卓越人才培养计划的“计算机设计与实践”课程改革探析

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1、卓越人才培养计划的“计算机设计与实践”课程改革探析一、引言　　2010年6月，教育部启动卓越工程师教育培养计划。卓越工程师教育培养计划(简称卓越计划)是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目，此项目旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。卓越计划具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程;二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才;三是强化培养学生的工程能力和创新能力。从卓越计划的特点

2、中可以看出，在教学实践过程中进一步突出强调学生的动手能力、工程能力、创新能力是我们在面向卓越计划进行课程改革过程中的一个主要努力方向。计算机设计与实践与数字逻辑、计算机组成原理、接口技术等计算机硬件基础课程在实践过程中只针对本课程的教学内容不同，该课程在教学过程中综合运用了上述课程和其他计算机硬件基础课程的知识，基于硬件电路描述语言VHDL，完成了FPGA和外围电路的设计开发。该课程不仅大大加强了学生在硬件方面的系统设计能力，也培养学生的整机概念。由此可以看出计算机设计与实践课程是完善硬件教学体系中实践教学的重要一环。因此，对计

3、算机设计与实践课程进行进一步改革与建设，是加强计算机硬件实践教学，培养计算机专业卓越工程人才的重要途径。　　二、计算机设计与实践　　相关课程国内外发展现状与分析为了综合运用计算机硬件知识，近一步增强学生的动手能力与工程能力，国内外的优秀大学都在课程中增强了实践内容或者是开设了专门的计算机硬件设计与实践类的课程。在国内，清华大学对其计算机组成原理教学实验进行了增强，增加了大量的实验学时。国防科技大学开设了计算机组成原理综合课程设计课程。华中科技大学开设了80学时计算机组成原理课程设计课程，课程要求学生使用基本芯片并配合使用FPGA

4、自己设计简单的计算机硬件系统。哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院从2005年起开设计算机设计与实践课程。此课程是国内较早为提高学生硬件方面的实际动手能力和系统设计能力而专门开设的计算机硬件实践课程，经过近十年对实践教学的探索和尝试，已经形成了以实践为主(14学时教学/42学时实践)的教学模式。作为一门主要的计算机硬件系列的实践课程，计算机设计与实践是综合汇编语言、数字逻辑、计算机组成原理、接口技术、计算机体系结构等多门硬件基础课程教学内容的实践环节。课程主要通过引导学生设计实现一系列计算机部件和CPU系统，培养学生掌握有关数字电

5、路设计工具的功能和用法，培养学生综合设计计算机硬件系统的能力，培养学生的创新能力和工程素质。它的实验题目以CPU设计为中心，主要包括有：寄存器设计、元件例化、实验仪基本部件测试、给定指令系统的处理器设计、处理器功能测试、处理器外设接口设计、处理器与外设接口功能测试等。以上课程的教学内容虽然增强了学生对计算机硬件知识的理解，锻炼了学生的动手能力，但是从课程的教学内容和实践内容来看，与当前企业、行业中实际项目开发、系统设计的关系不大，不能很好将实际工程项目中硬件系统开发的要点和难点结合到课程中，还不能满足卓越计划中要求强化培养学生的

6、工程能力和创新能力的目标，在培养学生在硬件系统方面的创新能力和工程能力还有所欠缺。因此，如何对计算机设计与实践课程进行改革与建设，探索出一条适合培养卓越工程人才的道路，尤其是适合黑龙江省内高校的卓越人才培养模式，是当前高等学校教学改革中一项必要并且重要的任务。　　三、面向卓越人才培养计划的计算机设计与实践课程改革思路　　1.教学目标的改革目前哈工大《计算机设计与实践》课程的教学目的是：使学生初步了解计算机部件和微处理器的设计方法，做到理论和实践的真正结合，掌握有关硬件设计工具的功能和用法，有效地锻炼动手能力和设计能力。从中可以看

7、出，当前的教学目的还是以掌握计算机硬件知识为主，对于企业行业实际需求、项目要求、增强学生的创新能力等方面考虑不足。在新的教学目标中，应以掌握计算机硬件知识为基础，满足行业实际需求为主，通过一系列新的实验内容，增强学生的动手能力与创新能力。　　2.教学内容的改革当前课程的实验题目以CHJ设计为中心，主要包括有：寄存器设计、元件例化、实验仪基本部件测试、给定指令系统的处理器设计、处理器功能测试、处理器外设接口设计、处理器与外设接口功能测试等。这些题目的设置采用了先模块后整体的方式，让学生有一个循序渐进的完成过程，但是存在一个问题就是

8、前后难度相差较大，前面的太简单，最后的太复杂，先松后紧。学生在做最后两个实验时，往往感觉难度一下增加太大，做起来十分吃力，时间进度上也控制得不好。在设计新的教学内容时，可以选择题目少、难度大的方式来进行。在学时内平均分配三个以内的难度相当的题目，这样可以让学生在