计算机硬件基础知识范文1
石泽全
（名山 石泽全）
随着计算机技术日新月异的飞速发展，中学计算机教育面临着严峻的挑战。一方面，硬件的不断更新使学 校的计算机教育设备无法跟上发展的潮流；另一方面，层出不穷的软件使中学计算机教育无所适从。面对这种 状况，中学计算机教育必须摆正位置，在教学内容和教学设备的配置两个方面都立足于基础教育，才能适应现 代化的需要。
计算机硬件设备发展更新虽然迅猛，但构成计算机的电子设备、机电设备、光学设备、声音设备的基本原 理没变，计算机对数据进行处理的数学基本知识没变，布尔代数的基本理论、逻辑电路的基本原理，依旧是当 今计算机的理论基础。中学计算机硬件基础知识的教学应该以布尔代数的基本知识和逻辑电路的基本原理为基 础，建立计算机的硬件结构模型，这不仅体现了计算机硬件结构的一般规律，也符合学生掌握知识的水平。中 学阶段学生通过计算机硬件基本知识的学习，建立起正确的计算机模型，了解基本设备的功能及其简单的操作 方法，为学生使用计算机提供操作的基本技能，就为以后进一步学习研究各部件打下了一定的基础。
软件是支持计算机工作的必须条件，如何编制软件的程序设计原理和方法在中学计算机教学中占有十分重 要的位置。在中学计算机程序设计原理和方法的教学中，要体现计算机处理问题的一般规律及数据结构最常用 的一般方法。目前计算机的语言种类数以百计，但就语言构成的程序结构而言，都包括了顺序、分支和循环等 基本结构，数据结构中以数值型数据、字符型数据和数组等数据为基本类型，程序设计的方法以自顶向下，逐 步求精为主。这些是程序设计原理和方法中最基本的内容，是中学计算机教学中应该突出体现的基本知识。
中学计算机程序设计原理和方法的教学不应以某种计算机语言为蓝本进行介绍。原理和方法是基础，具体 的语言应用是该基础知识的应用环境，如果我们忽略了这种主次关系，不仅脱离了中学基础教育为学生传授基 础知识的特点，也使学生今后的发展受到限制。当然中学计算机程序设计原理和方法的教学脱离具体语言进行 也是不现实的，因此，选择适当的计算机语言说明有关原理也是必要的。
计算机硬件基础知识范文2
关键词：非计算机专业；计算机硬件；教学质量
作者简介：郭华（1978-），男，河南灵宝人，军械工程学院信息工程系，讲师。（河北 石家庄 050003）尚静（1978-），女，河北石家庄人，河北经贸大学公共外语教学部，讲师。（河北 石家庄 050061）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0129-02
计算机学科是一门科学性与工程性并重的学科。长期以来，工科高校非计算机专业通常开设如下课程：计算机应用基础、计算机软件课程和计算机硬件课程。其中“计算机硬件技术基础”是针对非计算机专业开设的计算机课程中具有应用性和实践性的专业基础课程。随着计算机课程的建设要求变化，学生对硬件课的期望值逐渐上升，“计算机硬件技术基础”面临新的需求和挑战。
一、课程面临的问题
“计算机硬件技术基础”是一门实用性很强的专业基础课程，主要内容为80x86系列的微型计算机基本组成和工作原理，汇编语言程序设计的基本方法，微型计算机输入输出设备以及典型接口电路和接口技术。课程大纲要求通过该课程的学习，掌握微型计算机的基本理论知识，同时也注重培养学生分析和解决实际问题的能力。经过多年的完善，课程在形式上已经建设得比较完备，但也存在一些问题，主要问题有：学生仍然感觉课程很抽象，难于理解；概念很多，不容易掌握；需要记的内容很多，内容之间的关联不明确，缺乏系统性。学习深度不够，不具备解决实际问题的能力。
传统的解决方法多是在课程的形式上下工夫，比如课程体系建设、教材的选择、互动式教学和实验方式的改革等等，缺乏对课程内在特性和学生的学习规律等深层次问题的考虑。笔者通过更深入地思考找到了一些解决以上问题的方法，并在具体教学实践中取得了较好的效果。
二、内容讲授形象化
课程内容讲授的直接目的是把知识教给学生。教师考虑的主要问题是如何让学生更容易理解和接受，同时有利于启发学生进行思考。当知识成为课程时，内容逻辑上更加严密、准确，同时也更加抽象。人对知识的学习需要经历从形象到抽象的过程，学生在没有任何计算机硬件知识的情况下，抽象的内容会难于理解。
任何事物都具有某种程度的相似性，比喻是传递语意的重要方法，任何复杂问题都是可以被简单比喻的。合理利用比喻能将抽象和难以理解的内容转化成形象和容易理解的内容。
在讲授硬件中存储器内容和地址区别时，可以将存储器比喻成一个大楼，楼里有很多房间，每个房间就是一个存储单元，房间的号码就是地址，房间内的东西则是存储的内容。通过比喻可以将抽象问题形象化，加深记忆和理解。
存储器分段是计算机硬件中的难点，需要进行比较复杂的比喻。计算机等级考试时，每个考生的考号是唯一的，这个考号很长，例如2000104000010017等等，这个考号是由几部分组成的，通常是考点号加考场号加座位号的组合。对于某一个监考人员，一般只监考很少教室的考试，具体到某一个教室，也就确定了前面的考场号和考点号组合，在这个前提下，监考人员关心的就是后两位，除非换教室，否则前面是固定的。这样做的好处是监考人员在不换教室的前提下，关心两位号码，而不是例如2000104000010017长的号码，在某个考场内，通过两位号码就可以对应到某个考生。对应到存储器分段，例如2000104000010017就类似于物理地址，一个考场可以看作一个逻辑段，教室中考生号码前面考点号加考场号就是段地址，后面两位座位号就是偏移，一个考场内的考生前面考号是固定的。
通过对教学中的难点用形象的例子进行解释，学生不仅对知识的要点理解得更透彻，而且也增加了计算机硬件学习的兴趣。恰当运用比喻需要对计算机硬件知识体系有深刻的理解，对问题形象化的前提是必须把握内容的核心关键所在，不恰当的比喻不仅不会使问题简单化，还可能使学生对知识产生误解。
三、递进式的引入概念
