有关计算机硬件基础论文
计算机教学是高校教学中不可缺少的重要部分,然而目前很多计算机教学都相对较为落后,并且不能适应社会对人才的基本需求,因此还需要对计算机硬件基础课程进行改革,从而更好的适应社会发展的基本需要。下面是小编为大家整理的有关计算机硬件基础论文，供大家参考。
有关计算机硬件基础论文范文一：“计算机硬件技术基础”创新教学研究
摘要：在深入分析“计算机硬件技术基础”课程在传统授课模式下所呈现的一些现状后，分别从教学内容、教学手段以及教学方法三个方面提出了一些切实可行的创新理念与创新方法，并逐步应用于实际教学中，对于提升学员的学习兴趣与学习能力起到了一定的效果。
关键词：创新教学;电子示教板;5-4-3方法
作者简介：崔静(1982-)，女，河北阜平人，军械工程学院信息工程系，讲师;李宁(1982-)，男，河北衡水人，军械工程学院训练部，讲师。(河北 石家庄 050003)
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079(2013)08-0041-02
一、创新教学的内涵
“计算机硬件技术基础”是一门基础性课程，其主要依托8086系统机，重点讲述了8086CPU系统结构、存储器组织特点以及相应接口芯片工作原理。由于课程理论性较强，内容难度较大，在授课过程中学员经常会出现枯燥厌烦的情绪，因此如何提高学员的学习积极性和学习热情，提高学员的实际动手能力就成为了每一名授课教员亟待解决的问题，而要解决这些问题的根本途径就是创新教学。
当前，教学过程中所能采用的教学方法和教学手段十分丰富且都较为成熟，因此笔者认为本文所理解的“创新教学”并不仅仅拘泥于在“教”的方法、手段和内容上不断探索，寻求突破，同时应兼顾于“学”，特别是对于基础类课程的教学，如何通过将现有的各种教学方法手段有机结合充分调动学员的学习热情和主动性，进而提高教学质量，并同时拓展学员的知识能力和素质，这才是课程创新的最终落脚点。而实现这一目的的最有效途径就在于结合课程自身特点不断完善教学全过程的科学谋划和总体设计。
因此本文在充分分析实际授课过程中存在的一些问题后，以具体的讲解内容为例详细阐述创新教学在计算机硬件课程中的应用。
二、课程授课方式的现状
1.教员始终占主导地位
传统授课常表现为“你写我记，你讲我听，你出题我解答”的模式，过多强调教员的主导作用，结果教员在课堂上从始讲到终，力求把所有知识点都灌输给学员。一节课结束，教员讲得筋疲力尽，学员听得迷迷糊糊，效果自然不佳。尽管结合了丰富的多媒体手段，但是在课堂上仍会出现学员分神、打盹的现象。出现这些情况的根本原因在于，学员始终处于被动模式，一直充当着观众的角色，没有真正融入到一节课当中。因此如何提高学员的学习能动性则成为了创新教学的首要目的。
2.课程设计平铺直叙
计算机类课程不同于数学、物理等课程，没有较强的逻辑性，因此在内容讲授中通常都是按照以基础知识为起点，由浅到深，由现象到本质，一步一步解决问题的步骤来进行内容的安排。
比如在讲“可编程定时器/计数器芯片8253”时，往往第一步讲芯片的功能，第二步讲芯片的引脚与内部结构，第三步讲芯片的编程，这种授课顺序对于知识的传授顺理成章，但是知识点之间的衔接显得过于生硬，内容编排没有任何悬念，使学员在学习过程中没有形成明显的问题链，容易失去学习的热情和积极性。因此如何巧妙合理地设计一节课的知识内容也成为了教学创新中不可忽略的。
3.学员课堂参与度低
在目前的教学过程中，学员实际参与的环节也仅限在课堂上回答教员的提问。虽然教员也会给学员布置课下的预习与复习任务，但是并非所有的学员都以积极的态度来完成这些任务，甚至有的学员抱着得过且过的思想对待课下的相关学习任务。长此以往，课堂上不能吸收消化的知识在课下又不去认真揣摩、研究，这势必造成旧知识没有消化、新知识又不能吸收的窘境，从而造成学员的学习态度日渐消极，学习效果差强人意。因此如何帮助学员克服思想上的惰性，使其能够认真对待预习与复习任务，促进学员理解与吸收所学的知识，也成为了创新教学需要思考的问题。
三、创新教学在课程中的体现
1.创新教学的设计理念
开展创新教学的首要任务是有明晰的创新理念。创新理念的根本目的是为了更好地促进“教”与“学”之间的互动，因此理念的提出既要满足实际需要又要对学员的未来发展有所帮助。基于上述考虑，本文将“四个充分结合”的理念融入到了计算机硬件课程中。
