计算机工程导论论文精品(七篇)

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篇(1)

【关键词】课程改革；计算思维；任务驱动

0 引言

1989年，ACM攻关组提交了著名的“计算作为一门学科”报告，报告认为，“计算机导论”课程要培养学生面向科学的思维能力，是学生领会学科的力量，以及从事本学科工作的价值所在[1]。2001年，CC2001将计算机学科划分为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息工程、信息技术五个分支[2]。2005年，CC2005进一步指出，该课程的关键是课程的结构设计问题，ACM和IEEE-CS分别为这五个分支学科设计了相对独立的课程体系，要求“计算机导论”课程应该以面向计算学科的思维能力，即计算思维能力的培养为核心，为学生的大学课程打好基础[3]。2002年中国计算机学会教育委员会和全国高等学校计算机教育研究会推出了《中国计算机科学与技术学科教程2002》（China Computing Curricula 2002，简称CCC2002），阐明了计算机科学与技术学科的教育思想，对学科的定义、学科方法论、学科知识体系和内容、教学计划制定以及课程组织方法、毕业生应具备的能力等方面做了系统全面设计，并将计算机科学与技术学科的知识体系结构组织成知识领域、知识单元和知识点三个层次，其中知识领域是知识体系结构的最高层次，共14个领域，下设132个知识单元[4]。

目前，我国国内的学科分支及课程体系一直沿用CC2005和CCC2002，“计算机导论”设计5个知识领域，涵盖12个核心知识单元，分别是信息技术史、程序设计语言概论、软件工具和环境、语言翻译简介、人机交互基础、软件演化、通信与网络、信息技术的社会环境、职业责任和道德责任、基于计算机的系统的风险和责任、知识产权、隐私权和公民自由。

“计算机导论”是一门计算机专业的引导性课程，开设在学生第一学年的第一个学期。本课程教学目标是：通过本课程学习，要求学生了解计算机科学的基本概念、计算机系统的组成、数据表示方法学和数据加工表示方法等，最终对本专业各个学科的核心内容、各个学科的关联有全面、概要的认识，为后续的专业学习奠定入门的基础。同时，“计算机导论”该课程也是一次对学生具体而详尽的专业思想教育，对学生的专业学习具有启蒙作用。因此，依托学科课程体系，对《计算机导论》课程进行改革，优化课程内容、打造精英团队、改进教学方法，培养学生计算思维和实践能力非常重要。

1 课程教学存在的问题

从计算机学科体系发展背景、计算机导论课程大纲设计、计算机专业的计算机导论实际教学效果等方面分析，计算机导论课程建设主要存在以下问题。

1.1 课程意义认识不足

随着中学阶段信息技术课程的普及，学生对网络资源获取日益增多的社会环境下，一些学生和教师对“计算机导论”课程的地位认识不足。学生将“计算机导论”课程与“计算机应用基础”课程混为一谈，在教学管理过程中，学生对大量的专业名词感觉枯燥，理解困难，学生的学习积极性不高，处于被动接受状态，缺乏自主学习和创新意识。学生学完后感觉不到这门课程的意义，没有起到为后续课程打基础的作用。

1.2 教师对计算机导论课程内容理解不够，教学内容简单化

“计算机导论”课程信息量大，教师很难做到每个章节分配合理，重难点掌握恰当，没有潜移默化的培养学生的学习思维，不能很好地帮助学生系统的认识计算机学科体系结构。教师在面临繁多的学科体系要求下，很难贯彻执行计算机学科体系的核心思想，在教学内容上只是对核心内容进行简化和压缩，生搬硬套教学大纲，完成基本的教学要求。

1.3 教学方式陈旧

在信息化高速发展的环境下，学生习惯了依赖网络、依赖手机电脑，这时，教师还采用传统的教学方法，只是简单的将黑板的“人灌”简单的改成了PPT的“电灌”，学生还是被动地接受，课堂气氛沉闷，学生没有激情，教学效果不理想。

2 课程改革的思路

2.1 依托学科课程体系，以培养学生计算思维为向导构建课程的教学大纲

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。基于计算思维的教学，是指通过建立一种合适的体系，以培养创新型人才为目标，激励、引导和帮助学生主动发现问题、分析问题和解决问题。在课程教学是以教师为主导、学生为主体的“探究”过程，在教学过程中运用计算思维的方法获取知识、训练技能、培养能力、发展个性[5]。

