课程设计实验总结篇（1）

National University of Defense Technology， Changsha， 410073， China

Abstract： The contents and the experiment items of design of precision instruments are introduced， and several problems that appear in the experiment teaching process are analyzed. Teaching reform measure is put forward， in order to improve the teaching effect.

Key words： design of precision instruments； experiment； teaching reform

课内实验作为实践教学的一部分，不但有助于学生加深对课内知识的理解，同时也有助于教师及时发现学生在学习中存在的问题，便于“对症下药”并改进教学。因此，课内实验对提高教学质量起着非常重要的作用。精密仪器设计课程融合了光电、机械、电工电子、计算机多学科知识，涉及的知识点多，难理解的问题也多。因此，其实践教学的意义更为突出，合理设置课内实验尤为重要。

1 精密仪器设计教学内容

精密仪器设计是测控技术与仪器专业的一门专业必修课，是一门综合性、实践性很强的课程。该课程的教学目的是让学生学会综合运用测控技术与仪器专业所学的测控、机械、电工电子和计算机四大系列基础课程的知识。课程重点讲授以下内容：

（1）精密仪器的总体设计。内容包括设计任务分析、工作原理选择、结构参数和技术指标的确定、造型设计以及总体设计中要遵守的设计原则和设计原理。

（2）精密仪器各分系统设计。内容包括光电系统设计、机械系统设计、电路系统设计、软件系统设计四大部分。具体涉及各分系统组成、作用、设计要求、设计准则及设计要点等。

（3）精密仪器精度理论。仪器设计需要达到一定的技术指标要求，精度是其中最关键的技术指标。精度理论主要内容包括仪器误差来源、仪器误差的分析、仪器误差的综合、仪器精度设计等。

（4）精密仪器可靠性设计。可靠性，是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性设计主要内容包括仪器可靠性建模、可靠性预测、可靠性分配、提高仪器可靠性的技术措施等。

2 精密仪器设计课内实验设置情况及存在的问题分析

2.1 精密仪器设计课内实验设置情况

2.1.1 教学目的

使学生更深刻地理解和掌握精密仪器的基本结构、工作原理、主要技术和设计方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。

2.1.2 教学要求

（1）了解精密仪器中机械系统的工作原理及主要结构。

（2）掌握低噪声电路设计方法，完成一种低噪声电路的设计与制作。

（3）掌握仪器电路系统的设计方法，采用单片机系统实现步进电动机的运动控制。

（4）掌握仪器软件系统设计方法，实现步进电动机运动参数采集系统处理算法。

（5）掌握光机电一体化的精密仪器的设计方法，完成精密仪器的总体设计。

2.1.3 教学内容

实验1：精密仪器系统总体设计（必做）

内容提要：完成一种仪器总体设计。题目任选，例如：

（1）便携式近红外光谱仪器总体设计

（2）便携式波形发生器总体设计

（3）体温及心率动态监护仪总体设计

（4）电子秤总体设计

实验类型：设计

学时分配：2

主要仪器设备：计算机、投影仪

实验地点：教室或实验室

备注：课外利用4～6学时完成设计，课上进行总体方案论证答辩

实验2：低噪声电路设计（必做）

内容提要：任选其一

（1）低噪声前置放大电路的设计、制作及评价

（2）低噪声差动放大电路的设计、制作及评价

实验类型：设计

学时分配：2

主要仪器设备：具有噪声测量功能的锁相放大器、晶体管交流毫伏表、示波器、信号源

实验地点：实验室

备注：课外利用2～4学时完成设计，课上焊接电路、调试

实验3：步进电动机控制系统设计（选作）

内容提要：实现步进电动机转角、速度、方向、定位的控制

实验类型：设计

学时分配：2

主要仪器设备：单片机开发系统、步进电动机

实验地点：实验室

备注：课外利用2～4学时完成设计，课上焊接电路、调试系统

实验4：步进电动机运动参数采集系统处理算法设计（必做）

内容提要：实现数据采集系统对步进电动机转角、速度、方向、定位等参数的数据处理算法

实验类型：设计

学时分配：2

主要仪器设备：计算机

实验地点：实验室

备注：课外利用2～4学时完成设计，课上完成软件调试

2.2 存在的问题分析

教学实践证明，以上课内实验设置存在以下几方面的问题：

（1）学时紧张导致教学效果达不到预期

精密仪器设计课内实验要求学生利用课外时间完成设计，而学生进行课内实验时正处在紧张的考研复习阶段，能保证课上认真实验已是不错了，课外准备时间根本无法保证，因此，所设实验均不能按大纲规定保质保量完成，从而很难达到预期的教学效果。

（2）缺乏具体应用背景导致实验特色不突出

由实验内容可以看出，实验2～4均是相对单一的、针对某一知识点设立的，实验未结合具体的仪器进行，总体上感觉与精密仪器设计关系不密切，实验2更像是电子技术相关课程的实验，实验3和4更像是机械工程类课程的实验，没有鲜明的仪器特色。

（3）实验内容要求与课程内涵结合不紧密

除实验1涉及仪器总体设计的知识点外，实验2～4的要求不能明确反映课程内涵要求，精密仪器设计的精华内容，主要是总体设计、精度理论及可靠性设计。精度理论和可靠性设计如何落实，应该在各分系统设计中予以考虑。实验2～4是对仪器电路系统、机械系统及软件系统知识点的落实，但并未从精密仪器的角度予以强调，未突出精密仪器设计中的精度问题及可靠性问题，而仅仅从仪器基本功能实现的角度设立，因此与课程的内涵结合不紧密。

（4）系统性不强，实践验证欠缺

实验1涉及仪器总体设计内容，但仅要求学生完成总体设计，然后在课堂上进行总体方案的论证答辩。学生仅从理论上对总体方案进行了探索，并未进行实践操作与验证，理论脱离实际，该实验的设置违背了课内实验的初衷。

此外，4个实验间关联不强，互相脱节，缺乏系统性，不利于学生对精密仪器设计知识体系的系统学习。

3 实验教学改革的初步思路与拟设实验项目

3.1 实验教学改革的初步思路

课内实验主要针对课程内容中抽象、艰深而适合通过实验解释的部分开设，一般穿插在理论教学期间，对切实提高教学质量起着重要作用，这也是其他实践教学手段难以比拟的。精密仪器设计课程课内实验的开设面临两个主要难点：一是实验点设置较难，如何合理选择实验知识点，对取得最佳的教学效果、突出课程特色、紧扣学科内涵至关重要；二是实验点设置之后，实验的具体实施较难，包括实验设备配置、实验难易程度的把控及实验过程的辅导等。

根据目前所开设实验现状及实验教学实施过程中发现的实际问题，笔者对实验项目设置进行了大幅度改革。利用8学时的课内实验课时，仅开设1个实验项目：从精密仪器总体设计的角度，对某一具体的精密仪器进行分析，重点是其各分系统的组成，各分系统是如何保证仪器精度的，仪器的误差源，仪器的数据处理，仪器的可靠性设计等。这样，用一个实验从不同角度对课程知识点进行检验，不但不用课外附加学时，而且能保证学生理解精密仪器设计所有知识，且能满足课程内涵的要求。

3.2 拟设实验项目（任选其一）

（1）立式光学计结构原理与调试

实验内容如下：

①拆分立式光学计，了解其机械分系统、光学分系统、电路分系统及软件分系统的作用与组成，对立式光学计工作原理进行分析；②根据其光学结构分析其放大倍数；③分析立式光学计原理误差产生的原因，通过调整光学计结构参数，对立式光学计进行原理误差补偿；④用立式光学计测量某物体高度，正确进行测量标定和数据处理；⑤分析如何提高测量精度，保证仪器系统的可靠性。

（2）测量显微镜结构原理与调试

实验内容如下：

①用测量显微镜测量电路板过孔的直径尺寸，并给出测量结果（D±D）；②分析测量显微镜的结构和功能，给出该仪器的性能指标，画出系统的结构布局图；③分析测量显微镜的误差来源及其对测量结果的影响；④设计一个针对小孔直径尺寸自动测量的测量显微镜的结构，画出系统框图、结构布局图；⑤分析提高测量精度的措施，保证仪器系统可靠性。

