“计算机组装与检测”实验教学改革的思考与实践

2014-04-10徐德华

实验技术与管理 2014年11期

李越，徐德华，隋丽

（北京理工大学机电学院，北京 100081）

作为高等教育的重要组成部分，实验教学是抽象思维与形象思维、传授知识与训练技能相结合的过程，具有课堂理论教学和其他教学环节不可替代的作用［1］。随着高等教育的改革和素质教育的开展，实验教学正在随着人才培养模式的改革进行着深刻的变革。它从过去的验证理论课教学的附属地位，逐步变成相对独立的教学体系，成为学生创新思维和创新能力培养的重要环节。实验教学改革是学校办学的基础性工作，是学校发展和提高的重要条件。我们必须坚持与时俱进的精神，以现代教育的观点，重新认识实验教学在人才培养中的重要地位，把实验室建设推向一个新水平，以适应人才培养的需要。

1 传统实验教学存在的不足

1.1 对实验教学环节重视不足

由于历史上的原因，在我国教育体制中，实验教学一直处于“从属”地位［2-4］。虽然近几年教育观念已经有了很大转变，但是“重知识传授，轻能力培养”的现象仍然没有彻底改观。无论是从计算机硬件课程教学计划的制定，还是教学过程教师主要精力的投入，都放在了基础理论教学中，导致了课程与学生和社会的需求相脱节，严重影响了课程开设的效果。

1.2 实施方案陈旧

传统实验教学方法以灌输、模拟、验证为主［5-7］，教学过程中往往是教师给出思路，学生按照教师的方案和教材上的实验步骤，按部就班，完成同样的任务，拼凑出几乎相同的实验报告。这种现状使实验沦为理论课的附属品，学生在实验教学中陷入被动，对实验的兴趣和积极性大大降低［6］，学习主动性和创造性无法得到培养。

1.3 课程设置不尽合理

目前许多高校都开设了计算机基础课程，但是无论是授课的内容、教材的选择还是教学重点的侧重等，都很难真正按照社会对人才培养在知识、技能和综合素养等方面的要求来合理设置。同时，计算机的软硬件更新换代迅速，而高校计算机基础课程的教学内容却不能与时俱进，及时更新，导致了学生学到的知识不能适应社会的需求［8］。

1.4 教学方法缺乏创新

虽然很多高校都实现了多媒体教学，但仍有教师上课时照本宣科，师生交流薄弱，课堂气氛沉闷。有的则过分依赖于电子教案，教师的讲课方法单调，反而失去了原有的讲课风采，效果不佳。单一的理论＋上机模式，其严重弊病是完全由教师主宰课堂，忽视学生的认知主体作用，不利于具有创新思维和创新能力的创造型人才的成长。

2 实验教学改革的思路和方法

针对实验教学现状，必须积极探索计算机类课程实验教学改革。实验教学的改革应当从创新性、开放性、互动性和实用性4个方面着手。

创新包括2个方面：一是要注意调动和激发学生内在的创新冲动、创新思维；二是实验的设计要有所创新，要与新思维、新观念符合，要让学生在一个完整真实的问题情境中产生学习创新的要求。通过设计开放式架构，打破学科框架，消除跨学科教育的障碍，建立跨学科教育的机制，打破实验实训场所的封闭性，增加实验场所的开放时间，为学生提供更加便利的实验环境，从而增强学生自主学习的热情［9-10］。提倡互动作用的团队文化，充分发挥教师主导作用和学生的主体作用，在教师与学生、学生与学生之间的互动中学习和传播知识。在实验内容的选取上，以专业技能和综合素质培养为主线，注重实用性，对于一些过时的或在实际应用中很少出现的，取消或缩减，相应增加一些针对目前流行的计算机应用技术的实验。

根据以上思路，计算机应用类课程实验教学改革的重点应该是实验内容的设计与更新、实验教学方法的改进以及实验组织与管理的创新。

计算机应用类课程教学包括理论教学和实验教学2个部分，根据计算机应用类课程的学科特点，应把理论教学内容和实验教学内容彻底分开，构建计算机应用类课程实验教学体系，以实验项目来组织实验性教学内容，实验教学独立设课、独立考核，以掌握专业技能和实践能力为重点，以培养创新人才为目标，改变传统实验教学中的“实验围绕理论教学转”的模式，提高学生的学习兴趣，激发学生的学习主动性，拓宽学生的思路。

