計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)硬件技術(shù);教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程是普通高等學(xué)校理工科專業(yè)的一門重要計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程,也適合非理工科的其他專業(yè)學(xué)生選修。早在2006年,教育部高教司就明確提出了該課程是針對(duì)大學(xué)非計(jì)算機(jī)專業(yè)理工類本科生設(shè)置的6門典型核心課程之一。它是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)、了解計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展、熟悉硬件原理及接口技術(shù)的主要課程。

1課程現(xiàn)狀和問(wèn)題分析

根據(jù)教育部關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育“三個(gè)層次”的教學(xué)思想,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)由微型計(jì)算機(jī)原理和微機(jī)接口技術(shù)等課程整合而來(lái),因此自2006年以來(lái),該課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)一直延續(xù)著原有課程的體系。與此同時(shí),計(jì)算機(jī)硬件在過(guò)去的50年里以摩爾定律(晶體管的集成度每18個(gè)月翻1番)高速發(fā)展,以CPU為代表的計(jì)算機(jī)硬件更新?lián)Q代十分迅速,新的接口層出不窮,使該課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)與學(xué)生成長(zhǎng)和熟悉的環(huán)境嚴(yán)重脫節(jié)[1-2],具體表現(xiàn)在以下3個(gè)方面:

第一,課程內(nèi)容過(guò)于專業(yè),教學(xué)要求和學(xué)生基礎(chǔ)有一定差距。微型計(jì)算機(jī)原理和微機(jī)接口技術(shù)等課程主要針對(duì)大三或大四學(xué)生開設(shè),而以這兩門課程內(nèi)容為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程主要面向大一和大二學(xué)生,目的是進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育。由于面向群體不同,原有課程內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)過(guò)于專業(yè),不適合計(jì)算機(jī)硬件入門級(jí)教學(xué)。

我們隨機(jī)選取了高等教育出版社、機(jī)械工業(yè)出版社和中國(guó)鐵道出版社2005年之后出版(含再版)的5本教材。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì),3本教材以較多篇幅介紹Intel 8086系列處理器指令和接口結(jié)構(gòu),其中4本含有較多的匯編語(yǔ)言知識(shí)。然而,Intel 8086和匯編語(yǔ)言等知識(shí)對(duì)于低年級(jí)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生過(guò)于深?yuàn)W和枯燥,非計(jì)算機(jī)專業(yè)低年級(jí)學(xué)生很難理解。

第二,課程內(nèi)容過(guò)于陳舊,實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)無(wú)法吸引學(xué)生們的興趣。我們調(diào)研了國(guó)內(nèi)多所高校相關(guān)課程的教學(xué)狀況,課程實(shí)驗(yàn)方案主要包括兩種,即結(jié)合計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)箱和利用PC機(jī)進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn)。

基于實(shí)驗(yàn)箱的課程實(shí)驗(yàn)往往以DOS、匯編語(yǔ)言、8255a、數(shù)碼管顯示和數(shù)模轉(zhuǎn)換等實(shí)驗(yàn)為主,這些內(nèi)容繼承了微型計(jì)算機(jī)原理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,對(duì)于大一和大二學(xué)生來(lái)說(shuō),離他們熟悉的硬件環(huán)境較遠(yuǎn),缺少趣味。以PC機(jī)為平臺(tái)的計(jì)算機(jī)拆裝類實(shí)驗(yàn)一般會(huì)受到學(xué)生的歡迎,具有一定吸引力,但計(jì)算機(jī)拆裝較為淺顯,與課程內(nèi)容結(jié)合效果不足,不能使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的原理有深入理解。盡管如此,考慮到學(xué)生的興趣,將PC機(jī)作為入門級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)是課程實(shí)驗(yàn)改革的方向。

第三,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的性質(zhì)使課程無(wú)法照顧到各專業(yè)的需求。傳統(tǒng)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不區(qū)分學(xué)生的專業(yè)屬性,對(duì)于理工科專業(yè)來(lái)說(shuō),課程實(shí)驗(yàn)難度較低,缺乏學(xué)習(xí)興趣;對(duì)于非理工科專業(yè)來(lái)說(shuō),課程實(shí)驗(yàn)難度較高,無(wú)暇關(guān)注更深入內(nèi)容。為此,課程實(shí)驗(yàn)改革應(yīng)該考慮學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)為基本實(shí)驗(yàn)和可選實(shí)驗(yàn),因材(專業(yè))施教[3-4]。

實(shí)踐教學(xué)是高等教育課程的重要組成部分,實(shí)踐教學(xué)應(yīng)努力貫徹以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),堅(jiān)持知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。結(jié)合計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程的實(shí)際情況,課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2教學(xué)改革內(nèi)容

北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課教學(xué)團(tuán)隊(duì)(國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì))在充分調(diào)研該課程講授現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,于2010年度開展了教學(xué)改革。核心思想是以克服學(xué)生對(duì)硬件的恐懼心理為目的,以計(jì)算機(jī)硬件經(jīng)典技術(shù)和新發(fā)展為主要內(nèi)容,輔助開放和自由的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),重點(diǎn)在于改革課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

基于上述思想,課程實(shí)驗(yàn)的改革從3個(gè)方面開展:教學(xué)組織、實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。

首先,在教學(xué)組織上,我們?cè)龃罅藢?shí)驗(yàn)比例,占到整個(gè)學(xué)時(shí)的25%。同時(shí),教學(xué)內(nèi)容以“基本概念+基本部件”方式組織,如表1的第2-6章。例如,第3章內(nèi)容為“存儲(chǔ)系統(tǒng)與存儲(chǔ)器”,其中存儲(chǔ)系統(tǒng)是基本概念,學(xué)生理解起來(lái)有一些抽象,需要課堂講授;而存儲(chǔ)器則是基本部件,可以采取實(shí)踐教學(xué),學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)硬盤、Flash存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器等設(shè)備,更容易將存儲(chǔ)系統(tǒng)和實(shí)際硬件有機(jī)關(guān)聯(lián)起來(lái),取得更好的教學(xué)效果。

其次,在課程實(shí)驗(yàn)方案上,考慮到大一、大二學(xué)生對(duì)硬件的陌生程度,我們采取了“基本實(shí)驗(yàn)+提高實(shí)驗(yàn)”的模式。基本實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件有基本的熟悉,克服對(duì)硬件的畏懼心理。提高實(shí)驗(yàn)的目的則是結(jié)合某一章節(jié)內(nèi)容,通過(guò)題目引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的興趣,調(diào)動(dòng)他們的積極性,使其深入了解計(jì)算機(jī)硬件,部分候選方案如表2所示。

最后,為了達(dá)到實(shí)踐教學(xué)目的,依托學(xué)校的支持,我們建立了能夠同時(shí)為120人提供實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)地,并在課程授課期間同步向?qū)W生自由開放。

3課程實(shí)驗(yàn)改革實(shí)踐

以北京理工大學(xué)2010年度的教學(xué)為實(shí)驗(yàn)樣本,學(xué)生來(lái)源于大一和大二兩個(gè)年級(jí),共計(jì)122名,其中包含34名大一學(xué)生和88名大二學(xué)生。學(xué)生分布在36個(gè)專業(yè),共12個(gè)學(xué)院,以理工科專業(yè)為主,如圖1所示。該課程以全校公選課形式提供,限制人數(shù)為120人(額外2人為留學(xué)生),共32學(xué)時(shí),包含8個(gè)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。

