高等院校非電類工科專業(yè)計算機課程的思考_優(yōu)秀論文VIP

1、 高等院校非電類工科專業(yè)計算機課程的思考 引言： 隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展, 計算機課程已經(jīng)成為大學(xué)的公共課程, 幾乎所有的專業(yè)都學(xué)習(xí)計算機相關(guān)課程。目前, 高等院校的計算機教學(xué)主要分兩類：一類是指計算機專業(yè)的學(xué)科教育;另一類是面向非計算機專業(yè)大學(xué)生的計算機基礎(chǔ)教育。然而, 非計算機專業(yè)的學(xué)生畢竟占全體學(xué)生的絕大多數(shù), 而且其專業(yè)領(lǐng)域千差萬別, 因此, 這些學(xué)生對于計算機的基礎(chǔ)知識的掌握, 以及對于計算機學(xué)習(xí)的要求都相差很大。比如對于社科、文管相關(guān)專業(yè)的學(xué)生, 他們大多數(shù)人將來的工作和學(xué)習(xí)都不需要太艱深的計算機知識, 因此, 一本基礎(chǔ)的計算機組成原理教材并結(jié)合學(xué)習(xí)一些網(wǎng)絡(luò)知識和技能、相關(guān)的計算機語

2、言(比如C語言)和相關(guān)專業(yè)的典型軟件(如Office等)就足可以讓他們應(yīng)付將來的工作和學(xué)習(xí)。而對于非計算機專業(yè)中電類專業(yè)學(xué)生, 由于他們以后的工作主要是基于計算機、單片機、智能系統(tǒng), 因此, 這類學(xué)生對計算機知識的要求相對前面的學(xué)生要高很多, 比如他們除了學(xué)習(xí)計算機組成原理, 還要學(xué)習(xí)計算機原理與接口技術(shù)、單片機原理, 以及一些較難掌握的計算機語言, 如匯編語言、C+語言, 甚至有些學(xué)校還要求其學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫知識以及離散數(shù)學(xué)教程。因此, 由于專業(yè)自身的特點, 對于電類非計算機專業(yè)的學(xué)生, 其對于計算機知識理解與掌握要遠遠高于其他給計算機專業(yè)的學(xué)生, 甚至接近于計算機專業(yè)的學(xué)生。 那么, 上述非計算

3、機專業(yè)中, 除了社科、文管以及電類專業(yè)以外, 還有一大類非電類專業(yè), 如機械、能動、核能、材料、化工、建筑等等工科專業(yè)。這些非電類工科專業(yè)自身對于計算機知識的要求就很不一樣。比如核能領(lǐng)域的學(xué)生, 如果主要是搞熱工流體方面的研發(fā), 則對計算機知識的要求不高;如果搞核技術(shù)方面的研發(fā), 則其對計算機知識的要求和電類專業(yè)是完全相同的, 甚至要求能獨自設(shè)計電路板、單片機以及DSP智能系統(tǒng)。 因此, 對于非電類工科專業(yè)的計算機課程的學(xué)習(xí), 用非計算機專業(yè)的計算機教學(xué)方法、一刀切的方式來對待是不科學(xué)的。這也是讓這些非電類工科專業(yè)的計算機課程教師頭痛的事情。正是基于這樣的考慮, 本文在分析高校非電類工科專業(yè)計

4、算機教育問題的基礎(chǔ)上, 提出了一些新的教學(xué)思路和方法。對非計算機專業(yè)的工科學(xué)生的計算機課程的學(xué)習(xí)提出一點建議, 以期拋磚引玉。 本文結(jié)構(gòu)如下, 引言部分提出了主要問題, 第二部分詳細分析了目前非電類工科專業(yè)的計算機課程存在的問題, 第三部分提出了解決的辦法, 最后一部分給出結(jié)論。 一、非電類工科專業(yè)計算機課程存在的問題 筆者曾經(jīng)在哈爾濱工程大學(xué)的核能科學(xué)與工程專業(yè)任教, 主講微機原理與接口技術(shù), 本課程共用學(xué)時56學(xué)時, 包括48學(xué)時理論課以及8學(xué)時上機實驗課。曾用教材共有兩本, 一本是清華大學(xué)出版社出版的微型計算機原理及應(yīng)用(第三版), 由鄭學(xué)堅、周斌編著。另一本是機械工業(yè)出版社出版的計算機

