計算機硬件類課程實驗教學模式改革論文
摘要:
在教學內容、學時分配、教學方法、考覈方式四個方面,對計算機硬件類課程實驗教學進行改革與實踐,構成多級實驗體系,取得了良好的教學效果。
關鍵詞:教學質量;實驗教學改革;計算機硬件類課程
爲培養學生的學習興趣、增強其對概念及理論的理解、便於掌握知識點,自2013年以來從實驗內容、學時分配、教學方法、考覈方式四個方面,對硬件類課程的實驗教學模式進行研究和改革,並加以實踐。
1實驗內容
1.1增加綜合類型實驗,提高學生動手能力。
在《計算機接口技術》課程中增設綜合類型實驗《PC機系統中的小型I/O接口系統》。通過PC機系統中的小型I/O接口系統電路硬件設計、安裝或焊接元器件、進行PC機系統中的小型I/O接口系統控制程序設計(採用ASM或CPP語言)、在PC機中運行此係統這一系列過程,使學生能夠自主設計和實現PC機系統中的小型I/O系統,從而進一步加深理解,對所學知識融會貫通。
1.2引入先行課程實驗,溫故知新。
《彙編語言程序設計》是《計算機組成原理》的先行課程,在編程過程中,由於助記符多、指令難記、使用範圍窄,學生容易遺忘,從而增大了學習《計算機組成原理》指令系統部分的難度。在實驗中引入彙編語言部分後,結合debug調試環境,能有效利用匯編語言編程加深學生對指令編碼、指令運行過程的理解與掌握,真正做到溫故知新。
1.3嚴格進行實驗分類,構建多級實驗體系。
將實驗分爲四個層次:演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。首先通過教師演示,讓學生初步認識相關原器件,將所學知識和實物聯繫起來;然後用五、六個驗證性實驗,加深學生對理論知識的印象,熟悉並掌握課堂所學部分;接着利用綜合性實驗,系統地將所學知識組織起來,形成知識體系;最後完成設計性實驗,使學生能夠熟練運用相關知識。以《數字電子技術》爲例:改革前實驗類型混亂,綜合實驗和設計實驗看似很多,實際訓練並不能達到相關要求,所有實驗均爲必做類型,導致部分學生實驗完成不了。在修正實驗類型、將實驗分爲選做和必做之後,能更好地結合學生實際情況循序漸進,構成多極實驗體系,以達到培養學生的實際操作技能和動手實踐能力的實驗教學目標。
1.4增加選做實驗,多種選擇貼合學生實際。
選做實驗設置少,教學時可選擇的餘地很小,不能根據學生的學習能力、知識掌握程度、學習興趣等實際情況來進行選擇,靈活性差。增設選做實驗後,《單片機及應用》課程選做實驗達到7個:指示燈/開關控制器、16×16LED點陣顯示實驗、查詢式鍵盤實驗、電子琴模擬實驗、直流電動機控制實驗、I2C總線實驗、電子萬年曆時鐘實驗,總計18學時,教學彈性大,更貼合學生實際情況。
2學時分配
由於各實驗的性質和複雜程度、學生對知識點的掌握程度不同,實驗學時不能“一刀切”,簡單的實驗安排少量學時,難度大的實驗增加安排的學時數。改革前,《計算機組成原理》所有實驗一律安排爲2學時。重新分配學時後,PCC實驗箱的使用和熟悉實驗環境這樣的簡單實驗,安排1個學時,而綜合性、設計性實驗安排4個學時。改革前,《計算機接口技術》的波特率時鐘發生器實驗、音樂發生器設計與製作實驗均安排2學時,由於實驗比較複雜,學生在2學時內無法獨立完成;增加到4學時後,學生不再手忙腳亂,有充足的時間進行設計、記錄實驗數據和分析實驗結果,加強實驗效果。同時,結合教師科研項目開展綜合性、設計性實驗,將實驗教學分爲課堂教學和課下教學兩部分,不再侷限於實驗室。教師通過教研會和科研活動,教學和科研相輔相成;學生參與教師課題,既能促進實踐能力,又能提高科研水平,一舉兩得。
3教學方法
3.1仿真與實驗箱結合,發揮學生創造性。
傳統的硬件實驗主要採用實驗箱聯機進行,各模塊已經集成在實驗面板上,只能根據已有模塊做實驗,學生對實驗箱的依賴過重。在單片機實驗中引入Proteus和keil軟件的聯合仿真,學生先通過實驗箱進行實驗,對各種部件的'連接有一個清楚的認識,再用Proteus繪製電路圖,最後通過keil加載程序、仿真運行,能更清晰地認識到實驗原理。修改已驗證過的電路和程序,觀察並分析產生的結果,可以激發學生的學習興趣,便於發揮創造性和求知精神。
3.2開放式實驗教學,因材施教。
綜合性、設計性實驗涉及面廣、難度大,僅僅只靠課堂的4學時是不夠的,因此需要採用開放式實驗教學做爲實驗環節的補充和拓展,使實驗開展的時間不再侷限於實驗教學的課堂時間。第一階段:理論教學時佈置實驗的預習內容,學生課外通過查閱資料、網絡資源等方式自主學習,設計出相關電路圖,做好充足的準備;第二階段:實驗開始前提出實驗要求、擬達到的實驗目標,實驗過程中通過問答、分組討論等環節,加深理解;第三階段:實驗結束時進行拓展訓練,修改已驗證的電路和程序,觀察並分析實驗結果,將所學知識加以鞏固。大部分學生能夠完成前兩個階段,優秀的學生能完成第三階段。對少數落後的學生進行單獨輔導,經常表揚和鼓勵,調動他們的學習積極性。
4考覈方式
增大實驗成績在總成績中的比例,將實驗考覈進一步細化,根據方案或實驗結果的驗收、總結報告等綜合評定方法進行考評,最後上機實驗成績爲一學期上機實驗成績的平均分。
5實施結果
改革實施2年來,學生的考試成績有了顯著提升,以《計算機組成原理》爲例,對2011、2012級學生的實驗教學進行改革,改革前後平均分對比如圖1所示。很多學生表示不再對計算機硬件漠不關心,理論知識也不再晦澀難懂,感覺自己真正學習到了計算機的專業知識“,對以後的學習很有幫助”等。實驗教學模式的改革,使學生養成了自主學習、獨立思考的好習慣。
6結論
經過2年的實驗教學改革,引入仿真軟件、聯繫教師科研,形成了一套計算機硬件類實驗教學方法,提高了學生自主學習的意識,培養了學生解決實際問題的能力,教學質量得到了較大的提高。
參考文獻
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