第一，理论教学与实践演练充分结合。通过学习该课程，对学员的最终培养目标并不仅是掌握相关理论，更应侧重于在理论基础上的实践应用，真正做到学以致用。
第二，教员讲授与学员自学充分结合。教员在“授业、解惑”的同时更应做到“传道”。通过引导，让学员在自主学习的过程不断启发思考、总结规律、掌握方法，达到“授之以渔”的目的。
第三，调动热情与硬性要求充分结合。并非每名学员都会认真自觉地投入课程学习，因此，在采用多种教学手段、方法增强课程自身吸引力的同时，还要通过提出硬性要求激励、引导学员开展学习。
第四，知识传授与素质培养充分结合。综合素质的高低是衡量人才培养质量的重要标准，而课程教学作为人才培养的主渠道，不应仅局限于讲授课程内容本身，还应为提升学员的综合素质创造条件。
2.创新教学的具体实施
(1)教学内容的创新。为了改变平铺直叙的授课内容，活跃课堂氛围，在每节课的内容编排上教员都应精心组织，尽量使本堂课内容生动而具有悬念，能调动学员积极思考。下面就以“可编程定时器/计数器芯片8253”为例详细说明教学内容如何实现创新。
第一，巧妙引入教学内容。对于8253芯片，在学员看来这是一个全新而陌生的芯片，因此对于芯片的引入，笔者就以2008年奥运会中一组经典镜头——“历史的足迹”为例来引入。在这组镜头中，通过计算机定时控制燃放29枚烟花，形成29个足印，每一个足印以恒定的速率向会场中心移动，预示着中国将成功举办此次奥运会。看完简短的视频后，教员可以向学员提出问题：29枚烟花是如何实现定时燃放的?用什么技术可以实现定时控制?由于这组镜头学员大都比较熟悉，因此对于提出的问题不仅容易理解而且将会产生浓厚的兴趣，教员可借此机会提出定时器的概念。 第二，合理设置悬念情节。在引入了8253芯片后，教员可以直接向学员提出假设，即用8253实现对烟花燃放的定时控制，引起学员对8253芯片的强烈兴趣。教员进而采用倒推的方式，以8253的工作原理为起点，在讲述原理过程中逐步引入8253的内部结构与外部引脚等相关基础知识，这样就在离散的内容之间增加了紧密的逻辑关系，整个课堂气氛不再是沉闷平淡。
第三，丰富多彩的课后小结。在所有知识点讲解结束后，最终教员要进行内容小结，小结的形式尝试脱离以前常规的总结模式，而以一个仿真模拟软件取而代之。比如可以利用本节课知识模拟8253的简单工作过程，最终实现烟花的定时燃放。如图1所示。
(2)教学手段的创新。在硬件课程的学习中，由于所讲的知识比较抽象，学员总觉得有些芯片的内部结构看不到、摸不着，不能深入理解相关知识点。这时，教员在授课中可提供一些类似描述芯片内部结构的“电子示教板”，让学员根据自己的理解可以动态地在示教板中进行操作，自行将所学的芯片知识在示教板中灵活运用。如图2所示。这对于激发学员的学习兴趣、巩固基础知识发挥了重要的作用。
(3)教学方法的创新。教学创新的根本目标是提高学员的学习热情，使学员在快乐与兴趣中不断探索知识、解决问题，最终提高其自身的综合能力素质。因此在实际教学中除了在客观上不断提升课程的吸引力外，比如教学内容与教学手段的创新，同时还应该在主观上对学员进行激励与督促，目的是让大多数学员都能够积极参与到课程中来。基于这个思路，笔者将一种使学员具有较高参与度的教学方法引入到了硬件课程中，这种方法简称为“5-4-3”法，具体描述如下：
“5”即课堂前5分钟。主要针对上次课布置的课后作业以随机抽点的方式对学员进行检查，并解答学员的有关疑问。
“4”即课堂中间的4分钟。主要针对上次课布置的自学预习任务，以随机抽点的方式安排学员进行讲授。对于讲授的内容，教员应精心安排，内容既不能太难，这样会打击学员的积极性，但也不能过于简单。最好是让学员能通过以前所学的旧知识，再结合预习的新知识最终将布置的任务顺利完成，这样就达到了知识点之间承前启后的目的。
“3”即课堂后期的3分钟。在基础知识基本讲解完的基础上，教员可以设计一道思考题让学员思考讨论，这对于拓展学员的思维能力起到了一定的作用。
四、小结
本文从实际教学出发，结合课程中具体的“可编程定时器/计数器8253芯片”分别从教学内容、教学手段以及教学方法三个方面提出了一些切实可行的创新理念与创新方法。这些方法的综合运用在实际运用中发挥了一定的作用，学员的整体学习效果有了显著提高。
参考文献：
[1]孙怡，张敏.基于任务驱动的计算机教学探讨[J].高等农业教育，2012，(5).