2006年3月，美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊Communications of the ACM杂志上给出，并定义的计算思维（Computational Thinking）。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。2008年6月，ACM在网上公布的对CS2001（CC2001）进行中期审查的报告（CS2001 Interim Review）（草案），开始将美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授倡导的“计算思维”与“计算机导论”课程绑定在一起，并明确要求该课程讲授计算思维的本质。根据ACM和IEEE-CS的要求，“计算机导论”课程应该以面向计算学科的思维能力，即计算思维能力的培养为核心，为学生将来的大学课程打好基础[6]。

“计算机导论”在课程大纲设计中，依托学科课程体系，以培养学生计算思维为向导，力求以严密的方式将学生引入计算学科各个富有挑战性的领域之中，为学生正确认知计算学科提供方法，为学生今后深入学习计算机的课程做铺垫。下面列出“计算机导论”课程教学大纲。如表1所示。

如表1所述，“计算机导论”课程的课程大纲中包含了学科的宏大视野和学科各分支领域具有的共性的核心概念、数学方法、系统科学方法、社会与问题，要求学生理解计算思维，认识学科形态，培养专业基础素质。课程大纲体现了在不断地提出问题、解决问题的过程中，加强学生运用计算思维进行问题求解能力的训练以及逻辑思维能力的培养，结合专业特色，将计算思维应用到各个专业问题的解决方法中去。

2.2 教学内容模块化，以培养学生实践能力为目的改变教学表现形式

依据3.1中构建的课程大纲，将“计算机导论”的所有教学内容分模块以不同的课堂形式表现。下面列出分模块的“计算机导论”教学内容及教学表现形式。如表2所示。

2.3 打造可持续发展、创新型的教学团队

“计算机导论”需要解决的主要问题是让学生了解学科发展历史，学科最新发展方向，职业基本行为规范和学科所要学习的内容，因此需要教师能够融会贯通的对“计算机导论”所设计的计算机学科知识进行系统的讲解，并能够跟踪学科的科研动态，了解目前的重大科研成果，通过对前沿科学内容的讲解，开拓学生的视野。因此，“计算机导论”教师团队的教师必须教学经验丰富，“计算机导论”中所涉及的知识映射的单门课程需要有循环教学2-3遍的教学经验，能够非常清楚后续各课程之间的衔接关系，准确地把握各类课程的引导性内容和重要性内容，在教学过程中潜移默化的培养学生的计算思维能力。

教学团队由教学经验丰富的教学型专业人员担任课程负责人，以中、青年骨干教师为主体，形成由教授、副教授、讲师、助教组成梯次合理的队伍。教学团队中有教学效果优秀、教学经验丰富的名师。

课程负责人熟悉各个教学环节教育改革趋势，能够协调和凝聚团队成员的力量，实现优势互补，指导团队成员在课程建设、教材建设、教学内容、教学方法和手段或实验、实践教学等方面的教育教学改革中取得成果。

“计算机导论”教师团队的教师要求掌握各种课堂技巧，根据不同的章节内容特色，灵活运用各种教学方法，用通俗易懂的语言描述繁杂的专业内容，调动课堂氛围，激发学生学习“计算机导论”的兴趣，让学生正确认识本门课程的重要性。

教学团队成员要求具有创新性思维，在间教学过程中进行专业学术探讨与论争、教学方法交流、教学经验沟通等，产生教学实践改革的创新思考，并在教学实践中逐渐实施，形成通过教学团队成员的创新精神来促进课程发展和培养具有创新意识教师的良性循环。

2.4 合理利用网络资源，创造交互式课堂

根据上文所描述的模块化的教学内容和教学形式，在课堂教学过程中，以学生为中心，采用理论、实践（2：1）的形式组织课堂教学。理论课堂以讲解基本理论知识为重点，帮助学生运用学科数学思想梳清整个学科脉络，建立系统化的认知模型。实践课堂以“任务驱动”的形式组织教学，以团队小组的形式进行考核。课堂教学方式是：①教师引导组长运用关注点的计算思维指导组内的分工，将一个复杂的题目演变成一系列的子模块；②各组员定期交流各自完成的情况，对于过程中遇到的问题；③教师引导学生运用计算思维的方法进行抽象、分析；④通过网络等各种途径进行自主检索、探究、思考、讨论；⑤最终形成问题的求解思路；⑥在学生完成任务后，教师引导学生进行知识的归纳和总结，并演示、讲解和答辩相结合进行总结评价，加深学生对知识体系的理解。通过这种课堂组织方式，激发学生的求知欲，改变学生由被动学习为主动获取知识，提高学生的学习主动性。