3 “计算机组装与检测”课程历史简介

计算机已经成为当今大学生不可或缺的工具，广泛应用于日常工作、学习、生活和娱乐中。我国高等院校的计算机基础教学，重视计算机语言、操作系统、应用软件、多媒体和网络内容的教学，也就是说偏重于计算机软件的教学，对计算机硬件方面的教学并没有引起足够重视。然而，计算机硬件知识对学生来讲也十分重要。

在计算机的使用中，学生往往面临着计算机的选购与升级、硬件性能指标和工作原理、计算机基本维护以及故障的发现和排除等诸多问题，如果仅局限于对计算机软件的学习，一旦计算机发生硬件故障就不知所措，只能寻求计算机专业人员来解决，带来时间的浪费和经济的损失。虽然计算机原理和制造技术比较复杂，但计算机的组成却非常简单。学习拆装计算机、掌握计算机硬件原理和一般的维护、维修对当今大学生来讲，不仅是一门实用的技能，而且有助于促进对软件的学习。由此可见，在高等院校中开设计算机组装与检测、维护的课程十分必要。

在这样的背景下，从2000年开始，我院将“电子实践”课程由“半导体制作”改为“计算机组装与检测”。课程改革目的就是给非计算机专业的本科生创造一个学习计算机软件、硬件、网络调试和计算机维护的实验基地，培养学生理论学习与动手实践相结合、理论学习与计算机应用相结合的努力。通过实际操作训练，培养学生计算机的动手能力、应用能力，满足社会对计算机综合型人才的需要。

课程改革之初，学院实验中心使用的仅为奔腾I代的计算机，学生也没有个人计算机，因此，计算机的内部构件对他们非常神秘，甚至没有几个学生见过CPU、内存、硬盘、显卡等计算机硬件，更别提装过操作系统。实验室试验性地抽出部分计算机供学生做拆装实验，从学生上课时认真听讲、积极讨论和拆装计算机时的全神贯注，能够看出学生对课程的兴趣和认可。最终通过理论学习和动手实践，每个学生都按要求独立完成了计算机的拆装与故障排除，达到了课程预期目的，这也为“计算机组装与检测”课程的继续开设奠定了良好基础。

迄今为止，“计算机组装与检测”课程已为1998级至2012级的本科生开设，总共有4 900多名学生参加了实验课程改革。经过课程训练，几乎每个学生都能够组装、调试计算机，独立解决常见硬件故障，达到了课程开设的目的。

4 “计算机组装与检测”实验教学改革

4.1 摸索有效的教学方法

4.1.1 参与式教学法和分组实验法

根据计算机相关课程实际情况，将参与式教学法、分组实验法融入教学中。

在参与式教学法中，授课教师根据实践教学目标与教学内容设置若干个教学主题或问题，组织学生围绕这些主题或问题进行讨论并进行实验，然后让学生上台介绍实验过程和解决方案，变“教师讲”为“学生讲”，最后教师进行点评讲解。例如在讲解计算机故障与维护时，授课教师通过人为设置一些计算机的常见故障，组织学生讨论故障的原因和排除故障的方法，并由学生实际操作排除故障、讲述排故心得。这种教学方式让学生充分参与到教学过程中来，极大地提高了学生的学习兴趣和积极性［11］，让学生成为了课堂真正的主角。

在分组实验法中，学生通常3人自由组合为一个小组，实行“组长负责制”，组长组织小组讨论决定拆装的机型（台式机、笔记本），研究拆装机方案，确定故障原因和排故方法，小组分工合作，共同完成计算机拆装和故障定位排除的实验，最后组长向全体学生汇报［12］。分组实验法一方面解决了计算机实验设备紧缺的矛盾，另一方面培养了学生的分工协作能力和团队精神，提高了参加工作后的适应能力。