（3）自选实验项目

由学生自己选择某综合性精密仪器进行分析，重点了解其各分系统的组成，各分系统是如何保证仪器精度的，仪器的误差源，仪器的数据处理，仪器的可靠性设计等。

课程设计实验总结篇（2）

本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。

具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

2.电子技术课程设计的教学过程

电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。

2.1课堂讲授。

课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。

2.2设计与调试环节。

2.2.1前期准备、方案及电路设计。

前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。

2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。

在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。

2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。

撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。

2.4成绩评定。

课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。

3.电子技术课程设计的步骤

课程设计实验总结篇（3）

信息技术课程不但涉及范围广、理论性强，而且还有较强的实践性。理论和实践是紧密相关、相辅相成的，理论指导实践，实践加强对理论的理解。特别是近年来信息技术领域的高速发展，要求信息技术课程的计算机实验课在教学计划中所占的比重相当大，例如，高一信息技术教学计划中必修课总课时数是60，其中理论课24课时，计算机上机实验36课时。由此可见，信息技术课程的计算机实验课是信息技术教学不可缺少的重要环节，有着举足轻重的作用。

在信息技术课程的教学中开设计算机实验课，就是给学生一个理论和实战相结合的机会。学生在实验中必须亲自动手操作，来加深对计算机理论知识的理解，掌握计算机是怎样操作、如何运行的。通过上机实验让学生掌握演示和操作软件，了解它的特点和作用，逐步熟悉和掌握软件的功能及使用。起初是Office 2000办公软件的使用还简单，然后是多媒体信息的处理加工、平面图片处理、动画设计就开始要复杂，最后还有程序设计等课程，学生在实验中要自己编写程序，在计算机上进行编辑处理，程序调试和运行，从中可以发现问题，改正错误，学习编程的经验，最终获得所需的结果。因此，如何开好信息技术实验课，对促进学生掌握理论知识，提高实践动手能力有积极的作用。下面我们从几个方面来讨论怎样上好信息技术课程的计算机实验课。

1.完善的实验课计划和提纲

上机实验计划是实验课的总体安排。包括实验题目、时间、地点、课时分配、实验次数，硬件和软件环境等内容。以便任课老师和实验室管理人员之间能够很好地配合，提前安排上机实验的有关事项。每一次上机实验都要有实验提纲。实验提纲格式为：

（一）实验题目

（二）实验目的

（三）实验要求

（四）实验内容

（五）实验步骤及注意事项

（六）实验思考题

实验提纲必须和实验计划一起编制，两者协调一致，实验提纲是实验计划的具体内容和实施细则。由电教中心或教研组组织有经验的教学效果比较好的专业课教师，对每一门信息技术课程的实验计划和提纲进行精心策划，统一编制，在教学中不管是那个老师上这门课，都要按照统一的实验计划和提纲进行实验，学生在实验提纲的指导和安排下上机，完成实验课程，根据实验提纲执行情况书写实验报告。教师也是按实验提纲的要求来检查实验结果，评定学生成绩。因此，教师在进行实验提纲编制时对每门课程的每一次实验课都要有周密的安排，进行精心的设计。

2.计算机实验课程的准备工作

计算机实验课程的准备工作是非常繁琐的，同样也是非常重要的，通常包括以下几个方面的工作：

（1）硬件环境

实验室内学生上机所需的计算机及有关外部设备都要能正常运行，功能完好，适合学生上机实验；学生所用的存储设备要合理分配、集中管理，一些辅助教学设备（如投影仪、无尘黑板等）都要能满足上机实验的要求。

（2）软件环境

实验室管理人员要根据实验计划，选择好所需的操作系统软件、高级语言环境、应用系统和辅助教学软件，预先把这些软件装入计算机内并调试好随时可供调用。若有网络环境，管理员要为每一个上机的班级设置各自的帐号，根据实验计划分配所需的软件和必要的权限。另外，版本新、功能强的杀毒软件也是必不可少的，管理人员要随时用它来清除计算机系统内的病毒。

（3）组织和管理

计算机的使用要严格管理，要保持良好的秩序、严令学生遵守实验室各项规章制度，有条件的实验室要实行学生上机自动管理（学生上机之前用上机证划卡，系统自动为学生分配一个机号，该生即可在这台计算机上上机，否则该生不能上机），该系统还可以自动记录学生的上机时间，我们曾经根据这个功能破获了学生盗窃计算机内存芯片的案件。如果实验学生的人数超过计算机台数，最好是分组进行实验，使每个学生都有上机的机会，同时也便于管理和辅导。管理人员要严格控制学生使用外来存储设备，预防计算机病毒带入实验室。

（4）教师和学生

教师要对实验课的全过程进行周密的思考，要避免出现漏洞和疏忽；而学生要按实验提纲作好实验课前的准备工作，特别要学生自己编程上机时，学生一定要在上机前准备好程序，实验时主要是编辑输入程序和调试程序。

3.实验课的实施

计算机实验课是计算机课堂教学的继续，也是教学效果的初步体现。为了上好计算机实验课还必须做好以下工作。

实验课开始时，老师要重申本次实验课的目的和要求，指明实验要点和要注意的事项，对实验中的疑难之处和可能出现的问题要给予必要的提示和说明。在实验过程中学生初次使用的应用软件或生疏命令，教师要首先进行演示和讲解。

在实验中要尽可能发挥计算机的优势，充分利用计算机辅助教学软件和多媒体教学手段，特别是学生进行程序设计的实验时，教师可以先演示和讲解自己在科研工作中开发的一些应用软件，将一些程序设计的经验传授给学生，使学生有了一些感性认识以后能尽快动手进行程序设计。另外，教师要根据教学内容选择一些效果比较好的辅助教学软件，例如，VB程序语言课程的实验课，用于信息学奥赛的Free Pascal和算法与数据结构的作业，能同步演示程序和数据的动态视图，为学生理解算法、学习编程，调试程序提供了便利的环境，用各自的评测练习程序对相应的实验练习进行测试评分，可以大大提高信息技术课程的教学效果和质量。

最后一点，对学生的基本技能的训练要高标准严要求，学生在操作计算机时一定要按规范和标准进行，如，开机、关机、入网、退网等要按正确的步骤，键盘打字的姿势要正确，特别是学生在编程时要训练学生养成良好的编程习惯和风格。要注意培训学生在计算机使用中的应用能力和应变能力，为学生今后独立操作和使用计算机打好基础。

4.实验课的总结

通过计算机上机实验，学生对老师讲授的计算机理论知识、技术和有关算法都有了较为深刻的体会和认识，每个学生都会有不同程度的收获。此时，教师要及时督促学生总结上机实验中的收获，巩固所学的知识。为此，要求学生写好实验报告。

实验报告直接体现了学生上机操作的情况，是对实验过程进行概括和总结，具体内容如下：

（一）班级、学号、姓名、实验时间及课时数

（二）实验题目

（三）实验目的

（四）实验要求

课程设计实验总结篇（4）

中图分类号：TP3-0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0209-04

一、引言

《数据结构》是计算机科学与技术及相关专业的一门非常重要的专业基础核心课程，其主要研究内容是数据之间的逻辑关系和物理实现，即探索有利的数据组织形式及存取方式。有关计算机的各类软件的开发和设计，首先要考虑数据的表示，即使用何种类型的数据结构。因此，如何更好地解决实际问题，仅仅依赖几种计算机程序设计语言是不够的，还必须学习和掌握好数据结构的有关知识。当我们使用计算机来处理一个具体问题时，一般需要经过下列几个步骤：首先要从该具体问题抽象出一个恰当的数学模型，然后设计出解决此类数学模型的算法，再编写相应的程序并进行调试、测试，运行程序并最后得到答案，如图1所示。

早期计算机为解决问题而涉及的运算对象都是一些简单的数据类型，如整型、实型或布尔类型数据，所以一般把着重点放在程序设计的技巧上，而不必重视数据结构。随着计算机的发展，它的应用领域的不断扩大，涉及非数值计算问题的应用所占的比例越来越大，许多问题涉及到的处理对象不再是简单的数据类型，其形式更加多样，结构更为复杂，因此，解决这类问题的关键不再是数学分析和计算方法，而是要设计出合适的数据结构，以便更有效地解决问题。