随着互联网的普及和学生对计算机技术的应用，学生可以通过互联网去使用优质的教育资源，不再单纯地依赖授课老师去教授知识。而课堂和老师的角色则发生了变化。老师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。1/3的时间课程教学中，除去需要用实验验证计算机学科中的一些核心概念和学科形态外，如：计算机的体系结构在最新的计算机产品中的应用问题，第三次数学危机，职业道德，计算机未来的形态等问题均可以采用“任务驱动”的形式授课。学生需要课前根据老师布置的范围了解和学习相关的知识，形成小组总结性文字，老师需要根据学生的实际水平和课前学习效果组织课堂讨论，引导学生计算思维的方式构建学科脉络，拓展学科视野。

理论教学与任务驱动实践教学有机结合，充分调动了学生的学习积极性，促进了学对知识的理解，训练了学生的计算思维，培养了学生的创造力。

3 小结

论文通过对“计算机导论”课程的课程大纲梳理、教学团队建设、教学方法改革，在当前“计算机导论”教学中注入了新的思路，体现了以培养学生实践能力的教育思想。

【参考文献】

[1]Denning P J， et al. Computing as a discipline. Communications of the ACM， 1989，32（1）[J].

[2]ACM/IEEE Curriculum 2001 Task Force. Computing Curricula 2001， Computer Science. IEEE Computer Society Press and ACM Press，2001[J].

[3]The Join Task Force. Computing Curricula 2005. The Overview Report. A cooperative project of ACM， AIS， and IEEE-CS. Sept 2005[J].

[4]中国计算机科学与技术学科教程2002 研究组.中国计算机科学与技术学科教程[M].北京：清华大学出版社，2012.

篇(2)

关键词：人才培养模式；计算机人才；应用型

中图分类号：G642 文献标识码：B

文章编号：1672-5913 (2007) 20-0118-03

1前言

大连民族学院是国家民委直属的六所高校之一，也是东北地区和东部沿海城市唯一一所以工科为主的民族院校。学校面向全国绝大多数省份招收少数民族学生，少数民族学生比例达到65%以上。学校的人才培养目标定位是：培养综合素质高，具有创新精神和较强实践能力的应用型人才。但是，学生的入学成绩从200~600多分不等，生源质量参差不起，特别是有些来自边疆民族地区的学生，语言基础和文化基础都非常薄弱。因此，如何将这些学生培养好，不仅关系到他们的就业问题，而且会影响少数民族和民族地区的健康发展。所以，构建适合民族院校的人才培养模式以及与之匹配的教学内容和课程体系将具有非常重要的意义。

当前，高等教育在大众化发展的初期，各高校都在谋求功能与规模的扩张，在一定程度上不可避免地出现学科专业趋于雷同的现象，这一点在计算机专业上体现得尤其突出。截止到2005年，全国有771个计算机科学与技术本科专业点，在校生超过了44万多。同其它专业相比，这两个数字都是全国第一。但是，我们看到：每年都有大量的计算机专业毕业生面临就业的困难，而另一方面，人才需求量极大的IT产业找不到足够的合格人才。以大连为例，十一五期间计算机人才的需求总量达到十四万，但截止到2007年1月，全市计算机人才总量只有四万人。但是，大量计算机专业毕业生的就业问题与IT企业找不到足够的计算机人才之间的矛盾依然比较突出。很显然，主要原因是我们培养的毕业生就业能力不强。具体地讲，就是毕业生的动手实践能力差，缺少创新精神，不能较好地胜任用人单位的工作。

2大连民族学院计算机专业人才培养模式的发展过程

大连民族学院计算机专业已经走过了十多年的历程，在我国民族院校具有一定的代表性。该专业的人才培养模式大体经历了三个阶段：

第一阶段：模仿其他院校教学计划的培养阶段(1995年-2002年)

1995年开始，我校招收计算机专业本科生。该时期主要是照搬或模仿其他重点院校的培养模式、教学计划，甚至很多课程几乎是其他院校计算机专业的翻版。虽然，本科教学培养方案每年都做了一些调整，但是没有什么实质性的变化，改革的重心仅仅停留在教学方法的改进和对课时的增减上，甚至存在因人设课的现象。