結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)改革內(nèi)容,我們向全體學(xué)生發(fā)放了無(wú)記名調(diào)查問(wèn)卷,全部學(xué)生提交了有效問(wèn)卷,我們獲得了一批有價(jià)值的反饋信息。

對(duì)于課程學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)問(wèn)題,大一與大二學(xué)生的反饋建議如圖2所示。由圖可以看出,如果計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)安排在大一下學(xué)期,學(xué)生只學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程,對(duì)硬件知識(shí)學(xué)習(xí)的渴望比較強(qiáng)烈,32個(gè)學(xué)時(shí)相對(duì)較少。如果安排在大二下學(xué)期,學(xué)生會(huì)比較有針對(duì)性地聽課,32個(gè)學(xué)時(shí)較為合理。

圖3給出了學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的反饋意見,橫坐標(biāo)是實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù),縱坐標(biāo)是人數(shù)。可見,75%的學(xué)生們希望實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)在8～11之間,即實(shí)驗(yàn)課時(shí)占到總課時(shí)的25%～34%。

針對(duì)一些高校開展的“計(jì)算機(jī)拆裝”實(shí)驗(yàn),我們對(duì)學(xué)生的支持度進(jìn)行了調(diào)查。有100%的大一學(xué)生和98%的大二學(xué)生認(rèn)為“計(jì)算機(jī)拆裝”實(shí)驗(yàn)很有必要,得到了學(xué)生的廣泛支持,實(shí)驗(yàn)效果如圖4所示。

從圖4可以看出,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)應(yīng)該以學(xué)生常見的PC機(jī)及擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)組成,這就指明了該課程實(shí)驗(yàn)改革的方向。

由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地建設(shè)等問(wèn)題,本次教改實(shí)踐讓學(xué)生選擇完成1項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)和1項(xiàng)提高實(shí)驗(yàn)。對(duì)于全部課程實(shí)驗(yàn)方案安排,請(qǐng)學(xué)生就歡迎程度排序,結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出,在基本實(shí)驗(yàn)方案中,“計(jì)算機(jī)拆裝”和“計(jì)算機(jī)硬件故障診斷”實(shí)驗(yàn)最受學(xué)生歡迎。此外,“操作系統(tǒng)安裝”和“網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試”等與學(xué)生密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)也很受歡迎。從基本實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)初衷上來(lái)看,上述內(nèi)容達(dá)到了預(yù)期效果,有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)生興趣,并幫助其克服了對(duì)硬件的恐懼心理。

在提高實(shí)驗(yàn)方案中,“U盤高級(jí)操作”和“硬盤數(shù)據(jù)的恢復(fù)”與生活比較貼近,最受學(xué)生歡迎。此外,由于大部分學(xué)生是理工科類學(xué)生,從未來(lái)專業(yè)發(fā)展角度講,“驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)”和“單片機(jī)開發(fā)”也得到了學(xué)生支持。這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋較多,在該課程中能夠幫助學(xué)生建立基本的概念即可。

而一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),例如“串行通信建立和測(cè)試”、“8086指令集實(shí)驗(yàn)”等,沒(méi)有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。應(yīng)該說(shuō),這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的專業(yè)性更強(qiáng),但對(duì)于大一、大二學(xué)生來(lái)說(shuō),專業(yè)性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)不容易讓學(xué)生掌握基本原理和規(guī)律,不利于學(xué)生克服畏難心理。

4結(jié)語(yǔ)

針對(duì)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課程,結(jié)合北京理工大學(xué)2010年度教學(xué)改革實(shí)踐,我們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課時(shí)占總課時(shí)30%左右時(shí)的教學(xué)效果最好。在課程實(shí)驗(yàn)中,以PC機(jī)為主的硬件實(shí)驗(yàn)受到了學(xué)生歡迎。除了一些高校開展的“計(jì)算機(jī)拆裝”實(shí)驗(yàn)外,更多實(shí)驗(yàn)得到了實(shí)踐。從反饋效果來(lái)看,本文提出的實(shí)驗(yàn)方案能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,具有良好的效果。

注:本課程相關(guān)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)課件通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)開放。

參考文獻(xiàn):

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Innovation in the Experiments for Computer Hardware Fundamentals

SONG Tian, LI Feng-xia

(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

篇2

摘要：傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課教學(xué)已不適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才的需求，本文結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)，從課程內(nèi)容、教學(xué)體系、教學(xué)方法等方面總結(jié)了在硬件基礎(chǔ)課教學(xué)改革中所取得的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

關(guān)鍵詞：硬件基礎(chǔ)課；教學(xué)改革；整合課程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的先修課程是“電路分析”、“模擬電子學(xué)”和“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”。由于歷史原因，這些課程大多由電子系開設(shè)，是以理論研究為目的的課程體系，存在教學(xué)內(nèi)容陳舊，課程體系老化，理論論述多，占用學(xué)時(shí)多，前后銜接不好等問(wèn)題，給后續(xù)計(jì)算機(jī)硬件課的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了諸多困難和被動(dòng)。而計(jì)算機(jī)專業(yè)與其他專業(yè)相比較，少有的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)之一就是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的掌握。因此，結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)的具體情況，在教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面對(duì)硬件基礎(chǔ)課程進(jìn)行必要的改革就顯得尤為重要。

2整合內(nèi)容、精縮課時(shí)

1) 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。在大學(xué)本科階段，除了要給學(xué)生傳授基礎(chǔ)理論知識(shí)外，還要講授新技術(shù)、新理論，這就使得各高校不斷壓縮某些傳統(tǒng)基礎(chǔ)課的課時(shí)，增設(shè)一些新的課程。在這種形式下，硬件基礎(chǔ)課的課程體系和教學(xué)內(nèi)容亟待更新。

2) 課程體系的構(gòu)建是以理論知識(shí)為架構(gòu)，以實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容則應(yīng)緊密結(jié)合專業(yè)核心能力對(duì)理論知識(shí)的要求。綜合時(shí)展、專業(yè)結(jié)構(gòu)和課程體系的總體考慮，從98年起我們就根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)，逐漸建立完善了一套硬件基礎(chǔ)課的課程體系。首先，在課程內(nèi)容的組織與建設(shè)方面,注重了先修課和后續(xù)課程的關(guān)系,做到內(nèi)容上不重復(fù),知識(shí)點(diǎn)上不脫節(jié)。其次，教學(xué)內(nèi)容力圖反映時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)編寫出版《電路與電子學(xué)基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》兩本教材重新劃分課程內(nèi)容，精縮學(xué)時(shí)，將原有的64學(xué)時(shí)的“電路分析”和64學(xué)時(shí)的“模擬電子學(xué)”這兩門課程整合為課內(nèi)48學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)的“電路電子學(xué)”課程，重新劃分、補(bǔ)充了“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”（課內(nèi)48學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)、三周課程設(shè)計(jì)）的教學(xué)內(nèi)容。