二、课程说明

1.课程的定位。《数据结构》这门课程，是计算机理论与技术的重要基石，该课程一般是在大学二年级上学期开设，具有承上启下的重要作用，既要对前一年学习的软件技术进行总结提高，又要为后续专业课程提供基础。它贯通始终，是计算机科学与技术人才素质培养框架中的中坚课程，对学生的软件开发能力培养至关重要，也为学生今后的专业生涯打下牢固的基础。所以《数据结构》课程是计算机专业提高软件设计水平的一门关键性课程，它在整个课程体系中具有非常重要的地位。《数据结构》课程在计算机学科中与其他课程的关系如图2所示。

2.课程的教学目标。温州大学瓯江学院作为独立学院，其定位为培养“应用性”本科人才，同时结合本课程的地位，因此，在本课程的教学中体现“基础性”和“应用性”。本课程的定位与目标是：①注重基础性：掌握基本数据结构的特点，了解数据结构与算法的关系；培养学生的算法设计与分析的基本理论知识和技能；培养学生设计及选择有效的算法、设计合适的数据结构的能力；增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。②突出应用性：本课程强调理论和实践的统一，突出对学生的动手能力的培养。在对学生进行基本数据结构的理论、技术和设计等的知识运用和技能培养的同时，突出对学生进行将实际问题转化为基本数据结构和算法问题的分析能力。鼓励学生学以致用，用学到的知识来解决实际问题。

3.课程内容体系。数据结构课程的内容主要是围绕着数据的逻辑结构、数据的物理结构（数据在计算机中的存储方式）和选用合适的算法来实现对数据的相关操作展开。数据的逻辑结构有：线性结构、树形结构、图结构；数据的物理（存储）结构有：顺序存储结构和链式存储结构。在教学中引入抽象数据类型（ADT）观点介绍数据结构技术，采用算法时空分析来判断算法的好坏。在此基础上介绍数据结构的具体应用。数据结构课程的内容体系如图3所示。

我们把数据结构课程的内容划分为基础部分、数据结构与算法部分和应用部分。基础部分的内容有数据结构与算法的基本概念，抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）的表示，算法时空分析（算法复杂度）等。数据结构与算法部分是课程的核心内容。介绍各种基本数据结构的特点、ADT、各种存储实现方法、相关的操作的实现。应用部分主要介绍排序、查找（或检索）、索引和散列等经典算法。

三、理论教学设计

1.教学方法与手段。由于独立学院的学生本身基础不够扎实，加上《数据结构》课程理论性强，内容抽象，学生在学习该课程的开始阶段，容易产生畏惧和茫然的情绪。为了提高教学质量，我们在对教学方法和教学手段等方面进行了有益的探索和尝试。要处理好多媒体教学模式与传统教学模式之间的关系。多媒体教学模式以其形象性、生动性和信息量大等特点已成为主要的课堂教学手段，但也存在一些不足，一方面影响教师的即兴发挥，而这恰是传统黑板教学的长处；另一方面，由于多媒体教学具有信息量大、呈现快速、表现直观、操作简便的特点，教学活动很容易出现“课件喧宾夺主”的不良倾向。笔者认为，在讲述如算法思想、编写程序时，采用传统的教学模式更能清晰地表达。因此，在教学中要综合使用多媒体教学模式与传统教学模式两种教学手段，以达到良好的教学效果。

2.把握课程的重点和难点。①课程的重点。基础部分：数据结构的有关概念术语、算法特性、算法描述和算法分析；数据结构与算法部分：线性表、栈、队列、串、树、二叉树、图等数据结构的逻辑结构、存储结构、相应基本操作的实现，这些基本数据结构的应用：一元多项式的运算、递归算法的设计和实现、哈夫曼算法的实现和哈夫曼编码的设计、最小生成树和最短路径的求法及实现；应用部分：顺序查找算法的设计，二分查找算法的设计，二叉查找树的创建、查找、插入和删除的算法的设计，散列表的建立和查找算法的设计；直接插入排序算法、冒泡排序算法、简单选择排序算法、快速排序算法、堆排序算法和归并排序算法的实现，这些排序算法的性能比较。②课程的难点。基础部分：抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）概念的理解和描述，算法时间复杂度和空间复杂度的估算方法；数据结构与算法部分：栈在递归函数中的应用，模式匹配KMP算法。图的遍历方法、Dijstra、Floyd、Prim、Kruskal等典型的图应用算法；应用部分：排序算法的复杂性分析，排序方法在各类实际问题中的应用。散列表的建立和查找算法的设计。

四、实验教学设计

1.实验类型。根据独立学院应用型人才培养目标，注重培养实践动手能力，结合教育部的“面向21世纪教学内容和改革计划，保留少量必开的经典验证型实验，增开综合型、设计型实验”的精神，为了保证实验课的正常运行，完成实验教学目标，针对独立学院学生普遍编程能力比较弱，C程序设计语言基础较差的情况，我们打算增开一些巩固C语言的课程预备型实验，保留了必要的经典的验证型实验内容，增加设计型实验，加强综合型实验，使得实验类型不再单一，实验内容更显层次化，做到既要有基本实验的训练，又有独立思考、综合运用知识、创新等能力和素质的培养。预备型实验：主要加强学生C语言的薄弱环节，如结构体、指针、数组、函数调用等，掌握C语言的这些知识点是完成数据结构实验的有力保证。验证型实验：主要是为了理解和巩固数据结构的基本知识点，用来验证典型数据结构的逻辑定义及在具体存储结构下的相关操作实现。综合型实验：实验内容涉及本课程的综合知识或本课程相关课程知识，主要是为了培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查找参考资料的能力。

2.实验方法。对于验证型实验，学生在做实验的任务基本上，只是将课本的算法修改为在某种编程语言环境下可以运行的程序而已。但对于设计型和综合型实验，尤其是综合型实验，它是多个知识点的综合训练，包括问题分析、总体结构设计、程序设计等基本技能，需要用更科学的实验方法系统地完成。所以，为完成《数据结构》实验，我们引入软件工程的方法来指导实验，以实现实验方法的规范化。需求分析：说明实验的主要任务，如输入的形式和输入值的范围、输出的形式、程序功能和测试数据等。概要设计：说明本实验中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次调用关系。详细设计：实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作用程序设计语言编写代码；画出函数之间的调用关系图。调试分析：调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的回顾讨论和分析；算法的时间复杂度与空间复杂度的分析；算法的改进设想。

3.实验过程。数据结构课程实验同其他课程不同，在上实验课之前需要做大量的准备工作，整个实验从开始到结束不可能在有限的实验计划课时中全部完成，因此对整个实验过程的控制和管理显得非常重要，要求对每一次实验课都进行精心地策划，我们主要从课前预习阶段、实验操作阶段和实验总结阶段等三个阶段进行改革，以实现实验过程的规范化。课前预习阶段：以往的实验教学环节，往往是学生到了课堂上才知道实验的内容，学生往往措手不及，这不利于实验教学的正常开展。现在我们采用把每个实验内容提前放在网上，要求学生课前充分预习，详细了解实验目的和原理、实验要用到的数据结构和算法，在实验之前必须提交实验预习报告。通过课前预习，保证学生在实验中思路清晰，能及时发现问题，易于取得实验的成功。实验操作阶段：学生上机实验的过程是实验成败的关键，我们一方面培养学生在实验过程中养成做实验记录的良好习惯，另一方面引导学生在实验过程中积极思考，当出现异常情况时，教师要指导学生分析其产生问题的根源，寻求解决问题的方法。学生在每次实验结束后，要将实验记录交给教师检查签字。实验总结阶段：这一阶段要求学生完成高质量的实验报告，实验报告中除了包括数据结构定义、算法思路、异常情况分析、测试数据及运行结果等必备的内容外，更重要的还要包括实验设计实施的成败得失、经验教训和心得体会。整理和填写实验报告的过程，即是学生对自身存在的问题进行修正和完善的过程，通过分析整理实验报告，学生可以更深刻地认识到自己在实验中存在的问题，加强其设计思维的训练，也能不断地积累解决实际问题的动手能力。