但是，这个时期计算机学科已经发生了很大的变化，社会需求和生源也发生了很大的变化。一方面，随着IEEE-CS/ACM推出的CC2001，计算机学科逐渐演变为方向明确的计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术和信息系统等专业，这种变化对当前的教学内容和课程体系的改革产生了很大的的影响；另一方面，尽管国家需要大量的计算机人才，但是不少用人单位认为计算机专业毕业生的综合素质不理想，因此，计算机专业的毕业生也开始出现就业困难。

第二阶段：调整阶段(2003年-2004年)

2003年开始，我校开始实施学分制改革，计算机学科专业又增加了软件工程和网络工程，招生规模逐年扩大，每个专业招生已经达到了120人左右。

我们根据计算机学科的变化和发展，结合近几年我院计算机专业毕业生的就业情况调查以及用人单位的反馈意见，对教学内容和课程体系进行了调整。经过调整，那些脱离实际、偏离培养目标的课程大部分被取消，恢复和增开了一些新课程，教学内容和课程体系逐渐趋于务实、合理、可行。

2004年，我们申请了教改项目“计算机类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”，该项目被批准为大连民族学院教育教学改革重点项目。通过项目组一年多的努力，重新修订了计算机科学与技术、软件工程和网络工程三个专业的本科培养方案。该方案得到了大连理工大学、大连海事大学、大连工业大学以及民族院校的计算机专家的好评。

第三阶段：全面落实新的人才培养方案阶段(2005年开始)

2005年开始，我院进入了全面落实新的人才培养方案阶段。计算机专业2005年获得国家民委所属院校毕业设计(论文)质量评比第一；2006年获得国家民委所属院校专业建设质量评比第一；2007年顺利通过教育部评估专家组的本科教学工作水平评估。

3大连民族学院计算机专业新的人才培养模式

大连民族学院计算机专业新的人才培养模式主要体现在二个方面：第一，明确了培养什么样的人才(即人才培养规格问题)；第二，调整和优化了人才培养方案。

第一，明确了面向应用的计算机人才培养规格。为了提出适合我院的计算机专业人才培养规格，我们连续三年进行了大连地区计算机专业毕业生的就业情况调查，并结合企业的反馈意见，提出了大连民族学院计算机专业人才培养规格，即“加强基础教育、拓宽专业面向、重视实践教学、强化素质教育”。

1) 加强基础教育。实践表明：对于我们的学生，在大学四年期间，如果兼顾“厚基础”和“强应用”，在实际操作中是不可行的。我们需要根据学生的实际情况和毕业生的就业需求，适度地控制公共基础课程和学科基础课程，不要过分地强调自身的系统性和完整性，而是有选择地构建基础课程体系。何况，计算机人才的职业成长潜力更多地取决于自身的学习能力，而不是基础知识的宽厚。对于应用型计算机人才，编程能力是他们从事计算机应用的核心基础。因此，加强基础教育就是要加强编程能力的培养，为选择不同的专业方向打下坚实的基础。

2) 拓宽专业面向。从学科发展来看，计算机学科已经演变为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术和信息系统等多个专业方向；从IT行业发展来看，一方面是分工越来越细，出现高度专业化。如：网络游戏、软件测试等；另一方面是技术复合越来越高，出现高度综合化趋势。如：嵌入式系统、电子商务等。因此，结合本地IT行业发展的实际需要，适度地拓宽专业面向，将有利于拓宽就业渠道。

3) 重视实践教学。对于应用型计算机人才，“应用”是核心。因此，所有的教学环节要高度重视实践教学，树立“学以致用，用中求新”的教育理念，构建理论与实践协调、课内与课外并重、有利于培养创新精神和实践能力的实践教学体系。

4) 强化素质教育。传统的高等教育主要是专业知识的传授，培养的是专门人才，而现代企业不仅需要专业知识，而且需要良好的职业素质。因此，在学校期间，职业素质的培养也是非常重要的。强化素质教育就是要加强学生的职业道德、团队精神、沟通能力以及社会适应能力的培养。

