng)用本科人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建[J].教育與職業(yè)，2012（273）：109-110.
[2]嵇萍，徐香梅.面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的單片機(jī)課程教學(xué)改革探索[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（1）：88-89.
[3]謝輝，陳立萬，王悅善.“理實(shí)一體化”單片機(jī)課程項(xiàng)目導(dǎo)向型教學(xué)法的探索與實(shí)踐——以重慶三峽學(xué)院為例[J].職教通訊，2011（16）：46-47.
[4]謝輝，李洪兵，李焱.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.
[5]葛浩，林其斌.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（10）：138-140.
[6]鄭梁，胡冀，徐平原，高惠芳，秦會(huì)斌.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新教育模式研究與實(shí)踐[J].電子電氣教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（9）：99-101.
[7]王敏杰.以職業(yè)能力為本位的實(shí)訓(xùn)教學(xué)考評(píng)模式探討[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2009（11）：33-34.
“模擬電子技術(shù)”課程是電子信息、電氣工程、通信工程、自動(dòng)化等專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是學(xué)生知識(shí)體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分。該課程通過介紹二極管、三極管、場效應(yīng)管、運(yùn)算放大器等常用半導(dǎo)體器件的一般物理機(jī)制和外特性，研究由這些電子器件構(gòu)成的各種模擬電路的基本原理和分析與設(shè)計(jì)方法。學(xué)好該課程對熟悉和掌握電路與系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)處理方面的基本概念和技術(shù)，以及學(xué)好信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理、高頻電路、電力電子技術(shù)等后續(xù)課程有著十分重要的作用。
但是，這門課程知識(shí)點(diǎn)多，理論部分抽象，尤對學(xué)生來說這是第一門接觸工程實(shí)際的課程，其工程思維方法難以被學(xué)生們適應(yīng)和掌握，因此學(xué)生們普遍感覺這門課學(xué)習(xí)難度大，甚至被很多學(xué)生稱為“魔電”。
傳統(tǒng)的模電課程講授是以書本理論知識(shí)講授為主并進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練的教學(xué)模式，學(xué)生被動(dòng)接受教師課堂講授的內(nèi)容，這在客觀上弱化了該課程的實(shí)踐性和趣味性，學(xué)生接觸電路符號(hào)和數(shù)學(xué)公式多，接觸實(shí)際少。傳統(tǒng)教學(xué)方式容易使學(xué)生感到課程枯燥乏味，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
教師的價(jià)值首先在于使學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，興趣是最好的老師，沒有興趣就難以將一件事情做好。筆者嘗試將基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)引入模電課程的教學(xué)中，經(jīng)過幾年的實(shí)踐性教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使抽象枯燥的知識(shí)更容易被接受，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，收到了良好的教學(xué)效果。
一、實(shí)踐性教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
西方發(fā)達(dá)國家從中小學(xué)教育開始就注重培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。在美國，家庭常備有用做實(shí)驗(yàn)室的房間，父母從小就注重培養(yǎng)孩子的實(shí)踐能力和興趣愛好，在這方面有投資預(yù)算，給孩子們一個(gè)認(rèn)識(shí)自我、發(fā)現(xiàn)自己興趣所在的平臺(tái)。在英國，課堂的教學(xué)內(nèi)容經(jīng)常延伸到教室外，比如上植物學(xué)課程就帶領(lǐng)學(xué)生們?nèi)ビ^察各種植物；上歷史課，就幾個(gè)學(xué)生組成一個(gè)組演繹歷史劇情，每次課的內(nèi)容是充滿實(shí)踐的，學(xué)生們也并不感到疲憊，教師在必要的講解后主要是學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)或者項(xiàng)目，讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，在用中學(xué)習(xí)。這些先進(jìn)的教學(xué)理念值得中國教育工作者們借鑒。
二、基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)
在模電課程中，除了布置與理論教學(xué)同步的習(xí)題作業(yè)外，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度擬定若干專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)題目，專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)與理論教學(xué)同步，并注意這兩方面在教學(xué)進(jìn)度上的配合。本文以2013學(xué)年模電課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為例，介紹該實(shí)踐教學(xué)方法的基本內(nèi)容和教學(xué)體會(huì)。
1.電路仿真專題作業(yè)
