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【關鍵詞】 專業(yè)設置,差異化,多樣性,實踐性
1、引言
實際上,人才的培養(yǎng)是一個因材施教的過程,特別對技術日新月異的IT人才的培更是如此。早先高職院校開設IT相關專業(yè)僅僅有計算機軟件、硬件、網絡三個專業(yè),已經大大跟不上時代需求。筆者認為,從IT人才培養(yǎng)應該從以下幾個方面入手。專業(yè)設置開始就需要細化,對高職專業(yè)課程需要突出重點、突出差異化、突出多樣性。
1.1、專業(yè)設置細化
專業(yè)課直接針對用工單位需要設置,或者是針對某一職業(yè)設置。用工單位需要圖像處理人才,就可開相關專業(yè),和用人單位進行訂單式培養(yǎng),畢業(yè)后直接走上工作崗位?;蚴轻槍δ骋痪唧w職業(yè)設置。原來計算機硬件相關專業(yè),培養(yǎng)人才定位不明,不如更加明確。開始計算機硬件維修,維護相關專業(yè)。定位明確,培養(yǎng)的學生就是可以直接使用的計算機維修維護人員。
1.2、專業(yè)課程設置需要突出重點,突出差異化
過去IT相關專業(yè)課程設置中有大量課程相同。學生會認為雖然專業(yè)不同,學的東西都差不多,從而產生疑問、失去學習興趣。筆者認為專業(yè)課程設置中需要大膽增加重點課程數(shù)量,增加重點課程的深度。增加重點課程課時數(shù)。減少與之不太相關的計算機語言類課程數(shù)目,或課時。以計算機硬件維護相關專業(yè)為例,除了基本的計算機硬件維護課程以外,可在學校條件允許范圍之內大膽增加課程深度,開設計算機軟硬件維修,甚至可以增加芯片級維修課程。相應的計算機程序設計類專業(yè),比如面相移動設備開發(fā)方向??梢詼p少計算機硬件維護課程,增加移動設備維護,維修知識課程或實訓;增加java、.net課程課時數(shù),實訓數(shù)。有條件的學??芍苯优c軟件公司聯(lián)合辦學,讓學生直接進入公司學習,真正的做到學中做,做中學。
1.3、突出多樣性
多樣性的意思是可開設本專業(yè)外延課程,課時數(shù)量不必需要很多。為了學生未來有更多的發(fā)展方向,提高學生的學習興趣,課程開設除了要突出重點,專業(yè)設置細化外,還應該突出課程的多樣性。高校要培養(yǎng)IT人才,培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的IT人才,并不是完全把學生當做功能單一的產品來進行加工培養(yǎng)。課程的開設也應突出多樣性,讓學生有更多選擇,更廣闊的視野。使學生成為一個真正的、自由的人,具有個體獨立性的人。比如,航空電子專業(yè),也可以開設航空史課程,讓學生了解一下航空歷史,增加學生對自身專業(yè)的理解,增強學生的學習興趣??梢栽囅胍幌?,一個高中生畢業(yè),原來學習的課程不外乎數(shù)理化、語數(shù)英、政治歷史地理,對于航空電子完全沒有概念,在迷茫之際,有一門航空史從側面對自身專業(yè)進行描述,可以起到一定解惑類效果,對學生是有著多么大的幫助??!類似課程的開設不得不說對學生是很有裨益的。
1.4、突出實踐性
IT行業(yè)相關學科是實踐性較強的學科,為了增強學生的意識、提高學生的能力,就必須將實踐環(huán)節(jié)貫穿于整個教學過程中,增加實踐教學課時及實踐教學的種類。為提高教師進行實踐教學的積極性,也可在經濟上進行一定政策傾斜。情景教學,實驗,實訓手段,可在很多課程中進行使用。先進的多媒體教學,數(shù)字化教學也是突出實踐性的很好方法。從學生進入學校開始就可以不斷地給學生提供學以致用的實踐機會,等到學生畢業(yè)動手能力,理論聯(lián)系實踐能力都會有個質的飛躍。對于學生的就業(yè),會有很大幫助。學生就業(yè)好了,在社會上自然就慢慢建立良好的口碑。這樣對于學院系部建設,學校品牌的打造與建立都會帶來正面的影響。
關鍵詞:計算機組成原理;實驗教學;教學內容;教學過程;教學實踐
1問題的提出
《計算機組成原理》課程是高校計算機相關專業(yè)本科生必修的一門核心專業(yè)基礎課程,在整個專業(yè)課程中具有重要的地位。進行年來,計算機技術無論在軟件還是在硬件方面都得到了飛速的發(fā)展,計算機系統(tǒng)在人們生產、生活的各個領域都得到了越來越多的應用?!队嬎銠C組成原理》課程為這些應用提供了必不可少的基礎理論。然而,我們不得不面對這樣一個實際情況,那就是《計算機組成原理》課程偏向于計算機硬件,其理論性強,抽象,學習難度大。而我校的教學定位于培養(yǎng)應用型人才,因此,計算機相關專業(yè)的學生普遍存在著重視軟件相關知識的學習,而輕視硬件相關知識的學習的心理及現(xiàn)狀。如何通過課程實驗教學的合理組織與安排,達到提高學生學習的主動性,培養(yǎng)學生學習的興趣,提高課程教學的效果的目的,是一個需要迫切解決的問題。本文結合課程理論教學的實踐,從實驗課程的理論教學內容的設置、實驗教學內容的設置,實驗教學過程的設計以及實驗教學方法等方面,對實驗課程的內容和教學方式進行介紹,并結合實驗教學的效果進行了歸納總結,以期為《計算機組成原理》課程實驗教學提供思路和借鑒。
2課程理論教學內容的設置
《計算機組成原理》課程的教育目標定位于使學生掌握單CPU計算機的組成原理與內部運行機制,包括計算機系統(tǒng)的基本組成與結構,計算機硬件的功能部件的組成及工作原理,為學習理解高級語言編寫的程序如何被執(zhí)行的過程和原理提供理論基礎。具體教學要求如下:1)理解各大部件互連構成整機系統(tǒng)的技術以及計算機系統(tǒng)的概念性結構和功能特性。2)理解單CPU計算機的完整硬件組成、基本運行原理、內部運行機制。3)能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法,對有關計算機硬件系統(tǒng)中的理論和實際問題進行計算、分析,并能對一些基本部件進行簡單設計。4)在知識、能力兩方面都得到提高。課程理論課的教學內容按照馮•諾依曼結構劃分,包括:1)計算機中的數(shù)據(jù)表示和運算方法,包括:定點數(shù)的表示和運算、浮點數(shù)的表示和運算;2)計算機中的運算器部件,包括:算術邏輯單元、定點運算器結構、浮點運算器結構;3)存儲系統(tǒng),包括:存儲系統(tǒng)的層次結構、主存儲器、高速緩沖存儲器、其他形式的高速存儲器、虛擬存儲器系統(tǒng)、輔助存儲器;4)總線,包括:總線信息傳輸、總線的工作方式、總線仲裁、總線標準;5)指令系統(tǒng),包括:指令格式、尋址方式、指令類型;6)控制器,包括:控制器的功能和基本結構、指令的執(zhí)行過程、微程序控制器、硬布線控制器;7)輸入/輸出系統(tǒng),包括:設備、輸入/輸出接口、輸入/輸出信息傳送控制方式。
3課程實驗教學內容的設置
實驗教學內容按照理論教學進程安排,以單元實驗為主,每一章節(jié)的理論教學內容都對應安排相應的實驗教學內容,并再最后安排一次貫穿課程全部內容的綜合性實驗內容。驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗的構成比例為4:3:1。實驗內容與理論教學內容緊密結合,目的是加深學生對理論知識的理解。同時,通過合理地安排實驗教學過程,培養(yǎng)學生的基本設計能力和實踐能力。通過合理的設計教學內容和形式,既幫助學生對計算機硬件系統(tǒng)的各組成部分的結構原理和工作過程有了充分的理解,又提高了學生的學習興趣,取得了良好的教學效果。
4實驗教學過程的設計與實驗教學方法
