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計算機工程教育體驗論文
1現有實(shí)踐教學(xué)體系的不足
1.1專(zhuān)業(yè)課程設置定位不準確
當前很多高校計算機工程專(zhuān)業(yè)是在社會(huì )大量需求下匆匆上馬，沒(méi)有相應的學(xué)科基礎，新教師多，是參照其他學(xué)校的教學(xué)大綱開(kāi)設自己的專(zhuān)業(yè)課，沒(méi)有深入研究本校學(xué)生的基礎素質(zhì)和能力，以及本校教師的專(zhuān)業(yè)素養和能力，使其專(zhuān)業(yè)課程不能滿(mǎn)足現代高等教育的理念，造成其實(shí)踐教學(xué)體系先天性不足。
1.2課程實(shí)驗師資不足
學(xué)校規模的擴大，在校學(xué)生規模劇增，致使專(zhuān)業(yè)教師和實(shí)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(xué)校到學(xué)校，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗。暑假的教師崗前培訓，不到一個(gè)月的時(shí)間也只是形式而已。同時(shí)計算機工程專(zhuān)業(yè)高級教師的大量流失，使實(shí)驗課程的指導教師嚴重缺失。
1.3實(shí)驗教學(xué)內容質(zhì)量不高
師資專(zhuān)業(yè)水平不高，使開(kāi)出的實(shí)驗內容水平也不高。主要是以驗證性和觀(guān)察性的實(shí)驗為主，設計性、綜合性的實(shí)驗較少，研究性和創(chuàng )新性的實(shí)驗幾乎沒(méi)有�，F在的實(shí)驗很多都是表面的形式，沒(méi)有達到實(shí)際的效果。
1.4實(shí)驗指導和管理落后
計算機工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗以鍛煉學(xué)生的能力為主。但是當前實(shí)驗內容陳舊，指導教師的實(shí)踐經(jīng)驗不足，不能很好滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習的需要。實(shí)驗課程的安排隨意性很大，不能與課堂教學(xué)相輔相成，學(xué)生理論和實(shí)踐脫節。實(shí)驗室管理手段比較落后，采用人員綁定實(shí)驗室，手工登記和監督，致使實(shí)驗教學(xué)非常忙亂，更不用說(shuō)實(shí)驗室開(kāi)放了，使很多教學(xué)設備閑置，學(xué)生的需求得不到滿(mǎn)足。
1.5實(shí)驗設備不足和陳舊
計算機設備是更新非�？�、投入非常大的，與其他學(xué)科的實(shí)驗設備性質(zhì)差別很大。很多學(xué)校的領(lǐng)導和相關(guān)部門(mén)不能認識到計算機教學(xué)的特點(diǎn)，在實(shí)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定的4:1的指標。
1.6實(shí)習基地較少
學(xué)校與企事業(yè)單位聯(lián)系的渠道較少，相互的合作不多。學(xué)生的畢業(yè)實(shí)習基本由學(xué)生自己解決實(shí)習的單位，學(xué)校只能提供較少的實(shí)習單位給學(xué)生，根本無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生增長(cháng)的需要。針對當前計算機工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的不足，參照國內外高校中計算機工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系，按照學(xué)校的實(shí)際情況重新制定培養計劃，對本校的專(zhuān)業(yè)教師和實(shí)驗人員進(jìn)行繼續教育和培訓，加大設備的投入。本文按照實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節分開(kāi)討論如何設置實(shí)踐教學(xué)的內容、目標和教學(xué)的手段，給出一個(gè)符合當前社會(huì )需求的計算機工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的設置方案。
2以素質(zhì)教育為目標的實(shí)踐教學(xué)體系
2.1課程實(shí)驗