人对事物的认知是从感性到理性，从形象到抽象。微积分在牛顿和莱布尼茨发明的一百年的时间里，虽然已经在运用，可是逻辑推理并不严密，后来在加入极限的概念后才完善起来。可见，概念实际上是知识发展到一定阶段的结晶。
计算机硬件课程一大特色就是概念多，对概念的引入需要讲求方法和时机。一个严密准确的概念并不一定适合于初学者。比如，学习汇编语言时用到INT指令，这是一条中断指令，在课程体系安排中，中断章节比较靠后，而现在学生还根本不知道什么是中断，如果现在将中断的定义告诉学生，由于缺乏相关知识的支撑，学生根本不可能理解，但是现在又要用到这个指令，可以将简化的定义告诉学生，中断可以暂时理解为一个函数调用，这个定义是不严密，不准确的，但是，对于当前学习程度的学生却是适用的。等到学到中断章节时，再将准确定义给出，学生在以前理解的基础上继续完善，就更容易接受这个新概念。
通过递进式的多次解释同一概念，学生对概念的理解会越来越清晰，越来越准确。运用这种方法，学生原来普遍反映计算机硬件课概念多、不好理解的问题得到了有效缓解，而且考试结果反映出学生对概念的理解更加准确。
同样，总结性的内容因为其高度抽象性，不适宜过早教给学生。总结性的内容是教师多年对课程理解的精华，但同时也更加抽象，对于初学硬件的学生，理解起来是很困难的，这就好比给儿童上哲学课一样。因此，对于总结性的内容，都安排在课程的后期讲解，前期更多的是具体的示例和实验。
四、合理调整授课内容的顺序
计算机硬件是一门系统性很强的学科，各个部分之间联系紧密。硬件课程内容多，讲授时则必须把课程内容分成相对独立的章节，但由于学生对其他知识上相互关联的章节并不了解，从而造成了学习上的困难。现有的内容顺序编排虽然概念准确，逻辑严密，其顺序适合对计算机硬件有所了解的人，并不适合初学者学习。针对学生而言，需要有一个由浅入深、逐渐清晰的过程，而不是说明书式的教学。学生对硬件的认识是整体由朦胧变清晰的过程，不是分部分清晰的过程。
计算机硬件课程涵盖两大部分，软件和硬件。这两部分各有各的特点，软件重点是培养学生解决实际问题的能力，授课时不仅局限于指令的使用，更多的注意力放到了把问题转化成程序的能力上。硬件重点是讲解整个计算机硬件系统结构的设计框架，软件和硬件彼此紧密联系。原有课程顺序如表1所示：
表1 原课程内容安排
序号 章节
一 概述
二 系统结构
三 汇编语言
四 存储器
五 I/O接口和总线
六 典型接口应用
上述课程编排比较明显的问题是：
第二章系统结构知识高度抽象，学生不容易理解；因为第二章没有学明白，缺乏对重点的把握，汇编语言学起来也很吃力；学习接口应用的时候，由于弄不清楚和前面知识的关联性，学生感到更加迷惑。
这样的讲授方式试图把每一部分都清晰地教给学生，本质上是违背了学生接受知识的过程，因此总体教学效率很低。很多学生往往在课程最后才通过自己的努力才把整个体系结构大致搞清楚。
针对上述不足，对整个教学顺序做了小幅度调整，调整后顺序如表2所示：
表2 调整后课程内容安排
序号 章节
一 概述
二 汇编语言
三 典型接口应用
四 系统结构
五 存储器
六 I/O接口和总线
建立合理课程顺序的原则是要符合学生的学习能力，关键分成两步做：一是寻找合理的课程切入点，二是建立合理的编排顺序。
计算机硬件课程切入点有两个可选：一个是数字电路，从最基本的逻辑电路讲起，再从加法器到CPU的结构；二是汇编语言。对于非计算机专业的计算机硬件教学，学生的基础是学过计算机软件，而且由于非计算机专业学生并不对组成原理做深入的学习，因此，最合理的切入点应该是汇编语言，这部分内容实践性很强，最具体，最形象，通过上机练习可以看得到，摸得着。
确定了切入点，然后就要逐步深入地将课程教给学生。汇编讲完后，然后再讲典型接口应用，典型接口应用相对也比较具体，学生通过接口实验加深对计算机硬件的了解，最后讲系统结构。整个计算机内容逐步由浅入深，由形象到抽象，由模糊到清晰。
具体教授时，对关联知识做适当的讲解，过深，学生听不懂；过浅，内容不够用。例如，汇编语言是需要硬件知识的，采用简单讲解，计算机由三部分构成，CPU、存储器（RAM）和I/O设备。CPU中有寄存器，寄存器和存储器的目的是存放数据，程序中的数据能放到寄存器中，就不要放到存储器中，因为访问存储器还要通过总线，速度慢，寄存器就在CPU内部，速度快。寄存器包括AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI通用数据寄存器。讲授时没有把所有概念和盘托出，仅介绍和汇编语言直接相关的，使学生在不需要很多基础概念的前提下，快速学习汇编语言，同时，通过对汇编语言的练习，学生对计算机硬件结构有了更加明确的认识。讲授时不追求面面俱到，不追求过于严密的逻辑和体系。
当学生学完第三章后，通过了汇编语言和接口实验的上机练习，已经对计算机硬件有了初步的认识，在此基础上讲授更加抽象的系统结构知识，学生感到很多不清晰的知识变清晰了，甚至对某些知识有恍然大悟的感觉。
通过以上的调整，学生对课程的理解更容易，学习效率明显提高。课程顺序调整的总体原则是把握计算机硬件知识的特点，同时了解学生学习的基本规律，由浅入深，由形象到抽象，由感性到理性循序渐进。
五、结束语
课程内容的讲授更多侧重知识层面，但更高层次的目的并不是知识，而是交给学生发现问题，思考问题，解决问题的能力，这也是高等教育区别于初等教育的根本所在。通过计算机硬件的教学，希望学生能够建立计算机结构体系的基本框架，具备初步的计算机硬件应用能力和创新能力。学生的创新能力本来就存在，关键在于能不能挖掘出来。创新来源于思考，思考来源于对问题的深入，而要深入问题则先要把知识踏踏实实地学明白。针对计算机硬件教学，外在的教学形式虽然重要，但更重要的是课程知识的内在联系和对学生的了解。要在教学中充分发挥学生是主体、老师是主导的基本作用，老师和学生都应该踏踏实实深入学习，深入思考，而不能仅仅局限于应付考试。
参考文献：
[1]雷向东，雷振阳，等.加强计算机硬件课程体系建设与教学质量提升的研究[J].教育教学论坛，2012，（25）.