不同實驗性質的實驗內容采用不同的教學過程的設計和教學方法。1)驗證性實驗的教學過程和教學方法驗證性實驗的教學過程包括:學生課前預習,實驗課前檢查實驗內容及要求的講解實驗原理的講解及實驗芯片的介紹操作步驟講解及示范學生動手實驗,教師個別輔導答疑實驗驗收,評定驗收成績。2)設計性實驗的教學過程和教學方法設計性實驗的教學過程包括:學生課前預習,實驗課前檢查實驗內容及要求的講解課程理論教學相關原理的回顧實驗方法的講解學生進行實驗過程的設計學生設計成果檢查學生動手實驗教師實驗總結實驗驗收,評定驗收成績。3)綜合性實驗的教學過程和教學方法綜合性實驗是將前面幾個實驗中的單元電路組合在一起,構成一臺簡單的模型計算機。使用的單元電路主要包括運算器、存儲器,以及微程序控制器。實驗模型機是用微程序控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通路的控制,通過執(zhí)行由機器指令組成的簡單程序體現(xiàn)模型機的功能。其教學過程包括:學生課前預習,實驗課前檢查實驗內容及要求的講解課程理論教學相關原理的回顧模型機工作原理以及操作步驟的講解操作示范學生動手實驗,教師個別輔導答疑實驗驗收,評定驗收成績。最后,通過驗收成績和實驗報告成績,綜合給出課程實驗成績。
5結束語
近五年的教學實踐表明,《計算機組成原理》實驗教學調動了學生做實驗的積極性,使學生在實驗過程中能主動上手,將抽象的理論知識進行了具體又直觀的展示,使理論教學內容得到了形象化和具體化,有利于理論內容的消化理解,有效地提高了學生分析問題、解決問題以及動手實踐的能力。
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關鍵詞:高職學院;《計算機組裝與維護》課程;存在問題;改革
一 《計算機組裝與維護》課程的教學目標
《計算機組裝與維護》課程是一門內容豐富、實踐性強、集計算機軟件、硬件于一體的課程,在高等職業(yè)院校的計算機相關專業(yè)中,是非常重要的專業(yè)課,其教學目標是通過該課程的學習,使學生熟練掌握現(xiàn)代計算機系統(tǒng)結構、計算機硬件系統(tǒng)中各部件的性能參數(shù)、計算機硬件系統(tǒng)的組成結構和對計算機市場行情的分析,掌握計算機的裝機過程與常用軟件的安裝調試,并能理論聯(lián)系實踐,在掌握微機維修維護方法的基礎上,判斷和處理常見的故障。
二 《計算機組裝與維護》課程教學中面臨的問題
隨著計算機技術的飛速發(fā)展,計算機技術的應用領域不斷擴大,社會需求大量的計算機技術的相關人才,特別是計算機維護方面的人才非常缺乏,為此各高等職業(yè)院校的計算機相關專業(yè)都開設了《計算機組裝與維護》課程,其目的是為社會培養(yǎng)能解決實際操作問題的技能型人才。但由于多種原因,在該課程的開設過程中存在如下方面的問題:
1 教學大綱的編寫不夠科學化。教學大綱是根據(jù)教學計劃的要求,課程在教學計劃中的地位、作用,以及課程性質、目的和任務而規(guī)定的課程內容、體系、范圍和教學要求的基本綱要。筆者經過系統(tǒng)的調查和分析,發(fā)現(xiàn)部分高專院校所開設的《計算機組裝與維護》課程的教學大綱制定很隨意,沒有經過系統(tǒng)的驗證和科學的分析,僅僅根據(jù)個人的觀點和幾本教科書,沒有經過專家的論證。用此大綱來指導教學,會嚴重影響教學質量。
2 實驗環(huán)境落后?!队嬎銠C組裝與維護》課程的教學目標是把學生培養(yǎng)成為既懂理論又能熟練操作,還能處理計算機故障,進行日常維護的應用型人才。因此,在該課程的教學中,不僅要傳授學生理論知識,更重要的是要教授學生解決計算機故障的能力,能夠獨自分析故障、排除故障,所以,實驗的環(huán)境非常重要。筆者走訪了部分高職院校,就該課程的實驗環(huán)境進行了系統(tǒng)的分析和比較,發(fā)現(xiàn)大部分院校的實驗條件只是已經被淘汰的計算機硬件,實驗設備不系統(tǒng),僅僅是通過該設備講解系統(tǒng)的組裝與維護等知識,學生無法獲取計算機新技術,缺少對計算機新設備的感性認識,滿足不了教學需求。
3 缺少實驗指導教師。由于該課程教學目標主要是培養(yǎng)學生的實踐動手能力,學生需要做的實驗比較多,這要求需要專業(yè)的實驗指導教師,指導學生完成實驗內容,僅僅依靠任課老師,沒有輔助實驗人員的協(xié)調是很難完成教學任務的。所以,在該課程的實驗教學中需要增加實驗指導人員,以協(xié)助任課教師完成教學任務。
三 《計算機組裝與維護》課程教學改革的內容
1 制定科學的、系統(tǒng)的教學大綱。首先要進行科學調查,了解社會對該層次人才的需要,組織專家進行科學論證。筆者認為教學大綱應重點突出學生實踐操作能力的培養(yǎng),主要包括如下內容:
一是計算機硬件知識,包括硬件知識性能的掌握和組裝;二是計算機軟件知識,包括磁盤的分區(qū)與格式化、系統(tǒng)的安裝,常見應用軟件的應用與維護等知識;三是計算機系統(tǒng)故障的分析及解決知識,主要包括計算機硬件故障和軟件故障等知識。
2 教學內容的設置。教學內容的設置要突出基本技術的學習與基本技能的培養(yǎng),重點要培養(yǎng)學生基本理論的掌握和動手實踐技能的培養(yǎng),具體主要包括如下內容:
(1)硬件系統(tǒng):主要包括主板、CPU、內存、外部存儲器、顯卡與聲卡、鍵盤鼠標及機箱電源、其他外部設備等,該知識應結合當前市場流行的主流產品講授。介紹常用的和當前實用的技術,介紹在硬件組裝連接的過程中容易出現(xiàn)的問題與常見錯誤。
(2)軟件系統(tǒng):包括操作系統(tǒng)的安裝、驅動程序的安裝、應用程序的安裝等。此部分還要介紹流行的安裝方法和技術(如克隆技術),重點要進行常規(guī)方法和流行方法的利弊分析。
(3)計算機系統(tǒng)管理與優(yōu)化:本部分包括BIOS的設置方法、硬盤的分區(qū)格式化、數(shù)據(jù)的備份與恢復、注冊表的備份與恢復、病毒的預防和殺毒軟件的使用、系統(tǒng)優(yōu)化軟件的應用和硬盤修復工具等軟件。
(4)故障的檢測與排除:本部分以硬件故障的檢測為主。學生應掌握硬件故障與軟件故障的判斷方法,掌握基本的硬件故障檢測方法、常用檢測工具的使用等。
3 教學手段的改革。教學的組織形式以實訓基地現(xiàn)場教學為主,盡可能多地為學生提供動手操作的機會。在教學的過程中應啟發(fā)學生的邏輯思維能力,應以學生為中心,教師為主導,結合實際,使理論教學和實踐技能真正融為一體。在教學環(huán)節(jié)的設置上應加大實踐教學環(huán)節(jié)的比例,加大考核的比例,而考核應以技能考核為主??梢园才艑iT的技能訓練,如計算機硬件系統(tǒng)的組裝、磁盤分區(qū)與計算機操作系統(tǒng)安裝、應用軟件的安裝與使用、故障檢測與排除等實訓項目。為了及時地了解計算機市場動態(tài),培養(yǎng)學生學習該課程的積極性,可以組織學生進行社會調查和市場調查,通過調查與分析,了解將來的工作崗位的工作內容及要求,提高學生學習的目的性和自覺性。學生的實驗環(huán)境不僅僅是在實驗室,可以結合市場分析,帶領學生到計算機市場中去了解和掌握計算機最新知識,激發(fā)學生學習的積極性。
關鍵詞:計算機系統(tǒng);仿真實驗;EDA
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
隨著計算機技術的普及和深入,很多文科院校都開辦了計算機相關專業(yè),如信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)和電子商務專業(yè),雖然這些專業(yè)有的隸屬于管理學院,有的以獨立學院的形式出現(xiàn),但無論以何種形式存在,計算機類課程都是其教學的主要內容。在本科教育從精英人才培養(yǎng)向普及型教育轉變的時代,人才培養(yǎng)的目標已從過去培養(yǎng)造就研究型人才向具有堅實理論基礎和豐富實踐能力的應用人才培養(yǎng)目標轉變。為此,文科院校開設的計算機課程越來越多,這種以實驗技術為基礎的課程看不見、摸不著,完全靠實驗來了解其內部工作過程的課程令文科院校學生十分困惑,因此,在文科類院校建立計算機教學實驗環(huán)境就是迫切需要解決的問題之一。
1文科類院校計算機實驗所面臨的問題