(1) “電路與電子學(xué)”課程。在電路分析部分不再追求研究線性電路的理論體系完整性，刪除了部分傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，只保留直流分析、交流分析和動(dòng)態(tài)電路三大部分。在直流分析中，刪掉了“電路分析”教學(xué)中關(guān)于支路電流法和回路電流法的內(nèi)容，保留電路系統(tǒng)分析法中的被廣泛用于機(jī)輔分析的節(jié)點(diǎn)電壓法。在交流分析中，刪除了三相電路內(nèi)容，而對(duì)通信中的諧振電路則詳細(xì)講解。動(dòng)態(tài)電路的分析中，只通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的RC充電回路讓學(xué)生了解時(shí)域分析的基本步驟，而將重點(diǎn)放在三要素法和RC無(wú)源微積分電路上。在“模擬電子學(xué)”部分，去掉了半導(dǎo)體器件導(dǎo)電原理和反饋的方框圖計(jì)算法，精簡(jiǎn)了阻容耦合放大電路（包括多級(jí)放大）、小信號(hào)動(dòng)態(tài)圖解法、差分電路分析等。相應(yīng)地加強(qiáng)了有源器件MOS管、電流源電路和系統(tǒng)穩(wěn)定性的介紹，課程著重講解集成運(yùn)放的應(yīng)用。在講解由運(yùn)放構(gòu)成的有源積分電路時(shí)，與前面的無(wú)源積分電路做比較，這樣有助于學(xué)生理解并牢固掌握兩種電路各自的特點(diǎn)。實(shí)踐證明，學(xué)生在做電子競(jìng)賽時(shí)對(duì)這兩種電路的使用都非常恰當(dāng)。

(2) “數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程。教學(xué)內(nèi)容刪除了數(shù)字電路中各種觸發(fā)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的設(shè)計(jì)技巧，精簡(jiǎn)了中規(guī)模器件的內(nèi)部邏輯介紹，縮減了卡諾圖和邏輯簡(jiǎn)化內(nèi)容。由于計(jì)算機(jī)專業(yè)的硬件課程“微機(jī)原理與接口技術(shù)”中將介紹A/D、D/A轉(zhuǎn)換，故這一部分內(nèi)容就不出現(xiàn)在“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)中。將教學(xué)重點(diǎn)放在各類觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)條件、集成電路外部功能、可編程器件和EDA技術(shù)上，要求教會(huì)學(xué)生如何通過(guò)查找器件手冊(cè)了解器件功能和使用要點(diǎn)。由于計(jì)算機(jī)硬件中三態(tài)門、OC門的重要性，課程加強(qiáng)了對(duì)其邏輯功能及應(yīng)用的舉例說(shuō)明。

(3) 改革組課方式。邏輯門電路是傳統(tǒng)“數(shù)字邏輯”教學(xué)中最難的一章，由于門電路的原理要涉及到電路、模擬電子學(xué)等方面的知識(shí)，因此在講述這一部分內(nèi)容時(shí)，必須幫助同學(xué)復(fù)習(xí)有關(guān)的知識(shí)。在改革課程體系時(shí)，我們打破傳統(tǒng)的教學(xué)體系，將這一部分內(nèi)容放在“電路電子學(xué)”課程中，在講述半導(dǎo)體器件后引入邏輯門電路，如MOS管可以具有開關(guān)和受控源兩種類型的功能，根據(jù)器件所給偏置條件的不同，在模擬電路中可作為放大器件或在數(shù)字電路中作為開關(guān)器件。課堂上的師生互動(dòng)證明，經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整，學(xué)生對(duì)有關(guān)門電路的問(wèn)題就很容易理解掌握。通過(guò)合理地整合教學(xué)內(nèi)容，改變了過(guò)去把電路模型與實(shí)際器件（如受控源和晶體管）、開關(guān)與放大作用、模擬與數(shù)字等研究對(duì)象截然割裂的組課方式，而是將它們有機(jī)地融合，找出共性和個(gè)性，講清個(gè)性，突破難點(diǎn)，這樣便于以統(tǒng)一的觀點(diǎn)使學(xué)生建立完整的概念〔1〕。

3軟硬結(jié)合與時(shí)共進(jìn)

1) 當(dāng)前國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)專業(yè)的普遍現(xiàn)象是“過(guò)軟”，即強(qiáng)調(diào)軟件編程，而學(xué)生的硬件動(dòng)手能力非常薄弱。在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件界限開始變得模糊，且采用軟件方法來(lái)設(shè)計(jì)硬件， FPGA、VHDL、DSP技術(shù)帶來(lái)了全新設(shè)計(jì)理念與結(jié)構(gòu)體系，與之相應(yīng)EDA技術(shù)和ISP器件在教學(xué)、科研等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在這種軟硬件逐漸融合的背景下，計(jì)算機(jī)學(xué)科的硬件基礎(chǔ)課程必須要反映出這種時(shí)代的發(fā)展。

2)EDA技術(shù)分為三級(jí)：以PSPICE、EWB、Multisim等為軟件平臺(tái)的仿真分析類輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為初級(jí)；以MaxPlus II、Quartus II等為軟件平臺(tái)，以FPGA/CPLD為硬件系統(tǒng)目標(biāo)芯片的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)EDA技術(shù)為第二級(jí)；以NC Simulator、Virtuso、Diva等為軟件設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)、以集成電路芯片版圖設(shè)計(jì)為目標(biāo)的ASIC芯片設(shè)計(jì)為最高級(jí)〔2〕。EDA技術(shù)的前兩級(jí)都與計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課密切相關(guān)，因此在進(jìn)行課程體系改革時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)“基礎(chǔ)型、應(yīng)用型、綜合型、創(chuàng)新型”的循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，將EDA技術(shù)分層次地引入設(shè)置在教學(xué)中：

(1) 第一級(jí)――首先在“電路電子學(xué)”教材各章的最后一節(jié)給出PSPICE對(duì)本章典型電路的仿真實(shí)例，教材最后一章加入可編程模擬器件ispPAC。其次，增加了20學(xué)時(shí)的Multisim仿真及電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，將教學(xué)中的難點(diǎn)用直觀的圖形和曲線表述，降低了數(shù)學(xué)難度。如通過(guò)對(duì)模擬放大電路的仿真，可以直接觀察到改變電路參數(shù)所導(dǎo)致的波形失真，學(xué)生就很容易理解并掌握靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大電路性能的影響。最后，利用仿真平臺(tái)生動(dòng)直觀方便的特點(diǎn)，讓學(xué)生掌握先設(shè)計(jì)、后仿真、再實(shí)際的設(shè)計(jì)方法和理念，在此基礎(chǔ)上，將以往的一些驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)提升為綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都要求虛實(shí)結(jié)合，虛實(shí)互動(dòng)，通過(guò)這種訓(xùn)練，極大地提高了設(shè)計(jì)的成功率。計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生取得北京市大學(xué)生電子競(jìng)賽的3個(gè)一等獎(jiǎng)，更多的二、三等獎(jiǎng)證明，整合后“電路電子學(xué)”的教學(xué)改革取得了成效。