五、课程考核

课程设计实验总结篇（5）

依据上海理工大学实施教育部“卓越工程师教育培养计划”的要求，上海理工大学计算机科学与工程系确立了计算机科学与技术、计算机工程两个本科专业定位为培养计算机工程领域需求的工程性人才。在参考ACM/IEEE-CS CC2005[1]对计算机工程(CE)学科课程体系设置的基础上，我们将计算机组成原理和计算机体系结构的知识组织为一门统一的计算机组成与体系结构课程，并采用白中英教授主编的《计算机组织与体系结构》作为理论教学教材[2]。

计算机组成与体系结构课程涵盖两个方面：计算机组成的基本原理和计算机体系结构量化设计的基本方法。计算机组成原理是通用计算机系统结构的一般性逻辑实现方法；计算机体系结构揭示计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性，确定计算机系统软硬件的界面。二者既有区别，又有内在联系，因此，适合于整合为一门综合性专业基础课程。但是，由于计算机组成原理是计算机相关专业全国研究生统一入学考试的专业基础课，因此，我们确定本课程的教学内容侧重于计算机组成原理的教学。

根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中关于计算机组成原理课程的实施方案[3]，我们确立了计算机组成与体系结构的教学目标是围绕单CPU计算机硬件系统的基本组成和工作原理，系统讲述计算机硬件系统及功能部件的内部结构、功能特征、工作原理、交互方式和基本设计方法，使学生理解计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法，为计算机工程领域培养具有硬件设计和实施能力的工程性人才；主要教学任务是培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计和开发能力，系统地理解计算机系统各部件的工作原理和运行机制。

1 教学现状和存在的问题

多年来，计算机组成原理被认为是一门既难教又难学的课程。而计算机组成与体系结构则包括计算机组成和计算机体系结构，这使得教学内容更多、学习难度更大。因此，很多同行一直在通过各种方式提高这门课程的教学质量[4-7]。结合我校计算机相关专业的具体情况，我们分析发现造成这一问题的因素有三个。

第一，本课程需要有数字电路、数字逻辑知识为基础。但是，由于大一大二两学年我院采用工科通识教育的缺陷，使得计算机和网络工程两个专业的本科生在学习本课程前没有学习过数字电路和模拟电路，也不了解数字逻辑设计的方法。因此，学生基础差，难以跟上教学进度。

第二，本课程涉及的知识面广、概念多，而且计算机内部芯片高度集成化，学生缺乏对计算机各部件的感性认识。因此，理解其物理结构和工作原理比较抽象，学生难以理解。而且，由于该课程讲授的计算机最基本的原理和方法，课程教学内容的直接应用目标也不可能很明确，学生难以理解该课程的直接应用价值，对该课程的重视度不够。

第三，在计算机软件的学习过程中，学生通过编程技术可以获得可见的结果。而对比计算机硬件课程的学习，学生难以把学到的硬件知识马上应用起来，不容易获得类似软件编程的直观感受，学生普遍的认识有偏差。这导致学生误认为本课程学习内容的实用性不强或者误认为软硬件之间的联系不大，以后自己只从事软件编程工作，不需要掌握计算机硬件设计方面的知识。

基于以上对计算机组成与体系结构课程的定位，结合我校人才培养目标和教学现状，下面，我们将从教学内容设置、理论教学方法、实践教学规划、课程考核制度、师资队伍建设和综合教学平台建设六个方面具体提出本课程的建设方案。

2 核心课程创新建设的综合方案

2.1 教学内容设置

教学内容设置方面的建设主要集中在三个方面：第一是补充本课程的基础知识，包括数字电路中的TTL门、MOS管技术等和数字逻辑课程中的逻辑代数基础及组合电路逻辑设计方法；第二是补充《计算机组织与体系结构》教材中缺失的内容，比如增加计算机体系结构中关于指令级并行软硬件设计方法、Cache失效性分析、多处理机同步与通信机制等。在计算机组成原理的教学内容上，尽量补充计算机体系结构量化分析的方法和设计原理；第三是补充多核处理器技术的最新设计方法和工作机制，这部分内容主要提供给对计算机体系结构感兴趣的、学有余力的学生自学之用。

为保证理论教学和实验教学时间的充裕性，我们将理论教学和实验教学单独开课，实验课的进度和理论课的进度相匹配，其中理论教学安排64学时，实验教学16学时，使得理论教学和实验教学的学时比为4:1。此外，对学有余力和参加竞赛的同学另行再组织和指导创新实验，使得理论教学和实验教学环环相扣，逐步深化，并使得培养的学生具有一定的创新设计和实践能力。理论教学计划如表1所示。

这种教学计划使得计算机组成与体系结构课程的教学内容更加丰富，既避免了本课程只讲授计算机组成原理或者只讲授计算机体系结构知识的弊端，又能保证学生将来参加研究生入学考试时对计算机组成原理知识的全面掌握。

2.2 理论教学方法

在讲授基本原理的过程中，我们注意融入计算机硬件技术发展的新技术并作为学生课后自学的内容，注重基础理论与最新技术的融合。由于计算机组成与体系结构知识比较抽象，理论学习比较枯燥，因此教学过程中我们要与学生交流互动，向学生提出启发式和开放式的问题，引导学生深入思考。讲课中注意触类旁通，采用举例、类比的方法，将深奥、难以理解的问题用学生最容易接受的方式和语言表达。理论课程全部采用课堂教学方式，以多媒体课件为主，适当使用一些板书。充分发挥多媒体教学采用动画技术或Flash技术，充分展现基础性方法和原理的动态执行过程。比如：SRAM读写周期的过程、Cache的访问和替换策略、指令流水线的过程等。

然而，多媒体教学方法对运算方法和运算过程的教学效果却不尽人意。经分析，我们发现问题主要是定点数、浮点数进行加减、乘除的计算过程没有采用传统板书教学并按步骤书写，而是采用多媒体教学且放映速度较快，学生来不及仔细体会其中的设计技巧和验证计算结果。

因此，后期涉及到计算相关的教学，我们都尽量采用传统的板书教学方法；而对于简单的控制流程、运行机制、状态更新等内容主要采用多媒体教学方法，这既发挥了多媒体教学生动、信息量大的特点，又体现了传统板书教学的细致和严谨。

此外，理论教学过程中建议采用引导式教学方法，而不能采用填鸭式灌输教学。讲授第二章运算方法和运算器前，先要介绍计算的基本功能就是进行算术逻辑运算，既然是算术逻辑运算，那就有二进制数参与运算，那么就会介绍各种数的机器表示形式；然后介绍数值数据的加减法和乘除法，包括原码、补码和移码的计算，然后介绍计算过程的硬件逻辑实现过程；最后介绍浮点数的加减乘除运算过程和硬件设计框图。

2.3 实践教学规划

在实践教学方面，我们从实验内容和实验方式开展教学革新。在实验内容上，分别针对基础性原理、综合性知识和创新实验有针对性的开展实践教学。针对基础性原理设计了验证性实验，比如采用多功能运算部件74LS181设计16位运算器的实验电路，验证运算器的功能等；对于综合知识，我们组织设计性实验，比如给每组学生分配一张指令表，指令表中包含十余条不同的机器指令(主要包括设计HALT, MOV, ADD, SUB, MUL, DIV, LOAD, STORE, JUMP)，要求学生根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程，设计微操作控制信号和微指令格式，确定初始微地址和后继微地址的形成，然后根据指令流程和微指令格式编写出每条机器指令所对应的微程序，同时还要针对每条机器指令编写相应的测试程序，以测试微程序的正确性。最终，我们要求学生设计出一个支持简单指令级的16位计算机系统；鼓励和挖掘有潜力的学生组织开展创新型实验，以组织兴趣小组或竞赛小组的形式，开展实际的工程应用开发或创新型实验的设计工作，比如通过EDA软件设计计算机系统的存储部件、控制逻辑电路等，通过软件仿真测试并烧录到FPGA器件上，检验实验的正确性；或者采用单片机、ARM处理器或RISC处理器设计一个嵌入式实验系统。由于课程教学和实验教学学时有限，创新型实验主要安排在学期末最后一个月的短学期内实施。