4.1.2 授课内容与时俱进

授课内容要密切结合当今社会计算机技术的发展与需求。计算机的发展日新月异，更新换代速度非常迅速。以Intel芯片组为例，短短几年时间，就经历了由915到975的发展，目前应用比较多的是P77、Z77系列。

在每一次新技术的进步带给计算机性能的提高的同时，计算机硬件的性能指标、接口都会发生改变，若授课内容不能与时俱进，不仅会大大降低课程的时效性和实用性，同时也会影响到学生学习的积极性。因此，对于每一届学生，实验室都会邀请中关村电脑公司的技术人员，携带最新的计算机硬件来课堂讲解、演示和组装。

随着计算机的发展，越来越多的学生倾向于使用便于携带的笔记本计算机，因此笔记本计算机的选购、维护、升级与故障排除等问题越来越显著。实验中心针对上述情况，近年来也将笔记本计算机的拆装纳入教学范围。实验中心引进了数台近几年的二手笔记本计算机，用于教学演示和分组拆装实验。笔记本计算机的拆装实验在学生当中十分抢手，因为不仅能深入了解笔记本计算机的硬件组成，而且可以提高动手操作能力。拆装实验后，学生纷纷表示受益匪浅，今后笔记本计算机升级、清理灰尘和上硅脂，自己就能完成。

4.1.3 加强实验环节的训练

课程安排1／3学时的上机操作，结课时将独立拆装计算机、调试计算机、安装操作系统等实际动手操作作为考核方式，因此引起了学生对平时拆装实验的足够重视。

学生进入计算机实验室，首先要对实验室中存放的旧计算机进行通电检查，如果能正常启动，再拆卸，如果学生没有先检查机器就盲目拆卸下来部件，在组装完毕通电后发现机器启动不了，就不知道是该机器原来就有问题还是由于自己拆装的问题，这就会使学生达不到应有的训练效果。

经过在实验室拆装计算机、零距离地接触计算机各种配件后，学生会准确把握计算机性能、识别计算机配件并能够正确排除计算机故障，使学生的动手能力得到了有效的训练和提高。

4.1.4 开展模拟仿真实验

利用多媒体教学设备和虚拟机软件进行实验。在“计算机组装与检测”课程中，拆装计算机实验是最能提高学生动手能力和实践效率的环节，但是考虑到受课程时间限制和实验过程对硬件的损耗等问题，有些实验并不能允许学生在计算机硬件上反复实验练习。

利用多媒体技术将实践教学内容设计成一个模拟实验过程，让学生在仿真模拟中多次练习硬件拆装。通过虚拟机软件，学生可以在计算机上反复地进行CMOS设置、硬盘分区、操作系统安装等实验。利用多媒体仿真技术和虚拟机软件进行实验，不仅可以减少硬件设备的损耗，还能大大提高学生掌握计算机硬件拆装维护方法和步骤的效率，同时这也是教师检测和考核学生学习情况和效果的一种有效方式。

此外，教师鼓励学生充分利用网络资源，推荐学生浏览太平洋电脑网、中关村在线等主流计算机硬件资讯网站，让学生认识更多最新的计算机硬件设备，在网站上自行选取各个硬件进行虚拟攒机、阅读计算机故障相关的案例等，从而自行对所学知识进行运用与扩展。

4.1.5 注重实验报告和课程心得体会的撰写

实验报告要求结合课上理论知识，针对所拆装的机型写出实验过程。由于实验室的计算机种类和机型较多，授课教师设置的故障也不同，因此考核中基本上每个学生都会遇到不同的情况。与传统实验中学生的实验报告千篇一律完全不同，我院“计算机组装与检测”的实验报告，每个学生都会结合自己遇到的情况来完成，每篇实验报告都会有不同的特色，达到了实验报告撰写的目的。

在经过理论知识学习和动手实践后，要求学生总结出学习这门课程的心得体会，目的在于锻炼学生总结概括的能力，让学生构筑对于整个课程的学习思维体系，对学到的知识融会贯通、学以致用。在心得体会中，不少学生还为课程改革出谋划策，在教学内容、教学方式等方面提出了不少好的意见和建议。