課程實(shí)驗是課堂教學(xué)的重要組成部分，它是和課堂理論教學(xué)相輔相成的。通過(guò)課程實(shí)驗，不僅可以傳授實(shí)驗基礎理論知識，而且可以使學(xué)生更加深入地理解理論，完成理論與實(shí)踐的結合。通過(guò)實(shí)驗可以訓練學(xué)生的基本技能，嚴格按照實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行，分析實(shí)驗中出現的問(wèn)題，排除一般故障，對實(shí)驗的結果進(jìn)行分析和解釋?zhuān)憻拰W(xué)生的動(dòng)手能力，培養學(xué)生的技能，提高其計算機軟件和硬件設計和實(shí)現的技能。實(shí)驗也是教師和學(xué)生深入交流的通道，啟發(fā)學(xué)生深入思考，敢于創(chuàng )新。計算機工程專(zhuān)業(yè)的課程實(shí)驗按照實(shí)驗的性質(zhì)，可以分為觀(guān)察性實(shí)驗、驗證性實(shí)驗、設計性實(shí)驗、研究性實(shí)驗等不同類(lèi)型�，F在實(shí)行多媒體教學(xué)，觀(guān)察性的實(shí)驗一般可以在課堂上簡(jiǎn)單演示，一般不列入實(shí)驗體系。自從20世紀90年代以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)在全世界大規模推廣，現在的很多學(xué)生在大學(xué)入學(xué)之前都接觸過(guò)使用過(guò)計算機，很多中學(xué)都開(kāi)設了計算機課程，使學(xué)生具備了初步的計算機技能，能夠使用可視化的開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行編程，這使得計算機工程專(zhuān)業(yè)的低年級學(xué)生可以有少量的驗證性試驗，驗證性實(shí)驗可以在理論教學(xué)中簡(jiǎn)單演示，給出詳細的輔導材料指導學(xué)生利用課余時(shí)間自己實(shí)驗，其他的實(shí)驗為設計性實(shí)驗和綜合性實(shí)驗。在計算機工程專(zhuān)業(yè)有全校理工課基礎教育，包含的物理實(shí)驗、化學(xué)實(shí)驗等公共基礎系列實(shí)驗本文不予討論。軟件技術(shù)系列實(shí)驗要強調實(shí)驗內容的設計，按照學(xué)生的能力和當前的素質(zhì)以及教學(xué)大綱重新規劃實(shí)驗的內容，追求變化以適應社會(huì )的需求。
當前重點(diǎn)加強的實(shí)驗是基礎理論系列實(shí)驗和硬件技術(shù)系列實(shí)驗�，F在學(xué)生都是輕理論重應用，計算機工程專(zhuān)業(yè)的本科教育是以素質(zhì)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(jìn)行創(chuàng )新。為此要加強數值分析實(shí)驗、離散數學(xué)實(shí)驗、算法設計與分析實(shí)驗等為主的基礎理論系列實(shí)驗，其中離散數學(xué)原來(lái)僅僅是講授原理，不能和實(shí)踐應用結合脫離實(shí)際。這些實(shí)驗應該在驗證性的基礎上變換為一定設計性實(shí)驗，重點(diǎn)強調理論的實(shí)踐。軟件實(shí)驗的可操控性強，對于硬件實(shí)驗需要一定的技術(shù)和經(jīng)驗，當前很多學(xué)生和教師都不愿開(kāi)設這類(lèi)的實(shí)驗，多數是按照實(shí)驗設備教程進(jìn)行驗證性操作，沒(méi)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(shù)、數字電子技術(shù)、數字邏輯、計算機原理、微機原理及應用、嵌入式系統、計算機接口設計、計算機網(wǎng)絡(luò )[2]等課程實(shí)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(shí)驗內容以激發(fā)學(xué)生興趣為主，寓教于樂(lè )，在設計性實(shí)驗中掌握理論，在實(shí)驗中培養學(xué)生的創(chuàng )新思維。在設計實(shí)驗內容時(shí)要考慮到學(xué)生的起步基礎不同和素質(zhì)高低不同，設計出可以選擇的實(shí)驗，滿(mǎn)足多方面多層次的需求，提高實(shí)驗的質(zhì)量。課程實(shí)驗應該包括適當的開(kāi)放性實(shí)驗，目的是進(jìn)一步提高教學(xué)水平、培養學(xué)生實(shí)驗技能與創(chuàng )新能力。為此需要實(shí)驗管理采用開(kāi)放性，采用自動(dòng)式的學(xué)生認證系統，提高設備的利用效率，為學(xué)生創(chuàng )造良好的實(shí)驗環(huán)境。
2.2課程設計和協(xié)作設計
在課程實(shí)驗的基礎上，以提高學(xué)生的綜合能力為出發(fā)點(diǎn)，應該選擇比較重要的課程作為單獨課程開(kāi)設綜合性課程設計，這對學(xué)生實(shí)踐教學(xué)能力培養是非常重要的，考慮到整個(gè)實(shí)踐教學(xué)必須占到整個(gè)學(xué)時(shí)的比例，應該開(kāi)設以下綜合課程設計。