对于实验方式，我们的教改措施主要有：1)要求理论教学的老师亲自带教实验课程，避免理论教学和实验教学老师分开、责任不明确，导致实验课马虎过关的现象；2)具体实验前，由老师讲解实验步骤和注意事项。授权学生将实验设备或器材带回宿舍进行充分的设计和实验，与此同时他们还可以通过实验老师的即时通讯工具或教学平台提供的学生论坛相互交流实验经验和提出问题；3)实验的教学检查采用分组答辩的形式，由学生团队自由组织并分工，撰写实验报告、答辩PPT及回答答辩提问。

2.4 课程考核制度

理论教学和实验教学单独考核并采用量化考核措施。对于理论教学环节主要考核学生的出勤率(10%)、作业完成情况(20%)、期末考试成绩(70%)。

1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。

2) 作业完成情况：每学期安排5次作业，每次总分计4分。按作业缴纳次数和作业评价结果记分， ，每次缴纳作业 =1，没有缴纳 =0； 表示每次作业的成绩，如表2所示。

3) 期末考试：成绩占理论课程学成绩的70%。

实验教学环节安排5次实验，主要考核学生的出勤率(10%)、组织与团队协作能力(10%)、实验完成情况(30%)、实验报告(25%)和答辩情况(25%)。

1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。

2) 组织与团队协作能力：根据团队成员分工情况和安排的组织讨论情况记分，每次计2分，总分10分。

3) 实验完成情况：考核每个学生是否按规定完成制定的实验任务，每次实验总分计6分，分四个等级。按规定独立完成实验任务的记6分，在同学帮助下完成任务的记4分，在指导老师帮助下完成任务的记2分，缺席实验的记0分。如表3所示。

4) 实验报告：考核学生总结、归纳实验任务的能力，是否按规定填写和总结实验任务，是否具有详细的实验分工、实验任务、实验步骤、实验结果、实验分析五大要素。每个要素1分，每次实验总分记5分。

5) 答辩情况：每次实验配以答辩环节，每次答辩总分5分，共计25分。能正确回答答辩中提出的问题的记5分，与同学协商后正确回答问题的记3分，其他记2分。

2.5 师资队伍建设

按照建设一流教师队伍的要求，结合学院师资队伍建设，我们增强本课程讲授的师资力量，引进具有国外留学经历的青年教师，建立完善的教师梯队，同时，加强对青年教师的培养，提高教师教学、科研水平，鼓励青年教师参加国内外访问学者计划或者计算机组成原理和体系结构的理论教学或实验教学培训计划。积极参加计算机学会体系结构委员会和计算机教育委员会组织的活动。

2.6 综合教学平台

建设本课程的教学网站，将每一节课讲授内容的电子课件向学生开放，便于学生课后复习和巩固所学知识。同时，进一步完善本课程网站资源，开辟专门的教学论坛、教学QQ和群组供学生讨论问题。

聘请研究生担任助教，负责与实验课的老师一起完成实验项目、回答学生问题、批改习题作业。保证学生能够随时通过电子邮件和即时通讯工具联系到这些助教，在课程学习过程中遇到困难和问题时就能够及时地得到辅导和帮助。助教将收集到的反馈信息汇总，主讲教师根据这些信息及时调整教学方式和教学内容，满足学生求知的欲望和需求。

综合教学平台的总体功能包括介绍教学内容、师资队伍、教学计划、教学进度、课件资源、在线答疑、论坛讨论、习题库、友情链接等，由专人负责管理和更新，真正实现教学平台作为教师与学生沟通的桥梁作用。

3 结语

通过以上措施，我们获得了较为明显的教学效果，实验教学的质量也得到大幅度的提高。学生由以前害怕、拒绝学习计算机组成与体系结构课程转变为对计算机组成和体系结构设计的热爱，并获得了更多直观的体会，进一步正确理解了计算机组成和计算机体系结构的作用和意义，达到了我们建设核心课程的初期目标。

通过前期的规划和初步实践，我们计划将在以下三个方面进一步推进本课程的建设。

第一，进一步了解学生的学习基础和学习兴趣，根据因材施教的思想，把实验内容分成不同的层次，面向不同的对象。保证必做实验的水平和质量，提高选做实验的数量和种类，满足多方面学生的需求。

第二，进一步与硬件设计、生产企业合作，组织学生参加全国性的设计大赛。既让学生接触、应用到最新技术的芯片或者设备，又能提高本校在企业界和教育界的知名度。

第三，根据本校学生的学习基础、课程教学计划，编制一套更适合本校实际情况的、符合计算机组成和体系结构两个方面知识的理论教材和实验手册。

参考文献：

[1] Russel Shackelford,Andrew Mcgettrick,et al. Computing Curricula 2005: the overview report[C]. Proceedings of the 37th SIGCSE technical symposium on computer science education,2006.

[2] 白中英,戴志涛,杨春武,等. 计算机组织与体系结构[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2008.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009.

[4] 李山山,全成斌. 计算机组成原理课程实验教学的调查与研究[J]. 计算机教育,2010(11):127-129.

[5] 胡晓婷,王树梅,任世锦,等. 提高计算机组成原理课程教学效果的途径与方法[J]. 计算机教育,2010(11):97-100.

[6] 郑丽萍,秦杰,王献荣. 计算机组成原理与计算机系统结构的教学内容衔接[J]. 计算机教育,2010(11):52-55.

[7] 何会民,潘雪增.“计算机组成与设计”课程教学创新改革[J]. 高等理科教育,2007(4):74-77.

Educational Innovations of Computer Organization and Architecture

PEI Songwen, WU Chunxue

课程设计实验总结篇（6）

0 引言

随着经济和社会的不断发展，工程应用复合型人才的培养成为趋势，自动化专业课程旨在培养学生全面认识和实践自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术等自动化理论知识，系统掌握工程实际应用设备的实验平台，提高学生系统应用自动化技术的能力及水平。而实践教学是提高学生综合素质与实践能力必不可少的环节，是培养学生的创新精神和工程实践能力最有效的途径。

针对北京信息科技大学（以下简称我校）“应用技术主导型”自动化本科专业人才培养的目标要求，自动化专业的实践教学体系也已经进行了相应的改革与探索，包括加强实验课程改革、充分利用实验资源、加大实践教学力度以及丰富实验内容等，但目前控制类各专业课实验课程之间缺乏合作沟通，出现了内容交叉、重复及部分实践内容不适应培养目标等问题，整体上缺乏统一的规划和衔接。如果对该类课程实验进行整体设计与探讨，改革实践教学内容，使之相辅相成衔接得当，则将更有利于学生对专业知识的整体理解和掌握，也更有利于学生提高综合应用的能力，为将来的发展和就业也有一定的帮助。

1 专业课实践教学的整体规划

我校自动化控制类专业课程包括专业课和专业任选课，其实践教学在本专业实践教学体系中占有十分重要的地位。其中，过程控制、运动控制、惯性技术、计算机控制系统和自动控制系统仿真为专业必修课，应用自适应、楼宇自动化、集散控制系统及现场总线技术作为专业任选课，以拓宽学生知识面，增强专业适应性。上述课程在内容上联系紧密，互相之间也都有交叉，但同时又相互独立，每门课程都设有相应的实验内容，部分课后也有课程设计及专业综合实验的设立，各个环节未将本专业内相互联系的课程内容融合贯通起来，使学生对整个专业缺乏整体的了解。如果对这些课程的实践环节进行整体设计与规划，实践内容系统化，将更有利于学生掌握和运用理论知识、锻炼综合实践能力。