(2) 第二級(jí)――傳統(tǒng)的“數(shù)字邏輯”課程體系以邏輯代數(shù)為基礎(chǔ)，采用自底向上（DOWN-TOCTOP）的設(shè)計(jì)方法，教學(xué)內(nèi)容以門電路－中規(guī)模集成電路－大規(guī)模集成電路－數(shù)字系統(tǒng)為順序排列。導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)前面局部知識(shí)的時(shí)候，缺乏整體系統(tǒng)概念,只會(huì) “搭積木”拼湊式的設(shè)計(jì)，當(dāng)后續(xù)“組成原理”課程要建立整機(jī)、系統(tǒng)這些非常重要的概念時(shí)，前面所學(xué)的一個(gè)個(gè)分散的知識(shí)點(diǎn)不能被融會(huì)貫通〔3〕。現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以硬件編程語(yǔ)言為基礎(chǔ)，采用自頂向下(TOP-TO-DOWN)的設(shè)計(jì)方法，因此數(shù)字電路的教學(xué)體系必須重新構(gòu)建。第二級(jí)的EDA技術(shù)包含三方面內(nèi)容：(1)大規(guī)模可編程邏輯器件；(2)硬件描述語(yǔ)言；(3)軟件開發(fā)工具。所以在“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”的教學(xué)體系上，應(yīng)以邏輯代數(shù)與VHDL語(yǔ)言并行為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)自頂向下的設(shè)計(jì)理念和層次化設(shè)計(jì)方法，以系統(tǒng)為對(duì)象，用VHDL語(yǔ)言描述，在EDA軟件平臺(tái)上，自上而下、逐步細(xì)化，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。依據(jù)整體“自頂向下”,細(xì)節(jié)“自底向上”的教學(xué)模式，在教學(xué)內(nèi)容組織上，先給出數(shù)字系統(tǒng)的整體架構(gòu)及邏輯系統(tǒng)的三大部件:存儲(chǔ)、處理、控制，讓學(xué)生有全局、整體的認(rèn)識(shí)。在講述邏輯系統(tǒng)的每一具體部件時(shí), 仍然遵循“由淺入深，循序漸進(jìn)”的原則，采用傳統(tǒng)的“自底向上”的教學(xué)組織方法。在實(shí)踐教學(xué)的綜合設(shè)計(jì)部分中，要求學(xué)生必須按照從頂層抽象描述向底層結(jié)構(gòu)描述，最后到可實(shí)現(xiàn)的硬件單元描述這一過(guò)程進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)這種教學(xué)改革，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)趨于合理，滿足對(duì)軟硬件結(jié)合的人才的需求。

4注重銜接 承前啟后

在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課的教學(xué)中，首先應(yīng)注重介紹該門課程的主要內(nèi)容、在計(jì)算機(jī)專業(yè)中的地位及與相關(guān)課程的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，應(yīng)注重與后續(xù)課程的銜接。由于當(dāng)代大學(xué)生在入學(xué)時(shí)就具備了計(jì)算機(jī)使用的基本知識(shí)，因此在授課過(guò)程中，要有意識(shí)地用計(jì)算機(jī)硬件電路作為基礎(chǔ)課的授課案例。如“電路電子學(xué)”課程中，在集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器一節(jié)，就可給出比較器在A/D轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用舉例，再指出A/D、D/A是計(jì)算機(jī)接口中的重要單元電路，這樣就埋下一條線索，與后續(xù)課程的知識(shí)相聯(lián)系。在“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程中所給出的案例都要盡可能為后續(xù)課程使用，如從鍵盤等引出編碼的概念和編碼器的作用；在講三態(tài)門時(shí)，可進(jìn)一步給出物理上總線的概念，解釋當(dāng)譯碼和讀寫信號(hào)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤時(shí)，CPU訪問(wèn)存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)總線嚴(yán)重沖突會(huì)造成死機(jī)的原因；在存儲(chǔ)邏輯一章，介紹完寄存器隊(duì)列（FIFO）的邏輯結(jié)構(gòu)后，可讓學(xué)生設(shè)計(jì)寄存器堆棧（LIFO）的邏輯電路圖。在該課程的實(shí)踐教學(xué)中，所給出的設(shè)計(jì)題目包括總線緩存器、全加器、鍵盤掃描電路、硬件控制器等計(jì)算機(jī)的基本功能部件。通過(guò)這種方法引導(dǎo)學(xué)生思考，建立必要的知識(shí)關(guān)聯(lián)及整體概念，最終達(dá)到對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基本知識(shí)融會(huì)貫通的目的。實(shí)踐證明，這種訓(xùn)練對(duì)于今后的“組成原理”課程和“嵌入式系統(tǒng)”設(shè)計(jì)都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5黑板、多媒體、EDA仿真

高校的教學(xué)手段基本都采用多媒體。多媒體圖文并茂、生動(dòng)有趣，但很容易變成另一種形式的照本宣科或“填鴨式”教育。在教學(xué)中要綜合多種教學(xué)手段，注意針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容去尋求最佳的表述方式：黑板＋粉筆、電子教案、實(shí)物投影、動(dòng)畫課件、虛擬電路。計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)點(diǎn)雜，不容易理解。對(duì)于較難理解或?qū)W生有爭(zhēng)議不明白的問(wèn)題，傳統(tǒng)的“粉筆＋黑板”有其獨(dú)特的靈活性，既可以表述學(xué)生課堂思維的過(guò)程，又有利于師生交流互動(dòng)。在課間讓學(xué)生自己擺設(shè)實(shí)物投影，增強(qiáng)學(xué)生的感性知識(shí)，課間的學(xué)習(xí)氣氛仍生氣勃勃。錄像CD和動(dòng)畫課件則留給學(xué)生自己觀看。計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程的實(shí)踐性強(qiáng)、信息量大、EDA設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用廣泛。在授課時(shí)通過(guò)EDA仿真將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相結(jié)合，解決理論與實(shí)踐的時(shí)空分離弊端，通過(guò)提問(wèn)、思考、演示、總結(jié)等一系列步驟，循序漸進(jìn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。值得注意的是，在此過(guò)程中，教師一定要掌控好演示進(jìn)程，既不能影響教學(xué)進(jìn)度，又要協(xié)調(diào)好單位時(shí)間教學(xué)信息量與學(xué)生接受理解能力之間的矛盾。

6結(jié)束語(yǔ)

硬件基礎(chǔ)課的教學(xué)改革，涉及課程多、學(xué)術(shù)性和技術(shù)性強(qiáng)，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要教師付出不懈的努力，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)方法，才能更好地提高教學(xué)質(zhì)量，更好地培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展人才。

參 考 文 獻(xiàn)

篇3

【關(guān)鍵詞】 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)； 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)；教學(xué)方法； 教學(xué)內(nèi)容

【中圖分類號(hào)】G434【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1001-4128（2010）11-0003-02

