1 引言
计算机越来越普及、电脑的家庭持有率越来越高、人们对电脑的依赖程度也越来越深，但电脑对于不少人来说还或多或少存在一定的神秘感，大多数人对计算机硬件还具有畏惧感，不过大部分人对掌握计算机维护与维修知识都有越来越强的迫切感。
因此，开设“计算机组装与维护”课就显得日益重要。
2 同类教程中存在的不足
笔者参阅了“计算机组装与维护”的同类教程，有以下的看法。
（1）不少“计算机组装与维护”教程大约以三分之二的篇幅介绍具体的硬件，介绍市场上硬件产品的选购。由于PC机硬件的更新速度极快，不少书中介绍的硬件产品在市场上往往已经淘汰。这样的教程在课堂上讲授，给人有教程已老化的印象。
（2）计算机系统的论述不是采用系统的方法，而是分别介绍PC机的各个硬件，接着分别介绍各个硬件的维护和维修，这样的论述不太符合教学规律。介绍一种硬件之后紧接着讲述这种硬件的故障，显得很孤立，系统性不足。计算机是一个系统，是否应从系统的角度引导读者去认识故障、判断故障的所在和故障的成因？
（3）适合高职高专用的“计算机组装与维护”教程较多，讲授纯操作、讲授纯应用。而适合本科生用，既介绍操作和应用，同时又讲授相应的计算机理论，具有一定理论深度，采用上跟计算机硬件的发展介绍相应理论知识的教程欠缺。
3 “计算机组装与维护”课程设置
“计算机组装与维护”是一门实用性很强的专业课，不论理科学生、工科学生，还是文科学生都需要学，都用得上。笔者认为：
（1）“计算机组装与维护”是大学计算机基础的重要后续课程。
（2）“计算机组装与维护”是微机原理课在实践和操作方面的补充。
（3）“计算机组装与维护”的重心在于结合操作和应用讲叙相应的理论知识，应做到让学生知其然，并且知其所以然。
（4）应站在普通用户的角度认识计算机硬件和软件的关系。让学生能把“微机原理”课中学到的理论知识与具体的计算机操作和应用结合起来，从应用的角度理解理论，成功地分辨应用中遇到的硬件问题和软件问题，从而有效地解决它们。
3.1 为“大学计算机基础”的深入与提高
“计算机组装与维护”定位于“大学计算机基础”课的深入和提高。所以，课程内容应紧扣计算机的基础理论，相对地要跟上计算机硬件的发展，但又要做到不能成为产品介绍书；教程要把握计算机的发展方向，结合计算机科学，以一定的理论深度、一定的前瞻性（硬件发展的方向）介绍计算机的硬件及其发展。
（1）强调计算机系统结构的概念：计算机系统构成的概念，计算机由主机和外部设备组成的概念，计算机系统由系统软件和应用软件组成的概念。
（2）从众多同类产品中总结出具有共性特征的产品予以介绍，尽量避免具体产品的介绍，最大限度减少PC机硬件快速改朝换代对教材建设带来的负面影响。如主板，从架构方面分类有Slot 和Socket架构。Socket架构的产品有Socket 370、Socket 432、Socket 478，Socket T（即LGA775）等。
（3）结合PC机的硬件产品的发展介绍计算机的发展以及计算机的发展方向。如CPU的发展从X86到Pentium，从PⅡ、PⅢ、P4到双核等。
（4）从用户自然辨别的角度、直观的方式将故障分为黑屏故障、蓝屏故障、死机故障，以及安装故障、启动故障、运行故障、关机故障等，讲述相应故障的排除方法。
3.2 “微机原理”课操作实践方面的补充
“微机原理”课程讲述数制、控制器、运算器、存储器、输入输出接口等计算机科学的理论知识，这些理论知识一般比较抽象。“微机原理”课中所讲述的数制有别于人们日常生活中熟悉的十进制，所讲述的运算原理不能从一块CPU的外形看出其中的控制器和运算器，无法感性地认识输入输出的接口是如何完成数据的传输的。
“计算机组装与维护”讲述硬件和软件的组装。学生通过DIY可以直接接触计算机的硬件，经过系统软件和应用软件安装的操作实践，可以通过显示器直观、形象地浏览到软件系统。若教程再能完好地结合计算机的硬件产品，以浅显易懂的语言讲解与该硬件相关的计算机理论知识，就能很好地做到帮助读者理解深奥的计算机理论，更好地应用计算机去解决各种专业的问题。如，结合CPU及其产品的介绍，讲解摩尔定律、讲解计算机的体系结构；结合网卡讲解数、模和模、数的转换理论；结合声卡及音响的输出讲解何为5.1声道、7.1声道等。这样与硬件产品有机结合的讲解，直观性强、课程生动、能很好地做到“微机原理”应用实践与补充的作用。
3.3 “计算机组装与维护”的重心在于理论叙述与应用操作并重
计算机是人类脑力劳动的工具，应用离不开理论，学习应贵在操作、重在实践。所以“计算机组装与维护”的重心应定位于计算机理论的叙述与应用操作并重。
（1）人们要顺利地完成一件工作（操作），需要概念清晰、流程清楚。计算机的软、硬件组装操作包含的知识和内容很多，必须要让读者建立起完整的、清晰的软、硬件组装流程的概念。
（2）计算机的主存由内存条构成，内存管理知识有基本内存、扩展内存，分页、分段、保护模式管理，虚拟内存、动态数据交换等。系统是否在优化的环境下运行与主存储器的管理相关，内存的管理通过操作系统实现。系统优化的方法有减少内存驻留程序、系统配置实用程序、虚拟内存设置等，以此达到理论叙述与应用操作并重的要求。
（3）当前计算机最重要的外存储器是硬盘，所以，结合硬盘实物（或图片）讲述磁存储知识效果好。通过硬盘讲述磁道、扇区、簇、文件系统以及文件的链式存储等外存储理论知识。结合外存理论的阐述，介绍硬盘分区、格式化等具体的应用操作知识，对外存的介绍同样达到理论叙述与应用操作并重。
（4）与BIOS相关的计算机理论知识，主要涉及ROM和BIOS的功能和作用、BIOS在PC启动运行中与系统的关系等。应用操作则讲述BIOS系统设置，以及不同版本BIOS的系统设置操作等。
（5）注册表是PC机的管家。理论上，介绍注册表所采用的树状数据库结构，以主键、子键和值项的方式组织数据和管理信息。注册表的应用主要包括注册表的备份与还原，注册表编辑器的使用，创建、修改表项和值项等；由于注册表是管家，所以注册表还事关系统的安全。
4 结束语
相对来说，“计算机组装与维护”是一门新课。笔者将其定位于微机原理课的实践和补充的看法是否恰当，理论叙述与应用操作同等比例的定位是否合适，如何结合计算机的配件讲解相关的理论、介绍相应的操作应用，能否做到以通俗易懂的语言讲解计算机的理论知识等，都有待于实践的检验和有待于专家们的进一步探讨。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2016)12-0123-03
1引言
数字电路、微机原理与接口技术、单片机原理与应用、计算机组成原理和嵌入式系统等硬件课程是计算机、电子信息类等相关专业的专业基础课程。这些课程都具有理论性强、技术性强、理论与实践结合紧密等特点。但是这些课程也存在着内容抽象，难以理解，以及实验环节薄弱[1]，难以跟理论匹配的困难。对此，各个学校进行了积极的探索[2-4]。近年来，随着应用型本科院校的深入开展，本校的信息学院结合面向系统能力培养的课程群建设，对计算机硬件类课程进行了积极的改革与探索，旨在让学生建立计算机系统的概念，提高大学生计算机工程实践能力，培养学生的动手实践能力和创新能力。在此基础上，进一步探索理论教学和实验教学改革举措。本文以计算机专业中硬件课程的开展为例，结合本校的实践及教学中存在的问题，从理论教学体系和实验教学体系两个方面对硬件类课程的教学进行探索。
2问题分析
计算机专业的硬件类课程教学存在诸多问题，下面从几个方面分别说明。1）思想认识偏颇作为计算机专业的学生，给人的第一感觉是软件编程，硬件似乎并不是本专业的强项。基于这种片面观念，无论是在决策阶层还是在广大学生的学习过程中,都或多或少的出现了“重软轻硬”的倾向[5-6]。在某一程度上，这是与培养全面发展的应用型人才相背离的，由此造成了学生后续学习深造或职业发展道路上的硬件瓶颈。当然，在这种问题的背后,也隐藏着硬件课程教与学中存在的一些问题。2）理论为主，理解困难一般高校计算机专业的硬件课程是为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。该类课程的特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。比如微机原理与接口技术课程中的微处理器，介绍微处理器的基本组成原理和内部工作机制，这些都是看不见摸不着的东西，学生学习起来就非常的枯燥，难以理解；又或者计算机组成原理课程介绍计算机的各子系统（包括运算器、存储器、控制器、外部设备和输入输出子系统等）的基本组成原理、设计方法、相互关系等。3）实验方式单一目前许多院校还在沿用传统实践教学模式、方法和手段，比如我们一般采用的“实验加课程设计”的模式。