眾所周知,計算機類課程屬于理工類課程,而理工類課程的學習就離不開實驗室,這對理工類院校的專業(yè)來說不是什么問題,但對文科類院校,由于過去多年形成的慣性思維和基礎環(huán)境,對實驗課理解的偏差,把計算機實驗片面理解成計算機軟件的使用,把流程的模擬軟件當作了計算機實驗。因此,文科院校幾乎沒有像理工院校那樣的實驗室,所謂的實驗室就是幾個計算機房,安裝一些常用軟件或模擬軟件,如Microsoft Office、EVIEWS、QSB等,學生無法完成探索性實驗。這一方面是由于人文科學的實驗受主觀因素影響比較大,過去以定性研究為主,即使現(xiàn)在大量引入了定量分析,也主要是借助統(tǒng)計學理論進行數(shù)據(jù)處理,其對實驗環(huán)境要求也不像理工科那么直觀。在這種大背景下,文科院校很難建立像理工科院校那樣的專業(yè)實驗室也是情理之中。這對需要掌握計算機內部結構知識的計算機相關專業(yè),如信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的基礎教學影響很大。由于計算機底層知識(如數(shù)字邏輯、計算機組成原理、計算機網絡等課程)需要大量實驗支撐,致使這些課程的教學缺乏直觀性、可操作性,嚴重影響了教學效果和學生的學習積極性,本來比較直觀、深受學生喜愛的實踐應用型課程就完全變成了理論課,沒有實驗環(huán)境和實驗課,給學生的理解帶來很大困難,結果是學生不喜歡上這些課程。
事實上,在文科院校建立像理工類院校的實驗室也不現(xiàn)實。首先是利用率問題,相比理工院校,在文科院校的理工類專業(yè)學生人數(shù)少,使用這類實驗室的也只有本專業(yè)的學生和極少數(shù)選修二學位的其他專業(yè)學生。人數(shù)少,專業(yè)單一,這就很難保證實驗室的利用率。其次是認識問題,這類院校中信息管理、電子商務等專業(yè)都不是學校的主流學科,既然不是主流學科,當然也不是投資重點,能保證對其他學科的支撐保障作用就足以,投入“巨資”發(fā)展是很難的。
正確認識自己的地位和環(huán)境之后,我們應該學會在夾縫中尋求發(fā)展,探索一條適合文科院校實驗室建設的新思路。我們探索了計算機實驗教學模擬化方法,這也許是一條在機房建立實驗室的可行之路。
2當前實驗和模擬教學軟件的發(fā)展現(xiàn)狀
計算機教學軟件分為模擬教學軟件和實驗軟件,模擬教學軟件近年有了飛速的發(fā)展,但應用領域很不平衡,在中小學電子輔導材料中深受學生歡迎的計算機模擬實驗演示軟件直到近年教育部提出重點發(fā)展實踐教學以后才引起高校的重視。事實上,計算機輔助教學技術的發(fā)展已經達到了相當高的程度,只要看看在計算機輔助設計中大量使用的軟件,在電子游戲中大量使用的參與型操作軟件,就能想象到這些技術應用到計算機實驗和模擬教學中會產生多大影響。相對而言,現(xiàn)在財經類大學深受歡迎的各種操作實務型過程模擬軟件,在代替學生直接參與企業(yè)實踐方面發(fā)揮了有效的作用,是培養(yǎng)學生掌握某一特定技能的高效模擬軟件。如上海育文公司的“科榮電子商務模擬教學軟件”、網絡證券、期貨、外匯、財會網絡系統(tǒng)和電子銀行模擬軟件、上海遠恒電子工程有限公司的“YHLog物流模擬實習平臺”實驗室教學軟件等都得到了很好的應用,特別是一些主要軟件提供商,像用友和金蝶等也推出了教學版軟件。
應用在計算機技術方面的教學模擬軟件近幾年發(fā)展迅速,有思科網絡學院推出的各種模擬器(如Routersim CCNP),OPNET Technology公司的OPNET Modeler,UC Berkeley開發(fā)的NS2,Cadence公司的SPW仿真軟件,以及華為公司的網絡實驗模擬器軟件,這些實驗模擬系統(tǒng)都是網絡公司針對自己產品特點而設計的,推出的目的是配合網絡管理人員學習本公司產品的使用方法,很難作為學生學習一門課程的教學實驗軟件。這類軟件重視操作,對學生理解掌握原理和研究探索作用不大,屬于培養(yǎng)技能的教學軟件。
在計算機方面可以作為仿真實驗的主要是一些功能比較完善的EDA軟件,如Altera的QuartusII,Xilinx的 ISE,Lattice的ispLEVER等數(shù)字電路設計仿真軟件,這些軟件為用戶提供了各種門器件、編碼器、譯碼器、加法器、觸發(fā)器、組合邏輯器件、時序邏輯器件等數(shù)字電路常用器件,用戶可以用這些器件自由地搭建各種數(shù)字電路,構建計算機。軟件提供的仿真工具可以讓用戶方便地進行數(shù)字電路仿真分析,這些軟件作為輔助工具應用于實驗課的模擬教學,作為沒有硬件實驗室院校學生教學實驗,可以大大提高這類院校學生對相關課程的理解和興趣。
3計算機系統(tǒng)實驗方案
沒有配備計算機硬件實驗環(huán)境的文科院校,計算機硬件課程教學以理論講授為主,缺少實驗支持,學生學習硬件缺乏興趣,對內容的理解不深刻,學習主要靠死背硬記,教學效果欠佳。在教育部關于提高教學質量的1、2號文件精神指引下以及利用計算機模擬教學的呼聲日漸受到教育主管部門的重視的大背景下,我們嘗試了用Altera公司的QuartusII作為計算機系統(tǒng)的實驗模擬工具,收到了良好效果。
課程實驗設置分為三個層次階段,第一階段是基礎電路實驗階段,學生完成組成計算機單元電路的設計和仿真實驗;第二階段是計算機組成實驗階段;第三階段是控制器設計和運行實驗階段。
3.1電路基礎實驗
基礎電路實驗的目的是使學生掌握各模塊功能,重點理解邏輯電路和時序電路的差異,實驗包括加法器、譯碼器、寄存器的設計和仿真。加法器實驗從1位加法器開始,把邏輯表達式轉換成邏輯電路,實驗電路如圖1所示。把設計好的電路封裝后組成4位加法器,并通過功能仿真實驗觀測設計的正確性。例如,被加數(shù)Ai(i=0,1,2,3)的值為0010,加數(shù)Bi為0101,輸出和Si(i=0,1,2,3)為0111,學生可以從仿真波形圖中直接讀出結果。
圖1一位全加器電路
3.2CPU組成實驗
第二層次階段是計算機組成實驗,這一階段的重點是使學生掌握功能模塊的輸入/輸出控制機制和總線概念。實驗包括算術邏輯運算器ALU實驗,存儲器MEMORY,累加器Accumulator,計數(shù)器COUNTER等。控制器和指令譯碼器不在這個階段實驗,把它以一個黑匣子代替,由老師給定。ALU實驗重點學習、觀測各運算部件的連接,建立總線概念,了解三態(tài)門的作用。存儲器實驗重在理解地址譯碼器的選擇功能和輸入輸出控制信號的作用。而累加器實驗重點關注其內容判斷功能,如為零,為負等。這些部件的仿真在功能仿真基礎上要以時序仿真為主。
在掌握功能模塊輸入/輸出控制之后,進行基本CPU組裝實驗,為此,需要提供具有給定指令集的控制器電路,我們設計了用只讀存儲器實現(xiàn)控制器的電路。這部分相對較難,在作實驗時,可以由教師提供現(xiàn)成的模塊由學生引用。學生按照馮•諾依曼思想,把各部件組成CPU。
作為計算機課程的入門硬件課,到此實驗已經足夠了。如果學生已經學過匯編語言,或者有足夠的課時,可以考慮指令系統(tǒng)和控制器的設計。
3.3指令集和控制器實驗
本控制器采用ROM存儲器的微指令方式來實現(xiàn)??刂破髟O計首先是指令集設計,由于指令設計不是本課程的內容,可以由教師給定,然后把指令按時鐘節(jié)拍分成多個微指令,確定每個節(jié)拍所涉及的控制信號,每個控制信號占用1條控制總線,如計算機CPU有15個控制信號,基本指令31條,指令最多節(jié)拍為6個節(jié)拍,則需要作為控制器的存儲器容量為31×6×15bit,我們選擇256×16存儲器作為控制器,指令操作碼作為存儲器高位地址,節(jié)拍序號(6進制計數(shù)器輸出)為低位地址,這樣每條指令就需要占用8個存儲單元(其中2個為空),每單元16位輸出。使用Altera 公司的QuartusII 直接把微指令代碼文件寫入ROM模塊即可。
3.4系統(tǒng)運行實驗
整個系統(tǒng)設計好后,可以把系統(tǒng)下載到FPGA仿真版
進行運行實驗,Altera 公司開發(fā)板種類很多,我們自己開發(fā)了PMC110計算機實驗系統(tǒng),學生可以把自己設計的CPU下載到該實驗板進行運行,同時,可以按照自己的指令集設計匯編語言程序在該CPU上運行。
4結論
關鍵詞:操作系統(tǒng);課程教學;理論教學;實驗教學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B 文章編號:1672-5913(2007)08-0009-03
1 操作系統(tǒng)課程的地位