[2]刘卓会.创新教学模式 打造高效课堂[J].中国教育技术装备，2012，(9).
有关计算机硬件基础论文范文二：高校计算机硬件基础课程教学探索
摘要：在计算机硬件技术基础课程中开展了“口袋实验室”的探索。为学生提供软硬件资源，在课后进行自主学习与创新，提高了教学效果。
关键词：软件基础;教学探索;高校计算机
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324(2014)42-0165-03
一、引言
随着信息技术的发展，计算机硬件基础课程已经成为了理工科专业学生的必修课程，它的综合性和实践性强，是后续专业课程学习的基础。该课程是硬件和软件相结合的一门课程，在硬件设计方面，达到能设计接口电路的水平;在软件开发方面，培养学生使用汇编语言或者C语言进行程序设计的能力，达到能编写接口程序和设备驱动程序的水平。通过该课程的学习，使学生掌握计算机的基本组成结构和工作原理，更重要的是使学生掌握硬件电路设计与应用开发能力，培养学生运用理论知识解决实际问题，因此课程的实践性非常强。
二、计算机硬件基础课程教学中存在的问题
由于该课程教学内容比较抽象，知识点多，学生普遍反应不好学，学习起来缺乏兴趣，这样就更加大了该课程在教学上的难度。主要体现在以下几个方面：
(一)在教学方法方面
传统的教学方法基本以教师讲授为主，学生大多只是被动地接受。由于课程涉及的概念多、专有名词多、接口芯片多，理论基础复杂，往往使初学的学生感觉入门较难。计算机的接口设备之间通常使用汇编语言编程，而该语言属于低级语言，编程复杂，比C语言等高级语言更难掌握，单纯理论讲授使学生难以理解，会使学生觉得枯燥无味，失去学习的兴趣。由于该课程的逻辑性和完整性强，计算机的内部结构是指令系统的基础，不同的CPU采用的指令各不相同，而指令系统又是汇编语言程序设计的基础，指令掌握不好，就会给编程带来困难，各部分知识衔接紧密，一环扣一环，因此，学生必须全面地掌握各个知识点，否则将会严重地影响学习效果。该课程还有一个特点就是硬件电路图多，接口芯片应用举例多，包括各种芯片的内部结构图、时序图、硬件电路图等，接口芯片的应用不仅仅要设计硬件电路，而且要编写应用程序，画出程序流程图等。
由于硬件学习的难度较大，因此在学生中普遍存在重视软件忽视硬件的现象。产生这种倾向的原因是多方面的：一方面是硬件课程掌握起来花费的时间多，个别学生存在急功近利的错误认识等;另一个重要的方面是硬件系列课程的教学改革力度不够，使得目前的教学方法无法与飞速发展的计算机技术接轨，无法满足学生获取新知识的需求。
(二)在教学内容方面
计算机硬件基础课程基本上都是以微机或者单片机为蓝本来学习计算机原理，教材内容覆盖面大。课程往往是以8086/8088、80386或是80486微机的结构为主线，首先讲不同类型微机的硬件结构以及对应的指令系统，然后是基于该系统的汇编语言程序设计，最后是各种接口芯片的结构及应用。但是由于理论学时有限，在教学过程中只能够选择一种微型机芯片或者是某种型号的单片机进行教学，为了适应微型计算机系统的飞速发展，必须改革教学内容，既要强化基础知识，又要加强对学生应用能力的培养;既要把典型的微型计算机原理和架构传授给学生，又要把计算机技术发展的最新水平和状况介绍清楚，使学生能够举一反三、触类旁通，通过学习一种典型的芯片达到对同类芯片的普遍认知，从而具备独立自主的学习能力。其次，随着信息技术的高速发展，微型计算机更新换代频繁、新产品和新技术不断涌现，硬件基础教学中的基础性和先进性、前沿性的矛盾比较突出。当今的微型计算机已经从原来的32位全面进入64位。而现在的教学中还是以16位微机为基础的。因此，该课程内容显得繁杂难学，跟不上时代。
