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计算机硬件之间的关系范文1
1．智慧城市的概念与内涵
1.1智慧城市的概念
智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态。智慧城市是基于互联网、云计算等新一代信息技术以及大数据、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的创新应用。智慧城市实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。
1.2智慧城市的内涵
1.2.1 更透彻的感知，更全面的互联互通
智慧城市基于无处不在的智能传感器，实现对城市物理空间的全面、综合的感知，动态的获取城市的各种信息，对城市核心系统进行实施感测，实现“无所不在的连接”。
1.2.2 更深入的整合，更协同的运作
通过城市“三网”融合，再加上物联网和基于云计算平台的多元异构数据（多参考系、多语义、多尺度、多时相等）的整合，构建智慧城市的信息基础设施。1.2.3 更多样的服务，更积极的创新
智慧城市所构建的服务，是一种新的提供服务的体系结构，对所感知到的海量数据能够进行不同深度的处理、挖掘与延伸，为人们提供不同种类、不同层次、不同要求的低成本、高效率的智慧化服务。同时智慧城市给了政府、企业、个人更多的创新的机会，鼓励在智慧城市提体系内寻找新的经济增长点，为社会进步、经济发展、文明前进提供不息动力。
2．智慧城市实现的关键技术
2.1物联网技术
物联网的网络架构可以分为三层：感知层、网络层和应用层，如图1所示。感知层对物理世界感知、识别并控制。网络层实现信息的传递。应用层在对信息计算和处理的基础上实现在各行业的应用。
图1
2.2云计算
2.2.1云计算的定义
现今，广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。
2.2.2云计算的特点
云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。特点如下：(1) 超大规模(2) 虚拟化(3) 高可靠性(4) 通用性(5) 高可扩展性(6) 按需服务(7) 极其廉价2.3物联网与云计算的关系
目前物联网的发展存在“信息孤岛”现象，其在各个行业、各个小地域的应用互相隔离，不能形成城市范围的一体化协作平台。究其原因除，社会经济层次上的困难外，主要是标准化程度较低，缺乏统一的中间件接口，以及各部门、各行业应用融合所带来的海量信息存储和计算的压力，而云计算技术为后者提供了很好的解决方案。
3．智慧城市建设应用体系
3.1智慧公共服务体系：建设智慧公共服务和城市管理系统。通过加强就业、医疗、文化、安居等专业性应用系统建设，通过提升城市建设和管理的规范化、精准化和智能化水平，有效促进城市公共资源在全市范围共享，积极推动城市人流、物流、信息流、资金流的协调高效运行，在提升城市运行效率和公共服务水平的同时，推动城市发展转型升级。
3.2智慧城市综合体：采用视觉采集和识别、各类传感器、无线定位系统、RFID、条码识别、视觉标签等顶尖技术，构建智能视觉物联网，对城市综合体的要素进行智能感知、自动数据采集，涵盖城市综合体当中的商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱和交通、灯光照明、信息通信和显示等方方面面，将采集的数据可视化和规范化，让管理者能进行可视化城市综合体管理。国内公司也在“智慧地球”启示下提出架构体系，如“智慧城市4+1体系”（图2），已在城市综合体智能化天津智慧和平区等智能化项目中得到应用。
图2
3.3智慧政务城市综合管理运营平台：此类项目已有实际案例，天津市和平区的“智慧和平城市综合管理运营平台”包括指挥中心、计算机网络机房、智能监控系统、和平区街道图书馆和数字化公共服务网络系统四个部分内容，其中指挥中心系统囊括政府智慧大脑六大中枢系统，分别为公安应急系统，公共服务系统，社会管理系统，城市管理系统，经济分析系统，舆情分析系统。
3.4智慧安居服务体系。开展智慧社区安居的调研试点工作，在部分居民小区为先行试点区域，充分考虑公共区、商务区、居住区的不同需求，融合应用物联网、互联网、移动通信等各种信息技术，发展社区政务、智慧家居系统、智慧楼宇管理、智慧社区服务、社区远程监控、安全管理、智慧商务办公等智慧应用系统，使居民生活“智能化发展”。
3.5智慧教育文化服务体系：积极推进智慧教育文化体系建设。建设完善我市教育城域网和校园网工程，推动智慧教育事业发展，重点建设教育综合信息网、网络学校、数字化课件、教学资源库、虚拟图书馆、教学综合管理系统、远程教育系统等资源共享数据库及共享应用平台系统。
3.6智慧服务应用。组织实施部分智慧服务业试点项目，通过示范带动，推进传统服务企业经营、管理和服务模式创新，加快向现代智慧服务产业转型。
智慧贸易：支持企业通过自建网站或第三方电子商务平台，开展网上询价、网上采购、网上营销，网上支付等电子商务活动。积极推动商贸服务业、旅游会展业、中介服务业等现代服务业领域运用电子商务手段，创新服务方式，提高服务层次。