计算机硬件基础知识范文3
关键词：硬件技术基础 课程整合 教学方法 考核方法 教材建设
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0141-02
对计算机偏软专业而言，在教学培养目标方面，掌握必要的计算机硬件基础知识非常重要，能促进培养全面发展的、具有扎实功底的系统设计和开发的高级人才，但具体开设哪些硬件课程？在本科的哪些阶段开设？学生需要掌握哪些硬件知识？掌握到什么程度？具备哪些硬件实践能力？这些问题都是培养方案中需要切实解决的、非常重要的问题。
《计算机硬件技术基础》是我院软件工程、网络工程、信息安全等专业必修的一门专业基础课程，其目的是对于计算机偏软专业如软件工程、信息安全等只需要通过一门计算机课程精炼的学习，就能够掌握必备的计算机基本的硬件知识，从而培养具有扎实硬件基础的 高级设计开发人员。
该文通过该课程的定位分析，围绕课程体系、教学内容、教学方法、实践教学、考核方法等方面对该课程的教学改革进行了一系列的探索和实践。
1 课程的定位
本课程定位在大专院校计算机偏软专业如软件工程专业、软件学院各专业、网络工程专业、信息安全专业等对计算机硬件基础需要有一定了解，同时也无需安排多学时、多门课程的教学要求，以《计算机组成原理》课程教学大纲为主线，涵盖数字逻辑与设计、微型计算机与接口技术和计算机系统结构等相关硬件课程的内容并进行有机的衔接，达到一门课程完成对计算机硬件系统涉及内容讲解的目标。课程围绕如何理解和构建一台简单的计算机硬件系统为目标，全面而系统地讲解计算机组成的工作原理，同时以最具代表性的Intel 8086为背景，简要讲述微处理器及常用的接口电路的原理，并从计算机系统结构的角度讲述了提高计算机系统性能的各种方法和技术[1]。
目前，这门课程安排在大一的下学期开设，先导课为《计算机导论》，共80课时，除了理论教学和实验教学之外，还安排了一周的课程设计。
2 课程改革的具体措施
2.1 重视课程内容的建设，突出应用性
《计算机硬件技术基础》课程涉及的知识点非常多，且内容比较抽象、枯燥，难以理解。内容主要涉及到《数字电路》《计算机组成原理》《微机原理及应用》《计算机系统结构》等四门课程的相关内容，通过调整教学大纲，减少重复度，把上述四门课程整合为一门课程《计算机硬件技术基础》[2]，从而通过一门课程的学习，就能覆盖计算机偏软专业所需掌握的硬件知识；同时对教学内容进行优化和调整，精炼教学内容，突出重点，以注重能力培养为目标，重点讲述计算机组成的工作原理，并强调微机原理及接口技术的应用。另外，增加目前广泛使用的32位机的硬件技术，确保教学内容与时俱进，激发学生的学习兴趣。
2.2 改善教学手段、改革教学方法
不断改革教学方法和教学手段，改变传统的灌输式教学模式，根据教学内容，提倡启发式、讨论式教学方式，在教学过程中，注意学生学习能力的个体化差异，注重因材施教。另外，在课程教学中积极探索研究性教学方法，改变传统教学以教师为主的现象，体现以学生为主导，激发学生的学习兴趣，提高学生自主式、探究式学习能力。
2.3 加强实践教学、提升动手能力
该课程的实践教学环节除了实验教学之外，还安排了一周的课程设计。在实验教学环节，改革实验教学内容与体系，不断更新实验项目、实验内容；在课程设计环节，突出综合性、应用性，不断提高学生的动手能力、实践能力。
2.4 改革考核方法、实行“教考分离”
改革传统考试中的“谁任教，谁出卷”的考核方法，课程组通过多次研讨，规范课程的教学大纲、重点、难点，建立《计算机硬件技术基础》试题数据库，并每年更新10%的试题，每次考试前根据题型、知识点、难度等从试题库中抽题组卷，从而对课程实行“教考分离”，避免了任课教师不同，试卷的要求和难度不同的情况。课程考核后，课程组还需进一步对试卷进行分析和对课程进行考试后的总结，并以此促进下一轮课程教学质量的提高。
2.5 依托网络教学平台、丰富网络教学资源
在课程建设的同时，不断加强网络教学平台的建设，制作了多媒体课件，并逐步完成课堂教学视频的制作。依托扬州大学网络教学平台，本课程的教学资源如教学大纲、教案、课件、教学视频、实验指导、习题等全部上网，并设置了疑难解答[3]。通过网络教学平台，弥补了课堂教学受时间、空间控制的不足，方便了师生间的交流，提高了教学效果。另外，制定了网络教学资源更新计划，更新比例要求每年不低于10%。