計算機操作系統(tǒng)是計算機及其相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課,是計算機及其相關專業(yè)主干課程之一。 這門課的掌握程度,影響著計算機學習者的專業(yè)水平及發(fā)展方向。
操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分,是計算機硬件功能的首次擴充,任何計算機的使用都離不開操作系統(tǒng)。鑒于操作系統(tǒng)本身的特性及其在計算機系統(tǒng)中的地位,操作系統(tǒng)原理是計算機專業(yè)及其應用人員深入了解和使用計算機的必備知識,是涉及較多硬件知識的計算機系統(tǒng)軟件課程。在計算機專業(yè)軟、硬件課程的設置上,它起著承上啟下的作用。要學好這門課程,既要求學生具有一定的計算機硬件知識,又要求學生具有軟件技術的知識。操作系統(tǒng)對計算機系統(tǒng)資源實施全面管理,是所有其他軟件與計算機硬件的唯一接口,所有用戶都要在操作系統(tǒng)上使用計算機,都要得到操作系統(tǒng)提供的服務。對于操作系統(tǒng)的使用、分析、設計和開發(fā),歷來是計算機學科的重要課題與任務。因此本課程的教學目的是培養(yǎng)學生理解和掌握計算機操作系統(tǒng)的基本工作原理、設計技術及設計方法。通過本課程的學習,要求學生理解操作系統(tǒng)的基本概念和主要功能,掌握常用操作系統(tǒng)(如Windows、Unix、Linux)的使用和一般管理方法,理解它是如何組織和運作的,從而為以后的學習和工作打下堅實的基礎。
操作系統(tǒng)課程的內容是各種類型操作系統(tǒng)的組成結構、設計思想、設計方法和理論的綜合,所以該課程知識點多、概念性強而抽象。學生在學習的過程中往往感到不易理解,難于掌握。
2 操作系統(tǒng)課程教學中存在的主要問題
教學方法單一。教學方法主要是把學生集中起來,以課堂講授為主,形成了一種“灌輸式”的教學方法,對啟發(fā)式、討論式和研究式的教學方法采用的比較少。
教學內容理論性過強,實踐性環(huán)境薄弱。這樣的教學形式不利于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學生缺少自己動手分析具體操作系統(tǒng)實例的過程,課程設計環(huán)節(jié)幾乎沒有,學生參與研究性學習的機會少,不能激發(fā)學生學習的興趣。
國內的操作系統(tǒng)教材幾乎都是純理論性的,內容較陳舊,與計算機技術的快速發(fā)展不相適應。教材中的知識點多而雜,導致學生只顧記憶知識點,而忽略了對問題實質的理解和掌握,忽略了對操作系統(tǒng)各部分內容之間關系的把握。
3 操作系統(tǒng)課程教學探索
通過近幾年操作系統(tǒng)課程的教學實踐,筆者認為在該課程的教學中應注重以下幾個方面的問題:
3.1 合理選擇教材
操作系統(tǒng)的教材種類繁多,如何選擇教材對于該課程的教學效果具有非常重要的意義。目前國內采用的教材可分為三種類型:一類是國內大學教師編寫的教材,大部分偏重于操作系統(tǒng)理論的介紹;第二類是引進國外具有權威性的教材的翻譯版,這類教材受翻譯者的英文水平和專業(yè)水平的限制;第三類是國外具有權威性的英文原版教材,這類教材知識新實踐性強。一般應采用第一類教材給學生用于理論學習,第三類教材中的實例程序部分給學生做課程設計,再選用Windows和Linux作為講解理論知識時的實例。
3.2 完善教學內容與教學體系結構
操作系統(tǒng)在整個計算機系統(tǒng)中處于承上啟下的作用,這便決定了操作系統(tǒng)課程與其他專業(yè)課程之間的緊密聯(lián)系及彼此間教學內容的重疊性。作為一個大型的軟件系統(tǒng),操作系統(tǒng)的功能是通過定義一系列的數(shù)據(jù)結構并加以程序化的描述來實現(xiàn)的,這就要求學生在學習操作系統(tǒng)課程之前應具備程序設計語言(主要是匯編語言和C程序設計語言)和數(shù)據(jù)結構的基礎知識。鑒于操作系統(tǒng)直接對計算機硬件資源進行控制并設置有相應的接口,故要求學生應預先修完計算機原理等硬件課程。在教學過程中,通過與計算機原理、匯編語言等相關課程主講老師協(xié)商和分工,進一步理順這些課程與操作系統(tǒng)之間的銜接關系,調整授課時間,明確教學內容講授的分工,從而為減少教學內容的不必要重復及加強前期課程的必要準備奠定基礎。
操作系統(tǒng)課程也應與當前飛速發(fā)展的計算機操作系統(tǒng)的理論和技術保持同步。在友好的人機界面和面向個人計算機平臺戰(zhàn)略的保證下,微軟公司的Windows系列操作系統(tǒng)占領了計算機操作系統(tǒng)的主要市場;以高效率、高可靠性、優(yōu)良可移植性及開放源代碼的UNIX系列操作系統(tǒng)在全球商用計算機操作平臺的廣泛使用。與此同時,伴隨互聯(lián)網技術的快速發(fā)展,網絡通信協(xié)議及其他支撐技術開始被嵌入到操作系統(tǒng)的底層。所有這些都要求操作系統(tǒng)的教學內容應進行適當?shù)难a充、調整和完善,而整個教學體系結構也需要進一步的整合與改進。在教學過程中,可將Windows操作系統(tǒng)及計算機網絡操作系統(tǒng)的體系結構和核心實現(xiàn)機理的內容加入到操作系統(tǒng)的教學內容中,或專門開設網絡操作系統(tǒng)與Windows操作系統(tǒng)原理作為操作系統(tǒng)的后繼課程在計算機及相關專業(yè)高年級講授。
3.3 積極探索理論教學方法
信息時代以計算機使用的廣泛普及為主要標志,而在教學領域計算機技術也開始大顯身手。從電子教案到多媒體教學和遠程教學,全方位展開對傳統(tǒng)教學模式與教學手段的革新。操作系統(tǒng)課程的教學也應在這些方面有所作為。由于電子教案在理工學科課程涉及數(shù)學或邏輯推導問題等教學內容的講解過程中不太符合課堂教學的互動性原則,因而不利于學生對知識的接受,不利于達到教學目的。就操作系統(tǒng)課程而言,既包含普通的陳述性理論知識,也包括一些復雜算法和計算過程,如關于死鎖避免的“銀行家算法”及實例推演。對于陳述性理論的講解,采用電子教案來改進教學手段是可行和可取的。對于復雜計算問題求解過程和復雜邏輯推導過程,如果仍然采取電子教案講解方式并不妥當,而宜保留傳統(tǒng)的黑板教學手段進行講解。只有這樣才能貫徹教學目的和教學原則,從而更好地提高教師的教學水平及學生的學習質量。也就是說,操作系統(tǒng)課程在教學過程中應采取多樣化的教學手段,且在多樣化教學手段實施過程中應注意分析和劃定電子教案教學與黑板教學內容的分界線。同時,還應注意采取切實措施來提高電子教案的設計與制作質量,使其既符合課程教學大綱,又突出重點和難點;既能充分地利用各種圖表、圖形等形象的形式,又能通過知識的信息編碼過程濃縮知識要點。通過電子教案內容的動態(tài)化播放與講解促進并調節(jié)學生的探究活動,激勵學生的內在學習動力和求知欲。此外,關于傳統(tǒng)課堂教學過程中的原則及一切有利于提高學生學習質量的教學方法(如課堂提問與啟發(fā)式教學)均應繼承、吸收和完善。而作為課堂教學的必要補充,還應積極研制和開發(fā)操作系統(tǒng)電子多媒體教學軟件,建立功能強大的考試系統(tǒng)和試題庫,從而全面推進本課程多樣化教學手段的實施。
3.4 加強實踐教學環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生軟件開發(fā)能力
操作系統(tǒng)課程實驗是一個非常重要的教學環(huán)節(jié),對理解操作系統(tǒng)的基本理論,掌握操作系統(tǒng)的具體實現(xiàn)技術,體驗操作系統(tǒng)的抽象思維方法,培養(yǎng)規(guī)范的系統(tǒng)程序設計能力,都具有十分重要的意義。