《計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)》是非計(jì)算機(jī)類各專業(yè)本科生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中第二層次的課程［1］，是一門公共基礎(chǔ)課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)從事科學(xué)研究和科技開發(fā)工作的能力，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)知識(shí)解決本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域中問(wèn)題的能力，使其能成為具有較強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力和科研開發(fā)能力的應(yīng)用型人才。目前我軍的許多高技術(shù)的武器裝備都離不開計(jì)算機(jī)的控制，如何培養(yǎng)出符合部隊(duì)需要的新型人才是急需解決的問(wèn)題。因此一定要加強(qiáng)學(xué)員的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，使他們能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)硬件知識(shí)跟所學(xué)專業(yè)結(jié)合起來(lái)，將來(lái)更好地為部隊(duì)服務(wù)，為裝備服務(wù)。

1 存在的問(wèn)題

1.1 認(rèn)識(shí)不足

目前學(xué)員普遍存在著重視軟件技術(shù)輕視硬件基礎(chǔ)的情況，由于軟件教學(xué)實(shí)施起來(lái)比較容易，且實(shí)用性強(qiáng)，可以做到現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，有立竿見影之效果。而計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)從客觀上來(lái)說(shuō)存在不直觀，講述起來(lái)抽象、枯燥，學(xué)生學(xué)起來(lái)困難的現(xiàn)實(shí)。所以不論是教員還是學(xué)員對(duì)軟件技術(shù)的重視程度都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬件技術(shù)。

1.2 內(nèi)容落后

目前，大多數(shù)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)教材是以8086為平臺(tái)來(lái)對(duì)微機(jī)原理知識(shí)展開討論的。現(xiàn)在的學(xué)員們從第一次使用微機(jī)時(shí)，就是面對(duì)的Pentium機(jī)，他們對(duì)這些過(guò)時(shí)的微機(jī)知識(shí)非常困惑，不認(rèn)為是在學(xué)習(xí)微機(jī)硬件知識(shí)，仿佛是在學(xué)習(xí)歷史，感覺(jué)所學(xué)離他們太遙遠(yuǎn)了。而對(duì)于他們整天使用的Pentium 機(jī)中采用的一些新技術(shù)，卻不知其所以然。結(jié)果導(dǎo)致了學(xué)生們?cè)谑袌?chǎng)上見到的微機(jī)和在實(shí)驗(yàn)室使用的微機(jī)都是Pentium，而課堂上講得卻是8086，不能學(xué)以致用，課堂上的微機(jī)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)形成了巨大的反差。

1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不足

作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，除了正常的課堂教學(xué)外，為了加深學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，必須有專門的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而現(xiàn)在的硬件教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上，只把重點(diǎn)集中在匯編語(yǔ)言的上機(jī)調(diào)試，因此學(xué)員在學(xué)習(xí)相關(guān)章節(jié)的硬件知識(shí)時(shí)，理解困難，學(xué)習(xí)效果不好。經(jīng)調(diào)查，大多數(shù)學(xué)員認(rèn)為該課程難度大，抽象，不好理解，因此沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣。實(shí)際上，主要原因就在于缺少了一些必要的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使學(xué)員無(wú)法真正理解某些知識(shí)點(diǎn)，特別是一些硬件的工作原理。

1.4 教學(xué)方法單一

計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)存在不直觀，講述起來(lái)抽象、枯燥，教學(xué)方法可視性和直觀性差。該課程一直采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，基本上都是以教員為中心。主要表現(xiàn)在教員上課大多采用灌輸式的教學(xué)方法［2］，即教員從頭到尾一講到底的教學(xué)手段，這種模式雖然有利于教員主導(dǎo)作用的發(fā)揮，便于教員組織、監(jiān)控整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程,但造成學(xué)員被動(dòng)的吸收知識(shí)，不能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性，不利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。

2 改革方法

2.1 更新教學(xué)內(nèi)容

在教材的選擇上要采用與軟件教學(xué)內(nèi)容相統(tǒng)一的，能夠反映當(dāng)前微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)硬件新技術(shù)、新成就的教材。目前，流行的系統(tǒng)軟件和各種應(yīng)用軟件中的絕大多數(shù)是以Pentium為平臺(tái)開發(fā)出來(lái)的。因此計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該是以Pentium為平臺(tái)［3］，對(duì)微機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、組成及其核心技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地描述，以使學(xué)員既學(xué)到常用的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件知識(shí)，又學(xué)到軟件的載體――先進(jìn)的微機(jī)硬件知識(shí)。這樣，學(xué)員的計(jì)算機(jī)知識(shí)才能達(dá)到一個(gè)完美的統(tǒng)一，所學(xué)的硬件知識(shí)和軟件知識(shí)才能互為促進(jìn)，互為補(bǔ)充。結(jié)合新教材，要改變教員和學(xué)員“重軟輕硬”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，使他們認(rèn)識(shí)到硬件在計(jì)算機(jī)發(fā)展中的重大作用，逐步協(xié)調(diào)學(xué)員的知識(shí)結(jié)構(gòu)。這樣學(xué)員才能從硬件和軟件上全面掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)。另外，由于Pentium機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用了大量高新技術(shù)，所以在教學(xué)內(nèi)容展開時(shí)，仍要以8086為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上對(duì)Pentium機(jī)的組成和采用的新技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，做到循序漸進(jìn)。更新內(nèi)容，并不意味著8086就一無(wú)是處，畢竟Pentium機(jī)也是從8086一步一步發(fā)展起來(lái)的，它仍是基礎(chǔ)。另外在教學(xué)中要突出重點(diǎn)內(nèi)容的分析，非重點(diǎn)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)員自學(xué)。

2.2 增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

建立專門的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)員在學(xué)習(xí)理論的同時(shí)，能夠親身實(shí)踐，加深對(duì)硬件知識(shí)的理解。由于硬件實(shí)驗(yàn)室需要專門的實(shí)驗(yàn)儀器，投入較大，可采用目前正興起的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可大大較少投資，起到相同的教學(xué)效果。在實(shí)驗(yàn)課程體系的總體規(guī)劃上應(yīng)遵循：既要培養(yǎng)學(xué)員分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，又要重視培養(yǎng)其思維能力和創(chuàng)新能力。為此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中除常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還要增加大量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.3 改進(jìn)教學(xué)方法

好的教學(xué)方法是取得良好教學(xué)效果的橋梁。針對(duì)硬件教學(xué)的特點(diǎn)，在教學(xué)方法上可采取以下方式：

（1）啟發(fā)式授課

由于計(jì)算機(jī)是學(xué)員非常熟悉的工具，所以在課堂上教員應(yīng)有計(jì)劃不斷地以啟發(fā)方式提出問(wèn)題 、設(shè)置疑難，使學(xué)生結(jié)合自身的實(shí)際進(jìn)行積極思考［4］，在思考中獲得知識(shí)，從而有效地將傳授知識(shí)與開發(fā)智力結(jié)合起來(lái)。 通過(guò)不斷提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，使他們將平日所接觸的計(jì)算機(jī)跟所學(xué)知識(shí)結(jié)合起來(lái)，加深對(duì)問(wèn)題的理解。

