計算機工程教育體驗

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1現(xiàn)有實踐教學體系的不足

1.1專業(yè)課程設置定位不準確

當前很多高校計算機工程專業(yè)是在社會大量需求下匆匆上馬，沒有相應的學科基礎，新教師多，是參照其他學校的教學大綱開設自己的專業(yè)課，沒有深入研究本校學生的基礎素質和能力，以及本校教師的專業(yè)素養(yǎng)和能力，使其專業(yè)課程不能滿足現(xiàn)代高等教育的理念，造成其實踐教學體系先天性不足。

1.2課程實驗師資不足

學校規(guī)模的擴大，在校學生規(guī)模劇增，致使專業(yè)教師和實驗指導人員嚴重不足。每年分配到校的年輕老師幾乎都是從學校到學校，缺乏實踐經驗。暑假的教師崗前培訓，不到一個月的時間也只是形式而已。同時計算機工程專業(yè)高級教師的大量流失，使實驗課程的指導教師嚴重缺失。

1.3實驗教學內容質量不高

師資專業(yè)水平不高，使開出的實驗內容水平也不高。主要是以驗證性和觀察性的實驗為主，設計性、綜合性的實驗較少，研究性和創(chuàng)新性的實驗幾乎沒有?，F(xiàn)在的實驗很多都是表面的形式，沒有達到實際的效果。

1.4實驗指導和管理落后

計算機工程專業(yè)的實驗以鍛煉學生的能力為主。但是當前實驗內容陳舊，指導教師的實踐經驗不足，不能很好滿足學生學習的需要。實驗課程的安排隨意性很大，不能與課堂教學相輔相成，學生理論和實踐脫節(jié)。實驗室管理手段比較落后，采用人員綁定實驗室，手工登記和監(jiān)督，致使實驗教學非常忙亂，更不用說實驗室開放了，使很多教學設備閑置，學生的需求得不到滿足。

1.5實驗設備不足和陳舊

計算機設備是更新非常快、投入非常大的，與其他學科的實驗設備性質差別很大。很多學校的領導和相關部門不能認識到計算機教學的特點，在實驗設備上投入不夠，使很多設備落后，數量也不足，根本達不到教育部規(guī)定的4:1的指標。

1.6實習基地較少

學校與企事業(yè)單位聯(lián)系的渠道較少，相互的合作不多。學生的畢業(yè)實習基本由學生自己解決實習的單位，學校只能提供較少的實習單位給學生，根本無法滿足學生增長的需要。針對當前計算機工程專業(yè)實踐教學體系的不足，參照國內外高校中計算機工程專業(yè)教學體系，按照學校的實際情況重新制定培養(yǎng)計劃，對本校的專業(yè)教師和實驗人員進行繼續(xù)教育和培訓，加大設備的投入。本文按照實踐教學的各個環(huán)節(jié)分開討論如何設置實踐教學的內容、目標和教學的手段，給出一個符合當前社會需求的計算機工程專業(yè)實踐教學體系的設置方案。

2以素質教育為目標的實踐教學體系

2.1課程實驗

課程實驗是課堂教學的重要組成部分，它是和課堂理論教學相輔相成的。通過課程實驗，不僅可以傳授實驗基礎理論知識，而且可以使學生更加深入地理解理論，完成理論與實踐的結合。通過實驗可以訓練學生的基本技能，嚴格按照實驗過程進行，分析實驗中出現(xiàn)的問題，排除一般故障，對實驗的結果進行分析和解釋，鍛煉學生的動手能力，培養(yǎng)學生的技能，提高其計算機軟件和硬件設計和實現(xiàn)的技能。實驗也是教師和學生深入交流的通道，啟發(fā)學生深入思考，敢于創(chuàng)新。計算機工程專業(yè)的課程實驗按照實驗的性質，可以分為觀察性實驗、驗證性實驗、設計性實驗、研究性實驗等不同類型。現(xiàn)在實行多媒體教學，觀察性的實驗一般可以在課堂上簡單演示，一般不列入實驗體系。自從20世紀90年代以來，互聯(lián)網在全世界大規(guī)模推廣，現(xiàn)在的很多學生在大學入學之前都接觸過使用過計算機，很多中學都開設了計算機課程，使學生具備了初步的計算機技能，能夠使用可視化的開發(fā)工具進行編程，這使得計算機工程專業(yè)的低年級學生可以有少量的驗證性試驗，驗證性實驗可以在理論教學中簡單演示，給出詳細的輔導材料指導學生利用課余時間自己實驗，其他的實驗為設計性實驗和綜合性實驗。在計算機工程專業(yè)有全校理工課基礎教育，包含的物理實驗、化學實驗等公共基礎系列實驗本文不予討論。軟件技術系列實驗要強調實驗內容的設計，按照學生的能力和當前的素質以及教學大綱重新規(guī)劃實驗的內容，追求變化以適應社會的需求。