建设智慧服务业示范推广基地。积极通过信息化深入应用，改造传统服务业经营、管理和服务模式，加快向智能化现代服务业转型。
4．智慧城市建设面临的挑战及未来展望
伴随网络帝国的崛起、移动技术的融合发展以及创新的民主化进程，知识社会环境下的智慧城市是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。智慧城市建设需要技术和金融的创新，需要有统一的标准和完善的法规，更需要政府的引导和市场的主导。但是发展智慧城市要防止一哄而起，急于求成，炒作概念。希望我们智慧城市的建设能够健康可持续的发展。我们相信我们通过城市的智慧的发展，我们一定会迎来一个幸福城市、智慧城市、绿色城市和和谐城市的时代。
然而，智慧城市建设必然会改变城市人的生活和生产方式。21世纪的“智慧城市”，能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。
参考文献
计算机硬件之间的关系范文2
运用类比的方法来教学，把抽象陌生的东西与大家熟知事物相类比，这就能让抽象的东西具体形象化，陌生的东西变得熟悉化，可以让学习的人易于理解和接受。利用这一优点，让计算机的硬件结构同人脑功能结构相类比，进行计算机硬件结构的讲解，每次都能收到很好的效果。
教材在讲解计算机硬件结构时，笔者通常给出下图（图－1），依次讲解（图－1）中的硬件部件及其之间的关系。笔者在教学中，由“计算机”被人称为“电脑”引出与人的“大脑”关系。既然是“脑”，那么必具备“脑”的某些共同特点。在课堂教学中笔者首先从“脑”字入手，分析人脑功能结构，用投影打出下图（图－2）：结合（图－2），具体分析如下：人脑的内部，大脑是核心，它是由负责思维和记忆两大部分组成，其中思维部分由运算部分、协调控制部分组成。如果人只有一个单独的脑，很显然是不能进行思维的。
大脑要思维，就必须有感觉器官———由它提供信息原材料（眼、耳、鼻、舌、身）。大脑思维的结果要让别人知道，就必须有能运动器官———它们是大脑思维的输出设备（人的嘴说话、手写字或其它手势等），于是便有图－2的人脑功能结构图。通过图－2与图－1对比，不难发现，电脑硬件结构与人脑的功能结构是何等的相似。电脑本身最重要是电脑的内部设备，它相当于人脑的大脑内部设备有中央处理器（包括运算器、控制器）、内存储器，其中运算器相当于人脑的负责思维运算的部分，控制器相当于人脑的协调控制部分，内存储器相当于人脑负责记忆部分。同样电脑如果要“思维”，也必须有设备为它提供信息原材料———我们称之为输入设备，这些输入设备就相当于人的眼、耳、鼻、舌、身。电脑思维的结果要让别人知道，就必须输出设备———比如显示器、打印机等，它们的作用就相当于人的嘴在说话，手在写字。
在这里，书本同人的大脑是什么关系呢？可以想象，书本是信息的载体，可以起到辅助大脑记忆作用。在电脑里有没有硬件同书本功能相似的设备呢？有，它在电脑的硬件中被称为：辅助存储器或叫外存储器，常见的：磁盘、光盘。就人脑的记忆而言，可以记忆很长时间但不会忘记的信息（这些信息不随时间改变而改变，例如：记忆自己的名字等），也可记忆零时信息（这些信息很快就会被忘记）。电脑里问的记忆是个是也是这样的呢？可以这么说：很相似。电脑的内存储器中有：只读存储器、随机存储器之分。其中只读存储器中的信息一般是不能改变的，而随机存储器的信息，可随时改变，最明显特点是断电后，随机存储器的信息将不复存在。通过以上类比分析，笔者给出图－3，再讲解计算机的硬件结构，各种问题就迎刃而解了。
前面我们运用类比方法分析了计算机硬件结构的硬件组成以及硬件之间的关系，除此之外，硬件与软件之间的关系也是计算机硬件结构不可缺少的部分。那么就类比的方法来讲解，软件又是什么东西呢：我们可以这样类比：书本上有文字，其中书本是硬件，文字内容是软件。那么计算机上磁盘、光盘就是硬件，存储在磁盘或光盘等存储介质上的内容是软件。通过运用类比教学方法，让计算机硬件结构与人脑的功能结构相类比，给初学计算机的人留下一个“计算机硬件结构”的整体概念，从而达到轻松掌握计算机硬件结构的目的，为进一步学习计算机其它知识打下坚实的基础。
计算机硬件之间的关系范文3
关键词：运算器；控制器；输入设备；输出设备；存储器
中图分类号：G427 文献标识码：A文章编号：1992-7711（2012）05-074-1
运用类比的方法来教学，把抽象陌生的东西与大家熟知事物相类比，这就能让抽象的东西具体形象化，陌生的东西变得熟悉化，可以让学习的人易于理解和接受。利用这一优点，让计算机的硬件结构同人脑功能结构相类比，进行计算机硬件结构的讲解，每次都能收到很好的效果。
教材在讲解计算机硬件结构时，笔者通常给出下图（图-1），依次讲解（图-1）中的硬件部件及其之间的关系。笔者在教学中，由“计算机”被人称为“电脑”引出与人的“大脑”关系。既然是“脑”，那么必具备“脑”的某些共同特点。在课堂教学中笔者首先从“脑”字入手，分析人脑功能结构，用投影打出下图（图-2）：结合（图-2），具体分析如下：
