计算机硬件类课程教学中实践课的问题研究(第2页)
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UCORE实验的最大作用,除了其内容包含了操作系统的基本功能外,还能够与前导课程如汇编语言、数据结构、算法等课程建立实际联系,使学员将所学专业知识与实际工程结合起来,为后续课程如计算机系统结构、嵌入式系统的学习打下坚实的基础。
3.2学员系统观能力的培养
在计算机系统结构教学实施过程中,需重点强化对学员系统能力的培养。该课程实践部分的开展不再依托传统的实验箱,也不需借助模拟器进行基础验证性的实验,而是通过设计实现一个教学版的OpenMIPS32位标量处理器,加深对体系结构的理解并掌握处理器设计的工作过程和实现原理,以此检验教学效果,提升学员的系统观。该处理器兼容MIPS32Release1指令集架构,其好处是可以使用现有的MIPS编译环境,如:GCC编译器等。
OpenMIPS的设计目标如下:(1)五级整数流水线,分别是取指、译码、执行、访存、回写;(2)哈佛结构,分开的指令、数据接口;(3)32个32位整数寄存器;(4)大端模式;(5)向量化异常处理,支持精确异常处理;(6)支持6个外部中断;(7)具有32bit数据、地址总线宽度;(8)能实现单周期乘法;(9)支持延迟转移;(10)兼容MIPS32指令集架构,支持MIPS32指令集中的所有整数指令;(11)大多数指令可以在一个时钟周期内完成。
通过上述完整的实验过程,学员对处理器的理解不再停留在与门、或门等逻辑电路的概念上,而是通过分析单条指令在计算机中的处理过程,真正了解处理器的工作与实现原理。该课程的实验应该逐渐尝试更开放性、自主性的实验设计,利用开源软硬件资源,把学员从实验室、实验箱这些固定的实验场所中解放出来,随时随地地开展实践活动。
3.3基于项目学习的组织模式
在计算机硬件类课程的教学中,实验是一个重要的环节。针对我校学员动手能力强的特点,我们基于项目学习的方法广泛开展实践教学。基于项目学习的意义,即通过项目"做中学"培养学员的自主学习能力、问题求解能力和综合创新能力,来源于基于问题学习的教育理念[5].
在项目的工程实践中,鼓励学员主动发现问题、自主分析问题并协作解决问题,通过项目实践参与课程,让学生真正成为教学活动的主角。
项目学习的基本形式是以项目(组)形式完成一项或多项任务(作品、设计、工艺、模型、装置、软件等),并以书面或口头的形式总结完成任务的过程及产出物。完成整个项目,要求学员组成团队,通过分工合作共同完成一个自己感兴趣的课题,能够很好地锻炼学员的集体荣誉感和团队合作精神。
项目学习需要有一根主线,学员从大学一年级开始直到本科毕业,在不同阶段接触不同的课程并完成不同难度和层次的项目任务。在整个过程中,学员不仅能体会到动手的乐趣,也能感受到知识和经验积累的成效。将课程内容与一个完整的工程项目结合起来,要求学员完成从需求分析、建模、设计、模拟、实现、测试到最终验收等环节,是对学员动手能力最好的培养与锻炼。该方法实施的难点在于实验项目的选取和配套制度的完善。
3.4基于过程管理的考核评估机制
实践教学的考核一直是教学改革的重点,采用科学合理的考核方法能够有效激发学员的学习动力,提高学员参与实验的兴趣,有利于客观评价学员的分析能力、动手能力等综合素质,有助于真实评估实践教学效果。
加强过程管理,打破以往专业课程实践环节统一学时、统一时间、统一内容、统一考核的传统模式。在统一的教学目的下,给定验证性课题内容,提出综合性课题选题范围,把关自主设计课题方向,开放专业实验室,设置命题、选题、开题、设计、答辩和归档等过程环节,突出对学员创新实践能力的培养。
指导教师一方面引导学员分析在实验过程中遇到的问题,讨论可行的解决方案;另一方面根据学员的选题角度、选题难度、过程设计、应变能力、验收答辩、报告内容等情况,综合评定实验课程的成绩。学员可以自定实验时间、内容和进度,在完成必做任务后,根据自己的专业特长、兴趣爱好、业务需求选做实验,也可以在实验室实现自己的创意,充分发挥实验环境的支撑效益,并为学员参加各类竞赛提供保障。
4结语
在实验项目的设定上,趣味性的科技活动、与日常生活结合紧密的项目更能引起学员的兴趣,而系统的工程类实验项目更能激发学员的潜能。课程体系的梳理、实验内容的整合必须投入大量的精力,同时需要更广泛的支持。实践教学能够给学员更多的体验,从而更好地激发其创造力,尤其对于计算机硬件类课程,实践教学能够使学员在理论学习的基础上发展多元化的知识体系与应用技能[6].无论是课堂教学还是实验教学,在不断优化及丰富教学活动的道路上,我们还将继续前行。


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