操作系統(tǒng)課作為計算機及其相關專業(yè)重要的專業(yè)基礎理論課程,課堂理論教學環(huán)節(jié)相對成熟。計算機科學與技術作為工科專業(yè),其培養(yǎng)目標不僅應重視理論知識的學習和掌握,更應強調動手能力與軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)。對于操作系統(tǒng)這門專業(yè)基礎課程的教學過程同樣應遵循這一宗旨。目前,全國大部分高校的計算機學科對于這門課程的實踐教學環(huán)節(jié)的發(fā)展普遍滯后。就當前計算機專業(yè)學生在實踐環(huán)節(jié)方面的總體培養(yǎng)目標與教學要求而言,不應僅僅局限和著眼于應用軟件的開發(fā),更應著眼于系統(tǒng)軟件的開發(fā),特別是操作系統(tǒng)的開發(fā)與維護能力的培養(yǎng),這在網絡全球化及信息安全關系國家興亡與國計民生的今天顯得具有重要的意義。因此,實踐教學環(huán)節(jié)應構成操作系統(tǒng)課程教學過程的一個重要方面,操作系統(tǒng)實踐教學應立足于課程教學及專業(yè)發(fā)展的實際需求,面向教學質量的全面提高和面向高水平專業(yè)人才綜合素質的培養(yǎng)目標,通過不斷充實和完善學生關于計算機操作系統(tǒng)核心功能的實踐課題、實踐內容及實踐要求,通過強化測評環(huán)節(jié)和真正落實相關實踐項目來完成。在傳授學生操作系統(tǒng)原理的同時,培養(yǎng)學生在系統(tǒng)軟件開發(fā)方面的分析、設計與編程能力及技術創(chuàng)新能力,進而增強教學效果,提高教學質量,全面貫徹課程的教學大綱和基本要求。
操作系統(tǒng)實踐教學的難點主要包括學生實驗課題、內容及要求的確立和操作系統(tǒng)綜合模塊化實驗開發(fā)平臺的建設兩方面。對于前者,主要針對計算機系統(tǒng)資源進行有效管理和控制的操作系統(tǒng)軟件的開發(fā)與實現(xiàn)原理(其中主要包括處理機管理、內存管理、設備管理和文件管理)來展開。所以在已有的實踐教學中把頁式虛擬存儲器的設計與開發(fā)、通信軟件接口的設計與實現(xiàn)等作為學生進行系統(tǒng)設計與編程調試的實踐課題,在實踐教學過程中可考慮引入進程與線程的實現(xiàn)、文件管理系統(tǒng)的設計等實驗項目。但是,就操作系統(tǒng)綜合模塊化實驗開發(fā)平臺的建設而言,實施起來需要大量的經費與智力投入,因此應該全方位綜合考慮和規(guī)劃。
4 結束語
操作系統(tǒng)課程的教學工作是一項復雜的系統(tǒng)工程,教學中要始終牢記學生是主體而教師是主導的原則,通過使用合理多樣的教學方法,充分調動學生學習的興趣、學習的積極性和主動性,通過加強實驗教學提高學生的動手能力以及分析和解決問題的能力,只要我們能夠抓好教學中的各個環(huán)節(jié),就能使學生真正學好這門課程。
參考文獻:
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隨著家長和學生對計算機技術的不斷重視,以及計算機專業(yè)學生就業(yè)情況逐年提高,高職類院校計算機相關專業(yè)每年都會招收大量學生,伴隨著計算機專業(yè)生源的不斷增多,各高職院校也正不斷調整計算機專業(yè)學生的培養(yǎng)計劃和教學方案,然而在高職類院校的計算機專業(yè)課程教育方面普遍存在著“重軟件、輕硬件”的教育現(xiàn)象,在對學生的培養(yǎng)上缺少對計算機硬件方面基礎知識的學習和實踐;另一方面,隨著農村教育情況不斷被重視,高職類院校的計算機專業(yè)農村生源的學生數(shù)量也不斷增加,而由于地域限制、經濟條件限制等因素,導致這些農村生源的學生以前接觸的計算機專業(yè)知識較少,在專業(yè)技能學習和實踐方面進展較慢。
2.農村生源計算機專業(yè)學生存在的主要問題
1)硬件基礎薄弱
由于農村學校教育課程中對計算機專業(yè)教育缺少足夠的重視,且礙于學校經濟條件的限制,導致農村生源的學生接觸計算機較晚,甚至有的學生在上大學之前沒有接觸過計算機,從而導致了農村生源的學生在計算機硬件基礎知識上掌握薄弱,缺少基本的硬件理論支撐。
2)軟件編程能力欠缺
大多數(shù)農村生源的學生在大學之前很少接觸過計算機編程方面的學習,從而導致在開始學習計算機軟件編程課程的時候成長較慢,由于軟件基礎理論知識的欠缺,不能很好地適應高職類院校計算機專業(yè)編程方面的教學進度,進一步影響了學生軟件編程能力的提高。
3)對傳統(tǒng)計算機教學方式接受較慢
傳統(tǒng)計算機教學主要采取“老師講課為主,學生練習為輔”的教學方式,學生缺少自主鍛煉的機會,一些高職類院校缺少足夠的機房等基礎教學設施,導致經濟條件不好的農村生源學生缺少直接的實踐練習機會,進一步影響了學生對計算機相關課程的學習進度和能力培養(yǎng)。
3.改革計算機專業(yè)農村生源學生的培養(yǎng)機制
針對于農村生源計算機專業(yè)學生自身的特點,結合創(chuàng)新性實踐教學的理念,采用軟硬件相結合的教學方式,探索適合農村生源計算機專業(yè)學生的新型的計算機教學模式,主要采用以下幾個方面:
1)完善學校硬件教學設施
高職類院校應該不斷加大教育投入,完善學校的硬件教學設施,均衡配置學校教育資源,加大投入計算機專業(yè)硬件基礎設施,加快現(xiàn)代信息化建設步伐,擴大計算機機房、多媒體電教室等基礎教學設備,為學生能夠隨時使用學校的硬件教學設施提供保證。
2)軟件編程與硬件教學有機結合
學校在不斷注重學生軟件編程能力教育的同時,應該積極加強對學生硬件基礎知識的教育,做到軟件教學和硬件教學的和諧統(tǒng)一,使學生不僅具有良好的軟件編程技能,同時具有良好的硬件基礎理論知識和實踐知識,全方位提高學生的計算機綜合能力。
3)加強計算機課程設計等實踐課程
傳統(tǒng)的計算機教學方式主要注重老師在課堂中的職責和地位,隨著對學生計算機能力要求的不斷增強,這種教學方式已經嚴重阻礙了學生專業(yè)技能的提高。因此高職類院校應該進一步加強對計算機專業(yè)學生實踐能力的培養(yǎng),增強學生的動手能力和實踐能力,通過開設計算機專業(yè)課程設計,培養(yǎng)學生對待問題的分析能力、解決能力,加強學生對計算機專業(yè)項目的總體把握和細節(jié)實現(xiàn)能力,進一步提高學生的綜合素質水平。
4)組織并實踐計算機競賽項目
通過參加計算機專業(yè)知識競賽項目,不僅可以使同學們進一步熟悉基本的計算機專業(yè)技能,同時還可以培養(yǎng)學生解決實際計算機專業(yè)問題的能力,因此學校應該積極組織學生參加全國職業(yè)院校技能大賽中計算機競賽項目、全國計算機挑戰(zhàn)杯等各類計算機大賽,通過團隊合作的方式完成對學生專業(yè)技能、合作意識等各方面能力的培養(yǎng);此外,學校應該積極將這類競賽內容融入到教學課程當中,從而進一步培養(yǎng)同學解決實際問題的能力,增強學生的計算機專業(yè)水平。
5)校企聯(lián)合新型教學機制
高職類院校培養(yǎng)學生的主要目的是為了向企業(yè)輸送高科技人才,學校應該重視對企業(yè)型人才的培養(yǎng),加強對學生企業(yè)技能的培訓,通過校企聯(lián)合教學的教學機制,采用“學校教學、企業(yè)實習”的教學方法,使學生在學校就開始接觸企業(yè)的工作內容和研究項目,提高學生的實際動手能力和實踐能力,進一步培養(yǎng)具有較高實踐能力的專業(yè)性人才。
4.結束語
Abstract: Learning the design and the basic principle of operating system, students can hold the method for development of software and hardware oriented system understratum. We discuss how to teach the content of operating system in electronic information engineering in this paper, which includes the drawbacks of teaching now and the possible resolutions.
