高等院校非电类工科专业计算机课程的思考_优秀论文

1、 高等院校非电类工科专业计算机课程的思考 引言： 随着数字化技术的发展, 计算机课程已经成为大学的公共课程, 几乎所有的专业都学习计算机相关课程。目前, 高等院校的计算机教学主要分两类：一类是指计算机专业的学科教育;另一类是面向非计算机专业大学生的计算机基础教育。然而, 非计算机专业的学生毕竟占全体学生的绝大多数, 而且其专业领域千差万别, 因此, 这些学生对于计算机的基础知识的掌握, 以及对于计算机学习的要求都相差很大。比如对于社科、文管相关专业的学生, 他们大多数人将来的工作和学习都不需要太艰深的计算机知识, 因此, 一本基础的计算机组成原理教材并结合学习一些网络知识和技能、相关的计算机语

2、言(比如C语言)和相关专业的典型软件(如Office等)就足可以让他们应付将来的工作和学习。而对于非计算机专业中电类专业学生, 由于他们以后的工作主要是基于计算机、单片机、智能系统, 因此, 这类学生对计算机知识的要求相对前面的学生要高很多, 比如他们除了学习计算机组成原理, 还要学习计算机原理与接口技术、单片机原理, 以及一些较难掌握的计算机语言, 如汇编语言、C+语言, 甚至有些学校还要求其学习数据库知识以及离散数学教程。因此, 由于专业自身的特点, 对于电类非计算机专业的学生, 其对于计算机知识理解与掌握要远远高于其他给计算机专业的学生, 甚至接近于计算机专业的学生。 那么, 上述非计算

3、机专业中, 除了社科、文管以及电类专业以外, 还有一大类非电类专业, 如机械、能动、核能、材料、化工、建筑等等工科专业。这些非电类工科专业自身对于计算机知识的要求就很不一样。比如核能领域的学生, 如果主要是搞热工流体方面的研发, 则对计算机知识的要求不高;如果搞核技术方面的研发, 则其对计算机知识的要求和电类专业是完全相同的, 甚至要求能独自设计电路板、单片机以及DSP智能系统。 因此, 对于非电类工科专业的计算机课程的学习, 用非计算机专业的计算机教学方法、一刀切的方式来对待是不科学的。这也是让这些非电类工科专业的计算机课程教师头痛的事情。正是基于这样的考虑, 本文在分析高校非电类工科专业计

4、算机教育问题的基础上, 提出了一些新的教学思路和方法。对非计算机专业的工科学生的计算机课程的学习提出一点建议, 以期抛砖引玉。 本文结构如下, 引言部分提出了主要问题, 第二部分详细分析了目前非电类工科专业的计算机课程存在的问题, 第三部分提出了解决的办法, 最后一部分给出结论。 一、非电类工科专业计算机课程存在的问题 笔者曾经在哈尔滨工程大学的核能科学与工程专业任教, 主讲微机原理与接口技术, 本课程共用学时56学时, 包括48学时理论课以及8学时上机实验课。曾用教材共有两本, 一本是清华大学出版社出版的微型计算机原理及应用(第三版), 由郑学坚、周斌编著。另一本是机械工业出版社出版的计算机

5、组成原理, 主编为耿恒山。当然, 本课程只讲授教材中的部分内容, 主要包括计算机的基础知识、计算机的基本工作原理、处理器结构、指令系统汇编语言以及计算机的输入输出接口。 经多年的教学实践发现, 每次课程结束, 大多数学生都几乎完全无法掌握这门课程的基本理论, 比如触发器的结构、计算机基本工作原理、CPU的基本原理、指令系统以及一些计算机接口技术, 诸如8255芯片、8259芯片等。 笔者在2012年针对计算机基本工作原理的理解程度对自己所教的班级以及另一个教师所教班级共63名学生进行的一次调查。 笔者在2012年针对所用教材的难易程度微型计算机原理及应用(第三版)对自己所教的班级以及另一个教师

6、所教班级共63名学生进行的一次调查。 笔者在2013年针对所用教材的难易程度计算机组成原理对自己所教的班级的32名学生进行的一次调查。 针对2013年期末考试的最后一道比较典型的接口编程填空题, 笔者发现, 全班31个人, 只有一个同学得了满分, 而其他试卷大多数不是空着就是不知所云。 有很多学生在学完这门课后居然问我, 5V的电平在计算机里面是如何产生的?触发器有没有电源?触发器的结构是什么?诸如此类基础性问题。笔者分析发现, 对于非电类工科专业的学生, 虽然表面上看来是由于课程太难导致学生无法掌握, 其根本原因在于非电类工科专业的计算机的相关基础课程设置不全面, 很多课程比如数字电路、模拟