人脑的内部，大脑是核心，它是由负责思维和记忆两大部分组成，其中思维部分由运算部分、协调控制部分组成。如果人只有一个单独的脑，很显然是不能进行思维的。大脑要思维，就必须有感觉器官――由它提供信息原材料（眼、耳、鼻、舌、身）。大脑思维的结果要让别人知道，就必须有能运动器官――它们是大脑思维的输出设备（人的嘴说话、手写字或其它手势等），于是便有图-2的人脑功能结构图。
通过图-2与图-1对比，不难发现，电脑硬件结构与人脑的功能结构是何等的相似。电脑本身最重要是电脑的内部设备，它相当于人脑的大脑内部设备有中央处理器(包括运算器、控制器)、内存储器，其中运算器相当于人脑的负责思维运算的部分，控制器相当于人脑的协调控制部分，内存储器相当于人脑负责记忆部分。同样电脑如果要“思维”，也必须有设备为它提供信息原材料――我们称之为输入设备，这些输入设备就相当于人的眼、耳、鼻、舌、身。电脑思维的结果要让别人知道，就必须输出设备――比如显示器、打印机等，它们的作用就相当于人的嘴在说话，手在写字。
在这里，书本同人的大脑是什么关系呢?可以想象，书本是信息的载体，可以起到辅助大脑记忆作用。在电脑里有没有硬件同书本功能相似的设备呢?有，它在电脑的硬件中被称为：辅助存储器或叫外存储器，常见的：磁盘、光盘。
就人脑的记忆而言，可以记忆很长时间但不会忘记的信息(这些信息不随时间改变而改变，例如：记忆自己的名字等)，也可记忆零时信息(这些信息很快就会被忘记)。电脑里问的记忆是个是也是这样的呢?可以这么说：很相似。电脑的内存储器中有：只读存储器、随机存储器之分。其中只读存储器中的信息一般是不能改变的，而随机存储器的信息，可随时改变，最明显特点是断电后，随机存储器的信息将不复存在。
通过以上类比分析，笔者给出图-3，再讲解计算机的硬件结构，各种问题就迎刃而解了。
计算机硬件之间的关系范文4
本文对计算机硬件课程体系及内容中存在的问题和不足进行了分析和讨论，提出了一些教改思路和方法。
一、当前硬件课程体系中存在的问题
目前硬件教学中主要存在的问题是：教材知识相对落后，学生无法学以致用，即教材无法激发学生的学习积极性；缺乏实践环节，实验条件差，学生无法锻炼实践能力，教师更无法鼓励和激发其创新能力；学生电子技术方面的理论基础较差，其对硬件的分析理解能力受到一定限制，学习困难较大。总体上讲，目前国内计算机硬件教学的状况不容乐观，重视这一问题，改革相应的教学体系和内容是非常必要的。导致当前状况的原因是多方面的，总的来说有以下几个方面。
首先，在认识和条件方面，国内的计算机教育存在着重软轻硬和急功近利的倾向。由于基础软件教学实施起来相对容易，实用性强，设备投资较小，有立竿见影之效果，甚至学生通过自己购买的微机即可完成多数软件课程的学习；而硬件课程的教学实施比较困难，设备投资大，通常每门课程需要配备专门的实验设备，相应辅助设备（如示波器等）的价格相对昂贵，实验设备的维护工作量较大，对实验室辅导和维护人员的要求也比较高。限于各方面的条件，国内多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足，这导致了计算机硬件课程在教学上的不足。
其次，硬件知识特点和教学内容落后。从客观上来说，计算机硬件知识存在不直观，讲述起来抽象、枯燥，学生学习起来不太容易的现象。其中，“计算机组成原理”、“计算机体系结构”这两门课程的内容比较抽象，一般教材都与实际联系不紧密，再加上现有硬件实验的可视性差、直观性差，致使学生对硬件知识的理解存在困难。而“微型计算机原理”、“计算机外部设备”等课程的教材内容过于陈旧，无法调动学生的积极性，教学效果较差。
再次，课程缺乏足够的系统性。计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂系统，计算机知识有着很强的系统性。而在目前的教学中，硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补，学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用。另外，在硬件课程之间也缺乏充分的衔接，有些知识点重复，有些知识点缺失，这些都导致了学生的知识体系结构不健全。
最后，缺乏足够的实践训练。计算机应用是一门实践性很强的学科，学生必须具备足够的动手实践能力和社会竞争力才能满足社会要求。而在计算机硬件教学中，实践教学时间严重不足，绝大多数学生不具备基本电路设计、调试和实现的能力。一方面是实验条件和设施的严重缺乏，另一方面是课程考试评价体系（包括社会各类计算机考试评价体系）中对硬件实践能力的不重视。
根据计算机硬件教学体系中存在的一些主要问题，改革教学内容的先进性、加强教学体系的系统性、增加并提高实践教学知识和内容已成为国内各高校计算机专业迫在眉睫的任务。
二、提高硬件知识的先进性
由于计算机硬件技术发展非常迅猛，而国内多数高校的主要教学内容基本还停留在十年前的水准,尤其是“微型计算机及接口技术”的课程内容，基本是以8086/8088 CPU为主体进行讲述，而学生在实验室使用的却都是CPU为Pentium Ⅲ 以上的微机；学生在高级编程中希望了解分页分段存储管理技术，而教学中却只讲述分段内存管理技术。因此，学生会对教学的内容感到疑惑、反感甚至是厌恶。