第二，调整和优化人才培养方案，构建了“三个阶段、四位一体”的渐进式计算机专业人才培养体系(如图1所示)。我们将大学四年分为三个阶段，即：公共基础和学科基础教育阶段(前期2年)、专业技能教育阶段(中期1年)和综合实践教育阶段(后期1年)。所谓“三个阶段”就是计算机专业人才培养的三个阶段：以编程能力为核心的基础教育阶段；以专业技能为核心的专业教育阶段；以就业能力为核心的综合实践阶段。所谓“四位一体”就是大学教育的每个阶段形成理论课、实践课、创新教育课、文化素质课“四位一体”的课程体系。“三阶段、四位一体”形成了“前期强化基础、中期融合专业、后期综合实践”的渐进式计算机专业人才培养模式。

1) 前期基础教育阶段。该阶段主要是突出编程能力的培养。根据“学科基础课程的深度要有一定的控制，基础知识应更强调应用”的原则，结合我院的实际情况和本地区人才需求状况，整合计算机学科基础课程，优化教学内容，形成了计算机学科基础大类平台。该平台主要包括：程序设计基础(整合了原来的计算机导论、高级语言程序设计)、面向对象方法、离散数学、数据结构与算法、计算机组成与结构(整合了原来的数字逻辑、汇编语言、计算机组成原理、计算机体系结构)、操作系统、数据库原理以及学科基础选修课程等。此外，学科基础实践环节除了课内实验以外，还有程序设计基础实训、数据结构与算法课程设计、数据库与信息管理课程设计等集中性实践教学环节。实践教学比例超过40%。

2) 专业教育阶段。该阶段以专业技能培养为目标，充分利用我校地处大连的地域优势，设置具有地方特色的专业课程群。根据“强化基础、拓宽口径”的原则，设置了专业基础课程模块、专业方向课程模块和专业选修课程模块，突出了专业技能的培养。此外，我们为了使毕业生能够适应大连对日软件外包的需要，专门开设了日语课程。

3) 综合实践阶段。该阶段以就业能力培养为目标，依托企业定制培训、毕业实习、毕业设计等教学环节，并通过社会调查、本科生科研、学科竞赛、课外科技创新活动等方式，进行综合实践训练，强化学生适应社会和独立工作的能力，尽量实现高校教育与企业需求的平滑过渡。

4) 课内实践。注重理论与实践的融合，主要包括理论课程的课内实验、独立设置的课程实验、集中性实践教学环节(包括课程设计、实习实训等)以及创新教育模块。

5) 课外实践。以有利于学生自觉获取知识、提高创新精神、增强实践能力，促进学生全面发展为目标，开展思想道德教育、学习能力培养、身心健康教育、就业创业指导、科技创新教育和文化素质教育等课外系列活动。

6) 创新教育体系。把创新教育融如入人才培养的全过程，以培养创新精神和实践能力为目标，形成了科研与基础课程融合、科研与专业课程融合、以及科研与课外实践活动融合的创新教育体系。其中，科研与基础课程融合就是给基础课程配上相应的创新模块课程和相应的竞赛，如电子设计大赛、程序设计大赛、数学建模大赛等；科研与专业课程融合就是在专业训练、课程设计等环节加大实际课题或模拟实际课题；而科研与课外实践活动融合主要体现在大学生“太阳鸟”科研项目、科研助手、科技竞赛、课外科技创新以及社会实践等活动之中。

7) 素质教育体系。把素质教育融入人才培养的全过程，以培养高素质的应用型计算机人才为目标，形成了德育素质教育、身心素质教育、文化和科技素质教育的素质教育体系。

4结束语

2005年开始，我们全面实施了新的人才培养方案，并且对03、04级的教学计划也进行了适当的调整。经过两年多的实践，已经显示出了明显的效果。

我专业本科毕业生初次就业率近三年来分别达到96.3%、100%、95.2%，就业率位于全国民族高校和辽宁高校前列。此外，我专业学生获得国际数学建模大赛一等奖1次，全国数学建模比赛二等奖13次，辽宁省数学建模比赛一等奖10次，辽宁省挑战杯二等奖2次，实用新型专利证书1个。还有，我专业学生的计算机仿真机器人代表队进入全国前8强，并被邀请参加2007“世界杯”足球机器人大赛。

但是，我们虽然在新的人才培养模式方面进行了几年的探索，现在还仅仅是开始，在新的人才培养模式落实过程中还会遇到新情况和新问题，如校企合作、师资队伍建设、教学内容优化等，我们将以与时俱进的精神，不断进行教育教学改革，不断探索在沿海开放地区发展民族高等教育和培养少数民族高素质应用型计算机人才的新路。

参考文献：

[1] 中国计算机科学与技术学科教程2002[M]. 北京：清华大学出版社，2002.