2.6 强化师资队伍的建设、不断提高教学水平
结构合理的师资队伍是课程建设的关键，是合格人才培养的基础和保证。通过成立《计算机硬件技术基础》课程组，建立了一支由教学水平高、工程能力强的、教授领衔的，副教授、讲师等教师组成、老中青搭配的硬件教学团队[4]，保证了课程建设的连贯性。课程组注重培养骨干教师，尤其加强对青年主讲教师的培养，积极鼓励青年教师参加各类学术会议和培训，通过老教师指导、课程组研讨、督导听课、学生反馈等手段不断提升教师的教学水平，同时鼓励青年教师积极参与企业工程项目，提高工程实践能力，以实践促进教学。
3 成效
近几年来，课程组对《计算机硬件技术基础》课程不断进行深入的改革与探索，在课程建设方面开展了一系列工作，取得了以下成效。
3.1 整合教学内容、优化课程体系
针对计算机偏软专业的培养要求，课程组通过多次研讨，对该专业所需掌握的硬件知识进行归纳、整理，并重新制定了教学大纲。在课程的内容方面，围绕“硬件”这条线，整合了《数字电路》《计算机组成原理》《微机原理及应用》《计算机系统结构》等四门课程的相关内容，减少了重复度，突出了重点，突出了应用性，同时在教学中穿插介绍当前最新的计算机知识点，确保教学内容与时俱进。
3.2 构建了多层次的实践教学体系
本课程实践性、应用性比较强，为加强课程的实践教学，构建了课程实验、课程设计等多层次的实践教学体系。在实验环节，主要完成数字逻辑实验、计算机部件实验、微机接口等方面实验，为提升学生的动手能力，在实验项目设计方面，既有简单的验证性实验，又有一定难度的设计性实验和综合性实验，通过实验难度的不断提高，循序渐进地培养学生的思考能力、创新能力。在课程设计环节，突出应用性，把汇编程序、FPGA、硬件设计等内容结合起来，进一步培养了学生的动手能力和综合能力。
3.3 加强了实验室的建设
现有的硬件技术基础实验设备比较落后，远远滞后于现代计算机技术的发展，通过多方调研，及时维护现有实验设备，同时更新、引进先进的硬件设备，从而大大改善了实验室的硬件设备，实现教学与时俱进，为培养高质量的人才奠定必要的基础。为满足对学生课后开放实验室的需求，同时为提高实验室设备的技术含量和使用效率，下一步，将制定创新性、开放式实验室规划及开放计划，鼓励学生利用课余时间到实验室来积极参与实验及科研项目，从而进一步加强学生的动手能力、综合能力[5] 。
3.4 强化了教材建设
为配合课程体系、教学内容的改革，课程组结合多年的教学经验，编写了兼具“实用”和“创新”特色的教材《计算机硬件技术基础》，2011年由机械工业出版社出版。本教材共分为11章，第一章概述；第二章介绍数字电路与逻辑设计的基本知识；第三章至第八章重点讲述了计算机组成原理的内容，介绍了运算器部件、存储器部件、控制器部件、总线和指令系统等；第九章到第十章以Intel 8086微处理器为背景，讲述了微型计算机的基本原理以及常用的接口电路及其使用方法；第十一章讨论了指令流水线、多处理机系统等基本概念和工作原理[1]。
通过对全书内容进行精心编排，使得教材内容衔接流畅、深浅适当、通俗易懂；覆盖知识面宽、叙述简练、重点突出；满足了一门课程涵盖计算机硬件系统涉及内容的讲解要求。目前该教材在我院软件工程专业已使用四轮，学生使用效果较好，后续还将继续对教材内容进行更新，确保教学内容与时俱进。
4 结语
《计算机硬件技术基础》是一门理论性、实践性都很强的课程，如何针对不同专业的培养目标，适应不同层次学生的教学要求，做到因材施教，提高学生创新能力，课程改革是关键，该课程为计算机偏软专业的学生通过一门课程的学习，掌握必备的硬件知识作了有益的探索。在课程教学过程中，由于涉及知识点较多，要注意突出重点，强化应用，另外在教学过程中要及时反映硬件发展的新技术，做到与时俱进。
参考文献
[1] 李云，葛桂萍.计算机硬件技术基础[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2] 孙德文.计算机硬件课程改革与建设探讨[C]//大学计算机课程报告论坛论文集.2006.
[3] 黄伟，冯径.《计算机硬件技术基础》课程教学改革探索[J].现代计算机，2011（5）：36-37.