以微机原理与接口技术和单片机原理与应用课程为例，实验学时受到课程总学时的限制，一般教学计划中安排16个学时实验，都偏重于接口的实现部分，对于微机原理或单片机原理都以理论为主。同时，各个实验之间没有明显的联系，并且局限于学时限制，只能抽取一部分完成。学生的独立思考能力、实践能力和创新能力得不到有效的锻炼，有的学生对知识一知半解。即使这样,也难以满足接口内容的系统训练[7]。课程设计是在学完相关课程之后综合利用所学知识完成一个接口应用系统设计并在实验室实现，是一个实践性较强的综合案例。但是传统的课程设计都是安排在期末，学生期末时间紧张，并且前面所学的知识有所遗忘，设计起来就会出现问题。“实验加课程设计”的模式使得教学内容较为单一，综合训练程度不够，缺少系统能力的培养。4）实验考核重视不足实验一般作为平时成绩计入总成绩。以我们学院为例，平时成绩占总成绩的30%，但平时成绩一般包括平时表现、平时作业、课程设计等。所以，即使和课程设计放一起算，实验所占的比重也非常少，这就很难引起学生的重视。5）课程之间缺乏联系，各自为战数字电路、微机原理与接口技术、单片机原理与应用、计算机组成原理、嵌入式系统计等课程的教与学都是各自为战，各门课程间缺乏相应联系,学生很难驾驭整个知识体系。作为计算机专业的学生，给人的第一感觉是软件编程，硬件似乎并不是本专业的强项。基于这种片面观念，无论是在决策阶层还是在广大学生的学习过程中,都或多或少的出现了“重软轻硬”的倾向。在某一程度上，这是与培养全面发展的应用型人才相背离的，由此造成了学生后续学习深造或职业发展道路上的硬件瓶颈。当然，在这种问题的背后,也隐藏着硬件课程教与学中存在的一些问题。
3改革探索
联系我校的课程改革，下面从计算机硬件理论教学体系和实验教学教学体系两个方面进行探索，并提出相关建议。
3.1理论教学体系探索
1）加强课程群建设，突出硬件课程之间的联系通过面向系统能力培养的课程群建设，建议把数字电路、计算机组成原理、嵌入式系统课程结合。数字电路、计算机组成原理、嵌入式系统设计课程在课程知识、研究方法等方面具有密切的内在联系。比如数字电路课程为硬件设计的基础课程，使学生深入理解电路处理信息能力，为后继计算机组成原理课程输出必要且符合规范的ALU、RegisterFiles等部件与组件；计算机组成原理课程使学生深入理解CPU和挖掘CPU性能能力，为后续课程嵌入式系统设计课程输出必要且符合规范的CPU、存储器、中断和GPIO等子系统和部件[8]。这种课程有机结合的形式，有助于学生系统能力的培养。微机原理与接口技术课程与单片机原理与应用课程相结合。这两者具有很多的共同点，比如都是核心芯片（微处理器和单片机）与接口的扩展和应用。所以，可以微机原理与接口技术以理论为主，讲清原理，而单片机原理与应用课程可以完全交给学生动手实践。2）结合多媒体技术，加强课程理论的理解现代教学技术应用与教学改革，教室一般配备完善的多媒体设备，教师大多可以使用多媒体技术进行教学。通过多媒体设备和多媒体课件的综合运用，可以使原本晦涩抽象的知识加以具体化、可视化，从而使学生易于理解，比如计算机组成原理课程中的流水线设计等可以通过有效的动画加以演示。同时以实验和实训配合教学，来加深学生对硬件课程的理解，进而提高学生的编程能力，化抽象为形象，侧重讲原理、讲应用。3）网络课堂作为课堂教学的有效扩充和扩展。网络课程可以解决教学环节中出现的问题：学生与答疑教师交流不方便、实时性差、教师与学生之间不能充分沟通等。同时学生可以进行网上自测：每章节都选取了一定数量的判断题和选择题，包括理论习题集和理论试题，供学生自学时进行测试。学生可以通过校园网下载授课内容进行预习或复习。网络课堂同时使分层次教学变得简单易于实现。教师可以上传一些课堂的扩展资料，供学有余力的学生进行自学。如微机原理与接口技术课程，课堂上集中于8086的讲解，同时在网站上上传一些80286到pentium微处理器的知识，以满足不同层次学生的需求。
3.2实践教学体系探索
1）实验内容多元化实行开放性、设计性实验,提高学生综合能力。采用虚拟实验和实际制作相结合、基础实验和课程设计相结合、传统面包板和现代实验箱相结合的方式，并大胆实施分级教学，创建项目小组自学。教师在讲完理论知识后，引导学生动手制作电子作品，让他们在实践中加深对理论知识的理解。如讲解完单片机原理与应用课程前几章后，可以让学生利用面包板自己动手设计一个最小单片机系统。2）课程设计驱动式将课程设计作为一个综合案例贯穿于相应硬件教学中，将原来期末布置的课程设计扩展到整个教学过程中，边学边设计，到期末时各小组完成整个课程设计，同时开发出简单实用的电子产品以及对应电子产品的开发指南视频。这些电子产品可以是一些常见的电子产品的设计过程（如万年历、频率计、温、湿度测量仪、交通信号灯模拟控制系统、计时器等），也可以是创新实验中学生的成果。这些产品与课本理论知识紧密相连，能够使学生将理论应用于实践，又具有一定的现实意义，激发学生的兴趣。3）以赛促学专业技术课，是一门实践性很强的课程。基于该特点，所以教学当中始终坚持与实践紧密结合：即与实验、大学生课外科技活动、各类竞赛以及与学生实际能力相适应的科研相结合；及时地将接口最新的技术、发展和教师的科研成果融入到教学内容中去。我校学生已参加多届全国大学生电子设计竞赛及暑期培训工作，成绩斐然。4）加强课程实验监管,加大课程实验权重考核分三部分：实验项目考核，对每一个知识点对应的实验项目进行考核，考察学生对实践知识点的掌握；课程设计考核，考察学生综合实践能力；创新能力考核，考察学生创新能力。近几年，学院出台一系列措施，提高学生对实践能力的重视，包括实践抵学分。比如学生参加山东省电子设计竞赛后，相应的课程可以免修。这样，大大提高了学生的学习兴趣。
4结论
目前高校中计算机专业开设的硬件类课程虽然内容不同、各有侧重但在教与学中却存在一些共同的问题,影响了硬件类课程的教学效果,,同时受到诸多方面因素的影响,无法有机地结合和贯穿,导致理论教学和实验教学效果不理想。本文结合自己的一点实践经验，给出了相关的建议。硬件课程的更高效更好地开展，更需要从教学内容、教学模式、教学手段、实验教学等方面进行整合与更新，从而培养社会所需的系统性综合人才。
参考文献：
[1]曹建芳,赵青杉.融入“计算思维”的计算机硬件类课程改革[J].电脑知识与技术,2014(7):1461-1462+1492.
[2]姚登峰.计算机课程整合无障碍技术的实践探索[J].计算机教育,2014(24):58.
[3]刘宏伟,张宏莉.项目驱动的计算机专业实践教学体系初探[J].计算机教育,2015(9):33.
[4]刘鹏,傅婷婷.竞争类项目实践教学方法在计算机类课程中的应用[J].计算机教育,2014(6):48.
[5]唐建宇.计算机硬件课程教学中的若干问题分析与探讨[J].福建电脑,2007(5):188-189.
[6]王艳玲.计算机专业硬件类课程教学改革探讨[J].计算机教育,2009(20):90-92.
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）11－0011－01
一、引 言
计算机学院从2005年开始招生软件工程专业的学生，现在软件工程专业学生已达到我院学生总人数的70%以上。“培养学生成为基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高、能适应信息产业和软件产业需求的系统设计和开发的高级人才”是我院一直以来对软件工程专业学生的根本要求。这里的“基础扎实、知识面广”包括软件和硬件两个方面。特别是现在的软件开发越来越偏向不同的硬件平台做专业开发。而作为系统开发的人员必须掌握一定的硬件知识。对于完全不懂硬件的软件工程学生来讲，就业前景和发展都会受到极大的制约。
但是，我院硬件课程相对较薄弱。具体存在以下问题：①课程的内容深、难且不实用。学生理解计算机硬件较困难，学到的知识停留于空洞的概念，没有得到技能的提高。②技术发展迅速，硬件课程教材和实验设施严重滞后。现在的硬件教学教材还停留在70年代8086/8088阶段。③实验困难。与软件实验不同，硬件实验需要一定规模的计算机设备，同时课程教学上也没有足够的课时进行实验。④培养目标与社会需求存在差距。计算机硬件教学已严重脱离了硬件技术的发展实际，学生学习计算机硬件的基本原理的基础知识，不会开发电子产品，不会做工程项目。⑤学生的兴趣和教学的内容严重脱节。现在学生对于计算机硬件的最新技术比较感兴趣，但是硬件课程讲授的是过时的知识，学生无法在课程中体会到硬件的好处，感觉硬件课程像“鸡肋”。