5、組成原理, 主編為耿恒山。當(dāng)然, 本課程只講授教材中的部分內(nèi)容, 主要包括計算機的基礎(chǔ)知識、計算機的基本工作原理、處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)匯編語言以及計算機的輸入輸出接口。 經(jīng)多年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn), 每次課程結(jié)束, 大多數(shù)學(xué)生都幾乎完全無法掌握這門課程的基本理論, 比如觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、計算機基本工作原理、CPU的基本原理、指令系統(tǒng)以及一些計算機接口技術(shù), 諸如8255芯片、8259芯片等。 筆者在2012年針對計算機基本工作原理的理解程度對自己所教的班級以及另一個教師所教班級共63名學(xué)生進行的一次調(diào)查。 筆者在2012年針對所用教材的難易程度微型計算機原理及應(yīng)用(第三版)對自己所教的班級以及另一個教師

6、所教班級共63名學(xué)生進行的一次調(diào)查。 筆者在2013年針對所用教材的難易程度計算機組成原理對自己所教的班級的32名學(xué)生進行的一次調(diào)查。 針對2013年期末考試的最后一道比較典型的接口編程填空題, 筆者發(fā)現(xiàn), 全班31個人, 只有一個同學(xué)得了滿分, 而其他試卷大多數(shù)不是空著就是不知所云。 有很多學(xué)生在學(xué)完這門課后居然問我, 5V的電平在計算機里面是如何產(chǎn)生的?觸發(fā)器有沒有電源?觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)是什么?諸如此類基礎(chǔ)性問題。筆者分析發(fā)現(xiàn), 對于非電類工科專業(yè)的學(xué)生, 雖然表面上看來是由于課程太難導(dǎo)致學(xué)生無法掌握, 其根本原因在于非電類工科專業(yè)的計算機的相關(guān)基礎(chǔ)課程設(shè)置不全面, 很多課程比如數(shù)字電路、模擬

7、電路、電工學(xué)基本沒有學(xué)過。而我們目前并沒有針對這類專業(yè)的合適教材, 因此, 導(dǎo)致上述問題是可以理解的。正是針對這個問題, 本文提出如下的解決思路。 二、非電類工科專業(yè)計算機課程改革的思路 (一)學(xué)習(xí)目的調(diào)整 人們常說, 計算機學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用, 這是有一定道理的, 但是也需要具體問題具體分析。比如對于我們前面提到的非電類工科專業(yè)的學(xué)生。現(xiàn)在非電類工科專業(yè)的學(xué)習(xí)課程本身也很復(fù)雜, 以動力能源類專業(yè)為例, 其主要課程除了熱工物理之外, 還有流體力學(xué)等大量基礎(chǔ)性且難度很大的課程, 學(xué)生們在這樣的教學(xué)要求下, 是很難達到計算機應(yīng)用這個目的。因此, 以這個目的為落腳點來進行課程的設(shè)置與教學(xué), 最后導(dǎo)致

8、學(xué)生連基本的計算機原理都無法理解, 其計算機應(yīng)用的目的就成為了空中樓閣, 難以達到。基于此, 本文建議, 將非電類工科專業(yè)的計算機課程的學(xué)習(xí)目的由計算機應(yīng)用改為計算機原理學(xué)習(xí)。我們這里對學(xué)習(xí)目的的要求并不是無原則地降低, 而是基于現(xiàn)實形勢所做的調(diào)整。因為： 1.很多非電類工科學(xué)生以后不一定從事與計算機相關(guān)性很高的專業(yè), 因此對于這部分人, 過多的學(xué)習(xí)計算機課程并無太大必要。 2.改變學(xué)習(xí)目的是為了更好地學(xué)習(xí)、理解這門課程, 太高的目標(biāo)并不一定帶來好的結(jié)果, 稍微降低一些目標(biāo), 反而能使這些學(xué)生學(xué)得更好。 3.對于其中的一部分人, 將來工作可能需要較 艱深的計算機知識, 但是我們現(xiàn)在的改革也是必

9、要的, 因為對于計算機原理更好地理解對以后深入學(xué)習(xí)計算機專業(yè)的知識是有極大的好處的。 筆者認為, 非電類工科專業(yè)的計算機課程學(xué)習(xí)的目的如果改為以學(xué)習(xí)計算機原理為主, 再輔以應(yīng)用, 將會收到更好的效果。 (二)教材改革 調(diào)查發(fā)現(xiàn), 在目前的計算機教材市場上并沒有專門針對非電類工科專業(yè)的計算機教材。筆者認為, 有必要針對這類專業(yè)的特點, 專門設(shè)計一本針對性較強的教材, 在這里有如下建議： 在教材的緒論部分, 應(yīng)著重介紹計算機的基礎(chǔ)知識, 以計算機的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論為主, 包括數(shù)制、布爾代數(shù)以及加法電路。布爾代數(shù)部分應(yīng)著重講解邏輯函數(shù)的概念, 包括真值表、最大項、最小項以及卡諾圖原理。這部分直接關(guān)系到后