7、电路、电工学基本没有学过。而我们目前并没有针对这类专业的合适教材, 因此, 导致上述问题是可以理解的。正是针对这个问题, 本文提出如下的解决思路。 二、非电类工科专业计算机课程改革的思路 (一)学习目的调整 人们常说, 计算机学习的目的在于应用, 这是有一定道理的, 但是也需要具体问题具体分析。比如对于我们前面提到的非电类工科专业的学生。现在非电类工科专业的学习课程本身也很复杂, 以动力能源类专业为例, 其主要课程除了热工物理之外, 还有流体力学等大量基础性且难度很大的课程, 学生们在这样的教学要求下, 是很难达到计算机应用这个目的。因此, 以这个目的为落脚点来进行课程的设置与教学, 最后导致

8、学生连基本的计算机原理都无法理解, 其计算机应用的目的就成为了空中楼阁, 难以达到。基于此, 本文建议, 将非电类工科专业的计算机课程的学习目的由计算机应用改为计算机原理学习。我们这里对学习目的的要求并不是无原则地降低, 而是基于现实形势所做的调整。因为： 1.很多非电类工科学生以后不一定从事与计算机相关性很高的专业, 因此对于这部分人, 过多的学习计算机课程并无太大必要。 2.改变学习目的是为了更好地学习、理解这门课程, 太高的目标并不一定带来好的结果, 稍微降低一些目标, 反而能使这些学生学得更好。 3.对于其中的一部分人, 将来工作可能需要较 艰深的计算机知识, 但是我们现在的改革也是必

9、要的, 因为对于计算机原理更好地理解对以后深入学习计算机专业的知识是有极大的好处的。 笔者认为, 非电类工科专业的计算机课程学习的目的如果改为以学习计算机原理为主, 再辅以应用, 将会收到更好的效果。 (二)教材改革 调查发现, 在目前的计算机教材市场上并没有专门针对非电类工科专业的计算机教材。笔者认为, 有必要针对这类专业的特点, 专门设计一本针对性较强的教材, 在这里有如下建议： 在教材的绪论部分, 应着重介绍计算机的基础知识, 以计算机的基础数学理论为主, 包括数制、布尔代数以及加法电路。布尔代数部分应着重讲解逻辑函数的概念, 包括真值表、最大项、最小项以及卡诺图原理。这部分直接关系到后

10、面处理器结构中指令译码器以及控制器的基本设计原理。第二部分为计算机的基本组成电路。以计算机的基础硬件理论为主, 包括触发器的基本结构和原理、R-S触发器、D触发器以及J-K触发器、寄存器和较典型的门电路。第三部分则为全书的重点章节, 讲授计算机的基本工作原理, 主要包括计算机结构的简化形式、最简单的指令系统、基于简单指令系统的程序设计、执行指令的例行程序、微处理器中的控制部件。这部分难度较大, 却是整门课程的基础, 建议课时量安排在全部课时量的三分之一左右。对于这该部分章节的理解直接决定了学生对于汇编语言、8086以及接口电路设计和可编程芯片的理解与掌握。第四部分可以简单介绍一下8086的结构

11、以及汇编语言的编程方法。以汇编语言程序为主, 介绍几个典型的程序。第五部分讲授计算机的可编程芯片。笔者建议, 这部分内容不宜讲授过多, 只一个典型的可编程控制芯片电路为好, 建议讲述8253定时器。因为学生们可以在自己的计算机上自由控制该定时器, 并可通过计算机自带的小喇叭来检验, 方便实施且易于理解。 最后一部分可以对有余力有兴趣的学生进行引导。内容难度可加深。 (三)教学模式改革 虽然本文一再强调对于非电类工科专业计算机课程的学习要以原理的学习为目的, 但是并不是说完全抛弃实践。事实证明, 对于计算机课程的理论学习与实践是相辅相成的, 没有深入地实践, 就无法理解这门课程的精髓。 因此,

12、本文建议, 从教材的第四部分, 即8086的结构以及汇编语言的编程方法开始, 教师就应该主要在计算机上而不是在黑板上讲解。以运用MASM调试典型程序为主要线索, 讲解汇编程序的功能及汇编过程、DEBUG程序的典型子命令、CPU的各参数, 状态变化过程、存储器和CPU交互过程、汇编语言程序的结构等等。随着信息技术的进步以及与其他学科的交叉, 计算机课程教学内容也在发生着日新月异的变化, 而高校教学改革的趋势是大量缩减课程学时。为了化解学时缩减与授课内容急剧增加的矛盾, 本文建议计算机教学应借助网络平台, 大力开展网上学习与讨论等学习活动。利用网络, 学生既可以下载和观看相关教学课件也可以搜索到大量汇编语言程序代码, 既能丰富学生的学习活动, 又提高了学生的学习能力和对计算机的理解水平。同时, 教师还要根据学生们掌握的情况, 在教学过程中, 精心安排实验程序、将理论付诸实践, 让学生更好地理解理论知识, 同时也是对学生技能的培养, 训练其动脑、动手能力。 三、结语 目前, 非电类工科专业的学生对于计算机课程的学习存在较多的问题, 学生们学习深入的计算机知识的相关基础薄弱、教材难以理解、学习效果不好。根据这些特点, 本文针对非电类工科专业的学习目的、教材、教学模式提出了相应的解决策略。非电类工科专业的计算机教学必须要赢得高校和相关部门的大力