（2）聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)興趣

課程中涉及較多的軟、硬件知識(shí),在實(shí)際中用處很大。教員應(yīng)該通過(guò)實(shí)際問(wèn)題來(lái)激起學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)的強(qiáng)烈興趣,激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，讓學(xué)員充分了解所學(xué)知識(shí)的重要性,從而達(dá)到事半功倍的效果。比如：在學(xué)習(xí)存儲(chǔ)器擴(kuò)展原理時(shí)，可將日常生活中內(nèi)存的升級(jí)問(wèn)題拋出來(lái)，引起學(xué)員學(xué)習(xí)的興趣，提高課堂效率。在學(xué)習(xí)8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)，可與家電中的定時(shí)功能聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)員覺(jué)得學(xué)有所用。同時(shí)應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充當(dāng)前計(jì)算機(jī)中采用的最新技術(shù)，進(jìn)一步拓展學(xué)員的知識(shí)面，也利于激發(fā)學(xué)員興趣。

（3）多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合

多媒體作為一種教學(xué)手段，可以做到圖、文、聲并茂，既利于知識(shí)的表示，又可以吸引學(xué)員的眼球。在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)靈活使用多種教學(xué)手段，可以起到事半功倍的效果。因此在教學(xué)過(guò)程中，充分利用現(xiàn)代多媒體的動(dòng)畫技術(shù)、動(dòng)態(tài)模擬、圖形等手段，使課件能形象地表述教學(xué)內(nèi)容而且極具吸引力，有助于學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.4 加強(qiáng)教員隊(duì)伍建設(shè)

在當(dāng)前大力提倡素質(zhì)教育的背景下，教員應(yīng)該以提高學(xué)員的思考、探索、研究等各方面的能力為主要的教學(xué)目標(biāo)。計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程的性質(zhì)，要求教員要及時(shí)把新知識(shí)不斷地傳授給學(xué)員，并讓他們接受，這決非易事，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，投入大量的精力才能做到。這要求任課教員要不斷提高自身的計(jì)算機(jī)理論水平、學(xué)術(shù)水平、技能水平，而這些需要有一定的條件和時(shí)間。因此，教員面臨著新形勢(shì)下新的挑戰(zhàn)，必須以積極的態(tài)度認(rèn)真對(duì)待，不斷充實(shí)自己，將前沿新知識(shí)滲透、融化、拓展到教學(xué)中去，努力做到教學(xué)、科研、實(shí)踐齊頭并進(jìn)，對(duì)科學(xué)的教學(xué)方法不斷研究，對(duì)新的教學(xué)手段、教學(xué)設(shè)備靈活運(yùn)用，只有這樣，才能達(dá)到“常教常新、常講常精”。除此之外，學(xué)院也應(yīng)主動(dòng)給年輕教員提供進(jìn)修的機(jī)會(huì)，讓他們不斷充實(shí)自己，不斷學(xué)習(xí)最新的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，并鼓勵(lì)他們將所學(xué)應(yīng)用到日常教學(xué)中。

2.5 改革考核方式

考核作為一種檢測(cè)手段，它是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中必不可少一個(gè)組成部分。計(jì)算機(jī)硬件課程主要目的是使學(xué)員靈活掌握計(jì)算機(jī)硬件組成中各部分的原理，而不是死記硬背；另外本課程還需學(xué)員掌握一定的匯編語(yǔ)言編程能力，可對(duì)一些可編程芯片進(jìn)行編程。所以在考核方式上應(yīng)改變以前的通過(guò)筆試單一考試，而采用筆試、上機(jī)實(shí)驗(yàn)兩種方式，這除了考核學(xué)員對(duì)本課程的基本理論知識(shí)的掌握外，還著重考核學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力。學(xué)生的最后成績(jī)由筆試、上機(jī)和平時(shí)成績(jī)?nèi)糠志C合評(píng)定得出。平時(shí)成績(jī)主要由作業(yè)、提問(wèn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告等得出。

3小結(jié)

培養(yǎng)高素質(zhì)、高能力、適應(yīng)我軍需要的軍事人才，是軍隊(duì)院校教學(xué)改革的重要目標(biāo)。隨著我軍越來(lái)越多的高技術(shù)武器裝備的研制和配備，對(duì)青年軍官的計(jì)算機(jī)水平要求也越來(lái)越高。要從根本上為學(xué)員打好基礎(chǔ)，關(guān)鍵就是從計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程上下工夫，使學(xué)員能夠有一個(gè)好的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)鋪墊，為將來(lái)的發(fā)展作好準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

［1］ 鄒逢興，陳立剛.計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)(第二版)［M］.高等教育出版社,2005

［2］ 楊穎秀. 教育管理學(xué). 東北師范大學(xué)出版社，2002

篇4

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件 教學(xué)改革 實(shí)踐能力

0 引言

為滿足社會(huì)的需要，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)需要的具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才勢(shì)在必行，在高等專業(yè)院校，加強(qiáng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)是鍛造復(fù)合型人才的重要途徑。高職高專的課程體系是以學(xué)生的職業(yè)教育為主體，學(xué)生的就業(yè)為前提，講究學(xué)以致用，因此學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)更顯著尤為重要。

“基于實(shí)踐教育，實(shí)行職業(yè)教育，立足濱海，服務(wù)社會(huì)”是天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院提出的教學(xué)指導(dǎo)方針。“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程是學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)課程。“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”是天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院信息工程系計(jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)的核心課程之一。本課程有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。主要講授計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法，和周邊設(shè)備配套連接與實(shí)用。教學(xué)目的是讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的基本組成、硬件連接和工作原理，通過(guò)上機(jī)實(shí)踐，提高學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)做準(zhǔn)備。

1 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革

“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用、軟件、網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)核心課程之一，其教學(xué)改革遵循“立足實(shí)踐，職業(yè)教育”這一目標(biāo)。“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程包含了眾多的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，而且具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。該課程著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

本課程實(shí)際上是“微型計(jì)算機(jī)原理”、“匯編語(yǔ)言”和“微機(jī)接口技術(shù)”等課程整合而來(lái)。就是要培養(yǎng)學(xué)生了解計(jì)算機(jī)接口技術(shù)，將各種外部部件與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，進(jìn)而構(gòu)成計(jì)算機(jī)的一套系統(tǒng)。這是一門基礎(chǔ)學(xué)科，但是內(nèi)容十分分散，要求知識(shí)面很廣，可是我們學(xué)生大多只學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的C語(yǔ)言。為了克服諸多困難，建立教學(xué)體系。我們從教材，授課方式、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)等方面構(gòu)建該課程的教學(xué)體系。其主要體現(xiàn)在以下方面：

1.1 順應(yīng)計(jì)算機(jī)發(fā)展潮流，與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)關(guān)注計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。比如將教學(xué)實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)主要定位在Intel Pentium 4以上和AMD Athlon以上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算機(jī)也配備的Intel 酷睿雙核CPU的微機(jī)。極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，相對(duì)也提高的實(shí)驗(yàn)的效率。及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，滿足科技的前沿和實(shí)用性，但是，教學(xué)內(nèi)容更新，并不是放棄基礎(chǔ)內(nèi)容，而是循序漸進(jìn)充分考慮教學(xué)規(guī)律和教學(xué)特點(diǎn)，現(xiàn)在已是多核時(shí)代了，但絕不忽略曾經(jīng)8086、8088給我們科技帶來(lái)的突破。