以我校自动化专业自动控制系统仿真、计算机控制系统、过程控制、应用自适应、楼宇自动化、现场总线技术、现场总线技术课程设计及自动控制系统综合实验等这几门课程实验内容为例，上述实验内容除了计算机仿真类，其他均在同一实验平台上操作，实验室采用的是天煌科教THPCAT-2型现场总线过程控制对象系统实验装置。学生在自动控制系统仿真、计算机控制系统、应用自适应课程中掌握了控制系统常用的控制算法和先进控制算法，可以以实验平台的水箱液位、锅炉温度等为被控参数，通过MATLAB软件仿真实现控制算法的效果。过程控制、现场总线技术课程实验中熟练掌握仪表、PLC的工作原理及使用方法和整个系统的结构及投运方法。楼宇自动化课程实验可以利用工控组态软件设计楼宇给排水监控系统，在掌握实验平台操作的基础上，结合硬件完成整个系统的设计与调试。现场总线技术课程设计是对学生学完现场总线技术这门课程的一个综合检验，也是对学生PLC技术掌握的综合应用，题目类型的设计可以多样化，涵盖仿真类课程中的一些实例。而后的“自动控制系统综合实验”独立实践环节是对所有专业课理论知识的综合运用，实验内容安排上可将仿真类的课程实验项目在实验平台上进行实际的算法研究与验证。

2 实践教学内容的改革

随着自动化和计算机技术的迅猛发展， 对学生的知识结构和水平提出了新的要求。近年来中国工程教育专业认证制度成为教育界、工程界的广泛共识，再结合我校自动化专业人才培养方案，那么在这样的背景下，急切需要从实际工程的角度出发，探寻专业内各课程之间实践教学内容相融合的新模式，旨在提高学生的工程实践能力和创新能力。整个实验体系的建设要以培养学生的理论联系实际、提出问题、分析问题及解决问题的能力为目标，在熟练掌握基本理论知识和操作技能的基础上，结合工程技术，大量增加设计性、综合性实验内容的比例，具体实验内容的安排也应从简单到综合，对于各课程间交叉重复的教学内容应协调合作，做到相辅相成。

以专业基础课课程实验为基础，在熟悉自动化专业所涉及的控制器设计、仪表设备的使用和测量方法后，专业课课程实验内容的安排则重点在于解决理论与实践相结合、提高综合实践能力的问题。课程实验内容多以任务书的形式发放，即提出实验要求和具体要达到实验指标，指导教师采用启发式教学思想，实验过程的设计包括算法程序的编写、设备选型、方案设计等需要学生独立完成。实验内容也由简单的操作变成复杂的系统操作，很显然，综合性、设计性实验项目能够促进学生扎实的掌握理论知识，以及过硬的实际操作技能。而课程设计和综合实验独立实践教学环节，可以从实际工程应用出发，设计一个或多个复杂系统，实验任务由选题、方案设计与论证、仿真设计、硬件设计及软硬件联调、总结报告等组成，必要时可以采用分组的形式进行。同时，也可在毕业设计中增加课程相关应用课题，让学生能够对课程有更加深入的学习。

由于实践教学投入不足、我校实验室面积短缺、以及过程控制现场总线设备占地面积大、价格昂贵等问题，自动化专业部分专业课实践教学设备严重不足，台套数比较少，而这与培养工程技术人才相违背，那么采取实验室全开放，学生可以随时进行实践学习显得尤为重要。所以在完成专业必修课之外，开设了开放性实验，为了激发学生创新的实践精神，更好的利用实验设备，相关老师近年来设计了一批开放实验项目，包括课内拓展型和自主创新型，同时也有学生自创的实验项目，效果良好，锻炼了学生对知识的综合运用和实际工程的解决问题能力。同时组织各类设计大赛，鼓励学生参加西门子杯全国大学生控制系统仿真大赛，进而增强工程实践能力。

3 教学方法和手段的多样化

目前各课程任课教师各自独立实施课程教学，对于知识内容的交叉重复很少交流沟通，课程的实践教学之间也没有很好的“协作”，学生是“被动”实践，这种“各自为政”的教学模式，往往使学生在真正面对一个实际工程时感到困惑。有效解决的方法即加强与各课程任课教师的沟通，合理安排实践教学内容，互相渗透，在实践中相互协作，以现场总线过程控制对象实验装置为实践教学平台，开展多课程融合式实践教学，激发学生的自主学习能力。

被动式实践教学通常是指由指导教师拟好实验内容、实验方法和实验步骤，学生只需按照实验指导书按部就班就可以顺利完成实验，这样的方式不利于学生独立思考及创新思维的培养，实验也没什么良好的效果。目前多数采用任务驱动式实践教学方法，实验前任务书，任务书中只包含实验要求、实验指标、可选的仪器设备、实验注意事项及实验报告要求等，具体实验方案的设计及实验过程的调试均由学生独立完成，指导教师对方案进行审查，并在实际操作中给予一定的指导。通过这种以学生为主的、启发式的实验方式，很明显能够调动学生的积极主动性，切实提高了实践能力与创新能力。对于例如现场总线课程设计、自动控制系统综合实验这种独立实践教学环节，采用分组形式，每组同学间分配不同任务，组员合作共同完成，并以小组形式汇报实验结果。各课程任课教师也将此形式用于课堂，结合实验设备或者实验结果，对于学生融会贯通本课程知识点，甚至多个课程的知识点都有一定的帮助作用。

随着互联网计算机技术的发展，实践教学手段也不仅仅拘于课堂形式，可以采取慕课形式，充分利用网络教学平台和学校数字图书馆资源作为辅助教学，弥补实践教学条件的不足。另一方面，计算机仿真软件也为实践教学环节提供了有力的辅助工具，自动化专业课实践经常用到的MATLAB、PLC Simulator，还有MCGS、STEP7、WINCC等组态软件，这些软件在实验前期控制算法的设计、系统的结构设计等都起到了很大的作用，比如运用MATLAB软件编写PID或者更先进的控制算法，调试成功后，运用组态软件设计系统运行监控界面，最后再运用OPC技术，使得MATLAB与工控组态软件之间进行数据通信，从而实现了先进控制算法在实际对象当中的应用，具有一定的工程实际意义。

4 结束语

本文依据我校“应用技术主导型”自动化本科专业人才培养的目标要求，结合实验室现有环境，提高学生系统应用自动化技术的能力和水平，针对自动化控制类专业课从实践教学内容的整体规划、实践教学方法和手段等方面进行改革，调动学生学习的积极性和创造性，使学生能够系统的了解自动化专业的新技术和新方法，加深对课程理论知识的理解。充分利用实验室资源有效提高学生动手能力和综合应用的能力，使学生在步入社会之前，能够得到一些工程技术上的锻炼。实践过程中也难免会存在一些问题和不足， 希望在进一步的教学实践中不断完善和优化。

【参考文献】

[1]喻丽华，张富贵等.专业课带动融合式实践教学的研究与应用[J].实验技术与管理，2014，31（9）：177-178.

[2]朱金秀，金纪东，周妍等.实践教学与就业能力培养相融合的研究与探索[J].实验室研究与探索，2011，30（4）：105 107.

课程设计实验总结篇（7）

           针对目前高等中医药院校中西医课程实验教学各自独立，互不关联，既不利于学生对中西医知识的融会贯通，也浪费了教学资源的现状，我们尝试在与西医课程有机结合的方剂学综合设计性实验教学模式探索，积累了一些经验，现总结如下。

1  传统实验教学方法存在的问题

    在目前国内高等中医药院校学生专业课程设置中，中、西医课程一般均是各自独立的学科，即使在许多基础学科之间，其理论内容也是相互割裂、缺乏联系、各自独立的。中、西医学理论不能够有机地相互联系，既影响了学生获取知识的系统性、连续性，更使中、西医之间的理论无法相互沟通与融合，这与高等中医药院校“依托现代科学技术，强化中医药核心地位，促进学科多元发展与渗透融合”的办学指导思想不相适应。

2  开设方剂学综合设计性实验的必要性

    综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程的实验。学生在掌握一定的中医临床实践性的思考，增进学生对中医方剂临床疗效的感性认识，深切体会学好方剂学的实用性和重要性，树立学生“学好方剂、服务临床”的信心决心，为今后临床实践奠定理论基础。

3  方剂学综合设计性实验的实施

    我们先后在2006级中医学（七年制）中医学、中西医结合方向以及2007级中西医临床医学本科班进行了方剂学综合设计性实验教学的探索，具体教学方案如下。

3.1  教学方法

3.1.1  自主选题：教师在讲授理论课程内容的同时，引导学生以基础知识为指导，围绕既定的实验目标，在熟悉基本实验技术和手段的基础上，广泛查阅文献资料，针对自己感兴趣的问题，确定研究方向。学生以3～4人为一个实验小组，自主选择确定本小组的实验项目。