基于以上分析，对计算机科学学院软件工程专业硬件课程进行改革已迫在眉睫，要培养适应社会要求的软件人才，应该而且必须加强相关硬件课程的建设，这样才能培养出全面的人才。所以，经过两年的教学实践，对于软件工程的学生应该掌握哪些硬件知识、软件工程中的硬件课程如何设置等进行了一定的探索，下面就相关内容进行简单探讨：
二、硬件课程改革的措施
我校软件工程专业硬件系列课程设置了数字逻辑、计算机组成原理、汇编语言、微机接口技术4门课程。这些课程设置虽然相对独立，但所提供的课程内容划分不明确，相互重叠现象较严重。如基本原理和指令系统的内容，在多门课程中都有出现。
所以，硬件课程改革的目标是：将4门硬件课程整合、筛选，组合为1门综合型的硬件课程，达到内容精炼、重点突出、减少重复的要求。目的是将硬件系列课程作为一个整体统一考虑，建立一个完整的、系统的课程内容体系，这对提高教学质量和压缩学时都非常有效。
1．硬件课程教学模块的设置
具体设置以下模块：数字逻辑与数字系统（核心）；数据的机器级表示（核心）；汇编级机器组织（核心）；存储系统组织与结构（核心）；接口与通信（核心）；功能组织（核心）；多处理和其他系统结构（核心）；性能提高技术（选修）；网络与分布式系统结构（选修）。
2．硬件课程教学内容的设置
教学内容：①计算机概论：计算机概述、运算基础；②数字逻辑基础：卡诺图、组合电路、时序电路；③运算器：半加器、全加器、算术逻辑部件、定点运算器、浮点运算器；④汇编语言程序设计基础：指令系统、汇编语言语法、汇编语言程序设计基础；⑤存储器系统：存储器芯片、存储器层次结构、内存接口技术；⑥控制器：中央处理器的组成和功能、指令流程、硬连线逻辑、微程序控制器；⑦输入/输出技术：I/O接口与端口、输入/输出控制方式、三种简单接VI芯片、中断系统与中断接口、总线；⑧可编程接口芯片及其应用：可编程接口芯片的几个基本概念、可编程并行接口芯片、可编程定时器/计数器、通用同步/异步接收/发送器、模/数转换器、芯片组；⑨实用接口技术：主板、硬盘接口、高速串行总线；⑩计算机系统结构概述：计算机系统结构基本概念、流水线技术、并行计算机系统结构、提高处理器性能的技术。
实验环节：①数字逻辑（时）；②汇编语言程序设计上机练习（时）；③接口实验6～8个（18～24学时）。
3．课程实施中需要关注的问题
（1）注意学生共性和个性的关系。该课程体系规划是针对软件工程专业的基本要求编写的，反映了软件工程专业对计算机硬件的共性要求，不同学校的软件工程和计算机软件专业还可根据本校培养特点做不同的选择与增删，以适应本校培养的个性要求。
（2）处理好理论讲授和实验的关系。各校根据本校培养的方向和实际条件，组织不同要求的实验教学，可进行单个实验，也可组织小系统实验。
（3）注意基本内容稳定性和新技术、新知识反映的及时性的关系。课程的基本内容（即计算机的基本理论和基本技术）必须稳定，而随着计算机技术迅速发展不断出现的新器件和新部件必须在教学中及时反映，必须考虑如何处理两者关系。
三、结束语
现阶段我国各级院校在计算机硬件教学方面都存在着比较多的问题，从教师的角度来说，过度的强调理论，而忽视了实践，这对计算机专业教学而言，是一种本末倒置的行为，而从学校的角度来说，并没有计算机硬件这一学科，因此安排的课时比较少，聘请的相关教师也不够专业，而从学生的角度来说，并不喜欢这一学科，因此其学习热情并不高，综上原因导致了计算机硬件教学的如今的现状。
1 计算机硬件教学现状
计算机硬件教学是计算机课程中作为重要的教学内容，但是也是教师最容易忽略的教学内容，因此我国的计算机硬件教学现状问题突出，其中体现在以下几点：
1.1 过度强度理论知识
因为计算机硬件主要讲授的是计算机的各个硬件，因此需要学生首先要认识这些各个硬件，之后才能依据其性能特点来学习其与之相关的理论知识，这样能够达到良好的教学效果。但是大部分计算机硬件教师往往都首先进行理论知识的讲解，将大部分时间都分配给理论知识，要求学生死记硬背下相关的硬件理论，这使得学生厌烦心理也越来越强烈，不愿意上这门课。但是实际上，计算机硬件教学应该更多的偏向操作实践，计算机专业的学生的就业能力也主要体现在实践能力方面，因为教师没有注意到这一点，因此很多学生并不懂得基本的的操作，甚至学习的相关理论与计算机硬件无法对应上，这严重影响了学生们的就业前景。
1.2 教学内容没有得到及时的更新
信息化时代，计算机的有关技术更新换代非常快，而计算机硬件教学内容还停留在最初的阶段，或者其更新的速度远远低于技术更新的速度，这为提高学生的能力非常不利。也正是因为如此，计算机硬件教学与现实企业需求才出现了严重的脱节现象，学生毕业之后，进入企业往往需要重新学习，重新培养，这是社会资源的一种严重浪费。同时对于刚刚入职的学生来说，也会对其自信心造成很大影响。除此之外，教学设备也十分落后，难以满足现实的要求。
1.3 课程体系不健全，教学缺乏系统性
计算机技术的系统性较强，是由硬件技术和软件技术构成的庞大系统。在当前的教学中整体缺乏系统性，忽视教学内容和知识之间的有效衔接。一个问题是课程体系不健全，由于师资力量的不足和教学资源不足等特点，存在自身课程体系缺乏特色和忽视学生学习能力和学习特点等问题，存在课程名称种类繁多，但是变动性大，稳定性不强等诸多问题，另一个问题是教学缺乏系统性，计算机硬件技术和软件技术本应是一个完整的系统，知识内容是相互交叉和互补的，但是由于课程体系缺乏系统性，导致这些知识内容缺乏有效衔接，学生无法建立完整的知识体系。在教学过程中由于教学衔接不够，知识点重，缺失现象严重，这些导致了学生对于计算机硬件的结构缺乏完整认识，学生缺乏持续学习的耐性、也缺乏学习的兴趣和积极性。
2 计算机硬件教学水平提高的对策
正是由于计算机硬件教学还存在着比较多的问题，因此教师、学校以及相关部门都有责任采取措施，提高计算机硬件教学水平，以此增加其课堂教学的有效性。针对上述问题，其采取的措施如下：
2.1 注重实践教学
计算机硬件教学的最终目标是通过教学能够提高学生的实践操作能力，对计算机硬件能有一个整体的把握，与此同时，培养学生分析以及解决问题的能力。但是因为现阶段计算机硬件教师并没有将重点放在实践中，因此上述目标并没有完全的实现，为此，教师应该注重实践教学，教师布置作业时，要求学生以实践的方式完成，在学生作任务时，教师可以从旁协助，在适当的时机进行适当的指导，如果学校有条件，教师可以带领学生进行社会实践，进入到企业或者公司中参与实践，这样学生对计算机硬件会有更深入的了解，同时教师也可以根据企业或者公司所需，适当的调整教学内容，以此确保教学与社会需求接轨，这为学生更好的就业提供帮助。
2.2 加强课程体系的建设
积极建设计算机硬件教学的课程体系，能够有效实现教育教学的实用性和创新性。加强课程体系的建设，可以从以下几方面入手：一是选择合适教材。二是加强实践课程的教学。在教学过程中，要将基础知识学习和实践课程学习结合起来，实践教学的内容可分为验证性实践、设计性实践、综合性实践三个方面，验证性实践是根据实验要求和实验步骤开始试验，测试所需数据，并验证数据的合理性和正确性，这是在学习基础知识之后走向实践的第一步，这是学生学习的基础；二是设计性实践，是通过学生通过将所学的基础知识运用到实践过程中，学生自行设计试验方面，形成初步的分析问题和解决问题的能力；三是综合性实践，即学生在炎症性实践、设计性实践的基础上，灵活的运用所学计算机技术创新性的进行学习的过程。
2.3 灵活运用多种教学方法
灵活多样的教学方法能够充分发挥学生的主体作用，有效提升教学质量，因此，在实际的教学过程中要注重运用多种教学方法，使学生较好掌握计算机硬件的知识和技能。一是运用计算机辅助教学。通过运用软件的建模能力，对比真实实物建模建立计算机中主板、硬盘等核心硬件，同时完成内部构造，这样能够方便教师授课，同时方便学生使用，使其真正的服务于计算机教学。二是建立虚拟化计算机硬件课程，教师可以根据学生的能力和水平，设计具有不同层次，不同难度的教学实验，以及综合课程设计，为老师和学生提供一个跨越空间和时间的实验平台，即在基于构件化的虚拟实验室系统中，学生只需实现核心算法的构件即可。
结束语
综上所述，可知信息时代的大背景下，做好计算机硬件理论十分重要，为了达到良好的学习效果，设置该课程的院校，应该构建出一个优良的课程体系，教师应该端正自身的教学态度，为学生做一个好榜样，教师只有认真的教学，学生才能认真学习的可能，虽然我国在计算机硬件教学方面存在一些的问题，有些问题甚至比较严峻，相关院校以及教师应该正视这些问题，采取必要的手段，争取在一段时间内，获得良好的效果。
参考文献
[1]李继灿，郭麦成，沈疆海，张红民.“计算机硬件”教学与教材同步改革的思考[J].高等工程教育研究，2003（3）.