计算机硬件基础知识范文4
关键词： 大学计算机基础 实验教学平台 设计
1.引言
“大学计算机基础”公共基础课是高等学校理工科及经济类各专业的重要基础课程。公共基础课的教学质量，对学生综合素质的提高，再学习潜力的培养及学生的创新能力、研究能力、实际工作能力的提高影响极大。据调查统计，现在就业单位对学生的计算机技术要求越来越高，特别是文科学生的计算机应用能力的要求发生了很大的变化，比如数据处理能力（电子表格和数据库），多媒体数据的处理，网络应用能力（网络检索，信息安全等）。［1］传统教学模式，必须加大对师资力量的投入、培训费用的投入，以及对教育环境（例如校舍、培训场所等），才能够适应如此快速增长的学习需求。这些稀缺的资源几乎永远不可能得到解决，所以必须寻求一种新的教育方式。
网络的发展带来了各种机遇，网络技术的进步和媒体化的特征让学习获得了新的载体。各高校也都依靠高速发展的计算机和网络技术开发了相应的教学平台，在平台中整合了多种形式和格式的教学资源。并提供交互性的学习场所，形象生动的多媒体教学课件和可选择性的自主学习资源，在一定程度上激发了学生的学习积极性和学习兴趣，缓解高校课程内容多、学时少的矛盾，同时也提供了“共性”与“个性”的教学环境，使知识层次不同的学生在学习的过程中能各取所需。
2.我校大学计算机基础课教学现状
我校大学计算机基础课程在学时（20理论+20实验）少、设备有限的情况下，不可能系统地讲授所有内容，学生的实践机会不能同步，理论知识与本专业实践环节脱节，很多学生认为该课程只要学会WindowsXP、Word、Excel、PowerPoint等软件的基本操作就行了，对于计算机的应用价值及其在未来专业学习中所起到的作用并没有什么认识。在实验教学中，往往是在重复验证性的实验过程，缺乏创新性实验，计算机理论知识的应用能力也没有被激发出来，这给我们的教学带来很大的挑战。［2］提高课程教学质量的关键在于探索与之相适应的实验教学平台，将课堂教学和网络辅助教学相结合，构建我校计算机基础课网络辅助实验教学平台成为本课程教学改革的最佳途径。
3.网络辅助实验（NAE）教学平台的设计
我们针对我校计算机类公共基础课教学的特点，加强教师的主导作用，强调实践环节，以培养学生的能力为中心，提高学生的计算机基本素质和应用计算机解决实际问题的能力。［3］构建虚拟与现实结合的实验平台，使计算机虚拟信息与实际教学环境相结合，引导学生获得更为全面的计算机知识和技能。［4］
3.1网络辅助实验教学平台的设计
实验教学平台主要包括开放实验平台、硬件实验平台、创新与研究实验平台、立体化教学资源库四部分。
3.1.1开放实验平台
开放实验平台构筑了全方位提高学生创新实践能力的四层次实验体系，即：基础实验、仿真实验、设计实验和综合实验。基础实验主要是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识，使学生建立对计算机的基本原理、技术和方法等的感性认识，使学生能够掌握常用操作系统和办公应用软件的使用。仿真实验主要是利用Matlab仿真软件设计和实现的演示实验，以帮助学生在实验过程中更直观地看到实验的步骤和实验结果。综合实验主要结合我校各专业的特点，突出课程内容的专业性和职业指向性的应用案例，开设了适应理工、经济类专业发展要求的实验，增加特色实验案例，如Word文档的高效排版、Office综合应用实验、网络搜索计算机最新发展情况及前沿科技信息、文件传输，等等。设计实验主要是学生科技创作等实践性教学及学生作品的展示。开放实验平台的四层次实验体系，满足了各专业不同层次学生的需求，和我校的分层次教学的模式相匹配，更好地了因材施教的理念。
3.1.2硬件实验平台
硬件实验平台环境，为学生提供一个更为方便直观的系统，无需担心硬件本身的具体特性。此平台的实现可弥补理论教学过程中存在的不足，改变了以往只能观摩无法亲自动手进行硬件实验的局面，把不可视的变成可视化，将先进知识普通化，打破了学生对计算机的神秘感。硬件实验平台，主要是为硬件基础实验和网络基础实验提供必要的硬件环境，设置了从基础硬件实验到高级的多种实验，包括四个分类主题展示区（例如微机各类型硬件的展示、微机系统组装实验、模拟组网实验）、一套多媒体播放系统和一套开放结构计算机综合性能测试平台。
3.1.3创新与研究实验平台建设
此平台为计算机基础好、并对计算机实际应用开发感兴趣的学生提供必要的软硬件环境。学生自主设计实验题目，由教师进行具体指导。这为学生营造一种学习研究的氛围，激发了想象力和创造力。
3.1.4立体化教学资源库
网络辅助实验（NAE）平台主要包括的具体内容有实验指导书、网络课程，还包含自学需要的素材库、试题库等丰富的教学资源和软件，它们各自自成体系又相互关联，各种教学形式互相补充又充分发挥了各自的优势，满足了各专业不同层次学生的需求。
3.2网络辅助实验（NAE）教学平台的建设重点解决的问题
3.2.1因材施教、个性发展的培养。开放实验平台的四层次实验体系，为计算机基础知识和技能有较大的差距的新生提供了各自发展的空间，培养其学习兴趣。
3.2.2计算机技术更新快。计算机和网络技术在不断进步，各种信息的传播速度也在不断加快，这就需要大学计算机基础课程教授的内容也要具有灵活性和新颖性。教师需要从科研项目中提炼出新的实验项目，不仅要和各学科专业相关，而且要能跟上信息时代的发展。
3.2.3计算机实践能力的提高。实验教学平台不仅能提供学生常规实验，而且通过仿真技术设计了在课堂教学中无法展示给学生的实验条件和环境，弥补了以往硬件环境教学的不足，提高了学生计算机实践能力。
4.结语
计算机课程是实践性强的课程，计算机知识与能力的培养在很大程度上信赖于学生上机的实践与钻研。实验教学是理论教学的验证、补充与延伸，更是实践能力和创新精神培养的重要途径。我们在强调实践能力、突出计算机类公共基础课特点的基础上，设计并实现网络辅助实验（NAE）平台，满足不同层次学生的计算机基础技能水平，提高学生对实践教学的重视程度，促进学生学习和实践的积极性和主动性，促使学生朝着提高自身基础技能的方向发展。
参考文献：
［1］达列雄.大学非专业计算机基础教学研究［J］.科技信息（学术研究），2008，（30）.
［2］拓守恒.基于Flex+Spring+Hibernate框架技术的RIA教学测评系统的设计与实现［J］.电脑开发与应用，2009.9.
［3］沈克，蒋建国，彭太乐.基于增强现实的人机物理交互仿真系统研究［J］.计算机仿，2008，25，（4）.
