试议计算机一体化实验教学改革及方法

论文导读：
摘 要：随着信息科学技术的飞速发展，我国对系统化人才的需求也越来越大，这就要求计算机实验教学必须不断进行调整创新培养出符合国家发展需求的人才来。近年来，清华大学国家级计算机实验教学示范中心积极探索一体化实验教学体系的构建，构建出一体化实验教学平台，从计算机系统设计到系统化创新性实践训练，为计算机教学提出了一个全新的实验教学体系。
关键词：计算机一体化；实验教学；改革；教学策略
中图分类号：TP3-4
随我我国社会经济的不断发展，我国信息技术的水平也在不断提升，我国高等院校的计算机专业的教育方式也在不断发生变化，学校培养出的专业人才必须紧跟时展的步伐才能在市场上占据一定的经济实力。当前计算机技术更新可谓是日新月异，各种各样的计算机软件层出不穷，要想真正将学生培养为计算机技术人才，在毕业后能够编程和重构，必须要具备足够的软硬件知识，教师在教学的过程中要认识到思想渗透，努力提升学生的学习热情，只有提升学生的学习兴趣，才能真正在教学和实验的过程中提升学生的动手操作能力，这是广大院校必须要重视的一个关键点。
1 一体化是实验教学改革的钥匙
为了构建一个科学、合理、高校的计算机教学体系，必须要调教学理论内容，重视理论联系实践，将计算机课程和计算机实践部分相联合，努力让计算机硬件课程和计算机软件课程紧密绑定在一起，一体化教学就是将编译原理和课程软硬件实践都放到一起，实现理论课程和嵌入式系统的综合开发运用，这样学生就能从知识学习的过程中把握课程之间的联系，从书面上学到的知识联系到软件硬件的学习。
在将理论教学活动与教学内容进行有效地融合之后，必须对教学体系进行重新规划设计，以转变传统的教学方式，打破原来的课程界限，教师要努力为学生打造一套适应于现代学生发展和教学需要的计算机教课系统，可以让学生自己尝试设计处理器，也可以让学生尝试进行编程，或者制作自己需要的软件。
为了在实际教学活动中将实验教学一体化体系融入进去，必须要根据实际教学情况来设计一体化的实验教学体系，这是能够打开大门的关键性纽扣。在这个层次上，要努力发挥学生团队的能力，让学生充分发挥自己的主观能动性和创造能力，让学生之间增强自己的团队合作能力，只有增强学生的软硬件操作能力，才能让学生学习的过程中能更加深入领会所学知识。
2 一体化实验教学体系的构建与实施
作为一个理论与实践具有同等重要性的学科计算机专业的先进性也是通过其理论性与实践性必须结合起来重要表现之一。教师要努力为学生建立一个完善的教学体系，便于提升学生的实践能力，网络时代下，学生的计算机实践能力要重视系统的开发，高等院校要努力为学生完善实验教学设备，从设计实验的过程到硬件设施都要进行完善，通过提升学生的学习兴趣和主观能动性，来提升学生的动手操作能力。完善一体化实验教学体系。