许多客观条件原因限制计算机硬件教学内容的更新。其一，计算机硬件发展太快，真正能反映当今世界微机领域新技术的微机原理教材太少，相应的实验设备和条件几乎没有。其二，最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术，学生较难学习和理解，由于组织和实施教学的难度非常大，许多教师偏向于讲述旧的知识。其三，新知识的过快更新给许多教师带来了巨大的工作量和工作压力，熟悉并掌握新的教学知识和内容往往需要几年时间的摸索和实践，因此教师往往跟不上新技术的发展。
要解决这个问题，首先要改进计算机硬件教材。计算机硬件的教材应是先进的、能反映目前世界微机领域内硬件新技术、新成就的知识。例如“微机原理及接口技术”的教材至少应涵盖目前世界上微机领域内最先进的知识及技术，像分支转移预测技术、超标量执行技术、微机的流水线操作技术、高速缓冲存储器技术、虚拟存储器技术（分段存储管理技术和分页存储管理技术）、浮点数据处理技术、高速总线传输技术等。正是这些技术，为微型计算机提供了卓越的性能，并构成了各种高性能软件的载体。
考虑到教学安排的层次性和循序渐进的要求，可以在教材中有选择地加入部分旧的知识结构。例如“微机原理”教材可以将8086/8088 CPU作为模型机，删除那些过于陈旧的知识，用8086CPU的结构和基本电路为学生建立微型计算机的概念，然后引入当前的一些新技术和知识。
由于历史原因，国内多数高校微机原理教学均以Intel公司的处理器为讲述对象，而欧美等国一般以Motorola、Alpha或MIPS处理器作为讲述对象。从技术的先进性上讲，前者不如后者，如果希望与国际接轨，部分有条件的高校可以考虑直接采用国外著名教材。
三、保持教学内容的系统性
硬件和软件知识是相辅相成的，它们都包含丰富的知识和先进的技术。计算机硬件知识必须对计算机的体系结构、组成及其核心技术进行系统的描述，以使学生能学到先进的硬件知识。硬件知识的学习对学生理解计算机软件的工作有着非常大的帮助，尤其是系统软件和底层软件。而学到计算机软件知识后，再学习计算机硬件知识，会对软件的载体――硬件、硬件组成、硬件的工作原理以及软件是怎样依附于硬件的全过程有一个飞跃的认识。只有这样，学生的计算机知识才能达到一个完美的统一，他们才能学到计算机的系统知识，而不是残缺的计算机知识，最终达到对计算机系统软、硬件基本知识的融会贯通。
而目前计算机软硬件教学之间却基本分离，教师之间缺乏足够的沟通。学生尽管学习了一些计算机硬件接口知识，但在使用高级语言对硬件进行编程时却无从下手；尽管学习了操作系统和网络技术等课程，却不知道在嵌入式系统如何应用相关理论。当需要综合运用软硬件知识来解决问题时，多数学生都是一筹莫展。这些都说明，在计算机教学体系中软硬件课程间的结合存在问题，学生的知识结构缺乏完整性和系统性。
因此，必须在软硬件课程的教学内容中进行适当的穿插。例如“操作系统”课程中的CPU调度、内存管理与“计算机组成原理”和“计算机系统结构”课程中的许多知识都密不可分，在理论课程教学中提及相应课程知识，可以引导学生思考，建立必要的知识关联。在“微机原理及接口技术”的课程中，可以加入一些利用高级语言对硬件进行编程的实例，既可激发学生的兴趣，又可提高学生对硬件的编程能力。
另外，计算机硬件课程之间还存在重叠和互补的关系，教学中也应注意相互次序和互补，以保证教学知识的系统性和完备性。
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关键词：硬件课程；内容衔接；优化整合；模块化
1 背景
计算机技术的发展是以电子技术为基础，以硬件技术为前提，这给计算机专业硬件系列基础课程内容的教学提出了更新、更高的要求。高等院校已经普遍认识到计算机专业硬件课程教学的重要性。在教学过程中，教师采用各种方式进行相关课程的教学改革，更加注重课堂教学的效果，学生学习硬件知识的主动性比以前都有所提高，这个势头令人欣喜，但是师生们共同的付出与期望回报的目标相比，还相距甚远。究其原因，课程之间内容的衔接和整体优化问题值得我们从事硬件系列基础课程教学的同行们得以深思。
目前高校计算机专业硬件系列基础课程主要包括：电子技术、数字逻辑、汇编语言程序设计、计算机组成原理、微机原理和接口技术等。这些课程虽然特点不同，各有侧重，但它们不仅存在前后衔接的层次关系，而且存在相互渗透的交叉关系。在教学过程中，由于过分强调某一门课的完整性和独立性，忽略了课程之间内容的衔接和整体优化[1]，这严重影响了硬件课程教学效果的提高和专业人才培养的质量，必须采取相应的措施扭转这种倾向。近几年，我们在教学过程中针对这些问题，采取了相应的对策，收到了非常好的教学效果。
1 计算机硬件系列基础课程教学中存在的主要问题
1.1 课程间缺乏有机联系，学生不能驾驭整个知识体系