3.1.2  实验设计：学生以实验小组为单位，根据实验项目的具体要求，自行设计实验方案和技术路线，对实验目的与意义、实验方法与操作步骤、观察指标及检测方法，以及数据统计方法、经费预算、可能遇到的问题及解决措施等进行全面的设计，并写出设计报告。教师组织学生对实验方案进行论证，结合现有实验条件，优化实验设计，确定最终实施方案。学生自主进行实验准备、预实验。

3.1.3  课题实施：实验开始前，教师针对实验中涉及的方剂学、病理学相关知识点对学生进行提问，以考查学生对实验原理的掌握和了解，引导学生对两门课程的相关知识进行有机联系，融会贯通；实验过程中，教师首先利用多媒体等现代教学手段，帮助学生系统了解病变特点、明确方剂的治疗作用，指导学生亲自动手操作，仔细观察和记录实验结果，独立完成实验全过程。

3.1.4  结果分析及报告书写：实验结束后，学生对实验数据进行归纳和处理，分析实验结果，对实验中存在问题及改进措施进行讨论，撰写实验总结报告。教师组织学生进行课堂讨论，由学生汇报实验情况及实验收获，教师进行全面总结和评述。

3.2  实验内容 

根据学生的实验设计，我们筛选了具有代表性的实验项目，如解表方剂对发热家兔的解热作用；清热解毒方对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力的影响；补气方剂对小鼠耐常压缺氧的保护作用；理气和胃方对大鼠实验性胃溃疡的影响；家兔急性心肌梗塞的病理学改变及活血化瘀方的干预作用；祛风胜湿方对二甲苯致小鼠耳廓肿胀的影响；健脾化痰方对脂肪肝模型大鼠组织形态学的影响；含有毒中药方剂及其拆方对实验动物肝肾功能及组织形态学影响等等。

3.3  考核评价 

课程设计实验总结篇（8）

LI Ling-hua

（College of Computer Science and Engineering， Dalian Nationalities University， Dalian 116600， China）

Abstract： There are some problems in the teaching of the course of principle of computer organization， such as the strong theorization， the abstractness and the great difficulty to learn. To solve those problems， the teaching design and practice measures in the experiment teaching of the course are stated， and the implementation to closely combine the theory and the practice of the course teaching is explored. The contents and teaching methods of the experiment course are introduced from the aspect of the setting of the theoretical teaching content， the setting of the experimental teaching content， the design of the experiment teaching process， and the method of the experiment teaching. And it is summarized combined with the effect of experiment teaching in order to provide guidance for the experiment teaching of the course of principle of computer organization.

Key words： principle of computer organization； experimental teaching； teaching content； teaching process； teaching practice

1 问题的提出

《计算机组成原理》课程是高校计算机相关专业本科生必修的一门核心专业基础课程，在整个专业课程中具有重要的地位。进行年来，计算机技术无论在软件还是在硬件方面都得到了飞速的发展，计算机系统在人们生产、生活的各个领域都得到了越来越多的应用。《计算机组成原理》课程为这些应用提供了必不可少的基础理论。然而，我们不得不面对这样一个实际情况，那就是《计算机组成原理》课程偏向于计算机硬件，其理论性强，抽象，学习难度大。而我校的教学定位于培养应用型人才，因此，计算机相关专业的学生普遍存在着重视软件相关知识的学习，而轻视硬件相关知识的学习的心理及现状。如何通过课程实验教学的合理组织与安排，达到提高学生学习的主动性，培养学生学习的兴趣，提高课程教学的效果的目的，是一个需要迫切解决的问题。本文结合课程理论教学的实践，从实验课程的理论教学内容的设置、实验教学内容的设置，实验教学过程的设计以及实验教学方法等方面，对实验课程的内容和教学方式进行介绍，并结合实验教学的效果进行了归纳总结，以期为《计算机组成原理》课程实验教学提供思路和借鉴。

2 课程理论教学内容的设置

《计算机组成原理》课程的教育目标定位于使学生掌握单CPU计算机的组成原理与内部运行机制，包括计算机系统的基本组成与结构，计算机硬件的功能部件的组成及工作原理，为学习理解高级语言编写的程序如何被执行的过程和原理提供理论基础。具体教学要求如下：

1）理解各大部件互连构成整机系统的技术以及计算机系统的概念性结构和功能特性。

2）理解单CPU计算机的完整硬件组成、基本运行原理、内部运行机制。

3）能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。

4）在知识、能力两方面都得到提高。

课程理论课的教学内容按照冯?诺依曼结构划分，包括：

1）计算机中的数据表示和运算方法，包括：定点数的表示和运算、浮点数的表示和运算；

2）计算机中的运算器部件，包括：算术逻辑单元、定点运算器结构、浮点运算器结构；

3）存储系统，包括：存储系统的层次结构、主存储器、高速缓冲存储器、其他形式的高速存储器、虚拟存储器系统、辅助存储器；

4）总线，包括：总线信息传输、总线的工作方式、总线仲裁、总线标准；

5）指令系统，包括：指令格式、寻址方式、指令类型；

6）控制器，包括：控制器的功能和基本结构、指令的执行过程、微程序控制器、硬布线控制器；

7）输入/输出系统，包括：设备、输入/输出接口、输入/输出信息传送控制方式。

3 课程实验教学内容的设置

实验教学内容按照理论教学进程安排，以单元实验为主，每一章节的理论教学内容都对应安排相应的实验教学内容，并再最后安排一次贯穿课程全部内容的综合性实验内容。理论课教学内容与实验项目对应关系如表1所示。

如表1所示，《计算机组成原理》课程的实验由三大类构成，即验证性实验、设计性实验和综合性实验。验证性实验、设计性实验和综合性实验的构成比例为4：3：1。实验内容与理论教学内容紧密结合，目的是加深学生对理论知识的理解。同时，通过合理地安排实验教学过程，培养学生的基本设计能力和实践能力。通过合理的设计教学内容和形式，既帮助学生对计算机硬件系统的各组成部分的结构原理和工作过程有了充分的理解，又提高了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。

4 实验教学过程的设计与实验教学方法

不同实验性质的实验内容采用不同的教学过程的设计和教学方法。

1）验证性实验的教学过程和教学方法

验证性实验的教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解实验原理的讲解及实验芯片的介绍操作步骤讲解及示范学生动手实验，教师个别辅导答疑实验验收，评定验收成绩。

2）设计性实验的教学过程和教学方法

设计性实验的教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解课程理论教学相关原理的回顾实验方法的讲解学生进行实验过程的设计学生设计成果检查学生动手实验教师实验总结实验验收，评定验收成绩。

3）综合性实验的教学过程和教学方法

综合性实验是将前面几个实验中的单元电路组合在一起，构成一台简单的模型计算机。使用的单元电路主要包括运算器、存储器，以及微程序控制器。实验模型机是用微程序控制器实现数据通路的控制，通过执行由机器指令组成的简单程序体现模型机的功能。其教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解课程理论教学相关原理的回顾模型机工作原理以及操作步骤的讲解操作示范学生动手实验，教师个别辅导答疑实验验收，评定验收成绩。

课程设计实验总结篇（9）

针对目前高等中医药院校中西医课程实验教学各自独立，互不关联，既不利于学生对中西医知识的融会贯通，也浪费了教学资源的现状，我们尝试在与西医课程有机结合的方剂学综合设计性实验教学模式探索，积累了一些经验，现总结如下。

1 传统实验教学方法存在的问题

在目前国内高等中医药院校学生专业课程设置中，中、西医课程一般均是各自独立的学科，即使在许多基础学科之间，其理论内容也是相互割裂、缺乏联系、各自独立的。中、西医学理论不能够有机地相互联系，既影响了学生获取知识的系统性、连续性，更使中、西医之间的理论无法相互沟通与融合，这与高等中医药院校“依托现代科学技术，强化中医药核心地位，促进学科多元发展与渗透融合”的办学指导思想不相适应。

2 开设方剂学综合设计性实验的必要性

综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程的实验。学生在掌握一定的中医临床实践性的思考，增进学生对中医方剂临床疗效的感性认识，深切体会学好方剂学的实用性和重要性，树立学生“学好方剂、服务临床”的信心决心，为今后临床实践奠定理论基础。