1.2 組織內(nèi)容符合計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)規(guī)律。針對(duì)高職教育，一些未深入學(xué)習(xí)過(guò)計(jì)算機(jī)的同學(xué)，主要關(guān)心的是計(jì)算機(jī)處理芯片型號(hào)、硬盤容量、顯示器大小等，因而我們?cè)谶x擇、組織教學(xué)內(nèi)容和實(shí)施教學(xué)過(guò)程中，始終圍繞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其各大組成部分的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理這樣一條主線展開，強(qiáng)調(diào)硬件與軟件的結(jié)合，并適當(dāng)?shù)C(jī)內(nèi)部和芯片內(nèi)部原理，而強(qiáng)化基于總線連接的外部接口與應(yīng)用。例如我們?cè)谥v解存儲(chǔ)器，按照讀取速度和價(jià)格排列為CPU Register、L1 cache、L2 cache、RAM、Physical RAM、Hard Drives etc. 通過(guò)各部件相似組成、性質(zhì)進(jìn)行講解。

1.3 課堂教學(xué)永遠(yuǎn)是教師與學(xué)生知識(shí)交流的重要場(chǎng)所。可是我們面對(duì)的現(xiàn)象往往是學(xué)生基礎(chǔ)差，課本內(nèi)容枯燥無(wú)味，而又缺少實(shí)物，學(xué)生理解起來(lái)困難。因?yàn)殡y，所以不喜歡，使學(xué)生產(chǎn)生厭煩心里，經(jīng)過(guò)我們反復(fù)探索，改革出以下教學(xué)方法：①利用多媒體教學(xué)手段。將當(dāng)今主流硬件設(shè)備，不能直接展示實(shí)物的情況下，可以利用多媒體，先了解設(shè)備的外觀、性能屬性，評(píng)測(cè)結(jié)果等。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容多和課程學(xué)時(shí)少，為了使在最少課時(shí)的前提下，讓學(xué)生學(xué)的更多，更好地掌握相關(guān)知識(shí)和技能。筆者多次參加諸如GE產(chǎn)品，HP高校產(chǎn)品論壇等活動(dòng)，不但拓寬了眼界，還學(xué)習(xí)這些高科技公司工程師的講授內(nèi)容和風(fēng)格。尤其是在有限的時(shí)間內(nèi)講解和介紹多個(gè)新產(chǎn)品，闡述其性能。工程師親和、博學(xué)的演講對(duì)我的教學(xué)工作有很強(qiáng)的推動(dòng)。再結(jié)合學(xué)生實(shí)際，不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，增加知識(shí)點(diǎn)。在多年的教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，精心提煉，設(shè)計(jì)出一套完善的教學(xué)內(nèi)容和流程。③現(xiàn)代教育理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)生不再是一個(gè)外部信息的接受者和知識(shí)灌輸?shù)膶?duì)象，他們有他們自己的選擇；教師也不再是一個(gè)教書匠、讀書機(jī)，他需要把知識(shí)加工、整理，還要精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。積極調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，多交流，師生的互動(dòng)是十分重要的。在教學(xué)過(guò)程多采用啟發(fā)式的，比如在計(jì)算機(jī)故障處理，可以通過(guò)中醫(yī)中的望、聞、問(wèn)、切來(lái)引出問(wèn)題，望（看）微機(jī)出現(xiàn)的狀況，如黑屏、藍(lán)屏、反復(fù)重啟等；聞微機(jī)主機(jī)箱內(nèi)可能因?yàn)闇囟冗^(guò)高引起短路燒焦；詢問(wèn)計(jì)算機(jī)使用者使用過(guò)程中進(jìn)行了哪些操作；切（動(dòng)手）解決出現(xiàn)的問(wèn)題。既避免了枯燥的講解，又加深了學(xué)生的印象，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。④為盡量避免產(chǎn)生抵觸情緒。我們建立課外興趣小組，依托學(xué)院技能協(xié)會(huì)，為學(xué)生提供設(shè)計(jì)平臺(tái)，提供豐富的教學(xué)資源，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并給予適當(dāng)講解，課內(nèi)外知識(shí)相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力。⑤在授課過(guò)程中，要求授課老師盡量以雙語(yǔ)形式，學(xué)生了解和熟悉專業(yè)詞匯不能少于300個(gè)。

2 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程的實(shí)踐教學(xué)

“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程離不開實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要方面。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和分析解決問(wèn)題能力，具有課堂教學(xué)不可替代的作用。所以，專業(yè)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室是我們教學(xué)中建設(shè)的重點(diǎn)，學(xué)院從兄弟院校聘請(qǐng)專業(yè)的老師，幫助建立計(jì)算機(jī)硬件實(shí)訓(xùn)室，現(xiàn)在實(shí)訓(xùn)室有可供拆裝設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)24臺(tái)（加電可啟動(dòng)到BIOS），有可進(jìn)行CPU超頻實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)安裝，網(wǎng)絡(luò)配置計(jì)算機(jī)。實(shí)訓(xùn)室還備有DL-Link 5124交換機(jī)，RJ45壓線鉗，F(xiàn)luke DSP4000測(cè)線儀Fluke萬(wàn)用表等實(shí)驗(yàn)儀器。大大滿足了學(xué)生實(shí)踐的需要。

實(shí)踐教學(xué)的第一目的，就是要求學(xué)生能夠根據(jù)日常學(xué)習(xí)和生活需要，能夠DIY一套適用的計(jì)算機(jī)。結(jié)合CPU教學(xué)內(nèi)容，當(dāng)今Intel系列CPU分為E、T、L、U等幾大類，桌面處理器和移動(dòng)處理器的差別，作為桌面處理器，不同主頻CPU在文字處理，流媒體播放，多媒體制作方面的差別；相同主頻下，L2 cache不同時(shí)，上傳下載時(shí)候的網(wǎng)絡(luò)速度又有何不同？學(xué)生可以根據(jù)計(jì)算機(jī)是實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況，自己去選擇CPU類型、主頻等。之后是主板、顯卡、內(nèi)存等，最后寫好配置清單，去電腦城購(gòu)買這些配件，進(jìn)行組裝。

計(jì)算機(jī)組裝完成后，就對(duì)其進(jìn)行硬盤分區(qū)，格式化，系統(tǒng)安裝，應(yīng)用軟件安裝，到后期的故障處理等。遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，先進(jìn)行了硬件組裝維護(hù)實(shí)驗(yàn)、之后進(jìn)行接口實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。通過(guò)完成幾個(gè)教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)，開始進(jìn)行稍有難度的實(shí)驗(yàn)，并最終完成綜合的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)。例如可以通過(guò)可編程I/O接口實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展到嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，添加寄存器定義，以太網(wǎng)接口驅(qū)動(dòng)等。

3 總結(jié)