高校计算机硬件系列基础课程，学生要经过若干个学期学习，才能掌握其内容。硬件系列的每门课之间既相互联系，又相互独立，各自的内容也比较多，教师在教学过程中往往只注意到每门课的重点，而没有关注各门课之间的联系[2]。对于学生而言，对各门课的知识理解尚且不深，运用也不熟练，他们只能在每门课各自的范围内看到一个个不太完整的计算机硬件系统的模型。有的课程理论性太强而显得抽象，有的则是知识点太多而容易顾此失彼，这使得学生难以将几门课程的内容相互融会贯通，无法全面了解计算机硬件系统的组成、结构及功能。
1.2 过分强调各门课的完整性和独立性，部分内容交叉重复
计算机硬件系列课程从知识结构上看，它是构成计算机系统知识中物理结构及体系结构的完整的知识模块，在教学过程中应该从全局考虑，将其作为一个整体统一安排，而目前计算机硬件系列基础课程教学中，大多数教师存在过分强调每门课程的完整性和
独立性，忽视了课程之间内容的衔接和知识的整体优化，导致有些教学内容重复，而有些应该讲授的内容却被忽略掉，导致教学效果不好。例如，在电子技术课程中花费大量的时间进行电路的化简、计算，却没有时间来分析二极管、三极管的特性和A/D和D/A转换的工作过程，而这些内容对计算机的后继课程是相当的重要。又如，在汇编语言程序设计课程中，教师过分强调用汇编语言如何编写复杂的循环、分支程序，如何用汇编语言来实现C中那些求最大公约数、最小公倍数以及排序、查找算法。而忽略了这门课程承担着一个重要的任务，它是为计算机组成原理、微机原理与接口技术等课程的学习提供一些基础知识，要让同学们通过这门课的学习，建立起内存的空间概念，了解指令系统如何组成，只有掌握这些知识，后继的课程学起来才能循序渐进。再如，像中断系统和存储器系统，在计算机组成原理、微机原理与接口技术、汇编语言程序设计等课程中都涉及到，而教师讲解都不完整，学生在学习过程中既感觉重复，又似懂非懂。诸如此类的问题很多，在此不一一列出。
1.3 硬件师资力量薄弱
目前，高校相当一部分计算机硬件系列基础课教师是从学校毕业直接进入高校教师队伍，他们经历读硕或读博的过程，本身接受的是精英教育，习惯从书本到书本，从理论到理论。工程实践的经历与经验较少，教师本身对工程实践经验匮乏。例如，有些从事硬件教学的教师对硬件的时钟、脉冲宽度、三态门、总线周期等基本概念及相互关系，并非全面、真正地掌握，这些直接影响硬件的课程教学，同时导致他们对教材的再处理能力下降。有的教师只能照本宣科，至于自己所讲的内容在整个课程体系中到底占据什么样的地位，有什么样的作用，都不了解。另外，学生们当初对这些年轻的高学历教师寄予厚望，实际的教学效果欠佳，严重影响了学生们的学习兴趣，自然学习硬件的积极性就下降了。
2 解决问题的途径
针对以上在硬件基础系列课程教学过程中普通存在的问题，根据我们平时在教学中的经验和体会，笔者提出以下几点建议，旨在提高硬件基础课程的教学质量，供同行们参考。
2.1 注重硬件课程之间的联系，对硬件系列课程内容进行整体优化
如果能很好地解决硬件系列基础课程内容之间衔接的问题，就可以提高授课效率，同时能改善教学效果。我们采取将相关性较强的课程组合在一起构成一些知识模块，这样能较好地解决课程内容整体优化问题。例如，将数字逻辑与电子技术合并(并非合成一门课)构成电子技术知识模块，将相关课程的教师组织在一起进行讨论，确立各门课的授课内容，构建知识的前后衔接，写出相应的教学计划和实践教学环节大纲，这样既可以使学生受到完整的电子技术综合能力设计的训练，又避免了某些内容重复讲授。又如，将汇编语言程序设计、微机原理与接口技术及计算机组成原理合并构成计算机应用技术知识模块，进行知识组合。汇编语言程序设计不再是一门独立的学科，它是计算机组成原理和微机原理与接口技术等课程的先导课程，与其他课程有着密不可分的联系，通过这三门课的教学，逐步揭示计算机硬件系统的基本工作过程。如果能从整体上把握教学，就可以让学生了解硬件系统完整的工作原理，在基础层次上彻底了解硬件系统。对于这几门课程，主要整合方式有：
1) 把汇编语言程序设计和计算机组成原理结合，侧重于计算机硬件的五大部件、寻址方式和指令系统的理论性教学[3]。这样有利于把计算机组成原理中介绍的一般性的知识和具体的微机系统联系起来，给学生打下牢固的理论基础。
2) 把汇编语言程序设计和微机原理与接口技术相结合，侧重于硬件编程能力的培养。这样有利于学生透彻地了解微机系统，并具备扎实的硬件编程能力，有利于单片机和嵌入式等后继相关课程的学习。
通过上述结合，对课程内容进行了精练，避免大量的内容重复，同时也解决了课时少和内容多之间的矛盾。
2.2 加强实践教学，拓展学生的创新思维能力和动手能力
计算机硬件系列课程教学由于课时的限制，我们采取在实验课上只安排一些重点实验，部分容易操作的实验由学生课后完成，实验课后组织同学进行分组集中汇报。近两年，我们将大二、大三的每个学期的最后一周安排成实践周，进行一些综合设计性训练。例如，大二的第一学期，我们会在电子技术和数字逻辑课程结束后，提出一些选题，将学生分组，让学生进行综合设计。同学们看到自己设计的表决器电路、信号灯控制系统，在Verilog HDL中的仿真结果和实际系统完全一致，产生巨大的成就感。再如，在汇编语言程序设计和计算机组成原理完成后的实践周里，我们的同学设计出了多条指令的微程序将其存到EPROM中，然后用汇编语言编写相关的应用程序，调用自己编写的微程序，看到预期的结果，他们终于明白了，为什么汇编中自己不能随心所欲地造指令格式。这些都证明了实验课和硬件理论课处于同等重要的地位。
