硬件類課程是物理硬件電路與數學邏輯抽象的有機結合，前導課程與後續課程的關聯較爲緊密，以下是小編蒐集整理的一篇探究計算機硬件類課程實踐教學現狀的論文範文，歡迎閱讀借鑑。
1計算機硬件類課程實踐教學現狀與困境
目前，計算機專業教學普遍存在"輕硬重軟"的現象,忽視計算機硬件知識的學習和實踐,導致計算機專業培養越來越"軟化".學員由於對底層概念的理解和應用能力不足，當涉及系統級編程或者解決實際問題時往往捉襟見肘。分析其原因，主要受以下幾方面影響：
首先，傳統的計算機專業課程實踐培養環節，往往被當作理論教學的驗證和延伸，實驗項目的開設、實驗設備的操作、實驗教學的管理缺乏開放性和自主性。在這樣的實驗理念指導下，學員只能被動接受，學習的主動性也受到限制。
其次，硬件類課程是物理硬件電路與數學邏輯抽象的有機結合，前導課程與後續課程的關聯較爲緊密，與學習一種計算機語言或算法相比，更貼近實際項目，對教師和學員的要求都較爲全面，低年級學員的學習思維一時難以轉換，影響其學習的積極性。
第三，各門硬件類課程之間缺乏整體性，各門課程的實踐環節缺乏關聯性、層次性，沒有系統性實驗的引領，致使學員的計算機系統能力不強。部分教師只關注自己課程的實踐環節，在教學方法上偏重"橫向"分析，缺乏"縱向"視角。
現在，越來越多的學校開始重視計算機實踐教學，尤其是硬件類課程的實踐教學。對計算機科學與技術專業來說，如果缺乏對學員工程實踐能力的培養，那麼他們對專業課程的理解會永遠停留在書本上，無法解決實際問題，也無法做到觸類旁通。因此，計算機專業課程的實踐教學尤爲重要。
2國內高校在計算機實踐教學方面的有益探索
近年來，國內各高校在豐富計算機實踐教學案例和提高學員參與度方面做出不少努力，取得了一定的成果，值得學習和借鑑。
清華大學計算機實驗教學中心將計算機實驗教學系統化[1].以硬件實驗爲基礎，系統化建設課程體系，培養學員的系統設計能力;注重課程的系統性和完整性，重點關注與其他課程間的內在關係;整體規劃各課程實驗，在課程實驗中設計與其他課程的聯繫點;建設綜合實驗課程，讓學員完成計算機系統的綜合設計和實現，全面檢驗學員掌握知識的系統性。
哈爾濱工業大學計算機科學與技術實驗教學中心爲豐富實踐教學實施了一系列舉措[2].通過設立各類創新實驗中心爲計算機實踐課程提供硬件支持;針對在實驗教學示範中心工作的指導教師，在參與評獎和晉升職稱方面引入配套鼓勵制度。
除此之外，越來越多的新實踐內容和方式不斷涌現[3].電子科技大學計算機科學與工程學院的虛擬仿真實驗教學中心實驗內容按照一定的專業方向進行資源整合，建立動態實驗項目庫，學員可自由選擇實驗項目、實驗平臺、實驗工具等;哈爾濱工程大學計算機科學與技術學院從2009年起建立Android教學團隊，開始開設Android課程並廣泛參加各類比賽;合天網安實驗室提出的創新計算機實踐教學理念，源於MOOC的思想，由課堂教學的MOOC引申爲實驗教學的MOOE[4](massiveopenonlineexperiments)，力圖解決實踐教學互聯網化的問題。這些舉措爲計算機實踐教學的發展注入了新的活力。
3計算機硬件類課程實踐教學的思考與改進
針對我校開設課程與學員的.特點，以部分課程爲例探討實踐教學活動的開展，並提出一些建議及改進措施。
3.1實例化教學模式的探討
在操作系統原理與結構分析課程教學中，可以嘗試改變傳統的課上講授、課下實驗的教學模式。以UCORE教學操作系統爲主線，將操作系統原理與Linux系統結構分析融入實踐教學環節。
將UCORE中的功能模塊按照操作系統原理的知識模塊進行劃分，把操作系統內核中的原理及各部分實現對應於UCORE系統中。學員在學習操作系統知識的基礎上，進行UCORE實驗。隨着課程的進行，學員逐步閱讀並實現內存管理、進程管理、文件管理等操作系統內核的核心代碼，最終實現並完成一個小型的操作系統。從近三年的實施情況看，學員通過接觸實際的操作系統源碼，對操作系統原理的理解更加深入，爲今後從事系統級的編程奠定了基礎。UCORE實驗內容設置見表1.