(1)高級程序語(yǔ)言課程設計：高級語(yǔ)言是計算機工程專(zhuān)業(yè)的基礎課，通過(guò)課程實(shí)驗學(xué)生僅僅是掌握語(yǔ)言的詞法、語(yǔ)法和語(yǔ)義，不能從整體上掌握整個(gè)系統。特別是現在高級程序語(yǔ)言的開(kāi)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(shū)中給出10多個(gè)題目，以學(xué)生綜合掌握高級程序設計語(yǔ)言和集成設計工具為目的，學(xué)生能根據題目的目的，獨立完成分析、設計和調試。使學(xué)生能更進(jìn)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，培養學(xué)生的實(shí)際設計能力和分析解決問(wèn)題的能力，保持良好的程序設計風(fēng)格。
(2)數字電路課程設計：使學(xué)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(xué)生的基礎列出10多個(gè)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(xué)生獨立完成設計、系統裝配和調試。能力比較強的同學(xué)可以獨立完成選題設計，完成系統的裝配及調試，教師只需給予一定的指導。
(3)計算機原理課程設計：使學(xué)生加深對計算機原理和相關(guān)課程的理解，實(shí)踐和鍛煉計算機硬件的設計能力和調試能力。要求了解實(shí)驗所能提供的硬件基礎和計算機體系結構，以及現在硬件設計語(yǔ)言的一般設計過(guò)程和方法，能夠按照指令體系和功能進(jìn)行邏輯設計和實(shí)現CPU，并進(jìn)行軟件的模擬。
(4)嵌入式系統課程設計：現在機電設備的智能化都來(lái)自于嵌入式系統，嵌入式課程深入需要綜合性的課程設計，能夠使學(xué)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的接口、通信的基礎知識、嵌入式微處理器構成控制系統，掌握實(shí)際控制設備運行的實(shí)際知識，培養學(xué)生硬件方面的綜合設計能力和動(dòng)手能力。
(5)操作系統課程設計：要求學(xué)生掌握流行大型操作系統的系統結構、各種實(shí)現機理和各種典型算法，系統地了解操作系統的設計和實(shí)現思路。該實(shí)驗可以采用開(kāi)源的Linux系統為實(shí)驗平臺，運用所掌握的知識對內核某個(gè)部分進(jìn)行替換，運用內核開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現內核的重新組合。這樣可以鍛煉學(xué)生進(jìn)行系統編程的能力，為今后開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò )接口等打下基礎。
(6)軟件工程課程設計：使學(xué)生系統地掌握軟件工程及軟件管理的過(guò)程、方法和工具，教師可以按照學(xué)生比較熟悉的需求，設計多個(gè)相對比較大的項目作為題目，方便學(xué)生需求分析，這些需求分析可以是一定條件下現場(chǎng)的調研，多數數據是通過(guò)其他材料整理匯集出來(lái)的，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )收集具體項目的需求，這個(gè)不能是真正的現場(chǎng)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(xué)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(xué)時(shí)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(zhuān)業(yè)的課堂實(shí)驗和課程設計是按照教學(xué)計劃一個(gè)年級同步進(jìn)行的，為此可以在達到實(shí)驗目標的同時(shí)，在班級內部進(jìn)行計算機技能比賽，比賽解決實(shí)驗相關(guān)內容及問(wèn)題的能力、比賽編寫(xiě)程序的質(zhì)量、比賽編程程序的規范程度，比賽學(xué)生各種能力，促進(jìn)學(xué)生內部有序良好的競爭，提高他們學(xué)習的積極性。也在同一個(gè)課程的不同班級進(jìn)行比賽，培養整個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能夠具有注重技能訓練的精神。課堂教學(xué)和課程設計都是以班級為單位的獨立設計來(lái)和完成，當前現實(shí)的項目是需要多人的系統完成，為此需要增加一個(gè)大作業(yè)和項目開(kāi)發(fā)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，幫助學(xué)生增強交流能力、解決問(wèn)題能力和技術(shù)技能。