学习之余，我们鼓励学生积极参加第二课堂的学习活动，组织电子设计竞赛课外活动小组，鼓励学生积极参加各种竞赛，接收本科生参与教师的科研课题，如暑期创新实验等。在近几年的电子设计大赛中，学生也收获了不少奖项。2011年10月，在安徽省“炜煌杯”大学生单片机应用技能大赛中，我院派出的6支代表队中，一支队伍取得一等奖、一支队伍取得二等奖、四支队伍取得了三等奖的好成绩，并且还荣获了最佳组织奖、团队二等奖等。
实践证明，上述做法对我们计算机专业学生扎实掌握计算机硬件系列课程的知识，提高他们的学习兴趣起到一个非常重要的作用。在近几年毕业论文的选题中，我们看到了一个非常喜人的现象，选择硬件课题的学生呈逐年上升的趋势，这说明学生们已经有实力控制硬件了。
2.3 加强师资队伍建设
要培养适应信息化社会所需要的创新人才，教师首先要有创新性，要对学科专业知识有独到认知与领悟，为此需要教学和科研相长。要做好一个教师，不能只研究教学法，最根本的是要把教的东西搞透，做到深入浅出，才能把课讲好讲活。教师好不好的标准，十分重要的一条是看他在科研上有没有成绩，课上有没有启发性的东西。有一流的科研，才有一流的教学水平。教师教学也不能锁定在一门课程上，甚至固定在一本书里，鼓励教师分别在硬件系列课程、软件系
列课程中交叉上课，进而软硬件课程交叉。
为了提高教师自身的素质，我校鼓励教师积极申报各种纵向和横向课题，通过参与科研项目，提高自己的动手能力。另外，学校有计划地把教师送到一些开发公司、企业和科研单位，直接参与计算机产品的应用开发。例如，我们多次利用暑假派出一些教师参加由计算机实验仪器生产商组织的产品研发研讨班，通过这样的研讨，教师的视角高了，对原理的理解更透了，讲起课来不再空乏无味，因为他们有来自现场的实例，有更高层次的研发视角，同学们学习相关课程的兴趣也浓了。同时，教研组安排有实力、有经验的老教师帮助经验少的年轻教师，安排年轻教师给老教师带实验、当助教，年轻教师的业务水平提高更快。
要想培养出优秀的学生，这对教师提出了更高更具体的要求:
1) 教师应具有广泛的知识面、深厚的专业知识，在科研工作中不断地提高自己的业务能力；
2) 实行开放式教学模式，将单一的课堂讲授扩大到学生自学、讨论、科研和实践中；
3) 实行启发式和讨论式的教学方法，来激励学生的求知欲和想象力，发展学生的求异思想。这些要求都是我们教师要去身体力行的。
2.4 加强协作精神的培养
计算机学科知识和技术更新速度快，需要人与人广泛地合作与交流，为此在教学工作中，我们不论年老年少，不论知识层次如何，良好的合作与协作会使我们知识更加丰富。
3 结语
计算机硬件之间的关系范文6
关键词：计算机硬件教学；改革；实验教学
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)27-6724-03
An Exploration of Computer Hardware Experiment Teaching and Management
JIANG Hao
(Ningxia Bureau of Civil Aviation Air Traffic Control, Yinchuan 750009, China)
Abstract: Experimental computer hardware in the computer science teaching is a core of basic courses in the country's overall course in computer hardware and software plays a supporting role, as computer technology continues to develop in China, as well as the upgrading of computer hardware continues to accelerate, computer hardware experimental teaching computer education has become an extremely important part, but it also faces serious challenges. In this paper, to solve this problem a series of computer hardware education reform measures, so as to achieve continuous improvement of quality of teaching and the practical ability of students to become 21st century's new talent.