2.1 一体化实验教学体系

在对计算机专业硬件课程内容进行完善之前，我们必须坚持系统化理念，将基础性的内容定位为计算机硬件有关的知识点，兼顾学生接受知识由浅入深的学习要求，构建了系统化的教学体系。教学体系分为三个层次：计算机基础、计算机原理和计算机系统应用。在计算机硬件核心课程中，硬件基础课为“数字逻辑设计”，计算机原理课程细分为“计算机组成原理”和“计算机系统结构”两门课程，计算机系统应用课程以“嵌入式系统”为核心课程。与计算机硬件类三个层次相对应，计算机系统软件以数据结构为基础，以编译原理和操作系统为原理核心，在嵌入式系统中将理论知识变成实用的系统。计算机硬件和软件两个维度合成一体，就形成了计算机系统化的教学体系。
在教学研究中我们将计算机教学系统化特点作为出发点，通过完全融入式的构建措施，建成一个满足一体化的实验教学模式。该体系以一体化实验平台为基础，与系统化教学体系的实施完全同步，伴随着每门课的进行，由基础实验到原理实验，最后落脚在系统实验上。每个层次的实验又细分成基础、综合和创新实验三个细分层次，做到细分层次之间有跨越，总体课程之间无缝隙。学生从基本逻辑门等单元电路开始学习，在有了用分立器件设计简单数字逻辑部件能力后，基于可编程逻辑阵列（FPGA）学习设计大规模集成电路；在计算机原理课程中掌握计算机特定指令集下计算机的组成与设计和多种流水线设计、高速缓存管理制约设计以及多核技术等。这些课程及实验，支持学生从分立器件到部件再到微处理器的设计，以及最后到一个计算机系统的设计，并在自主研发的系统化远程一体化实验平台上实现。在自己设计的计算机硬件系统上，学生将操作系统等核心软件系统课程的知识融会贯通，并在同一个平台上实验完成系统设计。学生通过多门课程的学习，基于一个实验平台，能够设计出一套运转自己设计的操作系统和程序的、包含了软件和硬件的完整的嵌入式系统，构建了计算机软硬件整个系统的知识结构，实现了实验教学的一体化。

2.2 远程计算机硬件一体化实验平台

高等院校计算机专业的同学利用一体化实验平台，按照逻辑门电路，将一些简单的逻辑元件设计出来，然后再形成大的部件，然后在进行各个小系统结构的设计，最终成为一个一体化的学习系统，通过让学生自己动手操作，实现系统程序的完善。
当前高职院校的学生在进行实验平台的完善过程中，能够实现基础理论知识到实践活动的完善，能够帮助学生消化知识，并且完成自己的创新活动，这样对于让学生打实基础有帮助作用，学生不用再将很多精力放到怎样运用这个系统平台，而是能将精力专访在课程的学习上，将知识点串联起来，在头脑中形成一个完整的系统[6]。
教师可以利用网络空间对该平台的使用方案进行设计部署，同时该平台也支持远程软件，教师可以通过这个平台全天监控实验室的设备，并且这个平台运用网络技术实现了虚拟环境下所无法体现硬件设备情况的不足，能够真实地展现硬件系统的情况。童工这个网络空间，学生能够远程的实现硬件演示，或者通过平台改装自己的设计，实现远程调试等，为学生动手能力的拓展带来条件。

2.3 系统设计实践能力培养

为了推动实验平台的建设，高职院校的教师必须努力构建一个一体化实验论文导读：
教学系统，将课程能够实现软件硬件的综合运用，努力提升学生的学习能力、实践能力等。一体化平台不仅运用了计算机的构成原理，并且将系统根据编译原理和操作系统都进行了完善，学生可以根据系统的需要设计适合自己的处理器，然后实现高级编译。通过这种系统构建，能够有力推动教学模式的改革，并且推动学生的动手操作能力，也为学科的创新提供了前进动力。
3 结束语
计算机系统的构建是计算机学科教学活动的重心。在理论与实践活动相结合的过程中，不断地研究分析是进行学科教学活动事先突破的关键，建立起一套行之有效的计算机系统化实验教学体系，能够加深学生对整个计算机系统学习，为计算机系统教学提供更科学的发展道路。
参考文献：
[1]江长斌，陈莉.学分制下高校计算机实验教学的实施与创新[J].计算机教育，2011（17）：88-91.
[2]黄建灯.独立学院大学《计算机基础》课程实验教学改革及探讨[J].中国科技信息，2011（24）：181.
[3]王小玲，曹岳辉.计算机实验室建设管理与实验教学改革及设想[J].昆明理工大学学报，1996（04）：83-87.
作者单位：广州南洋理工职业学院，广东从化 510980