计算机硬件教学的系统性与实践性探讨
季铼
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季铼,. 计算机硬件教学的系统性与实践性探讨[J]. 软件工程研究,202112. DOI:10.12721/ccn.2021.157116.
摘要: 现如今,信息技术在技术方面的快速更迭发展,推动了社会范围内的生产生活模式得到了根源的转变。计算机作为信息技术得以有效利用的关键物质载体,计算机硬件教学也是我国技术信息人才培养的重要基础课程,本文以计算机硬件教学工作落实中暴露出的弊端,提出了兼顾计算机硬件教学工作系统性、实践性要求的具体策略。
关键词: 计算机硬件系统;教学工作;系统性;实践性
DOI:10.12721/ccn.2021.157116
基金资助:

作为当下各个行业信息化、智能化发展的重要技术基础,计算机技术的持续快速更迭发展,同样对基础计算机方面人才的培养工作在系统、实践性上提出了更高的要求。作为基础计算机人才培养的重要课程,计算机硬件教学是学生在了解计算机内部硬件构造、关联的基础上,处理常见计算机硬件问题的有效方式,但却因其缺乏足够的系统和实践性,出现了学生知识理论体系零碎化、理论知识与实践要求脱节等问题,本文通过探讨计算机硬件教学工作兼顾系统性和实践性具体教学策略,以期为今后高校内部计算机硬件教学工作体系的优化、落实提供理论上的借鉴。

1、计算机硬件教学工作内涵及其人才培养概述

作为现如今计算机科学体系中较为重要的一门基础课程,计算机硬件也是学生得以继续学习软件和程序编辑等各方面内容的重要基础。这一学科的基础知识学习能够帮助学生在形成有关计算机硬件系统连续化理解和认知的前提下,通过对计算机整体硬件系统的工作原理进行连续系统化的学习,帮助学生形成在硬件组成、设计、开发等多方面的综合能力体系。随着我国知识经济的持续发展,目前各个企业对于专业技术型人才在专业知识理论结构的系统化以及实践能力等方面提出了相对较高的要求,只有学生能够在完全跟上时代发展对于计算机硬件等方面专业技术要求的前提下,方能够逐步通过实践操作提高计算机硬件、软件等方面的实践应用、操作能力水平[1]

2、现阶段计算机硬件教学工作中暴露出的弊端

对于现阶段高校内部开设的计算机科学与技术专业而言,计算机硬件作为其中关键的核心技术课程,在相关教学实践工作过程中,却逐渐暴露出如下几个方面的问题:第一,计算机专业内部十分有名的莫尔定律集成电路上的晶体管集成度,以目前的技术发展看来,每间隔18个月的时间就会翻一倍,并且这一速度呈现出一种持续加快的趋势[2]。但相反,高校内部的计算机教学设施仍旧未能进入到64位普及应用的时代,学习内容与计算机软件方面的更新速度存在着较为显著的滞后现象。第二,当下高校内部所形成的计算机硬件方面的教学工作体系,是以之前的时代背景作为出发点所形成的系统化教学结构,虽然其能够根据计算机技术和时代经济的发展做出相应的优化以及更新,但整个的教学课程体系都存在着过分重视课程理论知识传授,导致学生的理论知识框架体系和专业实践能力之间的系统性、连续性有所降低,无法借助已有的理论知识体系解决实际生活中所存在的各种计算机系统中的硬件问题。

3、如何保障计算机硬件教学工作兼具系统性和实践性

3.1课程教学所用教材体系的建设优化

计算机硬件作为高校内部计算机科学与技术专业的必修重要基础课程,其内部的教材存在着内容划分较为混乱、彼此之间着交叉等现象,且未能跟随时代发展针对整个计算机硬件教学体系进行更新。课程教材作为计算机硬件教学各项工作得以落实的重要基础支撑,需要在合理的划分其内容体系的前提下,做到各项教学进行由浅入深的设计以及学习。具体而言,可以划分为如下几个层次:第一,数字逻辑层次。对于现阶段的计算机硬件教学工作而言,学生有关数字硬件方面的理解,需要教师从之前各项元器件的理解逐步转移到有关电路设计逻辑方面的讲解,之前与数字电路相关联的教学内容体系,需要合理增加有关学生对于EDA等技术方面的理解内容[3]。第二,有关计算机基本原理和编程语言方面的理解。计算机基本运行原理是其余硬件教学工作得以实施的先导內容,内容的优化依旧需要将语言层面产生的需求为基础。第三,有关计算机系统组成和运作方面的原理理解。计算机的硬件教学工作中,与之相关的管理课程,需要将计算机的组成部分以及各个硬件设施的原理等方面囊括其中,并需要针对系统方面设计工作进行突出、强调。第四,微机部分的接口以及外设。需要学生在学习完理论知识之后,需要做到从应用层面进行理论拓展,并且教师需要在进行教学计划安排、设计的过程中,对此预留出足够的教学课时。第五,高性能水平的计算机系统结构理解。这一部分的硬件方面基础教学知识与接下来的计算机软件设计等方面有着较为紧密的连续性,同样需要融入到计算机硬件教学课程体系中。