幾年來(lái)，根據(jù)“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)，建設(shè)合理的課程改革方案，以學(xué)生為中心，將學(xué)生放到教學(xué)實(shí)踐主體，提高他們動(dòng)手能力，引導(dǎo)他們會(huì)思考至關(guān)重要。為此，學(xué)院和信息工程系諸位老師都做了不少工作。包括：完善教學(xué)大綱，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)手段，加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。由于科技進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)的普及，近幾年來(lái)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平都有很大提升，都已經(jīng)具備了不錯(cuò)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。這些學(xué)生以不滿足于有限課程的講授。硬件基礎(chǔ)教學(xué)的壓力越來(lái)越大，我們將進(jìn)一步探究和改進(jìn)。計(jì)算機(jī)硬件建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，依舊需要同仁長(zhǎng)期不懈的努力。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞:興趣;技能競(jìng)賽;教學(xué)方法

現(xiàn)今《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》課程是大學(xué)各專業(yè)學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程,是學(xué)習(xí)其他課程和計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)課程的基礎(chǔ)課。授課對(duì)象為全校各專業(yè)本科生,課程類別為通識(shí)教育中的計(jì)算機(jī)類。

根據(jù)教育部的教學(xué)基本要求,本課程的教學(xué)內(nèi)容突出基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和實(shí)踐性。旨在通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生達(dá)到:了解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成和基本工作原理,具有較好地使用Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)的能力,掌握Office主要辦公軟件Word 、Excel、PowerPoint 和FrontPage的使用方法,了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí),掌握信息獲取方法,同時(shí)要求學(xué)生達(dá)到浙江省高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的一級(jí)水平。最終培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的基本能力和思維方法,為學(xué)生走向社會(huì)和后繼計(jì)算機(jī)技術(shù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ),使學(xué)生成為時(shí)代需要的復(fù)合型人才。

作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教師,在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一系列問(wèn)題,比如即使理論課教學(xué)安排的很充實(shí),按要求完成大綱內(nèi)容,同時(shí)學(xué)生在期末考試中也能順利通過(guò)考試,但在平時(shí)的實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)還是不能夠達(dá)到應(yīng)用要求。諸如畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)論文指導(dǎo)老師所反映學(xué)生的WORD應(yīng)用水平不過(guò)關(guān),目錄自動(dòng)生成、頁(yè)眉頁(yè)腳設(shè)置等等操作不熟練,甚至有些同學(xué)不會(huì)應(yīng)用;在EXCEL制表過(guò)程中函數(shù)不會(huì)應(yīng)用,效率較低;電腦出現(xiàn)故障無(wú)法排除導(dǎo)致工作無(wú)法進(jìn)行……

為什么會(huì)出現(xiàn)這一些列問(wèn)題呢?計(jì)算機(jī)的課程設(shè)置成效又體現(xiàn)在哪里呢?本人在承擔(dān)計(jì)算機(jī)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)承擔(dān)了計(jì)算機(jī)技能競(jìng)賽office辦公自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)課程,認(rèn)為在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)提高文化基礎(chǔ)課程的授課難度,把相應(yīng)的競(jìng)賽題目引入到課堂中,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到更好的教學(xué)效果。接下來(lái)我將針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,把我在教學(xué)課堂過(guò)程中的一些做法和大家分享。

Office主要包括Word,Excel,Powerpoint,Access等,是辦公常用的軟件,大多數(shù)企事業(yè)單位都用的。我們的大多數(shù)同學(xué)在初中和高中也都曾學(xué)過(guò),這樣對(duì)于我們的授課有了很大的難度。如果還和高中教學(xué)一樣針對(duì)于Word進(jìn)行窗口介紹、文檔創(chuàng)建、格式化文檔、分欄、頁(yè)眉頁(yè)腳等等功能理論講解的話,沒(méi)有幾個(gè)人會(huì)投入到課堂中。學(xué)過(guò)的東西再次進(jìn)行教學(xué)常常無(wú)法提起學(xué)生的興趣,所以找到一個(gè)興奮點(diǎn)切入是問(wèn)題的關(guān)鍵。

首先,提出問(wèn)題:我們同學(xué)在每學(xué)期結(jié)束,學(xué)校都會(huì)有成績(jī)單寄給家長(zhǎng)和本人的是吧?那么我們課堂上兩個(gè)班級(jí)有90多名同學(xué),全校有2萬(wàn)多人,這些成績(jī)單是如何生成的呢?通過(guò)Word就可以解決這個(gè)問(wèn)題,高中階段大家都學(xué)過(guò)這個(gè)Office組件,那么請(qǐng)大家思考一下,如何批量生成成績(jī)單?

此時(shí),同學(xué)們的注意力就被吸引到了課堂上,因?yàn)檫@是一個(gè)非常實(shí)用而又有難度的問(wèn)題。這時(shí)引入Word的教學(xué),介紹Word的常用功能,結(jié)合具體的實(shí)例達(dá)到更好的教學(xué)效果。批量生成成績(jī)單用到的是Word的郵件合并功能,歷屆的計(jì)算機(jī)技能競(jìng)賽都曾涉及到。

之后,布置作業(yè):利用Word的郵件合并功能,批量制作四六級(jí)準(zhǔn)考證。讓學(xué)生舉一反三,熟練掌握知識(shí)點(diǎn)并學(xué)會(huì)在日常工作生活中的應(yīng)用。

在Excel教學(xué)過(guò)程中,首先引入問(wèn)題:班級(jí)同學(xué)每學(xué)期末都要有成績(jī)單,為了更好的觀察班級(jí)的學(xué)習(xí)成績(jī),同一學(xué)年之間要建立直觀的圖表、數(shù)據(jù)透視圖;要求出平行班中課程的平均分、最高分、最低分及名次。這時(shí)分別會(huì)用到Excel里的Average、Max、Min、Rank等函數(shù)。把這些知識(shí)點(diǎn)實(shí)例化,并融合到同一道例題里面,提起了同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。在講到Left、Right和Mid函數(shù)時(shí)引入身份證求解的問(wèn)題。如身份證號(hào)為:330126198203121610,利用函數(shù)在Excel中求出此人的出生年月、性別和年齡。

針對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件教學(xué),可以借助于組裝維護(hù)實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生親自拆裝機(jī)器逐一認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)內(nèi)部構(gòu)造,從而達(dá)到既定的教學(xué)效果。由于高中階段計(jì)算機(jī)教學(xué)主要以應(yīng)用為主,很多同學(xué)對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件知之甚少,如CPU、內(nèi)存、硬盤、主板、風(fēng)扇、電源等等計(jì)算機(jī)硬件都沒(méi)有見過(guò)。借助于實(shí)物的展示并配合各種參數(shù)的介紹讓學(xué)生更直觀的認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī),這部分內(nèi)容可以結(jié)合計(jì)算機(jī)的發(fā)展史來(lái)介紹。同時(shí),把不同階段的硬件產(chǎn)品收集起來(lái)形成對(duì)比,讓他們直觀感受到計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度和演變過(guò)程。在硬件熟悉的基礎(chǔ)上,設(shè)置故障,從而講述如何排除計(jì)算機(jī)硬件故障。

對(duì)于計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)的授課方法,還要積極探索能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效途徑。由于此課程學(xué)生在高中階段有所接觸,所以提高現(xiàn)今文化基礎(chǔ)的授課難度,引入技能競(jìng)賽相關(guān)題目,提高課程的實(shí)用價(jià)值很值得借鑒。

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