教学内容的改革主要思想是要增加对现代微型计算机系统的介绍。在常规教学内容的基础上，增加现代微机系统中的新技术、新应用和新方法，如USB总线技术、高速缓存Cache技术、多核技术、高性能计算机、计算机体系结构等知识的介绍，以32位微机的典型代表80486和Pentium作为基础教学内容，选用教材也应该反应这种变革，同时兼顾64位微机的介绍。这样既开阔了学生的视野，让学生能更深入地理解软、硬件结合设计系统的方法，又能增强学生将来就业的竞争性。
(三)在实践教学方面
由于计算机硬件基础课程是一门实践性非常强的课程，只有通过实践才能真正地理解其中的知识点，使学生不仅知其然，而且知其所以然。当今社会提倡创新能力的培养，学生如果不通过动手实践，只是死记硬背书上的理论，无法达到教学的目的。但是，由于实践教学中存在的实验设备不足、方法单一，实验内容不能达到学生能力培养的目的，再加上知识点多，学生的学习时间有限，忽视对实验结果的深入分析和理解，导致部分对实践教学内容失去兴趣，往往难以把实验的内容应用在后续的学习和工作中。因此，当前的实践教学无法培养学生必要的设计、创新能力，无法使学生感受到所学知识的应用价值，有必要在这一基础上进行能力培养的扩展。以为国家培养合格人才为目标，重视实践教学的作用，改进教学内容，把实践教学放到和理论教学同等重要的地位。
现在的硬件基础实验多为验证性实验，缺乏综合性实验和设计性实验。学生往往是照抄书上的程序，然后在实验设备上运行来观察运行结果，没有充分发挥学生的创新思维能力，更无法提高学生自主学习获取知识的能力，因此教学效果不理想。目前大，多数高校计算机硬件基础课程都是采用某种类型芯片的实验箱进行，而这些实验箱提供的实验内容为固定模块化的组织形式，学生只需要连接较少的导线，输入现成的程序就可以完成实验，由于实验内容和方法的局限性，学生处于被动接受的地位，从而使学生无法发挥主动性和创造性。
三、基于“口袋实验室”的实践教学新模式
以往学生做硬件类实验都必须在硬件基础实验室里进行，用到的实验器材包括面包板、电源、万用表、示波器等，但是由于实验仪器陈旧、老化，实验内容落后于技术的不断发展。而且由于学生人数远远多于实验设备数，往往是几个学生一组做一个实验。甚至有时候由老师将实验过程和结果向学生展示，而学生得不到充分的应用实验设备的机会。随着新技术的发展，目前的小型硬件开发板已经可以通过USB接口连接到电脑上，再配合图形界面的闪存编程器和调试工具等就能完成硬件基础实验，让学生的实验不再局限于在传统的实验室进行。 国内一些高校已经开始推行“口袋实验室”的教学创新，口袋实验室是将名片大小的实验板卡发到每个学生的手上，装在口袋里可以随身携带，随时操作，在完成各种基本实验的基础上，激发学生的兴趣，发挥学生的独创精神。清华大学、华中科大、浙江大学等国内名牌高校已经开始大力推行口袋实验室的实践和创新，其他高校也紧随其后。比如，华中科技大学电信系的150名学生每人拿到了德州仪器(TI公司)捐赠的一块能揣进口袋，仅有名片大小的LaunchPad开发板，学生可以在寝室、图书馆等地轻松做实验。清华大学学生则获得了Xilinx公司捐赠的Spartan 3开发板。浙江大学的学生以分组的模式开展，每个小组使用一块开发板。为使学生真正掌握所学内容，不设实验室实验，学生分组后发给实验板和软件，课下自行安排，不设统一的作业，由分组学生自行讨论后制定设计课题，以发挥学生的创造性和积极性。不设笔试性考核，进行全部学生参加的各组自选课题大作业演示和答辩，期末的答辩和演示成为教和学的最好检查。国内其他一些高校也开始了口袋实验室的创新尝试，使用的开发板大多以Xilinx，Altera公司的FPGA板卡为主。