關鍵詞: 信息工程;操作系統(tǒng);教學研究
Key words: information engineering;operating system;teaching and research
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)17-0223-02
1相關背景
操作系統(tǒng)是一門涉及較多硬件知識的計算機系統(tǒng)軟件課程,在整個計算機系統(tǒng)中處于承上啟下關鍵地位。學習操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)原理,是電子信息工程專業(yè)的學生了解計算機硬件和軟件如何銜接的必經之路,為以后面向硬件和系統(tǒng)底層的軟硬件開發(fā)提供重要基礎。21 世紀初的電子系統(tǒng)是以計算技術為核心的片上復雜系統(tǒng), 系統(tǒng)設計人員將成為集成電路的主要設計者,而電子系統(tǒng)的電路設計已離不開計算機,如電子設計自動化(EDA)軟件[1]。其包含四項核心任務: VHDL和線路圖繪制、設計生成;現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA )和復雜邏輯可編程器件(CPLD)的設計綜合; 數(shù)字電路、模擬電路及數(shù)/?;旌想娐返哪M; 印刷電路板圖(PCB)設計等。目前它已是電子電路教學中融合有關概念的重要部分,但從以上幾個方面可以看出,在很多情況下已很難將計算機技術單獨分離出來,尤其是連接系統(tǒng)底層硬件和軟件的計算機操作系統(tǒng)。
電子信息工程專業(yè)的學生將來所從事的工作則是以各類操作系統(tǒng)為平臺開發(fā)其自己的系統(tǒng)、軟件和產品,這些產品和軟件依賴于相關的操作系統(tǒng),也是操作系統(tǒng)應用的支撐和拓展。他們關心的是與操作系統(tǒng)(軟件和硬件)的接口和資源調用,應用程序與系統(tǒng)的交互,以及系統(tǒng)運行機制和效率。因此讓電子信息工程專業(yè)的學生初步掌握這一類知識結構、了解關于設計以專用計算機為核心的復雜系統(tǒng)所必需的基本知識, 可以為學習有關專業(yè)課程及為以后在操作系統(tǒng)環(huán)境下使用開發(fā)軟件進行軟硬件設計打下良好與扎實的基礎。
2操作系統(tǒng)教學中存在的問題及可能的解決方案
2.1 課程內容的理論性過強,聯(lián)系性和實踐性環(huán)境薄弱這樣的教學形式不利于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。事實上操作系統(tǒng)是一門整體性很強的課程,涉及到計算機的方方面面,且直接與計算機硬件打交道。如果學生對前期的相關課程如計算機組成與系統(tǒng)結構不夠清晰,認識僅僅停留在模糊的概念階段,那么學習操作系統(tǒng)時就會遇到很大的困難。從老師的角度而言,教授操作系統(tǒng)課程的老師應經常與計算機組成和數(shù)據(jù)結構等課程的老師溝通,確保這些課程之間的邏輯連貫性和知識緊湊性,甚至由同一個教師講授這三門課程,以取得這些知識間的無縫連接,從而提高學生學習操作系統(tǒng)的效果。因此建立一個完善的課程體系對于學生學習操作系統(tǒng),甚至于其他專業(yè)課程的學習都是完全有必要的[2]。
缺少自己動手解剖一個具體的操作系統(tǒng)實例的過程也是當前教學中存在的嚴重問題。課程設計環(huán)節(jié)幾乎沒有,學生參與研究性學習的機會少,不能激發(fā)學生學習的興趣。在普通的高校里,不光是電子信息專業(yè)的學生,即使是計算機專業(yè)的學生也很少有這樣的機會去剖析一個具體的操作系統(tǒng)實例的過程。眾所周知,Linux是源碼開放的操作系統(tǒng),可以通過閱讀并理解其內核源代碼來學習操作系統(tǒng)的基本原理,這樣便于掌握操作系統(tǒng)的總體結構和設計思想,加深學生對操作系統(tǒng)理論知識的理解,而不是僅僅停留在概念表面。還可以通過模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)功能,如選取操作系統(tǒng)中一些比較典型的功能或算法進行編程實現(xiàn)并輸出信息。這種模式所涉及到的軟硬件資源和數(shù)據(jù)結構都是自建的,并不對真實的系統(tǒng)資源進行訪問和修改,可培養(yǎng)學生的設計能力和獨立工作的能力。
長期以來,操作系統(tǒng)對于電子信息工程專業(yè)的學生來說是一門專業(yè)選修課,得不到同學們的重視。操作系統(tǒng)實驗也主要是一些驗證性實驗,實驗課依附于理論教學,實驗教學內容單一,學生覺得枯燥無味,實驗興趣不大,而且實驗教學內容學時偏少,學生只是接觸了一些皮毛,根本達不到培養(yǎng)學生的科研能力和探索精神。如何在學生有限課時的條件下進行操作系統(tǒng)課程實驗安排,可以參考相關計算機專業(yè)操作系統(tǒng)課程的實驗設計[3]。
2.2 教學方法目前的教學方法單一。教學方法主要是把學生集中起來,以課堂講授為主,教學的工具就是一張嘴和微塵粉筆,形成了一種“灌輸式”的教學方法,對啟發(fā)式,討論式的教學方法采用的比較少。即便用了多媒體教學手段,也是采取把教學內容搬遷至幻燈片而已,電子教案的優(yōu)越性并沒有充分體現(xiàn)出來。教師在實現(xiàn)陳述性強的理論時可以采用電子教案,但對于互動性講解的問題推導則宜保留板書手段,教師在教學中要能采取有效措施來不斷提高電子教案的制作質量,及時更新。
針對學生反映操作系統(tǒng)課程概念多且抽象的問題,可以在講授過程中,大量引用生活中生動有趣的例子來講解,這樣才能提高學習者的學習興趣和熱情。要知道,學生的學習興趣是學習力量的源泉。比如在講解操作系統(tǒng)的緒論部分時,一下子說給學生那么多的概念,如處理機管理、內存管理、虛擬存儲器管理等等,自然是接收不了。比如以工廠的生產為例,操作系統(tǒng)是工廠的管理者,倉庫管理則是相當于計算機的硬盤,而內存則相當于工作間,處理機則相當于具體操作的工人,那么這樣一來,操作系統(tǒng)在整個計算機系統(tǒng)中的作用一目了然。在講解寫者-讀者進程同步算法問題時,可以用同學晚上去教室學習為例。問題中的寫者就是教室管理員,讀者就是若干個同學,互斥信號量是教室的燈。并規(guī)定教室中無人時燈要熄、管理員可以鎖門,教室中有人燈要亮、管理員不能鎖門等。一個抽象復雜問題原理通過簡單的比方變得通俗易懂,同時也激發(fā)了學生的觀察問題能力。
2.3 教學內容的規(guī)劃眾所周知,每一門課程,編者不同、出版社不同,其內容也不同。教材的選定應根據(jù)教學目標及教學大綱的要求來定,要使選定的教材在能夠反映計算機技術的新發(fā)展的同時,符合相關專業(yè)特點的要求。針對電子信息工程的專業(yè)特點,在現(xiàn)有教材的基礎上,可以考慮把嵌入式操作系統(tǒng)相關內容增加進來。
可以以我們日常使用的智能手機為例,來講解嵌入式操作系統(tǒng)的特點和概念。智能手機小巧、方便隨身攜帶,又為軟件運行和內容服務提供了廣闊的舞臺。很多增值業(yè)務可以就此展開,如:股票、交通、商品、應用程序下載、音樂圖片下載等。智能手機之所以具有如此強大的功能,這與它采用了功能強大的嵌入式操作系統(tǒng)不無關系。手機中嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩大部分:一部分為操作系統(tǒng)內核,即實時執(zhí)行程序;另一部分是輸入輸出部分(I/O)。手機操作系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的基本特征,它可以有效地管理復雜的系統(tǒng)資源;能夠把硬件虛擬化,尤其面對日趨增多的嵌入式處理器,如果與常用的桌面操作系統(tǒng)相比,手機操作系統(tǒng)在占用存儲空間、可靠性等方面卻具有非常鮮明的特征。通過學生非常熟悉和喜愛的電子產品-智能手機入手來引入嵌入式操作系統(tǒng)的相關知識,一方面可以加深學生對通用操作系統(tǒng)基本概念的理解,又能掌握嵌入式系統(tǒng)的特點。
3結束語