关键词：计算机 系统维护 实验教学 改革
对于《计算机系统维护实验》课程的教学改革问题，学术界有许多改革建议，都有值得借鉴的地方。本文主要从我校教学实际出发，摸索一条改善本门课程教学中存在的问题，并在较短的学习时间内使学生对本门课程产生兴趣，掌握本门课的学习技巧，强化学生的动手能力。 使本门课程的教与学都收到事半功倍的效果。为此，我们针对传统模式下本门课程的不足，探索了三种较为有效的培养学生兴趣和增强其动手能力的方法，以就教于各位同行。
一、计算机系统维护实验课程的传统教育模式及不足
《计算机系统维护》是一门实践性很强的应用性课程，学好这门课程的关键在于多做实验。因此《计算机系统维护实验》课程的教学显得尤为重要。但在我校，《计算机系统维护》理论教学与实践教学课程都是专业选修课，且课时十分有限，因此，在传统的教学模式下，《计算机系统维护实验》课程的教学存在的不足可归纳为以下三方面：
(一) 重理论而轻实践
《计算机系统维护》作为专业选修课程，课时比较少，而在这较少的课时中，理论教学的课时比例却占了总课时的三分之二还多，实践教学课时所占比例还不足三分之一。这种严重失调的教学比例，就是重理论轻实践的表现，是对学生动手能力的培养极为不利。
(二)传统教学手段难以培养学生的学习兴趣
传统的教学手段对本课程的教学都是从计算机的内部结构讲起，讲授计算机的主要配件的性能和基本原理。然后对计算机主要部件出现的故障进行分析，进而告诉学生如何排除故障。接着讲授操作系统的一些知识。这样的教学内容安排，一方面使用传统教材和知识更新都比较慢。另一方面也会使学生学习兴趣逐渐削弱，使一门原本非常生动活泼的课程变得枯燥乏味。
(三)忽视了本课程的基础作用对学生学专业技术的重要性
学校教学计划的指针通常是偏向专业重点课程的教学与实验。对于这类基础的选修课程，往往是任学生自由发展，学校不作硬性要求。事实上，学好了这门课程，对学生毕业就业和进一步的学习和工作都有重大影响。故不能忽视本课程的基础作用对学生掌握专业技术的重要性。
二、《计算机系统维护实验》课程教学改革的方法
教学改革的方法包括两个层面：一是学校指导思想的重视及对教师的教学要求。二是如何培养学生的学习兴趣和提高学生的动手能力。经过多年理论与实践教学工作的总结，归纳了几种行之有效的新方法：
(一) 学校教学指导思想上的重视和对教师理论与实践并重的要求
对于学校教学指导思想和理论教学等问题已经有许多教师加以研究过了，在此我们无需赘述[2]，只着重谈谈自己在教学过程中的一些感受:
教师的教学能否吸引学生，使学生产生学习兴趣，关键在于教师的引导。因此学校对教师高标准严要求就显得尤其重要。在这方面,我们认为，学校首先应当从指导思想上树立起重视专业选修课程的实践课程观点。在教学计划上，当理论课时与实践课的课时相冲突时，应重实践。而且要求理论教学与实践教学相结合，即：上理论课的教师必须上该门理论课程的实践课程，而且必须要精通,否则难以解决理论与实践脱节的问题。
(二) 提高学生动手能力的实践方法
这是本文要论述的重点，也是本课题研究的重点之所在，具体可归纳为三种方法：
方法之一：加强对硬件知识(特别是计算机的新标准)的讲授
教师要结合当前计算机市场上最新硬件发展情况，以及社会对计算机硬件维护人才的需求，激发学生学好、用好计算机，维护好计算机的学习热情，充分发挥学生的主观能动性，让学生去感受新的计算机硬件的特性，感受新知识带来的好处，而不是局限于实验项目中所要求的知识点，让学生在实验中眼、手、脑并用，通过学生自由讨论实验，教师掌控全局，最后由老师集中分析讲解学习中出现的突出问题，使学生每次实验都能学到新东西，在紧张有序的实验课中完成实验项目所要求的任务，切实让学生在每节课中都有所获，有所得。
方法之二：借鉴项目教学法
受许建豪先生“高职计算机系统维护专业教学改革探索”[1]一文的启发，试用其项目教学法进行教学。
具体的做法是：1、课程教学开始前，拟定项目教学计划时的工作。2、将该课程分为三大项目板块, 采用项目化实训教学模式进行教学：
(1)机房计算机系统维护;
(a)利用计算机网络调查当前计算机主要配件的品牌、价格、性能等，每组学生在任务完成时需根据自己的调查，为实验室配置一台满足计算机教学需要、价格在4000元左右的电脑。
(b)独立对计算机整机进行拆装;
(c)利用fdisk与pq进行硬盘分区;
(d)BIOS的设置;
(e)操作系统安装及优化;
(f)装机必备工具软件的使用;
(g)网线制作与网络连接以及局域网设置。
(2)计算机软硬件常见故障的分析与排除;
(a硬盘数据的恢复;
(b)恢复恶意代码对注册表的损坏;注册表备份及还原。
(c)操作系统的备份及还原;
(d)机房大量电脑操作系统的还原;
(e)计算机维护及监测软件使用;
(f)主板故障处理(利用检测卡分析、排除主板故障)。
(3)常用办公设备的使用及维护。
(a)打印机的使用、维护、故障排除;
(b)刻录机的使用、维护、故障排除;
(c)扫描仪的使用、维护、故障排除;
(d)数码设备(数码相机、数码摄像机等)应用。
方法之三：搭建虚拟计算机实验平台进行计算机软件类实验
虚拟机是一个想象(逻辑)的计算机，是利用软件方法在实体(物理)计算机上模拟出一台或多台与物理计算机功能完全一样的逻辑计算机。由于虚拟机的功能与物理机功能完全一致，在虚拟机上做《计算机系统维护》的软件类实验是完全可行的，并且不会破坏原物理机的系统环境[3]。
1、虚拟机的安装程序
课题组使用的虚拟机软件版本为VMware 4.5.2，该软件是VMware公司为x86平台计算机开发的。
(1) 虚拟机软件安装进入Win2000(XP)界面后，打开虚拟机的文件夹，点击安装图标后，开始安装，安装过程中，通过提示点击相应按钮，完成虚拟机软件的安装。
(2) 虚拟机创建点击桌面VMware(虚拟机)快捷方式后，选择新建虚拟机(New Virtual Machine)，点击“下一步”，进入新建虚拟机向导，在创建向导的提示下，完成虚拟机的创建。
2、学生实验程序
学生做实验时，根据实验项目首先创建相应的操作系统虚拟机，如做硬盘分区、高级格式化实验，首先创建DOS操作系统或者Windows 98操作系统虚拟机后再进行实验。
三、在实践教学中运用新教学方法进行教学的收获
本课题组在运用新教学方法进行计算机系统维护实验教学过程中，有如下收获与大家分享：
(一)用虚拟机完成《计算机系统维护》软件类实验项目优势明显
首先， 经济实惠，节约教学成本
由于虚拟机实验平台是共享“软件实验室”的硬件资源，这就大大地减少了“维护维修实验室”的经费投入，因为要在“维护维修实验室完成”这些实验，则“维护维修实验室”要配置约30OO一5000元/台的物理计算机2O台及相应的配套设备~HHUB等才能达到实验要求，其经费投入大约在8—12万元人民币之间。而采用虚拟机方式，则节约了这部分经费的开支[4]。
其次，实用性强，易维护
表现在两方面：一是实验过程顺利及效率高。由于虚拟机实验平台是建立在高性能物理计算机上，实验过程中极少出现硬件类故障，确保实验顺利进行。此外，由于物理机的性能佳，使实验进程加快，学生能在一次实验中对相应实验进行多次验证而提高熟练程度。二是减少了硬件的维护维修。由于共享了其他实验室的硬件资源，“维护维修实验室”就仅存在微机组装及硬件维护维修两项实验，这两项实验对硬件要求不高，也不存在过多的维护维修。若出现了故障，上实验课的教师就能带领学生予以排除，而不必设置专职岗位。对于软件实验室，由于虚拟机是软件方式，因此也不会增大该实验室的硬件维修工作量。
再次,是专业知识的社会价值的体现
教师理论与实践相结合,既可指导学生,还可以为各类计算机公司提供相关咨询,体现自己专业知识的社会价值。同时还可以为学生建立若干教学实践的基地,收到一举三得的效果。
(二)项目教学法强化了学生的动手能力和激发了学生的学习兴趣
首先带着项目问题进行市场调查，使学生能对当今计算机的发展状况有个全方位的认识和了解，更好地做到课堂理论教学与计算机市场实际相结合。既提高了学生的学习兴趣，也让教师轻松地完成了教学计划规定的教学任务，效果较好。此外,通过该项目的实训，在训练学生专业技能的同时，还兼顾和结合训练了学生与人合作、与人交流等多种职业能力。
其次，实验室实验项目的科学化分，使学生从一开始就具有极大的好奇心，而迫不急待地进入实验环节的学习。使学生的动手能力在有限的实验课教学过程中得到加强，同时为其掌握计算机硬件维护与维修技能积累了较为丰富的经验。
(三)改进《计算机系统维护》课程的理论教学方法，及时将最新的知识和信息传递给学生，使学生在兴趣指导下，主动吸收新知识和新信息，为其进一步的学习奠定良好基础[5]。
综上所述，本课题组成员经过近两年认真负责的研究和实践工作，终于在理论课程《计算机系统维护》的实验教学环节找到了适合本校学生学习和本校教师教学的新方法，那就是教师要及时更新自己所掌握的理论知识，教学方法要新颖化，教学理念要具有前瞻性，教学态度要端正，掌握过硬的实践知识和实践技能，但最终是要与市场接轨，根据市场的需求和市场变化来教育学生[6]。而学生则更多是培养自己的动手能力，力争在短暂的学校课程学习过程中，积累丰富的计算机系统维护与维修的实践经验，为自己毕业就业或创业打下坚实基础。
参考文献：
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[4]连为民,李寅虎.计算机组装与维护[M].中国计划出版社,2007.