计算机硬件基础知识范文5
【关键词】高校；计算机硬件；课程教学
随着我国计算机控制技术的提高，社会中对计算机硬件专业人才需求也是越来越大，因此在高校教学中，应该改进其计算机硬件课程教学模式，提高学生对计算机硬件知识的掌握能力以及实践应用能力，提高计算机硬件课程的教学质量。本篇就主要探讨改进计算机硬件课程教学的实践策略，以下就做具体介绍：
一、高校计算机硬件课程教学现状
（1）教师存在的问题。绝大多数的教师在计算机硬件课程教学中，不仅缺乏对硬件产品的研发实践经验，计算机硬件课程教学中，理论性强、应用广还与实践联系紧密，而且由于现在计算机硬件的更新换代速度快，故此在教学中教师对计算机硬件的掌握程度较低，因此在对学生教课中不仅不能激发学生兴趣，还将会降低课堂教学的质量。
（2）缺乏实践教学。对于计算机硬件课程教学中，其作为一门技术型实践性很强的基础课程，教学中会因为课时限制以及一些客观条件的限制，使得在教学中缺乏实践教学的应用，不仅不能很好的培养学生的硬件动手能力，也不能激发学生的硬件学习兴趣，还有就是会降低学生对计算机硬件知识的理解能力，这些都将会影响高校学生在计算机硬件知识方面的提高。
（3）硬件课程体系不完善。对于当前高校的计算机硬件核心课程中，不仅包括《数字逻辑》、《计算机组成原理》等课程，同时计算机硬件也是教育可以教学中的核心课程，针对目前高校教学中，其课程结构不合理。并且在硬件核心课程中，不仅缺乏联系，而且课程教学之间结合也不够严密，硬件课程知识中对于一些知识点又出现重复教学的弊端，这些问题都将给高校计算机硬件课程教学带来一定困难，降低计算机硬件课程教学质量。
二、高校计算机硬件课程教学改革措施
（1）教学体系的改善实践。针对高校中计算机硬件课程，应该从整体上把握硬件课程的体系结构，并且能够遵从“循序渐进，由浅入深”的原则，将计算机硬件体系划分为基础、应用以及提高这3个层次，分别用来提高学生的计算机硬件知识；在教学中教师应该注重培养学生的实践能力以及创新意识，教学中教师应该为辅，学生应该为主，加强学生综合运用知识解决问题的能力，提高学生对计算机硬件的实践技能，可以有效发挥学生在计算机硬件学习中的主观能动性。
（2）改善教师水平。对于课程教学中，教师要经常和学生进行互动，并且还可以灵活采用网上答疑以及在线测试等教辅手段，促进学生在计算机硬件学习中的提高，提高学生的学习效率，激发学生的学习兴趣。强化实践教学，开展综合性课程设计，应用现代教育技术实施到计算机硬件课程教学中。利用现代化教学手段进行硬件课程教学，在改变教学手段的同时，也可以有效改进教学过程，提高学生的计算机硬件知识水平，扩展硬件课程体系，使学生学到最新的硬件技术知识，强化学习的计算机硬件课程教学效率。
（3）改善教学方式实践。在教学中，可以采取启发式教学，针对计算机硬件教学，教师应该培养学生的独立思考于解决问题的能力，例如在课堂中讲汇编语言程序设计的时候，教师可以要求学生编写一段硬件程序，引导学生做一些对于硬件接口芯片的扩充实验不仅会加深学员对汇编语言的理解，还可以激发学生的学习热情。
针对实践教学中，可以根据现阶段学生学flas设计与制作课程，使学生制作一个渐变式折扇打开动画，如下图1中就是折扇打开到一半的状态：
图1打开折扇的flas
教师还应该仔细设计实验环节，增加实践教学课时，丰富实践教学内容，提高硬件实践教学在学生心目中的地位，使学生可以对硬件课程教学提升兴趣；先为学生讲解主要的知识点，包括FLASH图形绘制技巧、位图填充及调整、多层元件补间动画、遮罩的应用等原理，之后可以为学生介绍具体的操作方法，如下：先找一面纸折扇图片作基础素材，使用Photoshop把图片底做成透明的，并从图片中“抠”下扇柄图片，打开flash软件，点“文件”――“新建”――输入画布尺寸，之后点“文件”――“打开图象”，将折扇拉到工作区，点“添加帧”，需要12个空白帧，在第1帧点“变形工具”，选中扇子复制粘贴，第2帧复制粘贴折扇图片，直到13个帧都有折扇图片，通过一系列设置之后，就可以做出折叠扇子的动画效果，既有趣也生动。
综上所述，针对高校计算机硬件课程教学大纲以及教学内容、教学手段与方法进行创新，不仅可以提高学生学习计算机硬件知识的积极性，还可以提高学生的实践动手能力，学习计算机硬件知识的积极性，还可以提高学生的实践动手能力，提高学前教育专业教育科技中计算机硬件课程的教学水平，有实际的应用价值。
参考文献：
计算机硬件基础知识范文6
【关键词】计算思维；计算机硬件；课程；教学；一体化改革
【中图分类号】G624 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2014）01-0082-04
仅从字面上看，计算思维似乎并不是一个陌生的名词，但是计算思维一直被局限于人工智能领域，直到2006年美国学者周以真发表了“计算思维”一文，才将计算思维提升到一个新的高度。自此国内外学者开始试图将计算思维融入教育、产品与系统开发中，计算机学界也开始研究如何在计算机课程教学中融入“计算思维”，要以计算思维改变计算机教学现状。查阅文献不难发现，目前以计算思维为主导的教学研究内容，最多的还是在计算机基础教育和软件课程教学方面。究其原因，不外乎大学计算机基础教育陷入困境，希望尽快找到前景光明之路；计算机软件教学本身就含有较多的算法内容，课程和计算关系更为密切。若将计算思维作为学科思维模式进行培养，则应将其贯穿于学科教育的全过程，作为计算机专业基础课的“数字电路”、“计算机组成原理”等当然也不能例外。本文是对计算机硬件教学应用计算思维的探索，希望能将计算思维体现在所有计算机课程中，形成计算思维帮助计算机专业教学的完整过程链。