當前重點加強的實驗是基礎理論系列實驗和硬件技術系列實驗?，F(xiàn)在學生都是輕理論重應用，計算機工程專業(yè)的本科教育是以素質為核心的，理論是應用的基礎，只有掌握理論應用才能夠深入的探討，否則其應用僅僅是模仿，不能夠進行創(chuàng)新。為此要加強數值分析實驗、離散數學實驗、算法設計與分析實驗等為主的基礎理論系列實驗，其中離散數學原來僅僅是講授原理，不能和實踐應用結合脫離實際。這些實驗應該在驗證性的基礎上變換為一定設計性實驗，重點強調理論的實踐。軟件實驗的可操控性強，對于硬件實驗需要一定的技術和經驗，當前很多學生和教師都不愿開設這類的實驗，多數是按照實驗設備教程進行驗證性操作，沒有任何的設計性，更談不上創(chuàng)新試驗了，為此電路分析、模擬電子技術、數字電子技術、數字邏輯、計算機原理、微機原理及應用、嵌入式系統(tǒng)、計算機接口設計、計算機網絡[2]等課程實驗要增加趣味性，不要僅僅是枯燥的理論驗證，而是結合理論設計實驗內容以激發(fā)學生興趣為主，寓教于樂，在設計性實驗中掌握理論，在實驗中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。在設計實驗內容時要考慮到學生的起步基礎不同和素質高低不同，設計出可以選擇的實驗，滿足多方面多層次的需求，提高實驗的質量。課程實驗應該包括適當的開放性實驗，目的是進一步提高教學水平、培養(yǎng)學生實驗技能與創(chuàng)新能力。為此需要實驗管理采用開放性，采用自動式的學生認證系統(tǒng)，提高設備的利用效率，為學生創(chuàng)造良好的實驗環(huán)境。

2.2課程設計和協(xié)作設計

在課程實驗的基礎上，以提高學生的綜合能力為出發(fā)點，應該選擇比較重要的課程作為單獨課程開設綜合性課程設計，這對學生實踐教學能力培養(yǎng)是非常重要的，考慮到整個實踐教學必須占到整個學時的比例，應該開設以下綜合課程設計。(1)高級程序語言課程設計：高級語言是計算機工程專業(yè)的基礎課，通過課程實驗學生僅僅是掌握語言的詞法、語法和語義，不能從整體上掌握整個系統(tǒng)。特別是現(xiàn)在高級程序語言的開發(fā)環(huán)境雖然比較方便使用，但是其知識結構比較復雜，但是掌握其可以直接在程序中使用，大大提高編程效率。課程設計指導書中給出10多個題目，以學生綜合掌握高級程序設計語言和集成設計工具為目的，學生能根據題目的目的，獨立完成分析、設計和調試。使學生能更進一步地理解程序設計方法，熟練掌握常用的數據結構和算法，培養(yǎng)學生的實際設計能力和分析解決問題的能力，保持良好的程序設計風格。(2)數字電路課程設計：使學生基本掌握數字電路設計和調試的方法，增加集成芯片的使用知識。教師根據學生的基礎列出10多個的選題，給出設計的目標，提供相應的數字電路分離的器件，要求學生獨立完成設計、系統(tǒng)裝配和調試。能力比較強的同學可以獨立完成選題設計，完成系統(tǒng)的裝配及調試，教師只需給予一定的指導。(3)計算機原理課程設計：使學生加深對計算機原理和相關課程的理解，實踐和鍛煉計算機硬件的設計能力和調試能力。要求了解實驗所能提供的硬件基礎和計算機體系結構，以及現(xiàn)在硬件設計語言的一般設計過程和方法，能夠按照指令體系和功能進行邏輯設計和實現(xiàn)CPU，并進行軟件的模擬。(4)嵌入式系統(tǒng)課程設計：現(xiàn)在機電設備的智能化都來自于嵌入式系統(tǒng)，嵌入式課程深入需要綜合性的課程設計，能夠使學生掌握嵌入式的環(huán)境應用的限制性、功能的限制性，根據設計的目標，綜合使用嵌入式系統(tǒng)的接口、通信的基礎知識、嵌入式微處理器構成控制系統(tǒng)，掌握實際控制設備運行的實際知識，培養(yǎng)學生硬件方面的綜合設計能力和動手能力。(5)操作系統(tǒng)課程設計：要求學生掌握流行大型操作系統(tǒng)的系統(tǒng)結構、各種實現(xiàn)機理和各種典型算法，系統(tǒng)地了解操作系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)思路。該實驗可以采用開源的Linux系統(tǒng)為實驗平臺，運用所掌握的知識對內核某個部分進行替換，運用內核開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)內核的重新組合。這樣可以鍛煉學生進行系統(tǒng)編程的能力，為今后開發(fā)驅動程序、網絡接口等打下基礎。(6)軟件工程課程設計：使學生系統(tǒng)地掌握軟件工程及軟件管理的過程、方法和工具，教師可以按照學生比較熟悉的需求，設計多個相對比較大的項目作為題目，方便學生需求分析，這些需求分析可以是一定條件下現(xiàn)場的調研，多數數據是通過其他材料整理匯集出來的，也可以通過網絡收集具體項目的需求，這個不能是真正的現(xiàn)場調研，這是課程設計中非常重要，而且是需要特別處理的部分。在此基礎上學生要完成軟件的設計，給出測試和維護的基本原則和文檔。由于教學時間的限制，不可能完成編程和具體的測試，僅僅是完成必要的文檔標準化和內容完整性檢測。