UCORE實驗的最大作用，除了其內容包含了操作系統的基本功能外，還能夠與前導課程如彙編語言、數據結構、算法等課程建立實際聯繫，使學員將所學專業知識與實際工程結合起來，爲後續課程如計算機系統結構、嵌入式系統的學習打下堅實的基礎。
3.2學員系統觀能力的培養
在計算機系統結構教學實施過程中，需重點強化對學員系統能力的培養。該課程實踐部分的開展不再依託傳統的實驗箱，也不需藉助模擬器進行基礎驗證性的實驗，而是通過設計實現一個教學版的OpenMIPS32位標量處理器，加深對體系結構的理解並掌握處理器設計的工作過程和實現原理，以此檢驗教學效果，提升學員的系統觀。該處理器兼容MIPS32Release1指令集架構，其好處是可以使用現有的MIPS編譯環境，如：GCC編譯器等。
OpenMIPS的設計目標如下：(1)五級整數流水線，分別是取指、譯碼、執行、訪存、回寫;(2)哈佛結構，分開的指令、數據接口;(3)32個32位整數寄存器;(4)大端模式;(5)向量化異常處理，支持精確異常處理;(6)支持6個外部中斷;(7)具有32bit數據、地址總線寬度;(8)能實現單週期乘法;(9)支持延遲轉移;(10)兼容MIPS32指令集架構，支持MIPS32指令集中的所有整數指令;(11)大多數指令可以在一個時鐘週期內完成。
通過上述完整的實驗過程，學員對處理器的理解不再停留在與門、或門等邏輯電路的概念上，而是通過分析單條指令在計算機中的處理過程，真正瞭解處理器的工作與實現原理。該課程的實驗應該逐漸嘗試更開放性、自主性的實驗設計，利用開源軟硬件資源，把學員從實驗室、實驗箱這些固定的實驗場所中解放出來，隨時隨地地開展實踐活動。
3.3基於項目學習的組織模式
在計算機硬件類課程的教學中，實驗是一個重要的環節。針對我校學員動手能力強的特點，我們基於項目學習的方法廣泛開展實踐教學。基於項目學習的意義，即通過項目"做中學"培養學員的自主學習能力、問題求解能力和綜合創新能力，來源於基於問題學習的教育理念[5].
在項目的工程實踐中，鼓勵學員主動發現問題、自主分析問題並協作解決問題，通過項目實踐參與課程，讓學生真正成爲教學活動的主角。
項目學習的基本形式是以項目(組)形式完成一項或多項任務(作品、設計、工藝、模型、裝置、軟件等)，並以書面或口頭的形式總結完成任務的過程及產出物。完成整個項目，要求學員組成團隊，通過分工合作共同完成一個自己感興趣的課題，能夠很好地鍛鍊學員的集體榮譽感和團隊合作精神。
項目學習需要有一根主線，學員從大學一年級開始直到本科畢業，在不同階段接觸不同的課程並完成不同難度和層次的項目任務。在整個過程中，學員不僅能體會到動手的樂趣，也能感受到知識和經驗積累的成效。將課程內容與一個完整的工程項目結合起來，要求學員完成從需求分析、建模、設計、模擬、實現、測試到最終驗收等環節，是對學員動手能力最好的培養與鍛鍊。該方法實施的難點在於實驗項目的選取和配套制度的完善。
3.4基於過程管理的考覈評估機制
實踐教學的考覈一直是教學改革的重點，採用科學合理的考覈方法能夠有效激發學員的學習動力，提高學員參與實驗的興趣，有利於客觀評價學員的分析能力、動手能力等綜合素質，有助於真實評估實踐教學效果。
加強過程管理，打破以往專業課程實踐環節統一學時、統一時間、統一內容、統一考覈的傳統模式。在統一的教學目的下，給定驗證性課題內容，提出綜合性課題選題範圍，把關自主設計課題方向，開放專業實驗室，設置命題、選題、開題、設計、答辯和歸檔等過程環節,突出對學員創新實踐能力的培養。
指導教師一方面引導學員分析在實驗過程中遇到的問題，討論可行的解決方案;另一方面根據學員的選題角度、選題難度、過程設計、應變能力、驗收答辯、報告內容等情況，綜合評定實驗課程的成績。學員可以自定實驗時間、內容和進度，在完成必做任務後，根據自己的專業特長、興趣愛好、業務需求選做實驗，也可以在實驗室實現自己的創意，充分發揮實驗環境的支撐效益，併爲學員參加各類競賽提供保障。
4結語
在實驗項目的設定上，趣味性的科技活動、與日常生活結合緊密的項目更能引起學員的興趣，而系統的工程類實驗項目更能激發學員的潛能。課程體系的梳理、實驗內容的整合必須投入大量的精力，同時需要更廣泛的支持。實踐教學能夠給學員更多的體驗，從而更好地激發其創造力，尤其對於計算機硬件類課程，實踐教學能夠使學員在理論學習的基礎上發展多元化的知識體系與應用技能[6].無論是課堂教學還是實驗教學，在不斷優化及豐富教學活動的道路上，我們還將繼續前行。
參考文獻：
[1]姚登峯.計算機課程整合無障礙技術的實踐探索[J].計算機教育，2014(24)：58.
[2]劉宏偉，張宏莉.項目驅動的計算機專業實踐教學體系初探[J].計算機教育，2015(9)：33.
[3]劉鵬，傅婷婷.競爭類項目實踐教學方法在計算機類課程中的應用[J].計算機教育，2014(6)：48.
[4]劉歡迎.創新計算機實驗教學，開啓MOOE新時代[J].計算機教育，2015(9)：16.
[5]陳慶章，古輝理論探討及教師的角色認識[J].計算機教育，2011(9)：32.
[6]MichaelP,rstandinglearningandteaching[M].北京：北京大學出版社，2008:39-53.