4.2 加强实验设备保障

虽然课堂中辅导教师耐心讲解、不断示范，学生也能够认真听讲，但由于大多数学生并没有拆装计算机的经验，动手能力不强，实验中的不当操作造成了不少计算机硬件的损坏，这使得实验室供学生拆装的计算机越来越少。针对这一情况，实验中心一方面积极与学校实验设备处联系，申请了大量各学院、各单位使用淘汰的计算机，以填补实验所需，同时还通过修理废旧计算机、购买二手配件组装计算机等方式，为实验中心创造实验条件。

这种实验设备的获得途径导致了实验计算机在品牌、配置、技术参数和性能指标方面的差异，也带来了硬件连接方式的不同，这无疑给教学增加了难度。但是，学生有机会接触不同年代、不同配置的计算机硬件，并参与其拆装与排故，不仅增长了见识、提高了动手能力，而且对计算机硬件及其发展有了更深刻的理解。

4.3 加强实验室建设

实验教学条件建设是实现实验教学改革的载体，是实现素质教育和创新人才培养目标的物质基础，以现代化的实验设施装备的实验教学可促进教学手段的改革和教学质量的提高，进而促进教学观念、模式和方法的全面改革。

近几年来，学校非常重视改善实验室条件，不断加大投入，更新硬件设施条件和实验室环境，学校还投入资金对原实验室墙面、地面、门窗及电路进行了全面系统的改造。教学实验台套数增多了，而且实验室的面积也增加了，实验开出率也有了很大提高，并在支持学生参加学科知识竞赛和科技创新活动，推进实验课程体系改革及实验教学内容、方法改革等方面做出重大贡献，为人才培养和本科生实验教学奠定了坚实基础。

4.4 实验教学改革的成效

该课程在面向21世纪本科生“电子实践”课程的改革与创新中，获得学校第十一届优秀教学成果三等奖。结课时学生表示，此课程讲授内容新颖、理论联系实际、信息量大，培养了他们的动手能力，是上大学以来最受欢迎、最有意义的课程之一。在每年学生的评教中，该课程满意度得分均在90分以上，受到了广大学生的认可。

5 结束语

随着计算机的发展，大学生对计算机应用能力的需求不断提高，不能够仅局限于对计算机语言和应用软件掌握，还应当重视计算机硬件理论基础和实际操作能力，因为其无论是在学校还是社会都有着广泛的应用。因此，高校必须重视对学生计算机硬件理论基础和实际操作能力的培养，通过合理设置课程、改进教学方法、加强实验室建设、科学合理安排实验等措施，帮助学生掌握理论基础、提高动手实践能力，让学生走上工作岗位后，都能够学以致用，真正发挥出课程改革的作用。

（

）

［1］马楠，张姝，沈辉.在应用型大学开展计算机网络实验课程的探索［J］.实验技术与管理，2008，25（11）：100-103.

［2］门晓丽.高校计算机硬件实验教学亟待解决的问题［J］.呼伦贝尔学院学报，2008，16（4）：111-113.

［3］冯瑞.实验室是培养创新人才的摇篮［J］.实验室研究与探索，2008，27（10）：1-3.

［4］邱玲，朱为玄，王京荣.实验教学中设计性实验的应用及效果［J］.实验技术与管理，2009，26（2）：123-124.

［5］徐宁，牟建明.实验室全方位开放形式的探讨［J］.实验技术与管理，2007，24（12）：159-160.

［6］迟维东.逻辑方法与创新思维［M］.北京，中央编译出版社，2009.

［7］王建萍.优化单片机课程实验教学的新思路与实践［J］.实验技术与管理，2006，23（11）：108-110.

［8］Klaus Schmidt-Rohr.Multidimensional NMR Spectroscopy of Polymers［J］.Multidimensional Spectroscopy of Polymers，1995（11）：184-190.

［9］罗家奇，李云，葛桂萍，等.计算机硬件系统实验教学改革的研究［J］.实验室研究与探索，2007，26（8）：98-99.

［10］武俊鹏，孟昭林.计算机硬件实验课程体系的改革探索［J］.实验技术与管理，2005，22（10）：107-112.