篇(3)

[关键词]卓越工程师；微机原理；教学改革；教学方法

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）07-0094-03

“卓越计算机科学与技术工程师”（以下简称为“卓越计科工程师”）专业是西南科技大学省级“卓越工程师教育培养计划”试点专业之一，旨在培养具有系统的理论、工程技术基础、良好的职业素养以及科技创新精神的工程师人才。培养模式采用“3+1”培养模式（三年在学校进行学习，最后一年在企业进行联合培养），着重培养学生的个性发展以及实践和创新意识，更深层次的挖掘学生才能，使学生能够全面均衡的发展，培养满足企业需求的工程师。“微机原理”课程是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程，主要介绍微型计算机的基本概念、基本工作原理及接口技术。通过本课程的学习，使学生能够从应用的角度出发，在理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术；初步掌握汇编语言程序设计的基本方法和上机调试过程；建立微机整体概念，具备利用微机进行硬、软件开发的初步能力。[1]

一、微机原理课程教学中存在的问题

经过多年的微机原理课程教学，笔者发现大多数学生对“微机原理”课程的学习积极性差，教学效果不好，学生反映课程内容比较抽象难以理解，学起来枯燥缺乏兴趣，实验形式单一、方法单调，因而对课程的学习兴趣大大降低。[2] [3]其存在的问题主要有以下几点。

（一）学习主动性、积极性低

首先，“微机原理”课程教学内容综合了微型计算机软、硬件的理论知识，要求学生既要掌握扎实的计算机硬件理论知识，又要有良好的面向机器语言进行程序设计的能力。这对于大多数没有实践经验，特别是基础又不扎实的学生而言，就会觉得这门课程内容很抽象、难懂，因而导致学习兴趣下降，学习主动性、积极性低。其次，课程内容多，知识点比较散乱，班级容量大（大班教学），教学主要以“老师讲”为主，学生参与互动、讨论少。

（二）实验教学设计不合理

课程以理论教学为主，实验教学安排内容比较少，并且在实验教学环节上主要安排验证性实验。这使得学生不用自己设计实验控制电路和控制程度，阻碍了学生发散思维。同时，学生对于实验只是走过场，不用自己动脑，时间长了就会使学生产生惰性。因此，实验教学起不到融合、验证和巩固理论知识的目的。

（三）考核方式不合理

该课程的考核包括理论和实验两部分，理论成绩由平时成绩、期末考试成绩按不同比例构成。期末考试成绩占总成绩的70%，实验成绩占总成绩的20%，平时成绩只占总成绩的 10%。因此导致教学过程管理薄弱，对教学过程考核检查不足，学生只重视期末考试成绩，其结果是对以后课程的学习和企业实训起不到铺垫作用。

二、教学改革方案

科学合理的课程教学设计、教学内容、教学方法和考试方式对于“卓越计科工程师”专业的学生掌握微机原理具有十分重要的意义。面向“卓越计科工程师”专业的“微机原理”课程的教学方案应着眼于四个课堂的有机结合，落脚点为课堂教学、实验教学、课外科技创新实践与企业实训，注重培养学生的个性化发展和自主学习。同时，以培养满足企业需求的工程师为目标，以学生实践和创新意识为主线构建课程的教学内容，以“应用”为主导选择课程的教学方法。

（一）以学生实践和创新意识为主线构建课程的教学内容

第一次课进行学前动员，不立刻讲授课程的内容，而是对课程作整体性、概括性的介绍，使学生明白课程的重要性及特点，让学生明白学习本课程对于熟悉和掌握现代计算机的基本概念和技术以及学习后续相关课程均具有重要意义。这样做能有的放矢，激发学生学习的动力。第一次课后，学生就会以主动和比较轻松的心态来学习后续章节的内容。