1引言
随着计算机应用的不断普及，学生动手组装计算机的热情也在不断高涨，兼容PC机以其价格低廉(相对于品牌机)而深受在校大学生的喜爱，学生通过这门课程的学习，不仅能掌握计算机硬件的理论知识，更为自己能独立组装计算机(DIY)而对该课程产生了浓厚的兴趣。目前，很多高校开始把“计算机组装与维护”作为选修或开放实验课程来开设，其目的是为了培养学生的实践动手能力，掌握一技之长。由于现行的理论或实验教材，作者从编写到出版，需经过一段较长时间，但计算机的各个部件在不断升级，性能日益提高，带来了计算机新技术、新产品与相对滞后的教材内容相矛盾，要使学生能跟上硬件发展的步伐，传统的实验教学内容和考核方式已不能适应课程发展的需要，要使实验内容跟上市场计算机硬件的变化，学生能产生该门课程兴趣，对该课程的实验内容和考核方式的改革势在必行。
2课程的特点和要求
学生学完“计算机组装与维护”课程后，所要达到的目标是：使学生掌握计算机硬件的基本知识和基础理论，能用所学知识选购和组装计算机，具备计算机软、硬件安装、调试和维护的基本技能，常用软件的使用，局域网的搭建。
该课程的特点：(1)课程内容多、知识面广，包括计算机组成部件、硬件安装、硬件测试、系统BIOS设置、优化、硬盘的分区规划、软件安装、局域网的建设、计算机日常维护。(2)知识更新快，具有鲜明的时代特征。新知识、新产品不断出现，只有不断更新教学(实验)内容才能满足学生了解新产品和新技术的要求，做到与时俱进。(3)课程注重实践，培养学生的实践能力，根据该课程的特点，要达到学习的效果和课程的目的，必须通过大量的实践教学环节来完成。
3实验内容改革
计算机组装与维护是一门实践性较强的基础课程，要求内容新、更新快，对教师的要求也很高，需要不断学习和提高。该门课程一般总学时32，占2个学分，结合本课程的特点，摒弃过去的先讲后练，甚至是只讲不练，在充分利用实验室计算机资源的基础上，进行实验内容和考核方式的改革，采取边讲边练，或者是先练后讲的教学模式。在课程的学时安排上，我们是理论为12学时，实验为20学时，基本内容大致分为6个独立的项目，现分别说明。
实验1.认识硬件(4学时)。通过理论讲解，使学生对计算机的主要硬件(主板、内存、CPU、硬件、光驱、显示卡、显示器)的性能指标，工作原理有一个感性的认识，通过网上计算机硬件价格、性能的查询；结合市场调研，要求学生写出计算机硬件的调研报告[3]，在某个价位的配置清单等手段，使学生从感性上对计算机组装产生兴趣。
实验2.计算机组装与维护(4学时)。计算机组装与维护实验进行拆装的成本较高，破坏性较大，为此，我们采取的方法是利用现有实验室原有资源，例如我们采用03年购买的清华同方机型进行拆装，要求明确目标、拆装顺序、拆装过程中的注意点(曾经有学生拆硬盘上的螺丝)；在此熟练的基础上，给予指导，我们准备了15套目前较流行的计算机产品组装，进行分组实验，经过教师检查，方可上电。使得学生既掌握了计算机组装的步骤，又能接触到新产品，不至于用到的都是过时产品。
实验3.常见故障的分析与判别(2学时)。由于现行的计算机维修，主要是板卡级的，替代法也是常用的方法之一，在本次实验过程中，要求学生能对实验2中的常见的一些故障能进行分析、判断，在相互讨论的基础上，自己能独立排错，以便解决实验过程中遇到的问题。通过本次实验可以培养学生的团队合作精神和独立分析问题和解决问题的能力。
实验4.系统的安装(XP和WINDOWS2000Server)(4学时)。通过本次实验，使学生掌握系统分区、硬盘格式化、BIOS的设置、系统的安装、网线的制作方法，利用H3C的交换机组建一局域网。
实验5.有关系统相关软件的使用(4学时)。该实验涉及四个方面的内容，要求学生必须掌握，涉及软件的下臷和使用。
(1)系统的备份(GHOST的使用)。
(2)系统的优化(WINDOWS优化大师的使用和注册表的了解)。
(3)系统的测试(SisoftSandra的使用)。
(4)常用杀毒软件的使用(瑞星、金山毒霸、卡巴斯基)
实验6.多媒体软件的安装与使用(2学时)。内容涉及
(1)图像处理软件
(2)声音
(3)播放器的安装与使用(豪杰、realPLAY、暴风影音)
4考核方式的改革
通过该门课程的学习与实践，我们在考核方式上也进行了相应的改革，传统的考核方式是7+3模式，即理论占70%，实验占30%；我们采取的方式是3+7模式，即理论占30%，实验占70%。理论考核为辅、动手操作为主。笔试考核为辅、实践操作比重高于笔试，各单项实验项目独立计分。这不仅使学生在考核上把风险分散到各个实验项目中去，也不必担心考试通不过，再次重修，真正使学生的实践动手能力得到提高；在实验的考核方式上采取多种形式。
(1)分组讨论(实验2)
(2)调研报告(实验1)
(3)实验报告书
宽松式的实验环境，学生在课内安排实验如不能及时完成的话，可以利用业余时间，由学生本人提出预约申请进行补做，达到规定的要求，分项目进行单独计分，目的只有一个，就是通过实践的练习，确实把按大纲规定的要求落到实处，使学生能在轻松学习的基础上掌握一项技能，体现学以致用的原则。
5结束语
目前，计算机已广泛应用于各行各业，因此懂得计算机的软、硬件安装，常见的报错信息、检测方法，日常的维护和保养，“计算机组装与维护”势必将成为学生比较感兴趣的课程之一，尤其对于民办本科的学生来说，加强实践动手能力的培养已成为大家的共识，通过对实验教学的改革，目的是为了提高学生的学习兴趣；通过考核方式的改革，消除学生对该门课程由于理论考试不及格而带来的负面影响，使学生能快乐学习，体会实验过程所带来的快乐和成功感，确实让这门课程变成大家想学又愿意学的一门课程，事实证明，通过本学期对该门课程的改革，无论从内容上还是考核方式上，都取得了很好的效果，学生反映较好，收效甚大。
参考文献:
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Thereformofthecontentandmethodsofexaminationin“Computerassemblyandmaintenance”
TAOJian-ping
关键词：硬件基础课；教学改革；整合课程
中图分类号：G642 文献标识码：B
1引言
计算机硬件教学的先修课程是“电路分析”、“模拟电子学”和“数字逻辑与数字系统”。由于历史原因，这些课程大多由电子系开设，是以理论研究为目的的课程体系，存在教学内容陈旧，课程体系老化，理论论述多，占用学时多，前后衔接不好等问题，给后续计算机硬件课的理论教学和实践教学带来了诸多困难和被动。而计算机专业与其他专业相比较，少有的几个优势之一就是对计算机硬件结构的掌握。因此，结合计算机专业的具体情况，在教学体系、教学内容和教学方法等方面对硬件基础课程进行必要的改革就显得尤为重要。
2整合内容、精缩课时
1) 现代科学技术的发展日新月异，计算机技术的发展更是突飞猛进。在大学本科阶段，除了要给学生传授基础理论知识外，还要讲授新技术、新理论，这就使得各高校不断压缩某些传统基础课的课时，增设一些新的课程。在这种形式下，硬件基础课的课程体系和教学内容亟待更新。
2) 课程体系的构建是以理论知识为架构，以实际应用为目标，教学内容则应紧密结合专业核心能力对理论知识的要求。综合时展、专业结构和课程体系的总体考虑，从98年起我们就根据计算机专业的特点，逐渐建立完善了一套硬件基础课的课程体系。首先，在课程内容的组织与建设方面,注重了先修课和后续课程的关系,做到内容上不重复,知识点上不脱节。其次，教学内容力图反映时代的发展，技术的进步。通过编写出版《电路与电子学基础》、《数字逻辑与数字系统》两本教材重新划分课程内容，精缩学时，将原有的64学时的“电路分析”和64学时的“模拟电子学”这两门课程整合为课内48学时、实验20学时的“电路电子学”课程，重新划分、补充了“数字逻辑与数字系统”（课内48学时、实验20学时、三周课程设计）的教学内容。
(1) “电路与电子学”课程。在电路分析部分不再追求研究线性电路的理论体系完整性，删除了部分传统教学内容，只保留直流分析、交流分析和动态电路三大部分。在直流分析中，删掉了“电路分析”教学中关于支路电流法和回路电流法的内容，保留电路系统分析法中的被广泛用于机辅分析的节点电压法。在交流分析中，删除了三相电路内容，而对通信中的谐振电路则详细讲解。动态电路的分析中，只通过一个简单的RC充电回路让学生了解时域分析的基本步骤，而将重点放在三要素法和RC无源微积分电路上。在“模拟电子学”部分，去掉了半导体器件导电原理和反馈的方框图计算法，精简了阻容耦合放大电路（包括多级放大）、小信号动态图解法、差分电路分析等。相应地加强了有源器件MOS管、电流源电路和系统稳定性的介绍，课程着重讲解集成运放的应用。在讲解由运放构成的有源积分电路时，与前面的无源积分电路做比较，这样有助于学生理解并牢固掌握两种电路各自的特点。实践证明，学生在做电子竞赛时对这两种电路的使用都非常恰当。
(2) “数字逻辑与数字系统”课程。教学内容删除了数字电路中各种触发器电路的内部结构和传统设计方法中的设计技巧，精简了中规模器件的内部逻辑介绍，缩减了卡诺图和逻辑简化内容。由于计算机专业的硬件课程“微机原理与接口技术”中将介绍A/D、D/A转换，故这一部分内容就不出现在“数字逻辑”课程的教学中。将教学重点放在各类触发器的逻辑功能触发条件、集成电路外部功能、可编程器件和EDA技术上，要求教会学生如何通过查找器件手册了解器件功能和使用要点。由于计算机硬件中三态门、OC门的重要性，课程加强了对其逻辑功能及应用的举例说明。
(3) 改革组课方式。逻辑门电路是传统“数字逻辑”教学中最难的一章，由于门电路的原理要涉及到电路、模拟电子学等方面的知识，因此在讲述这一部分内容时，必须帮助同学复习有关的知识。在改革课程体系时，我们打破传统的教学体系，将这一部分内容放在“电路电子学”课程中，在讲述半导体器件后引入逻辑门电路，如MOS管可以具有开关和受控源两种类型的功能，根据器件所给偏置条件的不同，在模拟电路中可作为放大器件或在数字电路中作为开关器件。课堂上的师生互动证明，经过这样的调整，学生对有关门电路的问题就很容易理解掌握。通过合理地整合教学内容，改变了过去把电路模型与实际器件（如受控源和晶体管）、开关与放大作用、模拟与数字等研究对象截然割裂的组课方式，而是将它们有机地融合，找出共性和个性，讲清个性，突破难点，这样便于以统一的观点使学生建立完整的概念〔1〕。