Key words: computer hardware teaching; reform; experiment teaching
随着计算机技术在我国的不断发展，以及计算机硬件设施的更新换代速度不断加快，计算机硬件实验教学已经成为我国计算机教学的一个极其重要的环节，但同时也面临着严峻的挑战。因此我们必须不断对计算机实验教学与管理进行研究与探索，从而不断提高教学的质量，以达到不断提高学生能力的目的。
1 概述
计算机硬件实验教学是计算机学科中的一门核心的基础课程，在我国的整体计算机软硬件课程中起着支撑的作用，可以帮助学生理解一些计算机的硬件系统组成以及工作原理，从而不断培养学生对计算机硬件结构的分析和设计开发能力。
目前计算机教学模式主要以教师灌输为主，学生缺乏足够的批判性和创新思维，而且实践经验较少，很难将课堂所学理论知识运用到实践中去。例如在计算机组成这样的教学中：课堂上采用的教学模型主要是以16位机为主，而我们生产和生活实践中却以32位机为主，这样就造成了理论与实际的偏差。另外，计算机硬件教学所选用的教材必须既要能讲述清楚一些重要概念、原理、结构，而且必须脱离具体机型，可以让学生了解一般计算机的系统结构。
随着信息时代的到来，我们的各种观念都在发生巨大的转变，因此计算机教学观念也要发生相应的变化，必须改变传统的以教师为主导的课堂，充分发挥学生的主体地位。另外要加强实验在教学中的重要性，将一些抽象、难懂的概念与学生日常生活中较为熟悉的食物进行类比，给予学生充分的思考时间，，充分调动学生的积极性。
由于计算机硬件教学的实践性很强，因此必须加强实验教学的重要性，而且实验教学的质量高低直接关系到学生的动手能力的提高，关系到学生是否能够培养理论联系实际的能力，对于学生的分析、解决问题以及独立工作能力的提高都有着十分重要的作用。因此在基础教学的基础上，我们应该将理论教学与实验教学两手抓，两手都要硬，适当增加实验教学的课时数，而且要构建全新的实验体系，将实验分为：基础性实验、综合性实验、研究性实验三个层次。在实验的设计上，可以将开放式实验与封闭式实验相结合，让学生可以根据自己所学的专业知识对一些实验进行自主的设计，从而学以致用，将自己所学与实践相结合，不断培养自己的综合技能，提高自身动手和创新能力。
总之，随着信息化的不断普及，我们传统的计算机教学也遭受到了巨大的挑战，需要我们结合新形势下人才培养的需要，不断地对计算机教学进行改革，加强实验教学的重要性，提高学生的实践和动手能力，不断将自己所学知识与实际相结合，从而提高我国计算机教学的教学质量，为我国的信息化的普及奠定基础。
2 加强计算机硬件实验教学改革的措施
计算机技术以及半导体技术的不断发展使得一些新颖的电路设计方法以及各种功能齐全的器件层出不穷，传统的计算机硬件实验教学已经无法适应这种改变，无法培养出社会需要的计算机人才，更加无法跟上当今社会计算机技术的发展水平，为此我们根据这种现状必须不断进行实验教学内容、方法、手段等各方面的改革，从而让学生掌握先进的技术，不断跟上时代的需求，为社会的发展做出自己的贡献。为此，目前高校的计算机硬件实验教学可以进行以下方面的改革：
2.1 加强多层次实验教学的构建
计算机硬件实验教学过程的构建是一个逐步建设的过程，从而加强对课程体系系统性和完整性的构建。在这个过程中，实验教学的课程设置不应该间断，相反应该不断提高其难度，内容应该逐步递进，从而可以达到硬件实践训练层次化、系统化的目的，并且不断加强学生的硬件动手能力。在课程的开设上应该理清各个课程之间的顺序，避免课程设置的遗漏和前后顺序的颠倒，从而使得整个硬件课程体系系统、完整，硬件实验课程体系的设置可以参照表1。实验教学内容的改革主要可以分为4种：验证型、设计型、综合型以及探索型，这四部分内容的难易度由浅入深，贯穿于整个实验课程中，一般实验课程主要由50%的验证实验、20%的设计实验、20%的设计实验、10%的探索实验组成，从而形成了一个“验证型-设计型-综合型-探索型”的多层次实践教学模式，其中验证性实验使为了加强学生的理论基础知识，设计性实验是让学生了解一些基本的电路设计及其调试方法，综合性实验的是为了培养学生的一些综合应用能力，提高他们分析问题和解决问题的能力，而探索型实验的设置目的主要在于培养学生的自主能力，让他们能够独立地设计一些课题，并且不断查阅大量的资料，独立地分析问题和解决问题，在这个过程中培养自身的创新能力，最终使得整个硬件实验教学课程能够达到整体性和系统性的统一。另外，验证性课程的布置，教师可以根据学生的实际情况，设计一些预实验方案，在课堂上，除了验证教材上的一些实验内容还可以验证自己编写设计的实验方案，从而充分调动学生的积极性和主观能动性。比如脱机运算器(AM2901芯片)实验，不仅要做实验教材规定的11种运算功能，还要求学生自己根据AM2901芯片的功能设置(I8-I0)设计出5~8种运算，从而加深对运算器的理解。总之，加强学生自主的实践过程可能会遇到一定的困难，但是却对学生形成一定的吸引力，只要学生持之以恒，就一定能够充分地应付这些实验操作，从而不断提高自身的操作技能。
2.2 增强配套设备的独立性，增加循环次数
计算机硬件实验教学的质量对教学实验设备的依赖性非常强，因此要想提高教学的质量必须不断改善教学设备的性能和数量，从而改善实验环境，达到提高教学质量的目的。目前高校中实验设备和师资力量不足，因此学生无法充分接触到一些设备，有的甚至是三四个人合用一台，因此实验教学无法取得预期的效果，我们只能采取分批上课的方法来解决这个困难，