模電課程的第一次課用1學(xué)時(shí)左右介紹電子電路仿真軟件的使用。目前很多電路仿真軟件提供了大量虛擬儀器，有一般實(shí)驗(yàn)室配備的電壓表、電流表、萬用表、雙通道示波器、信號(hào)源等，此外還提供一些虛擬儀器，如波特儀等，學(xué)生在使用該軟件的同時(shí)也對電子測量儀器有了全面的了解，擴(kuò)展了知識(shí)面。教師可以現(xiàn)場演示，完成一個(gè)簡單電路的原理圖繪制、仿真和結(jié)果輸出。模電課程有較多結(jié)論可由仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入電阻、輸出電阻、電壓增益等。在課程前期，講解了二極管應(yīng)用電路之后，布置一個(gè)電路仿真專題作業(yè)，將書內(nèi)的內(nèi)容用軟件進(jìn)行驗(yàn)證。要求學(xué)生上交電路原理圖，以及電路仿真輸出和結(jié)果分析。經(jīng)過這個(gè)專題作業(yè)的訓(xùn)練，學(xué)生們基本掌握了仿真軟件的使用，并可以用于之后的課程學(xué)習(xí)中。
2.單元電路分析與設(shè)計(jì)
在期中階段，學(xué)生已經(jīng)掌握了多級(jí)放大電路、功率放大電路等理論知識(shí)，但書本知識(shí)限于篇幅，主要講解直流分析、交流分析及各種參數(shù)，以分析為主，這時(shí)布置一個(gè)單元電路分析與設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)題目，如設(shè)計(jì)一個(gè)多級(jí)電壓放大器，滿足電壓增益、輸入阻抗、最大輸出電壓、截止頻率等指標(biāo)，要求學(xué)生提交設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生們先進(jìn)行電腦仿真設(shè)計(jì)，然后在模電實(shí)驗(yàn)箱上搭建電路，確定無誤后選擇電子元器件和萬用電路板，然后進(jìn)行調(diào)試和修改，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。這個(gè)課程設(shè)計(jì)可由幾名學(xué)生組成小組合作完成，在相互交流中得到知識(shí)理解和動(dòng)手能力的提升。
3.功能電路設(shè)計(jì)及制作
在模電課程的后半期，布置一個(gè)綜合性的功能電路設(shè)計(jì)與制作題目，包含模電課程的重要知識(shí)點(diǎn)（放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生和處理電路、穩(wěn)壓電源），給出一些題目供學(xué)生選擇，如變調(diào)門鈴、直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用電表、音樂彩燈控制器，要求學(xué)生組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，將該設(shè)計(jì)與制作作為一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。該項(xiàng)目完成后，安排時(shí)間讓各位同學(xué)以小組為單位上臺(tái)展示自己的設(shè)計(jì)和實(shí)物作品，總結(jié)在設(shè)計(jì)制作過程中遇到的問題以及解決辦法，鼓勵(lì)同學(xué)對演講的同學(xué)進(jìn)行提問，教師負(fù)責(zé)掌控課堂秩序和提出問題，把學(xué)生解決問題的思路和方法進(jìn)行歸納總結(jié)，把敘述不充分的部分從理論的高度進(jìn)行闡述完整。在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生完成了電路仿真設(shè)計(jì)、制作、撰寫報(bào)告、答辯等一系列內(nèi)容。
三、需要注意的問題
1.學(xué)時(shí)安排問題
在總學(xué)時(shí)不變的情況下，增加實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容必然會(huì)占用理論教學(xué)學(xué)時(shí)，如果處理不好會(huì)顧此失彼。在理論教學(xué)中，應(yīng)以理論夠用為度。對于一門課程，總是可以分出主干部分和細(xì)枝末節(jié)部分。對主干部分應(yīng)詳細(xì)講解，對枝節(jié)部分則引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，在實(shí)踐中鞏固理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
2.傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體設(shè)備的合理運(yùn)用
對于理論難度大而需要詳細(xì)講解的部分，應(yīng)采用傳統(tǒng)的板書方式，教師和學(xué)生一起努力，完成數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)、難點(diǎn)的理解，使學(xué)生聽后印象深刻，思維節(jié)奏也容易跟上老師的節(jié)奏；而對于難度較小的內(nèi)容，可以充分利用多媒體課件講授，使用課件可以使講課內(nèi)容形象生動(dòng)，并且可以提高授課的效率。傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體課件各有所長，二者合理搭配可以解決教學(xué)信息量大、課時(shí)有限的矛盾，并可以收到良好的教學(xué)效果。
3.專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的選題
由于教學(xué)時(shí)間有限，在專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的選題方面應(yīng)緊貼理論教學(xué)內(nèi)容，注意控制題目的難度。由于學(xué)生處于大二階段，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)較少，選題除了要緊密結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容外，還要注意趣味性，難度以學(xué)生們適當(dāng)擴(kuò)展知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)為度。否則不僅難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，反而會(huì)起到相反的作用。
四、總結(jié)
基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)擺脫了傳統(tǒng)的模電課程教學(xué)模式，在授課的過程中加入電路仿真軟件、電子測量儀器、電路基本制作工藝等結(jié)合實(shí)際的講解，擴(kuò)展了課程內(nèi)容。