3软硬结合与时共进
1) 当前国内计算机专业的普遍现象是“过软”，即强调软件编程，而学生的硬件动手能力非常薄弱。在计算机科学技术飞速发展的今天，计算机系统的软硬件界限开始变得模糊，且采用软件方法来设计硬件， FPGA、VHDL、DSP技术带来了全新设计理念与结构体系，与之相应EDA技术和ISP器件在教学、科研等领域应用越来越广泛。在这种软硬件逐渐融合的背景下，计算机学科的硬件基础课程必须要反映出这种时代的发展。
2)EDA技术分为三级：以PSPICE、EWB、Multisim等为软件平台的仿真分析类辅助设计技术为初级；以MaxPlus II、Quartus II等为软件平台，以FPGA/CPLD为硬件系统目标芯片的电子系统设计EDA技术为第二级；以NC Simulator、Virtuso、Diva等为软件设计开发平台、以集成电路芯片版图设计为目标的ASIC芯片设计为最高级〔2〕。EDA技术的前两级都与计算机硬件基础课密切相关，因此在进行课程体系改革时，应结合实践性教学环节，根据“基础型、应用型、综合型、创新型”的循序渐进的实验课程教学体系，将EDA技术分层次地引入设置在教学中：
(1) 第一级――首先在“电路电子学”教材各章的最后一节给出PSPICE对本章典型电路的仿真实例，教材最后一章加入可编程模拟器件ispPAC。其次，增加了20学时的Multisim仿真及电路设计实验。通过仿真实验，将教学中的难点用直观的图形和曲线表述，降低了数学难度。如通过对模拟放大电路的仿真，可以直接观察到改变电路参数所导致的波形失真，学生就很容易理解并掌握静态工作点变化对放大电路性能的影响。最后，利用仿真平台生动直观方便的特点，让学生掌握先设计、后仿真、再实际的设计方法和理念，在此基础上，将以往的一些验证实验提升为综合设计实验。对每一个实验都要求虚实结合，虚实互动，通过这种训练，极大地提高了设计的成功率。计算机专业的学生取得北京市大学生电子竞赛的3个一等奖，更多的二、三等奖证明，整合后“电路电子学”的教学改革取得了成效。
(2) 第二级――传统的“数字逻辑”课程体系以逻辑代数为基础，采用自底向上（DOWN-TOCTOP）的设计方法，教学内容以门电路－中规模集成电路－大规模集成电路－数字系统为顺序排列。导致学生在学习前面局部知识的时候，缺乏整体系统概念,只会 “搭积木”拼凑式的设计，当后续“组成原理”课程要建立整机、系统这些非常重要的概念时，前面所学的一个个分散的知识点不能被融会贯通〔3〕。现代数字系统的设计以硬件编程语言为基础，采用自顶向下(TOP-TO-DOWN)的设计方法，因此数字电路的教学体系必须重新构建。第二级的EDA技术包含三方面内容：(1)大规模可编程逻辑器件；(2)硬件描述语言；(3)软件开发工具。所以在“数字逻辑与数字系统”的教学体系上，应以逻辑代数与VHDL语言并行为基础，强调自顶向下的设计理念和层次化设计方法，以系统为对象，用VHDL语言描述，在EDA软件平台上，自上而下、逐步细化，最终完成整个系统的设计。依据整体“自顶向下”,细节“自底向上”的教学模式，在教学内容组织上，先给出数字系统的整体架构及逻辑系统的三大部件:存储、处理、控制，让学生有全局、整体的认识。在讲述逻辑系统的每一具体部件时, 仍然遵循“由浅入深，循序渐进”的原则，采用传统的“自底向上”的教学组织方法。在实践教学的综合设计部分中，要求学生必须按照从顶层抽象描述向底层结构描述，最后到可实现的硬件单元描述这一过程进行数字系统的设计。通过这种教学改革，学生的知识结构趋于合理，满足对软硬件结合的人才的需求。
4注重衔接 承前启后
在计算机硬件基础课的教学中，首先应注重介绍该门课程的主要内容、在计算机专业中的地位及与相关课程的关系，激发学生的学习兴趣。其次，应注重与后续课程的衔接。由于当代大学生在入学时就具备了计算机使用的基本知识，因此在授课过程中，要有意识地用计算机硬件电路作为基础课的授课案例。如“电路电子学”课程中，在集成运放构成的比较器一节，就可给出比较器在A/D转换中的应用举例，再指出A/D、D/A是计算机接口中的重要单元电路，这样就埋下一条线索，与后续课程的知识相联系。在“数字逻辑与数字系统”课程中所给出的案例都要尽可能为后续课程使用，如从键盘等引出编码的概念和编码器的作用；在讲三态门时，可进一步给出物理上总线的概念，解释当译码和读写信号设计错误时，CPU访问存储单元数据总线严重冲突会造成死机的原因；在存储逻辑一章，介绍完寄存器队列（FIFO）的逻辑结构后，可让学生设计寄存器堆栈（LIFO）的逻辑电路图。在该课程的实践教学中，所给出的设计题目包括总线缓存器、全加器、键盘扫描电路、硬件控制器等计算机的基本功能部件。通过这种方法引导学生思考，建立必要的知识关联及整体概念，最终达到对计算机硬件系统基本知识融会贯通的目的。实践证明，这种训练对于今后的“组成原理”课程和“嵌入式系统”设计都打下了坚实的基础。
5黑板、多媒体、EDA仿真
高校的教学手段基本都采用多媒体。多媒体图文并茂、生动有趣，但很容易变成另一种形式的照本宣科或“填鸭式”教育。在教学中要综合多种教学手段，注意针对不同的教学内容去寻求最佳的表述方式：黑板＋粉笔、电子教案、实物投影、动画课件、虚拟电路。计算机硬件基础课教学内容多，知识点杂，不容易理解。对于较难理解或学生有争议不明白的问题，传统的“粉笔＋黑板”有其独特的灵活性，既可以表述学生课堂思维的过程，又有利于师生交流互动。在课间让学生自己摆设实物投影，增强学生的感性知识，课间的学习气氛仍生气勃勃。录像CD和动画课件则留给学生自己观看。计算机硬件基础课程的实践性强、信息量大、EDA设计技术应用广泛。在授课时通过EDA仿真将验证实验与理论教学相结合，解决理论与实践的时空分离弊端，通过提问、思考、演示、总结等一系列步骤，循序渐进，调动学生参与教学的积极性，充分发挥学生的主动性。值得注意的是，在此过程中，教师一定要掌控好演示进程，既不能影响教学进度，又要协调好单位时间教学信息量与学生接受理解能力之间的矛盾。
6结束语
硬件基础课的教学改革，涉及课程多、学术性和技术性强，是一项系统工程，需要教师付出不懈的努力，不断学习新技术，及时更新教学内容，完善教学方法，才能更好地提高教学质量，更好地培养适应社会的发展人才。
中图分类号G642.423;TN79+1 文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1672－4550.2016.02.037
数字逻辑课程是电子信息类专业的基础必修课，是各个专业的入门硬件课程，在课程体系中起着支撑作用。数字逻辑课程的主要内容是数字逻辑电路的分析与设计，分为组合逻辑和时序逻辑两个主要部分［1］。由于课程的主要理论知识都是在硬件电路的基础上进行讲解的，因此数字逻辑课程实验是课程教学的一个重要环节，只有有了有效的实践环节才能保证理论知识的真正掌握，让学生能够灵活地进行数字电路的设计和分析。
1计算机专业数字逻辑课程的特点
对于计算机专业来说，数字逻辑课程是计算机组成原理、系统结构、嵌入式系统等课程的先导课，有着很重要的基础支撑作用［2］。相对于其他电子类专业来说，数字逻辑课程在计算机专业的课程体系、教学内容和实验环节上有着自身的特点。
1.1数字逻辑是整个课程体系的基础之一
传统的计算机专业课程体系的层次分为计算机专业基础类课程、计算机软硬件理论基础类课程和计算机应用技术类课程［3］。该层次是按照课程的内容和应用来划分的。从目前比较强调计算机系统能力培养这一角度出发，计算机课程可分为计算机系统基础课程、重组内容的核心课程和侧重不同计算系统的若干相关平台应用课程［4］3个层次。不管是传统的层次还是系统能力培养的角度，数字逻辑都是一门基础课程，被放到课程体系的重要位置。从课程内容和应用来说，数字逻辑以离散数学为理论基础，是计算机硬件系列课程的入门和起始，向后衔接了计算机组成原理等课程;从系统层次来说，数字逻辑是计算机底层系统具体实现的基础，为计算机软硬件系统理论提供底层硬件支持。
1.2数字逻辑以计算机硬件设计为目标
计算机专业教学不仅仅要求学生会使用计算机，还要求能够理解计算机系统硬件的工作原理，并能够设计计算机系统。这是计算机专业区别于其他专业的一个主要特点。因此，数字逻辑课程的教学是以计算机硬件设计为目标的，实验教学过程中也会比较偏向计算机相关部件的介绍，比如算术逻辑单元ALU、寄存器堆的设计、状态机等，为后续计算机组成原理课程提供基础［5］。
1.3以系统设计为主的教学以及实验内容层次跨度大
数字逻辑课程安排的内容从基本的门电路到复杂的系统设计都有所涉及，课程内容以及实验安排都有着比较大的跨度，要求学生能够理解基本的电路理论知识，更重要的是能够设计和分析数字电路。在具体的教学和实验过程中，门电路的内部构成，比如三极管如何工作等内容，并不作为主要的介绍对象，只需要学生了解即可;而高层次的电路系统设计则被作为一个重要内容，如何分析和设计这些电路是课程和实验主要关心的内容。1.4数字逻辑是理论和实践结合的课程数字逻辑课程的主要内容是介绍一些具体的数字电路，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路，其理论知识都有着实际对应的硬件电路实现。因此，数字逻辑是一门实践性很强的课程，如果没有实际的动手操作过程，是很难更好地理解课程中的理论知识的。
2数字逻辑实验教学
由于实验是数字逻辑课程不可或缺的组成部分，各高校的数字逻辑课程基本上都安排了相应的实验教学内容，根据具体情况不同，所使用的实验模式、实验技术和实验内容有所不同。
2.1实验模式选择