计算思维的内涵解读
在2010年11月，陈国良院士第一次正式提出，将计算思维能力培养作为计算机基础课程教学改革切入点的倡议。2012年11月，教育部把与计算思维有关的课程改革课题纳入教育部研究项目。可以说，目前计算思维在计算机课程改革中的作用、地位、影响等仍处于起步和探索阶段，如何将计算思维有机融入计算机专业教学，更有待于深入研究。
有人简单地将计算思维说成是计算机、软件和计算相关学科中科学家和工程技术人员的思维模式；有人将其提高为运用计算科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等涵盖计算机科学的一系列思维活动；也有人将计算思维看作是理论思维、实验思维之外的第三大思维。在美国学界，较为统一的“计算思维”定义是：“计算思维是一种能够把问题及其解决方案表述成为可以有效地进行信息处理形式的思维过程”。
从以上种种说法中我们至少可以解读出计算思维有以下几层含义。
（1）它是一种思考问题的方法，是利用计算科学的概念思考解决问题的方法，计算思想贯穿始终。
（2）它是一种解决问题的手段。是按算法形成解决问题的方案，计算思维对解决问题起至关重要的作用。
（3）它是提升理工类学生创新能力的有效途径。通过这种抽象、严谨的思维训练，能够形成符合现代科技工程领域工作需要的思维模式，有效提高研究和创新能力。
计算思维究竟是否需要在所有的计算机学科推行，关键是要解决两个方面的问题。一是计算思维是否适应教学内容的要求，或是教学内容能否设计成适应计算思维的教学模块；二是将计算思维融入教学是否能够提高教学质量，是否有利于培养学生的创新能力。
计算思维对计算机硬件学科的影响
正是因为计算思维以设计和构造为特征，所以势必影响计算机所有学科。计算思维对计算机硬件学科产生影响的主要原因有以下三方面。
一是计算机硬件是完成计算的基础，所有以计算思维形成的利用计算机解决实际问题的算法，都要借助硬件平台最终实现，若能从开始专业学习阶段就以计算思维理解硬件平台，一定能够更好地理解利用硬件平台解决应用问题的实际算法。
二是计算机硬件课程是专业基础课，若在专业基础课上没有形成计算思维的基本工作模式，势必造成思维过程连续性断裂。既没有形成硬件课程学习的计算思维，不利于后续专业课学习，也没有形成计算思维的训练连续性，不利于计算思维能力的培养。
三是计算思维与产品开发和系统设计密切关联，而计算机硬件课程就是电子产品开发和电子系统设计的基础，因此计算思维必将成为统领计算机硬件课程体系的核心。
因此，尽快将计算思维引入计算机硬件教学环境，是解决计算机人才培养的迫切要求，也是系统解决计算思维帮助计算机学科建设的必然趋势。应该注意的是：将计算思维作为培养专业能力的目标引入计算机硬件教学，不应该是简单的教学设计改革，而应是贯穿教学全过程、全方位的一体化改革，是内容全面、过程连续、手段完善的计算机硬件教学整体解决方案。
基于计算思维开发适合学科特点的教学设计
如何将计算思维有机融入计算机硬件类课程，应该是首先需要解决的问题。以计算思维进行计算机硬件类课程的教学设计，就是运用计算思维进行问题求解或系统设计的过程。是从提出问题开始，以分析问题、找出可能解决问题的方案为第一学习过程。以完善解决方案、解决实际问题为深入学习过程。最后要在解决问题的基础上拔高，争取做到一题多解、一解多题，寻找突破问题难点的思路和解决问题的创新技术方法。因此，以“提出问题分析问题解决问题”的过程进行教学设计完全符合已有的硬件课程的教学过程。在完成解决问题的基础上深入拓展，笔者在以前的教学中也多有尝试，但是没有那么完整和系统。
以计算思维进行教学设计首先要把完整的教学内容拆分成适合课堂教学的任务，由此引出教学改革的第一个难点——教学任务和课堂教学的适应性问题。若实际教学内容能够拆成满足课堂教学时长的任务，一切好说。但一般情况下，一个完整的学习问题求解过程是“提出问题分析问题解决问题问题延伸”。若要认真完成这样一个过程，两个学时似乎很难达到目的，所以基于计算思维的教学改革不只是教师的问题，需要教学管理部门理解和密切配合。只有教学管理层理解课程内容与教学时长的关系，支持配合计算机硬件教学改革，教师才有更多的教学设计自。
（1）任务拆分。将完整的教学内容拆分成有机衔接的若干个任务是教学设计的第一步，拆分任务需要考虑完成全部内容的教学时长。
（2）提出问题。具体教学设计的第一个任务就是针对每个学习任务准确刻画出提出问题的方法和内容，可以是“做一个举重裁决电子表决器”的直接任务式，可以是“增加内存芯片时片间线路如何连接”的疑问引导式，还可以展示电子产品实物下达具体任务。不论以何种方式提出问题，关键是能够正确表述问题的实质，便于学生后续分析、分解任务并导出解决问题的思路。
（3）分析问题。面对具体的任务需要找出解决问题的方法和思路，如何引导或便于学生自己找到解决问题的思路或解决方案，是教学改革的第二个难点。教师放和收的尺度不好把握，收放失当会影响教学形式和教学效果，建议教师在教学设计中考虑课程前期多收少放，后期少收多放。