借鉴其他高校的成功经验，我们在计算机硬件基础课程的教学过程中开展了“口袋实验室”的创新研究，按照方案制定、授课实践、形成结果、总结推广的步骤实施。其中，方案的制定需要决定硬件开发板的选型和配套开发软件，由于FPGA芯片具有静态可重复编程以及动态系统重构的特性，可以像软件一样通过编程来修改硬件的功能。学生可以通过硬件描述语言完成各种数字电路到高性能CPU的设计。使用FPGA还可以缩短设计时间，特别是当电路有少量改动时，FPGA的优势更加突出，因此，采用FPGA芯片进行口袋实验室的选型优势较为明显。与开发板配套的软件资源丰富，并且要提供丰富的实例以供学习分析。除了给学生提供硬件开发板和配套的软件以外，编写基于FPGA的硬件实验参考教材供学生学习参考。开发板的管理采取学生分组借用的方式，建立损坏赔偿机制，促使学生养成认真细致的工作作风。学生可以选择在宿舍、机房、实验室等场合进行实验。
在实验内容的设计上分为三个类型，验证性实验、设计性实验和综合性实验。紧贴硬件基础课程的理论教学过程，要求学生完成存储器设计实验，I/0中断实验、输入输出接口实验、A/D和D/A实验等基本理论实验。并且及时更新实验内容，循序渐进地培养学生的实际动手能力，为学生开展自主创新活动提供条件。为此，可以将多个独立的验证性实验内容组合成一个综合实验的方式来实现，如将5255并行芯片、8254定时器及8259的中断实验，综合成一个由中断及定时器控制的彩灯循环显示电路的综合设计性实验，培养学生的系统设计能力和独立工作能力。还可以利用当前应用广泛的PCI、USB线以及Windows驱动程序编写等内容，要求学生分组进行设计课题的制作，设计课题由学生自选题目，该题目可以与每年进行的全国大学生电子设计大赛项结合，以发挥学生的创造性和积极性。对于综合性和创新性实验，学生需要撰写实验报告，总结个人实验的结果和体会，通过实验报告的撰写可以培养学生对科技活动的总结能力，科技论文的写作能力。并且采取课堂汇报的方式，由学生讲解、演示，教师提问的方式进行考核。学生通过课题设计熟悉用语言实现数字系统的多种方法，学会工程调试的基本思想，理解数字系统设计的整体概念，体会团队合作的重要性。使学生具有了一定的软硬件开发能力，还可以让学生了解当前计算机应用领域的先进技术，接受新的设计思想和方法，培养学生自主创新能力，可以更好地适应今后的工作和学习，达到良好的实验效果。
四、结束语
计算机硬件基础课程是一门理论性和实践性都很强的课程。随着计算机技术的不断发展，课程的内容也产生了很多新的元素，这就要求改进传统的实践教学模式以适应素质教育和鼓励创新能力培养的要求。基于口袋实验室的计算机硬件课程教学模式可以在学时数有限的约束条件下，为达到较好的教学效果提供支持，体现学生自主学习的新思路。解决计算机硬件基础课程重理论、轻实践的弊端，改善硬件类课程实验设备不足、教学力量薄弱的瓶颈，增强学生的动手能力。
参考文献：
[1]刘多文.关于计算机硬件实验教学改革的思考[J].电脑知识与技术，2010，(19).
[2]熬志光.非计算机专业“计算机硬件技术基础”课程教学研究[J].计算机教育，2009，(10).
[3]黄雷，南建国.“计算机硬件技术基础”实践教学改革探讨[J].军队院校计算机基础教学探索研究，2010.
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