传统的实验模式是使用具体的实验硬件设备，学生通过在具体硬件设备上操作来完成实验内容。目前，国内有很多高校和厂家都有相应的实验设备。另外一种实验模式是采用虚拟化的方案，利用计算机仿真、虚拟现实等技术对实验教学内容进行模拟，从而达到降低实验教学成本，提高教学质量的目的［6］。目前，国内有很多所高校都在进行这方面的尝试［7］。它可以通过网络完成远程教育、网络教学的实验教学任务［8］。通过虚拟化实验可以解决实验经费、实验设备不足等问题，并且实验更新也比较方便快捷，但是虚拟化实验有着比较严重的问题:学生对具体硬件电路没有切身体会，缺乏直观印象;虚拟实验很难准确地仿真实际硬件工作情况，比如毛刺的产生、按键的抖动等;通过模拟，学生难以对硬件进行调试，无法培养他们的实际操作能力。对于数字逻辑课程的学生而言，因为是初次接触硬件，对硬件还没有直观的了解，缺乏切身体会，所以实际的硬件操作是非常必要的。在课程实验中，我们选择了传统的实验模式，使用具体真实的硬件实验设备，强调实际动手操作的过程，帮助学生更好地建立起硬件的概念，同时作为辅助，实际硬件实验之前，使用仿真软件进行实验的模拟，提高实验的效率。
2.2实验技术与设备
目前，国内高校的数字逻辑实验教学中使用的硬件设备主要采用两种方式:1)传统的使用小规模通用逻辑器件，比如74系列的芯片进行电路搭建拼装实验，要求学生按照实验内容根据给定的芯片进行逻辑设计［9］。这种方式需要学生设计并实际动手连接电路，同时使用仪器进行调试，有着很好的亲身体验过程。通过这一过程可以很好地提高学生的操作和调试能力，但是由于是给定的芯片，学生的设计受到一定的限制，限制了自由发挥的空间。2)采用可编程芯片进行实验。在EDA软件平台上使用硬件描述语言进行数字电路的设计，由EDA工具自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑综合及优化、逻辑仿真，直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作［10］。使用这一方式可以使学生摆脱传统方式中繁琐的物理连线与查错，同时逻辑设计及实现有了更自由地发挥空间，可以进行更高层次的设计。但是这一方式由于主要是在软件上进行设计，使学生缺乏对实际硬件电路的直观认识，并不利于学生动手能力的培养。这两种方式各有优缺点，第一种方式是第二种方式的基础，只有有了实际的硬件直观印象和动手能力，才能更好地进行第二种方式的设计。因此，在实际的实施中，所使用的实验设备上既保留了小规模的电路搭建实验，也引入了可编程实验。
2.3实验部署
在具体的实验安排部署上，主要遵循从易到难，从门电路到复杂电路的设计规律，实验内容也分为组合逻辑和时序逻辑两个方面，都会有加法器、计数器等经典实验内容。所安排的具体实验内容和具体实验操作有一定的差别，采用实际硬件设备的一般会安排仪器使用和门电路特性实验，采用可编程器件的都会安排一些设计性比较强的实验内容。
3数字逻辑实验实施
在数字逻辑课程实验教学中，针对学生的学习层次和兴趣，结合计算机专业特点和课程需要，我们对数字逻辑实验的课程体系、实验内容等进行了一系列的改革和探索，实验教学过程强调层次化教学，强调创新能力和系统能力培养。
3.1课程体系
在课程体系上，设置了不同的实验和理论课程，如图1所示。开设了数字逻辑实验课，将实验从理论课中分离出来，形成一门独立的实验课程。该课程依托于理论课程，专注于数字逻辑的基础实验内容，要求所有的本科生都必须选修，通过该课程可以帮助学生夯实数字逻辑基础，为今后的专业课程，如计算机组成原理等课程学习打下基础。在理论课程的设置中，为了满足学生对数字逻辑的不同需求，设置了两个不同层次的课程，一门是数字逻辑课程，为传统的教学内容，满足基本的专业教学需要;另一门课程是数字逻辑设计课程，针对那些对硬件设计感兴趣的学生，不仅包含了数字逻辑的内容，而且增加了很多课程设计，需要学生投入较多的精力，完成一些复杂的实验内容。这两门课程在教学计划上是并列的，学生只需要选修一门即可。
3.2实验设置
基于上述课程设置，在实验内容的设置上各门课程有着各自的需求和特点，下面主要介绍各课程的实验安排与实验设备。3.2.1数字逻辑实验数字逻辑实验课程是学生的必修环节，也是学生的第一门硬件实验课程。在实验教学中主要强调基础实验内容和实际动手操作能力，培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯，因此，在实验安排上设置了很多插接线路的内容，要求学生使用仪器进行硬件调试，在实验过程中掌握一般的数字电路设计和调试方法;同时也设置了一部分可编程器件实验，让学生接触一些先进的硬件设计方法。实验内容安排如表1所示。实验设备采用我们自行设计的硬件设备，如图2所示。该硬件设备整合了小规模通用逻辑器件的连线实验与可编程逻辑器件实验，采用了方便简捷的连线方式，结构简单明了、操作方便、实用性强，非常适合于进行数字逻辑基础实验。该实验设备保留了74系列芯片的实验内容，让学生通过实际搭接电路对硬件操作有直观认识，同时要求学生在实验预习时使用仿真软件对设计的电路进行仿真。在连线方式上放弃了以往面包板连线的方式，采用成品连接端子和连接孔，不需要学生再进行剥线，线路连接起来也更加方便。我们在实验设备上加入了可编程逻辑器件，实验教学中也引入了相应的实验内容，要求学生使用可编程器件完成通用逻辑器件的实验，体会两种设计方式的区别。3.2.2数字逻辑数字逻辑课程是传统的理论课程，适用于所有的本科学生，由于已经有了数字逻辑实验课程，因此课程只安排了一个课程设计“彩灯创意无限”。该课程设计是一个创新创意实验，要求学生使用发光二极管或灯阵完成一个有可展示度的设计［11］，强调设计的创意。在课程设计中，学生可以使用实验设备上提供的点阵，也可以自己制作电路板。学生通过彩灯实验，完成了很多精彩的实验，如贪吃蛇、数字魔方、3D立体图形等。3.2.3数字逻辑设计选修数字逻辑设计课程的学生大部分都对硬件设计有兴趣。课程除了更深入的理论课程教学以外，课程的后半时段专门安排为实验课，让学生进行一些复杂的数字电路实验设计。在实验过程中也是采用具有更大规模可编程逻辑器件的实验设备，如图3所示。该实验设备为远程硬件统一平台［12］，有着丰富的资源和接口，可以让学生有很大的设计自由度。在具体的实验教学中，先期安排几个简单的、基本的实验内容，包括点亮数字人生、VGA显示、键盘输入，主要目的是让学生熟悉实验设备。然后，将学生分组进行课程设计实验，具体实验内容是学生自主设计的，要求他们充分发挥自己的创造性和想象力，完成一个较大规模的数字电路设计。在实验过程中，包括选题、方案设计、具体实验各个方面，都需要教师进行针对的指导，以便引导学生顺利地完成实验设计，因此实验教师的工作量较大。通过这几年的实验教学，学生完成了很多创新性的内容，比如图像识别、音频播放、游戏、智能车等，使学生的硬件设计能力得到了显著的提升，同时，课程也深受学生的欢迎。
3.3实验教学效果
在实验教学的改革和探索中，根据学生的特点对学生进行不同层次的培养，在数字逻辑实验课程中巩固了基础内容，在数字逻辑设计课程中对有兴趣的学生进行更高层次的培养，在数字逻辑课程中通过创意实验来提高学生对硬件的兴趣，实验教学的整体水平得到了提高。通过几年的教学，学生的计算机硬件设计能力和学习兴趣都有了普遍的提高，对于后续课程的帮助是很大的。在计算机组成原理课程中，学生反映数字逻辑课程的实验对他们完成组成原理课程实验起到了很大的作用，尤其是选修了数字逻辑设计课程的学生在以后的实验中更显得游刃有余。
4结束语
数字逻辑是一门实践性很强的课程，在计算机专业的课程体系中占据着重要的基础地位，课程的教学和实验有着计算机专业的特点，因此，我们在实验教学过程中需要不断地探索和改革，通过不同的课程实验适应学生的需求，从而更好地衔接后续的专业课程，形成一个系统的实验教学体系，培养学生的计算机系统综合能力。
参考文献
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一、《计算机组装与维护》课程的特点
《计算机组装与维护》是一门侧重实践和应用的课程，主要有以下特点：
1.课程内容多，知识面涉及广。这门课程主要包括计算机组成部件介绍、计算机硬件组装、硬件评测、系统设置、硬盘规划、软件安装、计算机日常维护等方面的内容。知识面涉及计算机文化基础、计算机组成原理、Windows操作系统等课程，教学内容多，可扩充性强。
2.课程知识更新周期短，时代特征鲜明。计算机软硬件的发展日新月异，新技术、新产品层出不穷，只有定期更新教学内容，才能满足学生了解新技术和产品的需要。
3.课程侧重实践，培养独立动手能力。《计算机组装与维护》课程的教学目标是通过学习，能认识和了解计算机硬件结构，能完成计算机硬件组装、软件安装和掌握计算机日常维护的技能，提高解决实际问题的能力，要实现这一目标，必须通过大量的实践教学环节来完成。
二、《计算机组装与维护》课程教学的现状
针对该课程的特点，结合培养学生动手能力的目标，大部分学校均采用“理论+实践”的教学模式。
1.以多媒体教室或机房讲授为主的教学模式。多媒体教学是理论教学的主要形式，使用多媒体课件，能比较直观地展现计算机知识。对于计算机硬件部分的知识，从横向展示不同部件外观、连接使用，以及各自不同的功能作用。对于每种部件，可以从纵向介绍与展示其不同时期由低到高的版本发展历程和各个版本的功能特点。从理论课的学习中让学生对硬件系统的各部分都能准确地辨认与识别，形成感性认识。另外，在讲授硬件组装与系统安装时，使用多媒体有选择地播放计算机安装操作视频，让学生学习如何对一大堆硬件进行有序安装，安装过程中有哪些技巧与注意事项等。但由于中职生自控能力不是很强，上课精神状态不集中，理论教学成了教师的独角戏。特别是在软件系统的安装过程中，由于多媒体教室与机房是公共设施，往往不能进行实际操作，学生只能观看教师演示，上实践课时才能去练习，因而不能及时消化知识。如果每个学生都可以在电脑上进行系统安装等操作练习，将减轻学生实践课的压力，提高理论课学习效率。