10、面處理器結(jié)構(gòu)中指令譯碼器以及控制器的基本設(shè)計原理。第二部分為計算機的基本組成電路。以計算機的基礎(chǔ)硬件理論為主, 包括觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)和原理、R-S觸發(fā)器、D觸發(fā)器以及J-K觸發(fā)器、寄存器和較典型的門電路。第三部分則為全書的重點章節(jié), 講授計算機的基本工作原理, 主要包括計算機結(jié)構(gòu)的簡化形式、最簡單的指令系統(tǒng)、基于簡單指令系統(tǒng)的程序設(shè)計、執(zhí)行指令的例行程序、微處理器中的控制部件。這部分難度較大, 卻是整門課程的基礎(chǔ), 建議課時量安排在全部課時量的三分之一左右。對于這該部分章節(jié)的理解直接決定了學(xué)生對于匯編語言、8086以及接口電路設(shè)計和可編程芯片的理解與掌握。第四部分可以簡單介紹一下8086的結(jié)構(gòu)

11、以及匯編語言的編程方法。以匯編語言程序為主, 介紹幾個典型的程序。第五部分講授計算機的可編程芯片。筆者建議, 這部分內(nèi)容不宜講授過多, 只一個典型的可編程控制芯片電路為好, 建議講述8253定時器。因為學(xué)生們可以在自己的計算機上自由控制該定時器, 并可通過計算機自帶的小喇叭來檢驗, 方便實施且易于理解。 最后一部分可以對有余力有興趣的學(xué)生進行引導(dǎo)。內(nèi)容難度可加深。 (三)教學(xué)模式改革 雖然本文一再強調(diào)對于非電類工科專業(yè)計算機課程的學(xué)習(xí)要以原理的學(xué)習(xí)為目的, 但是并不是說完全拋棄實踐。事實證明, 對于計算機課程的理論學(xué)習(xí)與實踐是相輔相成的, 沒有深入地實踐, 就無法理解這門課程的精髓。 因此,

12、本文建議, 從教材的第四部分, 即8086的結(jié)構(gòu)以及匯編語言的編程方法開始, 教師就應(yīng)該主要在計算機上而不是在黑板上講解。以運用MASM調(diào)試典型程序為主要線索, 講解匯編程序的功能及匯編過程、DEBUG程序的典型子命令、CPU的各參數(shù), 狀態(tài)變化過程、存儲器和CPU交互過程、匯編語言程序的結(jié)構(gòu)等等。隨著信息技術(shù)的進步以及與其他學(xué)科的交叉, 計算機課程教學(xué)內(nèi)容也在發(fā)生著日新月異的變化, 而高校教學(xué)改革的趨勢是大量縮減課程學(xué)時。為了化解學(xué)時縮減與授課內(nèi)容急劇增加的矛盾, 本文建議計算機教學(xué)應(yīng)借助網(wǎng)絡(luò)平臺, 大力開展網(wǎng)上學(xué)習(xí)與討論等學(xué)習(xí)活動。利用網(wǎng)絡(luò), 學(xué)生既可以下載和觀看相關(guān)教學(xué)課件也可以搜索到大量匯編語言程序代碼, 既能豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)活動, 又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和對計算機的理解水平。同時, 教師還要根據(jù)學(xué)生們掌握的情況, 在教學(xué)過程中, 精心安排實驗程序、將理論付諸實踐, 讓學(xué)生更好地理解理論知識, 同時也是對學(xué)生技能的培養(yǎng), 訓(xùn)練其動腦、動手能力。 三、結(jié)語 目前, 非電類工科專業(yè)的學(xué)生對于計算機課程的學(xué)習(xí)存在較多的問題, 學(xué)生們學(xué)習(xí)深入的計算機知識的相關(guān)基礎(chǔ)薄弱、教材難以理解、學(xué)習(xí)效果不好。根據(jù)這些特點, 本文針對非電類工科專業(yè)的學(xué)習(xí)目的、教材、教學(xué)模式提出了相應(yīng)的解決策略。非電類工科專業(yè)的計算機教學(xué)必須要贏得高校和相關(guān)部門的大力