（4）解决问题。解决问题是训练计算思维的关键，以前期形成解决问题的思路为基础，系统解决遇到的问题不是教学中的麻烦问题，形成解决问题的逻辑思想、养成逻辑思维的习惯才是关键。按照问题解决方案去做总会有两种结果，顺利完成和不能完成，发现问题、解决问题是必然的循环过程，善于发现问题、解决问题是整个过程的核心。
（5）问题延伸。最能锻炼学生创新能力的课程内容是最后学习环节的解决问题方法延伸，这也是教学改革的第三个难点，此时会面临许多要破解的难题。如：拆分出来的教学任务有没有延伸的余地、学生有没有延伸学习的能力、学生需要借助哪些知识或工具延伸学习、需要多少时间完成延伸学习、是否所有学生都能完成任务等。
掌握基于计算思维的课堂教学方法
既然将计算思维作为思维训练的重要内容，教学方法、过程和内容就应区别于过去传统的教法，因此，我们认为适用的教学方法是任务引领、案例教学法。教师要从过去的单一讲授的课堂主导者，转变成教会学生完成基本任务，引导学生自主延伸学习任务的辅导者。教师需要提出具体任务，然后帮助学生分析、完成任务。同时，教师要在师生、生生充分讨论后，总结、概括地提出合理的完成任务的思路和解决问题的方法，简单讲解完成基本任务的知识和方法，引导学生自主完成学习任务、用多种方法或思路完成任务。学生需要理解任务，分析、确定完成任务的方法和思路，掌握完成任务的必备知识和技能，自己动手尝试完成任务和以多种方法完成任务。
（1）课堂角色任务转换。教学双方的角色任务转变是教学改革的第四个难点，只有双方都能适应角色任务转变，才能顺利开展课堂教学工作。教师从主导到引导的转变使教学难度增加，教师面对的不是一个整齐划一的课堂，而是进度、方法、内容不一的多个个体，这对教师的掌控能力有更高的要求。学生从被动接受知识到主动完成任务的转变使学习难度增大，认真听讲成为对学习最基本的要求，不但要听得懂还要做得出，更要学会以多种方法和思路完成学习任务，这对学生的学习主动性、思维能力、动手能力都提出了更高的要求。
（2）教学环境的要求。满足教学要求的环境是教学改革的第五个难点，学生自主完成学习任务的教学环境的要求更高。对于计算机硬件教学来说，不只需要实验场地、实验设备，还要大量的实验材料，教学成本与传统教学不能同日而语，学校的教育成本投入必然加大。
（3）教学过程中的关键点。教师提出恰当的教学任务是第一要务，任务过难、过易、偏离学习主题，都很难正常进行后续教学。分析任务提出解决方案的过程实际已经简单圈定了基本的知识范围，教师在帮助学生分析任务时进行必要的知识讲解和铺垫，使学生具有初步的分析和解决问题的能力。在学生自主完成任务的过程中要随时注意可能出现的问题，辅导学生完成基本学习任务。整个教学活动的前期，教师应给学生提供一些拓展的资料，帮助学生了解拓展的基本思路，随着拓展学习能力的不断增强，教师可以完全下放自，由学生自己创造性地进行任务拓展。对于有创新特色的成果，教师要及时总结、褒奖，达到相互借鉴、共同学习、共同提高的目的。
开发基于计算思维课堂模式的教材
作为辅助教学的教材，首先应该有适应计算思维课堂教学的模式，其次是有满足计算思维学习的内容，这两个条件限制必然使教材的结构形式和内容有别于传统教材。教材形式如何改变，改变后的结构形式和内容能否被师生接受是教学改革的第六个难点。
（1）教材结构形式。教材结构与教学相适应是对结构形式的基本要求，因此教材不能再拘泥于传统的章节形式，而应该以适应教学的任务为独立单元，以完成任务的知识、技能为连续过程，以具体案例任务为目标，以知识、技能拓展为结束的一个完整体系。以下是以任务为教学单元的典型教材结构形式：
> 任务
> 任务解决方案
> 任务知识
> 任务工作提示
> 任务拓展基础
其先后次序可以根据需要调整，如明确任务以后，带着任务学知识，具备一定的基础知识再去分析任务、提出解决方案；也可以先提出任务的解决方案，根据工作思路学习所用知识，具备基本知识和技能后再动手解决问题。
（2）教材内容。教材内容与结构形式相适应也是对教材的基本要求。由于基于计算思维是在传统“逻辑教、逻辑学”基础上的延伸，并不能改变知识间的逻辑结构，提出符合知识技能逻辑关系的任务也是关乎改革成败的关键。第一，任务不能改变知识链的逻辑关系，要适应“逻辑教、逻辑学”的逻辑思维训练本质。第二，要达到学做合一，实现“逻辑做”的动手训练。第三，局部知识完整，能满足拓展创新的“逻辑”需要。
教材的重要作用是辅助学习，给出完整解决问题的具体工作过程提示，是帮助学生动手解决问题的基础，也是帮助学生形成解决问题思路的要求。学生按教材要求动手完成任务，只是计算思维训练的初级阶段，学生自己提出同一问题新的解决方案或找出同一方案可以解决的不同问题，才是教学要达到的最终目的。所以教材任务的最后部分应该是帮助任务拓展的提示性信息，可以是专业的参考文献和网站信息，可以是具体的实用性产品说明，也可以是同类任务的列表。
计算思维融入计算机硬件教学是必然趋势，计算思维也必将改变计算机硬件教学涉及的所有内容。因此，研究在计算思维背景下的计算机硬件教学改革有重要的现实意义。简单认为改变教学方法即可以实现计算思维训练的想法不现实也不可行，只有从管理、方法、手段、内容等进行全方位的一体化改革，才能够在教学中贯彻计算思维的训练思想，真正培养具有计算思维基础、具有创新能力的有用人才。
参考文献
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