2.以计算机组装与维修为主要实践内容的实验室教学模式。通过多媒体学习组装的理论知识，然后在组装实验室里接触实物进行实践操作，完成计算机硬件的组装与调试、软件安装、故障排除等实验。通过实践课，学生动手能力提高了，但由于各个学校硬件设施水平的差异，不一定都能满足每个学生的练习需要，部分学校机器设备陈旧，学生在实验过程中也不懂得珍惜，造成部分设备损坏严重，还有部分学生因机器设备陈旧以至于不想动手操作。中职生的抽象思维能力和综合归纳能力较弱，学习积极性不强，因而不能把提高实践能力全部放在实验室。例如，软件安装、BIOS设置等可在机房进行练习，让每个学生都有练习的机会，从而保证利用有限的资源进行有侧重点的项目练习，发挥最大效率。
三、在教学中运用“虚拟机技术”的作用
正如上述分析，如果在理论教学中能使学生获得更多的“实践”机会，将不仅有助于提高理论课堂的教学质量，体现以学生为主体的教学思想，还有利于提高实践课的课堂效率。那么，如何在理论课堂中让学生尽可能获得更多的“实践”机会呢？在计算机机房采用“虚拟机技术”进行理论教学是一种不错的选择。
虚拟机是指通过软件模拟具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的计算机系统。通过虚拟机软件，可以在一台计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全像真正的计算机那样进行工作，可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源，等等。它只是运行在物理计算机上的一个应用程序，但对于在虚拟机中运行的应用程序而言就是一台真正的计算机。因此，在虚拟机中进行软件评测时，系统一样会崩溃，但只是虚拟机上的操作系统，而不是物理计算机上的操作系统，并且使用“Undo”（恢复）功能可以马上将虚拟机恢复到安装软件之前的状态。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0219-02
一、引言
计算机专业硬件类课程通常包括计算机组成原理、汇编语言、计算机系统结构、接口技术及嵌入式微处理器等课程。目的是让学生掌握计算机各部分的工作原理，具备一定的计算机硬件开发设计能力，但是该类课程具有理论及实践性强、概念抽象、技术更新快的特点，因此教学难度大，学生学习兴趣低，导致计算机专业学生大多“喜软怕硬”。如何改变这一现象，一直是困扰任课教师的难题。
目前，研究性教学备受关注。研究性教学在国外始于20年前，是一种在教师的组织指导下学生自主学习、自主实践的教学[1]，注重培养学生研究和创新能力的新教育理念。目前已被国际、国内教育界普遍认同并付诸实践[2]。近年来，本文作者所在的计算机硬件课程组，结合硬件类课程的特点，突破传统的“传输―接受”式教学框架，也尝试在硬件类课程的教学中引入以问题探索为基础的研究性教学理念，并取得了令人满意的效果。本文以计算机专业硬件类核心课程“计算机组成原理”为例，介绍研究性教学的应用与实践。
二、研究性教学改革的理念及思路
研究性教学是教师为指导和培养学生进行研究性学习，模拟科学研究活动所设计和组织的一种课堂教学。包括教与学两方面：一方面教师要创设良好的研究性教学环境，给学生提供必要的指导与帮助；另一方面学生积极主动地进行探究式学习[3]。要推行研究性教学，关键是教学理念的改革，即传统教学理念到研究性教学理念的转变。具体实施时，主要完成以下转变：教学思路，由传统的“知识点讲解型”向“问题导向型”转变；教师角色，由“知识灌输者”向“问题引导者”转变；学生角色，由“被动接受者”向“自主学习者”转变；考核方式，由“应试型”向“多元考核型”转变。
依据研究性教学理念，结合硬件类课程特点，课题组建立了一种课堂讲授辅以专题讨论课、创新性实验等多种形式相结合的研究性教学体系，以培养学生对计算机硬件系统的分析与设计能力，提高学生的自主学习及创新能力。具体思路是：在教学内容上，“以问题为导向”对讲授内容进行结构性调整、重组和更新，以激发学生主动学习知识的兴趣。在教学方法上，坚持启发式、参与式教学。在教师讲授的同时，辅以专题讨论、学生参与式教学、创新性实验等多种形式。在考核方法上，不再以笔试为唯一考核方式，而是采取笔试结合专题讨论、调研报告、实验设计等多元化的考核方式。
三、研究性教学改革的实施
1.创设问题情境，“以问题为导向”组织课程教学内容。组织教学内容时，要遵循“讲学科不讲教材”的原则。首先让学生清楚课程在整个学科中的地位和作用以及它与前导课和后续课的关系。其次，针对硬件课程理论性、实践性强的特点，引入研究性教学模式，通过创立问题情境，以问题为导向引导学生主动探索。“以问题为导向”提炼每章内容主线，比如在计算机组成原理课程运算方法和运算器一章中，提出：“各自算术运算和逻辑运算在计算机中如何实现的？”引起学生兴趣并对章节内容主线初步掌握。对每章相关知识模块还要按照“以问题为导向”的原则，设计出具体的细节问题。如：乘法运算的研究性问题设计如下：
（1）手算乘法运算是怎样的？――锻炼学生的观察和总结能力
引导学生给出手算乘法规则并得到结论：手算乘法是通过移位和加法来实现的。
（2）为什么不能直接在计算机中采用？――锻炼学生发现问题的能力
引导学生给出总结手算乘法的缺点。
（3）如何调整才能应用到计算机中？――锻炼学生解决问题的能力
引导学生想出改进上述方法的妙招。
（4）机内乘法运算规则是怎样的？――锻炼学生概括能力和举一反三能力
通过原码一位乘案例，引导学生自己总结出机内原码一位乘规则，并由此推出机内原码两位乘规则。
（5）现在的CPU中乘法是如何实现的？――锻炼学生主动学习能力
预先告知学生现在计算机中广泛采用的指令并行执行及流水线等概念，说明这些概念在以后的章节中会详细讨论，并要求感兴趣的同学上网查阅相关资料。
这样设计后，一个简单的机内乘法运算规则，经过一系列问题的探究，将原本枯燥无味的0，1运算，转变成了学生有兴趣去寻求答案的一个个具体问题。按照“以问题为导向”设计的教学内容，学生在整个学习过程中，一直处于思考如何解决问题的状态，既能做到有兴趣地全身心投入，又能比较扎实地掌握计算机内部的乘法运算方法，还能使他们对计算机的新技术有所了解和掌握。
2.启发式、参与式等教学方法的采用。课堂教学中坚持启发式教学。运用启发式教学方法不仅可使学生对课程知识的掌握有深刻的理解，而且还可以培养学生主动学习和独立思考的能力[4]。在课堂教学中通过实际问题引出理论知识点，通过一系列问题启发学生进行思维，引导学生主动探索、学习。例如，在学习存储器时，做了如下启发设计：（1）通过实际问题引出理论知识点：存放在内存和优盘中的信息在计算机关机后，有什么不同？――引导学生带着问题课下预习，主动查阅资料，寻求答案。（2）内存和优盘的存取机制有什么不同？――引出讲解点：RAM和ROM存储器概念。（3）RAM为什么又分为静态和动态？――引导学生带着问题对比静态和动态存储器的工作原理及区别。（4）在教学过程中，安排学生分组讨论，然后发言总结。
这样，由表及里、由浅入深、环环相扣地启发学生思考，并让学生们充分讨论，进行课堂交流，最后结合有关知识点进行分析和概括。实践证明：启发式教学是科学、成效的教学方法。
实施参与式教学。对内容多、理论性强、学生理解有难度的运算器、存储器和中央处理器三个章节设置专题讨论课，每次专题讨论课安排2学时，共6学时。专题讨论课的题目提前公布，让学生自由组合分组做准备。在讨论课上，各组选代表上台主讲，由教师和其他同学发问和争论，最后由教师进行总结与点评。通过专题讨论，学生能了解最新的技术与发展趋势，扩展课堂所学知识，学会对原理的灵活运用。在这种环境下，学生的作用是双重的，既学习新知识，又传授新知识，在掌握知识的同时，也有助于提高各自能力。
3.研究性教学的创新性实验环节的保证。为保证研究性教学的实施，建立了“验证型―设计型―综合型―探索型”的多层次实践教学模式。在课程部件实验中，适当开设“验证型”和“设计型”实验，在后续模型机设计课程中，开设“综合型”和“探索型”实验，形成“验证型―设计型―综合型―探索型”的多层次实践教学模式，以强化学生的综合设计和硬件动手能力。（1）变“实验指导书”为“实验任务书”。每次实验只给出实验任务、要求及实验条件等，具体如何设计和实现全部由学生自主完成，锻炼学生独立分析问题、解决问题的能力，激发他们的创新思维。（2）重新设计实验内容，保证实验内容的综合性、设计性和研究性。让学生通过自学和查阅有关文献，自行设计实验方案，自行搭接实验线路，自己进行实验，观察实验现象，发现问题并分析产生问题的原因，提出相应对策，最后撰写研究报告。整个过程把主动权完全交给学生，教师只是启发引导和做好组织工作。充分发挥主观能动性，调动学习积极性，培养自主学习和获取知识的能力。
4.研究性教学多元化考核方式的配套。传统考核方式以期末笔试为主，导致很多学生平时学习主动性差，知识掌握不牢固。本课程组建立了一种硬件类课程多元化考核模式。在多元化考核模式中，平时成绩比重达到50%，平时成绩包括课堂表现、专题报告、实验设计及操作、文献查询、作业等多个环节。使得学生更加注重平时的学习过程，对调动学生的学习积极性及培养学生自主学习能力、动手能力和创新能力起到积极作用。
四、结论
本文以计算机组成原理为例介绍了计算机专业硬件类研究性教学的实施，基于以上理念，本文作者所在的硬件课程组也在其他硬件类课程进行了研究性教学的实践，通过几年的探索，教学效果显著并取得了丰硕成果。学生学习的积极性高涨，参与计算机硬件课题组或创新活动的人数大增，硬件动手能力和创新意识有了明显提高。2009年至2014年期间，历届授课专业每年均有二十多名学生积极参加智能车大赛和嵌入式设计大赛等硬件类竞赛，获部级一、二等奖及山东省一等奖等三十多项奖项。
参考文献：
[1]曾广录.论研究性教学改革中的评价机制建设[J].当代教育理论与实践，2012，（4）：82-84.