學習操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)原理,是電子信息工程專業(yè)的學生了解計算機硬件和軟件如何銜接的必經之路,為以后面向硬件和系統(tǒng)底層的軟硬件開發(fā)提供重要基礎。本文分別分析了操作系統(tǒng)課程本身的特點、目前教學方法中普遍存在的問題和電子信息工程專業(yè)操作系統(tǒng)教學內容的規(guī)劃等方面,并提出了相應的可能解決方案。
總之操作系統(tǒng)的教學在緊跟飛速發(fā)展的計算機技術的同時,還要跟得上電子信息類專業(yè)發(fā)展的步伐。
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論文摘要:職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)應用人才和具有一定文化水平和專業(yè)知識技能的勞動者。隨著計算機應用領域的擴大和軟、硬件的迅猛發(fā)展,計算機組裝與維護對人員的需求和要求也在不斷擴大。作者結合教學和下企業(yè)實踐,對《計算機組裝與維護》課程的教學內容與方法進行了一些探索,指出目前課堂教學模式與市場需求存在較大偏差,提出了深化課程教學改革,從板卡級到芯片級維修的建議。
《計算機組裝與維護》是計算機相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程。該課程主要培養(yǎng)學生具有計算機組裝、系統(tǒng)設置、軟件安裝、測試、維護及系統(tǒng)優(yōu)化、常見故障診斷與處理的職業(yè)能力,從而達到國家“微型計算機安裝與調試維修工”高級工職業(yè)資格能力,讓學生畢業(yè)后不需要企業(yè)另外對其培訓就能上崗。課程對學生畢業(yè)后從事電腦銷售員、電腦技術服務員、計算機硬件評測師和計算機硬件維修工程師崗位工作的職業(yè)能力培養(yǎng)和職業(yè)素質養(yǎng)成起重要支撐作用。
很長一段時間里,計算機相關專業(yè)在很多高職院校里都是熱門專業(yè),深受學生的青睞。但是由于今年來計算機專業(yè)學生畢業(yè)后就業(yè)前景日益黯淡,選擇計算機專業(yè)的學生正在減少,畢業(yè)生找工作也比較困難。在這種形勢下,作為一名計算機專業(yè)教師,如何在高職院校中創(chuàng)造出計算機專業(yè)的亮點,提高學生的專業(yè)能力以更好地適應就業(yè)和市場的需求成為一項新的課題。
2012年上半年,筆者在學校和系部領導的鼓勵支持下,到常州通誠科技有限公司鍛煉半年。通過這半年的經歷,對于如何培養(yǎng)學生的計算機組裝與維護知識能力特別是硬件芯片級維修的職業(yè)技能做如下思考。
一、發(fā)展芯片級維修勢在必行
隨著社會的迅速發(fā)展,對畢業(yè)生的綜合素質提出了更高的要求,產業(yè)結構與就業(yè)結構的快速變化對勞動者素質的要求越來越高,原有職業(yè)教育的專業(yè)設置在一定程度上形成了與就業(yè)崗位之間的結構錯位,課程設置與教學內容已經明顯落后于職業(yè)崗位的技能發(fā)展的需要。
目前常州紡織服裝職業(yè)技術學院計算機類專業(yè)畢業(yè)生的實際就業(yè)情況是:一是到長三角周邊各城市的電子工廠從事工廠流水線作業(yè),這樣的工種雖然可以較大程度地吸收畢業(yè)生,但流水線作業(yè)對學生的技術水平要求比較低,畢業(yè)生只要通過工廠的短期培訓,就能勝任,在一定程度上抹殺了學生在校期間對于學習的興趣;二是自主擇業(yè),畢業(yè)生畢業(yè)后,自謀發(fā)展,擔任銷售、搬運、維修等低等級的勞動。
計算機維修基本上可以分為板卡級維修和芯片級維修兩個級別,分別解決不同的問題。板卡級維修是對整機而言的,通過檢測找出有問題的板卡、設備,對其進行更換,從而達到排除故障的目的;而芯片級維修是對有問題的電子元件再進行深入地分析。找出具體出現(xiàn)故障的芯片或元器件,并對其進行更換維修,從而達到維修的目的。芯片級維修與板卡級維修相比,需要維修人員具有更高的技術水平和維修經驗。
通過近年的市場調查和這半年的企業(yè)實踐經驗得知,板卡級維修人員和銷售人員因為準入門檻低,已經嚴重飽和,而且工資水平也較低;但是另一方面,市場對能從事芯片級主板維修、液晶維修、筆記本維修這類高層次的電腦維修人員的需求量大,而且工資水平相對較高。
基于以上幾點,可以看出目前《計算機組裝與維護》課程的內容設置不夠完善。因此,我校的《計算機組裝與維護》的教學改革應適應時代潮流,避開各類高職院校都在開辦的低層次的板卡級維修,大力進行芯片級的計算機組裝與維護課程改革,迅速搶占芯片級維修這個市場的制高點。
二、提升教師能力 發(fā)展芯片級維修
縱觀常州大學城高職院校,計算機組裝與維護專業(yè)教師隊伍還主要停留在低層次的電腦組裝與維護方面,芯片級別維修的教師幾乎沒有。究其原因有二:一是計算機技術發(fā)展日新月異,芯片級維修需要精通電路、而且精通計算機的中高級技術人才;而高職學校缺乏大批掌握新知識、新技術的教師,導致教學質量不高。二是隨著高校的擴招,現(xiàn)在高職生的底子普遍較薄,自學自控能力較差,使之不能很好地完成類似芯片級維修的課程,影響了教學的質量。
建設一支“雙師型”教師隊伍,是開展課程實訓教學,培養(yǎng)應用型、技能型人才的關鍵。只有加強職業(yè)教育教師的在職進修,充分發(fā)揮專業(yè)課教師的作用,鼓勵企業(yè)參與職教師資培訓,積極探索職教師資培訓工作的新路子,才能保證教學質量,滿足市場的需要。 常州紡織服裝職業(yè)技術學院一直鼓勵教師下企業(yè)鍛煉。通過下企業(yè)鍛煉,自身知識得到了一定的更新,拓寬了教學思路。更加緊密了學院與企業(yè)之間的合作,把企業(yè)里的相關信息帶回到學院,促進了學院與企業(yè)的融合和深度合作。
三、大力提高學生實踐能力 培養(yǎng)學生實際動手能力
目前,我們雖然開設了《計算機組裝與維護》課程,但目前學生實踐操作能力普遍較差,主要原因是實踐設備跟不上現(xiàn)實要求,上機實踐的時間偏少,以及教師實踐指導策略的不當?shù)仍蛟斐傻摹?/p>
和傳統(tǒng)的教學方式一樣,讓學生從計算機配件的組裝做起,對出錯系統(tǒng)進行日常維護。但是要有目的性地加強主板電路的維修能力的培養(yǎng),特別是筆記本主板的維修能力,要求學生掌握基本的焊接技術,掌握普通芯片的拆卸與安裝。
在課程設置上,注重社會實踐,減少基礎理論課程,鍛煉學生動手實踐技能?!队嬎銠C組裝與維護》是實踐能力要求很強的一個課程,一定要注重學生實踐能力的培養(yǎng)。在課時設置上,應使實踐課時與理論授課課時基本持平。
四、加強課程合作交流 增設校內計算機組裝與維修操練室
一般的計算機專業(yè)軟件技術技能的訓練門檻較低,但是計算機硬件設備維修的投入成本較高,一般學生掌握硬件維修特別是芯片級維修技能的較少。大部分學計算機專業(yè)的學生對電氣工具及電器元器件的認知度較低。這里我們可以增加一些電子類實訓項目,幫助學生在實踐中了解電氣元件,掌握電氣維修工具的應用,如恒溫無鉛熱風槍、恒溫無鉛電烙鐵、多功能萬用數(shù)字表的使用,配備基本的維修設備和維護工具,可以適應大部分板卡維修。諸如示波器、萬用表和烙鐵等,端口測試設備可以檢查串口、并口、USB口、軟驅和IDE口等接口能否正常工作。端口檢測設備通過模擬各種工作狀態(tài),再搭配專用的診斷軟件就可以進行各類接口的故障測試。使用焊臺可以拆除一些結構簡單的芯片,通過高溫氣流,再配合規(guī)范的加熱手法,可以把主板上常用的I/O芯片輕松摘取下來。
計算機組裝與維修校內操練室可以看成是既像校內實習實訓基地又像維修公司的一個實踐操作和訓練的場所。
使用一間60平米左右的房間作為校內操練室,購置一些基本的維修電腦的工具。購買維修工具如下:數(shù)字萬用表、主板診斷卡、936B恒溫焊臺、850風槍、編程器、普通電烙鐵、焊錫絲、助焊劑、松香、吸錫器、吸錫線、十字和一字起子、鉗子、刀片、洗板水或無水酒精、橡皮擦、毛刷、電吹風、網線鉗、網線測線儀等??砂汛舜薜墓收想娔X集中到操練室維修,電腦機房更新后剩下的較多舊電腦,放到操練室,用來練習組裝及拆卸元件和維修。各個辦公室以及機房所有的出故障的電腦、網絡和辦公設備全部拿到校內操練室來維修。
挑選優(yōu)秀學生,對其進行培訓,培訓方式可以選擇任務式方法,把機房管理工作中出現(xiàn)問題的機器或周邊設備這些實際故障,指導學生去解決問題。既可以降低設備維修的成本,也可以讓學生在練習中找到自我價值,樹立學生的自信心。當學生掌握了一定的能力時,可以為這部分參加集訓的學生安排參加各項對應的職業(yè)技能競賽,通過大賽的歷練強化他們的技術技能。