在計算機工程專業(yè)的課堂實驗和課程設計是按照教學計劃一個年級同步進行的，為此可以在達到實驗目標的同時，在班級內部進行計算機技能比賽，比賽解決實驗相關內容及問題的能力、比賽編寫程序的質量、比賽編程程序的規(guī)范程度，比賽學生各種能力，促進學生內部有序良好的競爭，提高他們學習的積極性。也在同一個課程的不同班級進行比賽，培養(yǎng)整個專業(yè)的學生能夠具有注重技能訓練的精神。課堂教學和課程設計都是以班級為單位的獨立設計來和完成，當前現(xiàn)實的項目是需要多人的系統(tǒng)完成，為此需要增加一個大作業(yè)和項目開發(fā)的實踐教學環(huán)節(jié)，幫助學生增強交流能力、解決問題能力和技術技能[3]。(1)綜合性作業(yè)課程：需要綜合多門課程，可能需要多個學期，成立班級內部的小組分工協(xié)作共同完成。該作業(yè)具有一定的難度，綜合多個知識點，需要系統(tǒng)的規(guī)劃，能夠鍛煉學生的綜合能力，同時也可以實現(xiàn)信息溝通技巧的掌握，達到交流技巧的掌握。(2)項目小組開發(fā)：團隊精神是當今計算機工程專業(yè)必須具備的，可以按照當前社會需求和科研需求，設置多個項目，讓高低年級學生自由組合，組成開發(fā)小組和興趣小組，協(xié)同完成一項任務。項目過程包括開發(fā)、軟件管理、經濟、風險管理、需求工程、設計、實現(xiàn)、維護、質量保證、標準以及協(xié)同工作等。這樣不僅提高了他們的實踐能力和技能訓練，關鍵是協(xié)同工作能力的鍛煉，使學生更加容易地融入社會工作中。項目小組也是高級學生向低年級學生傳遞知識和技術的最佳場所，也可以大大提高高年級學生的管理能力和各個方面協(xié)調的能力團隊開發(fā)課程。這也是課堂教學有益的補充。在項目開發(fā)的需求分析中要注意相關的法律和道德的可行性研究，清楚涉及的有關問題，鍛煉采用何種策略來應對。這樣的項目可能是多個學科綜合的，可以把相關科目的同學吸引到小組中，比如自動化控制、通信工程、信息技術、電子商務、經濟管理等等，實現(xiàn)高層次的綜合。

2.3實習和畢業(yè)設計

實習不僅是學生發(fā)揮本專業(yè)特長服務社會、接觸社會；也在實踐教學中起著重要的作用，使學生在實踐過程中即能達到提高個人能力的目的。當前實習有多種形式，多數分為校外的實習基地和校內實習基地，使學生能夠到實踐單位接觸和了解科研和開發(fā)中存在的各種現(xiàn)實的技術或管理問題，參與實際課題或項目的開發(fā)等。實習基地的選擇和建設是非常關鍵的，為了保證實習的質量。必須定期對實習基地進行評估，包括接收學生的數量、提供實習題目的質量、管理學生實踐過程的情況、學生的實踐效果等。實習指導教師必須有實踐經驗、教學經驗，校外實習基地聘請業(yè)務水平高、責任心強的人員擔任校外指導教師。畢業(yè)設計是一個科研和教學結合最為密切的實踐環(huán)節(jié)。在畢業(yè)設計中學生可以理論聯(lián)系實際，鍛煉解決實際問題的能力。畢業(yè)設計應當緊密結合科研項目或課題，從科研任務中選擇有價值的題目進行設計、實驗和研究，還可以通過與企業(yè)緊密合作的實踐教學活動來進行。

3結束語

隨著計算機技術的日新月異的發(fā)展和深入應用，將會對實踐教學提出了更高的要求；這就要求高等學校按照自身辦學的定位和社會的當前需求對計算機工程專業(yè)的實踐教學體系進行修訂。以培養(yǎng)學生技能和實踐能力為核心，高校教師要轉變教育思想，更新教育觀念，以構建主義為教學指導思想，推動計算機教學向著“培養(yǎng)全面高素質人才”的方向發(fā)展，為學生以后更好地為社會服務打下堅實的基礎。