3 方剂学综合设计性实验的实施

我们先后在2006级中医学（七年制）中医学、中西医结合方向以及2007级中西医临床医学本科班进行了方剂学综合设计性实验教学的探索，具体教学方案如下。

3.1 教学方法

3.1.1 自主选题：教师在讲授理论课程内容的同时，引导学生以基础知识为指导，围绕既定的实验目标，在熟悉基本实验技术和手段的基础上，广泛查阅文献资料，针对自己感兴趣的问题，确定研究方向。学生以3～4人为一个实验小组，自主选择确定本小组的实验项目。

3.1.2 实验设计：学生以实验小组为单位，根据实验项目的具体要求，自行设计实验方案和技术路线，对实验目的与意义、实验方法与操作步骤、观察指标及检测方法，以及数据统计方法、经费预算、可能遇到的问题及解决措施等进行全面的设计，并写出设计报告。教师组织学生对实验方案进行论证，结合现有实验条件，优化实验设计，确定最终实施方案。学生自主进行实验准备、预实验。

3.1.3 课题实施：实验开始前，教师针对实验中涉及的方剂学、病理学相关知识点对学生进行提问，以考查学生对实验原理的掌握和了解，引导学生对两门课程的相关知识进行有机联系，融会贯通；实验过程中，教师首先利用多媒体等现代教学手段，帮助学生系统了解病变特点、明确方剂的治疗作用，指导学生亲自动手操作，仔细观察和记录实验结果，独立完成实验全过程。

3.1.4 结果分析及报告书写：实验结束后，学生对实验数据进行归纳和处理，分析实验结果，对实验中存在问题及改进措施进行讨论，撰写实验总结报告。教师组织学生进行课堂讨论，由学生汇报实验情况及实验收获，教师进行全面总结和评述。

3.2 实验内容

根据学生的实验设计，我们筛选了具有代表性的实验项目，如解表方剂对发热家兔的解热作用；清热解毒方对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力的影响；补气方剂对小鼠耐常压缺氧的保护作用；理气和胃方对大鼠实验性胃溃疡的影响；家兔急性心肌梗塞的病理学改变及活血化瘀方的干预作用；祛风胜湿方对二甲苯致小鼠耳廓肿胀的影响；健脾化痰方对脂肪肝模型大鼠组织形态学的影响；含有毒中药方剂及其拆方对实验动物肝肾功能及组织形态学影响等等。

3.3 考核评价

课程设计实验总结篇（10）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）40-0040-02

一、引言

试验是考察某事的结果或者某物的性能而从事的活动，合理科学地制定试验计划，编制试验方案，在试验过程中控制试验干扰，并对试验结果进行科学有效地处理，关乎着从事试验活动的工作者能否获得切实有效的试验信息。《试验设计》课程主要是讲授如何降低因为干扰因素带来的试验误差，如何用尽可能少的试验量获得全面可靠的试验信息，课程所讲授的试验设计方法是一个全过程、多目标的现代优化方法，在技术领域如系统设计、药品工艺改进、技术改造、质量管理和非技术领域如市场动态分析、产品试销、民意测验、用户使用跟踪中都有极广泛的应用。该课程是一门理论和实践结合比较紧密、实用性很强的工具课程，基于试验设计方法的实用性，本课程应该设有针对实际生产科研的实践环节。通过课程的实践性教学改革，重视实验课环节，能够从根本上加深学生对理论知识的理解和应用，加强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的科研能力和创新兴趣。

二、《试验设计》实验课存在问题

《试验设计》相关课程在国内很多高校均已展开，过去教师在教学过程中往往以知识教育为主，教学重理论轻实践，重知识轻能力;学生在学习过程中往往由于缺乏实践体验的机会或者与个人关联性不大，而在学习过程中多以结课获取学分为目的，缺乏学习的主动性和积极性。课程“教”和“学”环节与实际脱离状况的存在，实践环节和实践环节创新举措不足，直接导致学生在毕业以后，虽然经过了本课程的学习，但依旧缺乏作为一名工程技术人员或者科研人员所应具备的综合运用知识能力，有违设置本课程的目的，因此国内各高校对《试验设计》相关课程的实践环节进行了大量的探索与尝试，取得了显著的效果。但目前为止，单独开设《试验设计》相关课程实验课的学校相对较少，一是由于《试验设计》课程总学时数不够，导致无法占用更多的学时安排实验课程;另一个原因是传统实验课都是在一定的实验场所，由固定人员采用一定的仪器设备才能完成，而《试验设计》课程实验不同于化学或物理实验可以单次实验，一般是多个试验点进行的试验，有试验周期或者试验次数要求，没有太多实验资源让学生做实验。因此，如何合理地设置与安排实验课，对于《试验设计》课程的完整体系构建，培养好学生的实践能力和让学生真正掌握试验设计方法至关重要。

三、《试验设计》实验课改革

《试验设计》实验课的改革主要是从课程的实用性和适用性特点出发，通过课程的设计、教学模式的探索、教学体系的构建等手段实现培养学生学习能动性和实践能力的目标。

（一）改革课程规划设置

增加《试验设计》课程实验教学环节学时，由于《试验设计》课程总学时为24学时，总学时数不变的情况下，为避免过多占用理论教学学时，积极申报吉林大学开放性创新实验项目，将《试验设计》的实验课作为开放性创新实验项目。该环节作为实验课的课外学时环节，将该环节的考核成绩纳入《试验设计》课程的考核体系;而课内学时主要是依据教学大纲设置，设置为2学时。课内实验和课外实验环节的设置，可以确保足够的学时数进行实验教学。在学时有保障的基础上，将实验教学课程设置为三个模块，分别为：①DPS软件讲授与操作模块;②试验设计案例查找及分析模块;③试验设计案例探讨模块。第一模块以DPS软件为载体，在介绍DPS数据处理系统的基本功能、基本操作的同时，通过软件认知操作，进一步强化试验设计原理、设计方法和试验结果分析方法等相关理论课知识;第二模块是利用网络资源和建立的实验课数据库，让学生查找与农业机械化专业相关的案例，进行案例整理与计算分析;第三模块是让学生按照试验设计程式化的步骤进行案例分析，并进行试验方案及结果展示。

（二）实验教学模式与方法

实验课教学过程中以学生实践为主，教师进行辅助指导，构建一种以学生为主体的开放性实验教学方式。结合《试验设计》课程实用性强、应用范围广、实物实验受条件限制实施不易等特点，指导学生进行网络自主化学习与非实物试验设计相结合，学生个体自主实验与小组协作训练相结合。网络自主化学习主要是让学生通过文献资料搜集，寻找试验设计应用的案例，在此基础上进行试验方案编制与结果处理，完成非实物实验要求。在个体自主实验环节，学生可自主选题，主要是让学生在非实物实验过程中加深对试验设计方法的掌握;小组协作训练环节选题必须为与农业机械领域相关的试验设计应用案例，要求学生分组实验，进行案例分析，并以报告形式陈述展示，激活和唤醒学生的主体意识，提高学生的自我组织能力和表达能力，更重要的是，可以通过试验设计技术与农业机械专业相结合的实际实践案例分析，培养学生的专业意识和试验优化意识。

（三）构建与完善试验教学体系

结合实验教学目标与要求，《试验设计》实验课设计为认知性实验与专业综合性实验两个层次，以此逐步建立并完善实验教学体系，如图1所示。在实验教学体系构建与完善过程中，编写实验手册，建设实验课案例库，实验课案例库按照与农业机械专业的相关性分为一般性实验案例库与专业案例库。在实验教学软硬件环境建设方面，改善现有的机房上机条件，包括网络资源获取环境，购置共享版数据处理分析软件，为学生进行非实物试验提供软件和硬件。

四、结束语

《试验设计》课程的实验课改革要想取得实效，必须重视试验实践环节，以学生为主体，通过试验实践环节，让学生体会试验设计方法的普遍性和实用性，充分调动学生上课的热情和积极性，通过实践夯实学生的理论知识，培养学生的实践意识与实践能力，锻造学生的实践精神。

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