“微机原理”的基本理论与核心接口技术是课程重点讲授的内容，同时适当引入现代高性能和多核微处理器的先进技术及典型结构。现实中存在多种类型的微型计算机，但不论是哪种微机，都包含微处理器、存储器、并行/串行接口、定时器/计数器电路、A / D与D / A转换电路等几大模块，其对应的章节包括计算机的基本组成及工作过程、微处理器结构、指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入与输出、可编程I / O接口电路、A / D与D / A转换电路、总线及常见总线标准和高性能微处理器的先进技术及典型结构等。对于这些章节，重点讲授计算机的基本组成及工作过程、微处理器结构、存储器、接口技术。在学习各个知识点时，既要强调其是“基本理论”，又要要求进行“实践”。“卓越计科工程师”专业在进校的第三学期开设“数字电路和模拟电路”课程，学生对微型计算机硬件电路组成已有初步了解。在讲授“微机原理”的过程中，结合“数字电路和模拟电路”来讲解，能使学生对微机原理有一个感性认识，也加深对微型计算机组成原理的理解。如硬布线控制器原理，主要由环形脉冲发生器、指令译码器和微命令编码器组成，学生很难理解它的实质。这时就可以将硬布线控制器中的电路原理直观地展现给学生，方便学生理解记忆。在讲授微机基本原理和接口技术的同时，适当引入一些目前应用的新理论和新技术，让学生了解微型计算机的发展最新趋势，进一步激发学生的学习动力。如讲存储器时，可加入虚拟存储技术和云存储等新技术。

（二）以培养满足企业需求的工程师为目标加强实践教学

从教学课时和教学内容上加强实践教学。“微机原理”除了一些基本原理外，主要介绍各种接口技术，而这些接口技术在理论课中只抽象地介绍接口的工作原理，因而必须通过实践，让学生来设计接口电路，编写接口程序，少讲多实践，以此加深对微机接口技术的理解。具体的实验项目有微机仿真开发系统应用、模数与数模转换、键盘显示器接口、微机串行口通信、PCI设备操作、可编程并行接口、可编程定时 / 计数器与中断控制和基于微机的串行口通信8个单元实验，以及1个基于微机或单片机系统的自选题目的综合实验。实验项目多，需增加教学的学时。

微机原理实践教学平台可以有多种，包括固定结构的实验箱、软件仿真实验、基于FPGA的在线实验和基于E-Lab的硬仿真软件。[4]其中基于FPGA的在线实验和E-Lab的硬仿真软件实践教学模式充分利用现代信息技术，同时也保留了传统固定结构的实验箱模式的优点，可为实验教学提供实践平台，为“卓越计科工程师”专业学生设计多层次的实验项目。第一层次的实验主要为基础单元实验，主要包括：①数模和模数转换接口实验，实验目的是深化数模和模数转换电路的基本原理和接口方法、模数和数模转换芯片（ADC0809、DAC0832）的工作性能，掌握模数和数模转换的编程方法；②键盘显示器接口实验，实验目的是掌握键盘显示接口芯片8279与单片机的硬件连接方法、8279的编程方法，以及单片机内部定时器的使用方法；③微机串行口通信实验，实验目的是深化异步串行通讯的基本原理，掌握用微机串行口设计实现异步串行通信的方法，掌握串行接口芯片8251的工作原理和使用方法；④PCI设备操作实验，实验目的是了解PCI设备的工作原理和自动配置过程，掌握PCI BIOS的使用方法，熟悉自行开发的PCI实验接口卡的使用，为后续实验打下基础；⑤可编程并行接口实验，实验目的是深化并行接口的基本原理和实现方法，掌握并行接口芯片8255工作原理和使用方法；⑥可编程定时 / 计数器与中断控制实验，实验目的是深化PC机中断系统的基本原理，学会编写中断服务程序，掌握定时 / 计数器芯片8253的基本工作原理和使用方法。第二层次的实验是系统综合实验，通过学生自己动手，建立微机系统整体概念，训练系统综合设计能力和创新能力，如基于实验平台，自行完成实验项目（参考项目名称：电子琴、步进电机控制、温度控制系统、数字录音机、电子游戏等）。第三层次的实验是基于微型计算机的嵌入式系统设计实验。上面的前两个层次的实验面向所有学生，最后一个层次的实验主要针对创新和实践能力较强的学生设置。

（三）以“应用”为主导选择课程的教学方法

1.角色变换与混合式教学方法相结合。首先，教师要完成从“以教师为中心”的传统教学观念转变到“以学生为中心”的新观念。其次，教师要完成角色的变换，从以讲台为主的角色转变为指导为主的角色，教师在课程教学过程中主要发挥讨论、评价、导论的作用，对学生的学习进行指导、互动和示范，当好学生的课程学习服务员。再次，最重要的是要变革课堂教学方式，利用基于MOOC开放课程资源和翻转式 / 混合式教学模式提高课程教学效果。基于MOOC开放课程资源和翻转式 / 混合式教学模式的核心是让学生成为学习的主人，学生除了课堂时间外，还可以利用个性化时间和碎片时间进行课程学习。同时，学生自学、相互学习、师生互动、学生与学生互动及教师指导成为重要的学习方法。[5] [6]