(1)綜合性作業(yè)課程：需要綜合多門(mén)課程，可能需要多個(gè)學(xué)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(gè)知識點(diǎn)，需要系統的規劃，能夠鍛煉學(xué)生的綜合能力，同時(shí)也可以實(shí)現信息溝通技巧的掌握，達到交流技巧的掌握。
(2)項目小組開(kāi)發(fā)：團隊精神是當今計算機工程專(zhuān)業(yè)必須具備的，可以按照當前社會(huì )需求和科研需求，設置多個(gè)項目，讓高低年級學(xué)生自由組合，組成開(kāi)發(fā)小組和興趣小組，協(xié)同完成一項任務(wù)。項目過(guò)程包括開(kāi)發(fā)、軟件管理、經(jīng)濟、風(fēng)險管理、需求工程、設計、實(shí)現、維護、質(zhì)量保證、標準以及協(xié)同工作等。這樣不僅提高了他們的實(shí)踐能力和技能訓練，關(guān)鍵是協(xié)同工作能力的鍛煉，使學(xué)生更加容易地融入社會(huì )工作中。項目小組也是高級學(xué)生向低年級學(xué)生傳遞知識和技術(shù)的最佳場(chǎng)所，也可以大大提高高年級學(xué)生的管理能力和各個(gè)方面協(xié)調的能力團隊開(kāi)發(fā)課程。這也是課堂教學(xué)有益的補充。在項目開(kāi)發(fā)的需求分析中要注意相關(guān)的法律和道德的可行性研究，清楚涉及的有關(guān)問(wèn)題，鍛煉采用何種策略來(lái)應對。這樣的項目可能是多個(gè)學(xué)科綜合的，可以把相關(guān)科目的同學(xué)吸引到小組中，比如自動(dòng)化控制、通信工程、信息技術(shù)、電子商務(wù)、經(jīng)濟管理等等，實(shí)現高層次的綜合。
2.3實(shí)習和畢業(yè)設計
實(shí)習不僅是學(xué)生發(fā)揮本專(zhuān)業(yè)特長(cháng)服務(wù)社會(huì )、接觸社會(huì )；也在實(shí)踐教學(xué)中起著(zhù)重要的作用，使學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中即能達到提高個(gè)人能力的目的。當前實(shí)習有多種形式，多數分為校外的實(shí)習基地和校內實(shí)習基地，使學(xué)生能夠到實(shí)踐單位接觸和了解科研和開(kāi)發(fā)中存在的各種現實(shí)的技術(shù)或管理問(wèn)題，參與實(shí)際課題或項目的開(kāi)發(fā)等。實(shí)習基地的選擇和建設是非常關(guān)鍵的，為了保證實(shí)習的質(zhì)量。必須定期對實(shí)習基地進(jìn)行評估，包括接收學(xué)生的數量、提供實(shí)習題目的質(zhì)量、管理學(xué)生實(shí)踐過(guò)程的情況、學(xué)生的實(shí)踐效果等。實(shí)習指導教師必須有實(shí)踐經(jīng)驗、教學(xué)經(jīng)驗，校外實(shí)習基地聘請業(yè)務(wù)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(gè)科研和教學(xué)結合最為密切的實(shí)踐環(huán)節。在畢業(yè)設計中學(xué)生可以理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉解決實(shí)際問(wèn)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(wù)中選擇有價(jià)值的題目進(jìn)行設計、實(shí)驗和研究，還可以通過(guò)與企業(yè)緊密合作的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)來(lái)進(jìn)行。
3結束語(yǔ)
隨著(zhù)計算機技術(shù)的日新月異的發(fā)展和深入應用，將會(huì )對實(shí)踐教學(xué)提出了更高的要求；這就要求高等學(xué)校按照自身辦學(xué)的定位和社會(huì )的當前需求對計算機工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行修訂。以培養學(xué)生技能和實(shí)踐能力為核心，高校教師要轉變教育思想，更新教育觀(guān)念，以構建主義為教學(xué)指導思想，推動(dòng)計算機教學(xué)向著(zhù)“培養全面高素質(zhì)人才”的方向發(fā)展，為學(xué)生以后更好地為社會(huì )服務(wù)打下堅實(shí)的基礎。
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