一个实验分8~10批，一个学生一台设备，同时将学生与设备编号对应。这样学生能有足够的时间完成实验内容，而且能够独立冷静地去面对解决试验中遇到的问题。教师在实验课程中也能够更好辅导学生，同时学生与设备配对后，为实验设备的管理提供了方便。但是这种教学方法也存在自己的问题，那就是对师资力量要求较高，而且课时数也较多。
2.3 加强实验环境的开放，不断拓宽学生的思路
学生实践能力和创新能力的培养主要是在硬件实验室中得到培养的，因此加强对实验室的建设与管理可以帮助学生水平的提高以及学校声望的不断提高。要想提高实验室的教学效果，有一个很关键的因素就是必须不断加强对实验资料的整理，主要是一些实验教学资料以及设备档案的整理。
每门硬件实验课程都要结合理论课程认真组织研究，以基本原理为基础进行实验设计，同时对基本原理进行扩充和结合，从而设计出一套由浅入深的综合性、设计性实验教学体系，结合一系列教学资料进行修改，例如相应的实验教学讲义、实验教案、参考实验报告等，最终形成一套让学生认可的实验资料。
硬件实验室的开放可以不断加大学生接触设备的几率，提高学生的实践机会。由于硬件实验课程相对来说比较复杂，学生无法单纯地依据教学大纲去真正理解和独立完成实验的内容，因此要求实验室简单的开放必须灵活，让学生可以有选择、有计划地去安排自己的实验，从而提高自身的主动性。另外，硬件课程相对来说也是比较抽象的，让学生多加接触实验设备有助于学生更直观地去理解和掌握一些硬件的原理和构成，而且还能够根据自己的兴趣爱好，自主地设计一些课程以外的实验内容，从而不断提升实验的效果。例如，我们设立数字电路、计算机组成原理和微机接口等开放实验室，对学生做到实验设备开放、元器件开放。这样吸引学生参与实践，学生均表现出较强的学习兴趣和创造能力，取得良好的教学效果。
2.4 加强学生在教师科研中的参与度，提高学生的实践创新能力
为了不断提高大学生的创新精神、实践能力以及面对就业竞争压力，我们必须加大对大学生的创业和科研的支持力度。在一项调查统计中我们发现，有将近20%的大学生有很明显地科研创新的欲望，教师针对这种情况必须给予不同程度的支持和鼓励，给学生提供机会，让他们参与到教师的可养活动中去，从而不断提高自身的科研创新能力。让学生参加这些科研活动，不仅可以帮助他们不断巩固自己的所学理论知识，而且可以不断激发学生的科研开发能力，不断发掘学生的潜能，培养他们的兴趣，发挥主观能动性。当然，由于学生的时间、
精力和经验都比较少，失败也很常见，及时有些实验项目无法达到预期的效果，但是只要学生在试验中能够学习到一些知识，并且分析问题和解决问题的能力得到提高，那么实验的目的就算已经达到了。我们经常就不同的科研项目成立不同的学生研发小组，集中对于失败的实例进行讲解、分析和讨论，重新设计，探索新实验方案。对于成功的实例也要进行讨论，进一步修改完善，以期待达到最佳效果。这一措施促进了个性发展，为学生营造一个活泼主动、开放交流的学习环境和氛围，创造一个具有科研能力、创新意识的发展平台。
3 学校在加强计算机硬件教学系统性与实践性的统一中的作用
3.1 根据学生的基础来进行改革，以促进计算机硬件教学的实践性与系统性的提高
高校中的学生相对于一些职业高校来说稍微好一点，然而一些中等职业学校的生源较差，学习方法不科学、兴趣低下，计算机硬件教学质量明显不高。面对这种情况，中等职业学校计算机硬件教师必须以科学的教学方式与教学模式提高学生的学习兴趣，另外还要加强对学生学习方法的指导，从而不断提高学生的自主学习能力和实践能力，以期待计算机硬件教学质量的不断提高。
3.2 加强对理论教学的归纳与总结
提高学生硬件实践能力的基础是要对学生进行理论知识的系统灌输，为了加强学生的理论知识，教师在教学过程中必须不断对所学理论知识进行归纳和总结，从而为其实践能力的提高奠定扎实的基础，而且在理论教学过程中，学生可能会遇到老旧型号计算机与实际应用中的计算机不配套的情况，因此教师必须对计算机硬件的发展、改革情况进行系统的讲解，从而帮助学生在实际工作中面对这些问题打下良好的基础。
3.3 促进教学一体化模式的发展
计算机硬件教学的理论教学与实验教学是一个统一的整体，为了帮助学生将所学知识运用到实践中去，学校应该以教学一体化的模式来压缩单纯的理论课，加强对学生的实践指导，而且将两者有机结合，从而提高学生的积极性，培养其实践能力，促进计算机硬件教学系统性与实践性的统一。
3.4 加强课堂的高效性，来促进计算机硬件教学的实践性与系统性的统一
课堂是学生学习知识的一个主要阵地，同样在计算机硬件教学中也要加大对课堂的重视程度，以有限的教学课时来提高教学质量。通过学生亲自参与配置计算机，体验选购计算机硬件的过程，以及教师设置的常见问题等加深他们对计算机系统的组成思考与感悟，从而激发学生探究创新的兴趣和愿望。在整个教学过程中，加强学生的主动学习性，使学生自主活动，勤于动脑动手，形成积极的学习方式。通过教学方式、方法的改革提高课堂教学的高效性，促进学生理论知识系统性及实践能力的提高。
4 结束语
硬件实验教学质量直接影响到学生学习硬件基本知识的成效。因此我们必须不断对其进行改革，在这个过程中不能完全依附于课堂教学，而应该在紧密配合课堂教学的前提下，开放实验室，发展实验教学本身的特点，发挥实验教学培养学生独立工作能力的优势。另外，由于计算机技术发展日新月异，因此我们必须注重培养学生的创新思维。如何让他们充分将自己所学的理论知识运用到实践中去，培养自身的动手能力，从而成为21世纪的新型人才，是摆在我们面前的问题，我们必须不断对其进行探索和研究。
参考文献：
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