參考文獻
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關鍵詞:C語言;基礎語言;計算機專業(yè)
中圖分類號:TP312.1-4 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 17-0000-02
C語言是目前高校計算機專業(yè)課程中廣泛應用于教學的計算機高級語言,一直以來被作為計算機專業(yè)的基礎課程,在一些非計算機專業(yè)的教學中也是一門重要基礎學科。C語言廣泛應用于計算機的各個領域,包括計算機數(shù)據(jù)分析和管理、圖像圖形處理、操作程序和系統(tǒng)、軟件程序設計等等。C語言作為計算機專業(yè)的基礎語言,具有優(yōu)點多、應用廣、通用性強、可植性強、效率高等特點,這決定了它廣闊的應用領域和持久的生命力。
1 C語言在計算機應用領域中的應用特點
C語言是進行計算機程序設計的一種基礎語言。1972年由美國貝爾科研所推出,1978年之后開始相繼在其他計算機上進行使用,經過多年的發(fā)展的進步,C語言已經成為一門成熟、專業(yè)的計算機科學學科。在當下計算機軟件技術迅速發(fā)展的前提之下,C語言程序設計已成為現(xiàn)代化編程的主流。C語言能夠廣泛的應用于各種科研領域,與它自身優(yōu)點和特性密不可分。
(1)C語言可以在DOS、Windows、Linux等多種操作系統(tǒng)下進行程序編寫,不限制操作平臺,具備強大的功能。(2)C語言具有很強的應用性,能夠在計算機科技產業(yè)中廣泛運用、快速投產、并且逐步產生可觀的經濟效益。(3)C語言是程序設計、軟件開發(fā)最根本的前提和基礎。(4)C語言在計算機領域中發(fā)展空間廣闊。(5)C語言具備強大的描述功能和語言結構,是操作系統(tǒng)教學和數(shù)據(jù)結構教學的課程基礎,滿足當下計算機專業(yè)課程教學的需要。
2 目前高校計算機專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
在我國經濟迅速發(fā)展和科學不斷進步的共同作用之下,計算機技術已經成為現(xiàn)代社會應用最為普遍的科技成果,給社會帶來了最本質的改觀和深遠影響。高校的計算機相關專業(yè)的設立,為計算機科技行業(yè)的持續(xù)發(fā)展源源不斷輸送人才,積極推進了全民計算機技術相關知識的普及和運用。隨著信息時代的全面到來,我國高校的計算機相關專業(yè)的規(guī)模在不斷壯大。截止到目前為止,全國范圍內大約有上千家高校開設計算機專業(yè)。同其他學科的專業(yè)設置情況相比較,高校計算機專業(yè)的課程設置類型和專業(yè)規(guī)模都首屈一指。
為滿足社會發(fā)展的需求,高校計算機相關專業(yè)課程不斷進行改革以培養(yǎng)適應時展的科技型人才。在課程教學中,高校計算機專業(yè)的從業(yè)教師以現(xiàn)有課程體系為基礎,注重知識的及時更新和實踐練習、前沿操作技術的引入、教學模式和教學內容的完善。在多方努力之下,我國高校計算機專業(yè)在探索中蓬勃發(fā)展、穩(wěn)步前行。
結合當前社會形勢和經濟形勢對計算機相關人才的專業(yè)和技術要求,高校的計算機專業(yè)現(xiàn)狀仍然存在很多問題。對于高校計算機相關專業(yè)的學生而言,計算機操作水準和應用能力已經成為衡量個人素質及能力的重要標桿??旃?jié)奏的社會生活要求計算機專業(yè)的大學生在具備理論知識素養(yǎng)的同時,也要有熟練的專業(yè)技能和豐富的實踐經驗。因而高校計算機專業(yè)教學所面臨最為嚴峻的問題就是能否使教學內容與時俱進;能否培養(yǎng)出適應社會需要的專業(yè)型、復合型人才。
就目前高校計算機專業(yè)教學現(xiàn)狀而言,專業(yè)師資力量的匱乏、傳統(tǒng)的“填鴨式”方法在理論教學中依舊存在、理論知識與技術操作設置失衡、書面考試仍舊作為常規(guī)考核辦法,這些不利于計算機專業(yè)學生發(fā)展的弊病較為普遍、常見。在高校計算機專業(yè)課程體制之中硬件系統(tǒng)教學薄弱、軟件系統(tǒng)方面缺乏實踐練習、相關實驗受到條件嚴重限制、課程體系落伍、數(shù)據(jù)及網絡理論得不到良好消化等問題還沒有得到全面解決。相關教育部門和高校自身針對上述問題相繼采取了許多改革措施,力爭使高校計算機專業(yè)教育符合現(xiàn)代社會的發(fā)展需求,盡力縮短課程發(fā)展與社會發(fā)展之間的距離。
3 C語言在高校計算機專業(yè)課程中的重要意義
C語言是計算機相關專業(yè)中最重要的基礎課程之一。C語言課程的學習是為了培養(yǎng)學生計算機編程的基本能力,同時為更多計算機技能的學習打下基礎。C語言的應用領域非常廣泛,在計算機圖形圖像處理、操作系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)具體分析和數(shù)據(jù)庫相關管理等方面都需要運用C語言進行設計和編程。決定C語言在計算機科技領域廣泛運用的重要因素之一就是它操作和應用上的可取性。C語言在計算機科技領域中的應用優(yōu)勢主要包含以下幾個方面:
3.1 C語言強大的功能優(yōu)勢和良好的使用性能
C語言豐富完備的數(shù)據(jù)結構設計,能夠較為靈活的對數(shù)據(jù)流進行控制,同時還具備通用性、可植入性、目標效率較高等優(yōu)良性能,C語言的上述特性適應計算機程序設計要求。C語言的最大特點就是同時具備高級語言和低級語言的性能,可以實現(xiàn)靈活操作運用。C語言允許編程人員進行分塊編譯,方便編程者管理項目,大大提高編程效率。
3.2 C語言廣闊的市場前景
C語言既是高校計算機專業(yè)課程設計中必須學習的基礎語言,又是專業(yè)的計算機科技領域里常用的高級語言。它廣泛的應用領域使其具備較強的應用性。C語言在計算機中的運用可以直接投產到計算機科技產業(yè)當中并產生十分可觀的效益。廣闊的市場空間和專業(yè)人才缺乏的社會現(xiàn)狀,使得C語言開發(fā)人才成為大型國企、外企競相爭奪的對象。良好的市場發(fā)展形勢證明了,C語言在計算機專業(yè)課程中的設置滿足現(xiàn)有經濟形勢下社會對于計算機專業(yè)人才的需要。
3.3 C語言在其他計算機專業(yè)課程中的作用及地位
C語言作為功能強大、性能優(yōu)良的綜合編程語言,使用便捷靈活且具有豐富的表達能力。除了具備前文中提及的諸多優(yōu)點之外,它還可以直接進行計算機硬件方面的操作。適合各種不同類型軟件設計、開發(fā)以及系統(tǒng)編寫。C語言在計算機專業(yè)課程中能夠起到良好的銜接作用,盡早學習C語言有利于為日后學習“數(shù)據(jù)結構課程”“C++”“Java”打下良好基礎。
C語言是計算機專業(yè)程序設計課程中最常用的基礎語言。學習C語言可以使計算機專業(yè)的每一個學生了解程序設計的基本理論、掌握程序設計的相關問題。C語言中的許多內容機制將程序設計得以融入到高級語言當中,而且C語言可使計算機專業(yè)初學者更容易掌握程序設計的思維和方法。
在計算機圖形圖像課程中,C語言承擔著開發(fā)環(huán)境、編寫程序、將計算機圖形的相關理論與計算機繪圖實踐有效結合的重要作用。C語言自身具備強大的圖形功能,并且不限制顯示器和驅動的類型,操作十分便捷。在C語言編譯軟件中大量的圖形庫函數(shù)使得C語言的繪圖功能十分強大。
4 總結
C語言作為高校計算機相關專業(yè)學生的一門必修科目,作為計算機專業(yè)相關課程學習的基礎,它的重要作用和地位是無可厚非的。同時C語言作為現(xiàn)今社會經濟形勢下最流行的計算機基礎語言,它在今后計算機科技領域和產業(yè)中的發(fā)展也是不可限量的。培養(yǎng)適應時展的計算機專業(yè)人才是高校教育工作的要點和重要使命。綜上所述,C語言無論作為高校計算機專業(yè)課程學習的基礎語言,還是保證學生具備社會所需專業(yè)技能的一種就業(yè)手段,它都有足夠的優(yōu)勢長期存在于高校計算機專業(yè)課程體系之中。
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