3.2强化硬件设计、应用方面课程设计的连续性

对于计算机硬件教学工作而言,硬件设计作为其中学生必须具备的一项关键能力,有关硬件方面教学工作的基础就是数字逻辑。这方面的设计教学能够帮助学生在全面了解软件、硬件编程设计差异的前提下,对其中所出现的干扰、频率等诸多因素进行全面的考虑。对于之前的高校开展数字电路课程设计教学工作而言,电路的布线和链接会对整体的设计效果产生显著的影响,集成电路的使用是这一问题出现的重要原因,以目前EDA技术的发展看来,能够有效的解决数字电路设计过程中有关链接和布线方面的影响。教师需要在开展计算机硬件教学工作的过程中,将EDA技术和DSP技术引入其中,强化学生在设计课程中的效率以及质量。 EDA技术和DSP技术的引入能够帮助学生在掌握计算机硬件系统基本的工作原理之后,为接下来软件学习以及计算机完整方面的组成设计奠定相应的基础。有关计算机硬件系统的装机、拆机等方面的教学工作,也需要由教师由浅入深引导学生在了解各个电子元器件功能以及彼此之间功能关联性的前提下,通过带领学生进行初步的电子元器件学习以及整体的拆机、装机等工作,帮助学生形成有关计算机硬件系统方面的整体认知,以此为接下来软件方面的设计、编程等方面的教学工作奠定基础条件。学生在计算机硬件方面形成的系统化、连续化的理解、应用,能够帮助学生逐渐形成有关计算机方面的综合应用能力体系。

3.3系统化硬件实验中心的建立

现阶段我国与教育工作相关的各个部门,在资金和政策等方面都给予了高校计算机技术与专业方面人才培养与应有的支持、重视。高校完全可以在构建相应的硬件实验室和实验中心的前提下,为计算机硬件教学的实践性、连续性发展提供应有的机构保障。计算机的硬件和软件二者都无法脱离彼此而独立存在,在硬件教学的过程中,同样也需要考虑到与之相关的软件程序设计,在硬件设计实验教学建设的过程中,需要以计算机的体系结构作为出发点,实现从单机到多机、从简单到复杂方面的组建,并配合接口驱动程序的设计,促使学生在完整的体验计算机硬件方面设计以及各种安装、拆卸等实践学习的前提下形成良好的学习体验。这一实验中心的设计具体需要包括GPU、储存系统的构造以及设备驱动等方面的基础操作、系统的程序设计等。

4、总结

作为高校内部计算机科学与技术专业的重要基础课程,计算机硬件教学工作是对软件知识教学和学生整体计算机系统设计能力得以提高的关键因素。针对现阶段高校计算机硬件教学课程中存在的与时代发展脱节等弊端,需要高校从硬件实验学习中心建设、课程体系、教材体系优化切入,通过逐步组建完善的计算机硬件教学系统化课程实践体系,深化学生对于相应基础理论知识的理解以及应用,培养现代经济社会发展需要的综合性技术人才。

参考文献

[1]兰勇,安毅生,明洋,马荣贵,李颖.工程教育认证背景下计算机硬件课程教学改革与实践[J].教育教学论坛,2021(28):84-87.

[2]阎双.基于Unity的计算机硬件组装仿真教学系统设计[J].辽宁师专学报(自然科学版),2021,23(01):97-99+108.

[3]吴玲莉.“计算机硬件系统”教学设计[J].中学教学参考,2020(21):26-27.

作者简介:季铼,男,汉族,吉林省白城市,讲师,硕士,单位:深圳市携创高级技工学校,研究方向:计算机网络。