2.学生以小组形式进行学习。“卓越计科工程师”专业培养具有扎实的计算机科学与技术理论基础，系统熟练地掌握计算机科学与技术学科专门知识及基本技能，并具备团队协作和有效交流能力、优秀的科学文化素质及创新实践能力，能从事软硬件工程技术研制、设计、开发、管理、服务等工作的应用型、复合型的高级技术人才。由于软硬件开发和管理是一项复杂性系统工作，这就要求开发和管理人员具备很强的创新实践能力、团队合作能力、自学能力以及组织协调能力。学生以学习小组形式进行学习可以很好训练学生的这些能力。把班级学生按照性别比例、性格特长、宿舍、成绩、团结协作能力等均衡合理划分各学习小组（3到5人为一组较为合适）。在课堂上，主要以小组为单位进行讨论、提问，同样在实验及课后作业或基于MOOC开放课程资源学习等上也还是主要以小组为单位，在课程结束后以小组为单位进行课程考核。为了能让小组的每一个成员有机会得到能力的锻炼，在进行提问、讨论、实验等教学过程中小组成员必须轮换阐述本小组学习成果及观点。这样的学习方法会使那些学差生在小组其他学生的帮助下变得主动学习。

（四）以考核学生创新能力为原则突出项目实践成绩

现有的考核方式（期末考试成绩占总成绩的70%，实验成绩占总成绩的20%，平时成绩只占总成绩的10%）忽视了课程教学过程的重要性，只重视课程基本理论教学，轻视教学实践，重视知识概念的记忆，轻视创新实践能力。因此对于“卓越计科工程师”专业学生的培养来说，应建立以学生创新实践能力为导向，以注重学生能力考核为主的考核方案，切实培养学生的团队协作、有效交流、创新、实践等能力。可将考核成绩中平时成绩占总评比例的10%增加至30%，其中平时成绩主要由课堂参与小组讨论、回答问题、参与课堂互动、课堂作业、出勤、阶段性大作业情况等共同构成，降低期末考试比例，并且在期末试卷中增加主观题的考查内容。同时，在实践考核中，不能仅仅以实验结果来判断学生实践成绩，而是应该注重考核学生分析问题、解决问题的能力，突出项目实践成绩。

（五）锻炼学生社会适应性能力和培养自学能力

科学技术的发展日新月异，竞争日益激烈，人们要跟上不断发展变化的社会，就需要自学。就“微机原理”课程的学习内容和学习要求来说，相对中学课程内容的学习比较灵活，发挥的空间大。因此，课程教学过程中应鼓励学生自学与课程相关和感兴趣的知识，这对于提高学生科学素质和专业技术能力是非常有帮助的。首先，教师在专业课程的教学中让学生意识到自学的关键性。其次，结合MOOC开放课程资源，让学生自主学习本课程或相关课程知识点，布置适量课后作业或课后论文，让学生自主完成。最后，教师要检查学生课程的自学情况。检查形式可多样，如组织讨论、QQ群互动或开报告会等，鼓励学生阐述通过自学所得，以此进一步激发学生的自学热情。

在“微机原理”课程中，从教学计划的制订，到使用灵活的教学方法，科学合理地进行教学改革实践，不仅能够提高学生学习这门课的兴趣和热情，而且对学生实践创新能力的培养是一个有益的尝试。同时，也培养了学生的创新思维和创新能力，更深层次的挖掘学生才能，使学生能够全面均衡的发展。随着信息技术的发展，“微机原理”课程教学改革的探索还在继续。只有寻求更科学合理的教学改革方案，才能够有效的提高教学质量，以达到“卓越计科工程师”人才培养的目的。

[ 注 释 ]

[1] 侯利娟.《微机原理与接口技术》课程教学方法改革初探[J].教育教学研究，2011（12）：120-121.

[2] 李秋洁.“微机原理及接口技术”课程教学探讨[J].教育教学论坛，2015（4）：127-128.

[3] 韩松.“微机原理与接口技术”教学改革与探讨[J].中国电力教育，2012（10）：36-38.

[4] 周丽涛，刘越，彭立宏.探索MOOC在计算机实践教学中的应用[J].计算机工程与科学，2014（4）：118-122.