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以培养创新型人才为目标的计算机硬件实验教学的相关探究

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-10-06 编辑:故事

计算机硬件实验系列教学活动是促进计算机科学创新型人才培养的基本动力。早在2003年,哈尔滨工程大学计算机实验教学中心就提出了硬件实验课程建设的指导思想,包括“软硬件实验环境集成,实验平台集成,实验内容系统化”。合一”计算机硬件。实验教学理念。建立软硬件集成的实验环境有利于培养学生软硬件的整体素质。综合实验平台可以进行跨课程内容的综合实验,有利于培养学生的综合设计能力。实验内容的系统性内容有利于培养学生的系统性设计思想。

1现有硬件实验课程系统的现状与存在的问题

目前,计算机硬件实验教学课程系统主要包括“数字逻辑实验”,“计算机组成实验”,“计算机组成实验”,“微机接口实验”,“单芯片计算机课程设计”,共4个实验课程和1门课程设计。实验是逐步进行的,并以四年制的本科学位分配。由于实验设备数量和整体环境条件的限制,大多数实验项目都基于硬件逻辑设计。例如,数字逻辑实验最终结合了实验芯片,以实现基本功能,例如单加法器和半加法器。功能扩展性差,只能打开有限数量的技术含量较低的实验项目。存在现有的硬件实验课程系统。问题。

1. 1学生缺乏系统设计的概念

随着嵌入式集成技术的飞速发展,特别是ARM系统的稳定升级,硬件系统的规模越来越大,功能的实现也越来越复杂。在大学的实验室中,很早就消除了将硬件设计与软件仿真分离的传统做法。搭建系统平台,实现软硬件协同设计与验证,强调软硬件功能模块的可重用性已成为当今市场研究的热点。因此,在学习阶段,根据硬件从业者的标准,必须着重培养学生系统设计的思想和能力。

1. 2学生缺乏可编程的芯片设计功能

目前,尽管实验中心已经开放了GAL编程的实验项目,但仍未达到嵌入式系统设计的要求水平。因此,培养学生的可编程芯片设计能力也是从业者市场的需求之一。

1. 3对学生的EDA技术缺乏培训

EDA技术培训很少。基于大量嵌入式FPGA实验箱,许多实验项目都是基本的单元级验证实验。难以扩展和创新实验项目。这是当前教学的缺点之一。

1. 4学生的创新能力有限

规定的计算机硬件实验项目是所有具有固定设备类型和实验箱的模型。因此,有限数量的设备和单个设备类型是实际问题。想要扩展设计或自主综合实验项目的学生无法正常执行。

2具有不同层次和个性化培训的创新教学系统

实验教学的分层教学模式是指:根据实验项目的难点,将实验内容分为三类:即流行设计,高级设计和创新设计,分别对应于基础实验(通识教育)和综合设计实验。并进行自主创新实验(创新教育)。通过分层教学体系的建设,不仅可以满足不同层次学生对实验内容的需求,而且可以充分利用实践动手和学习能力。同时,它可以根据从业者的标准整合硬件系列各课程的内容。最大限度地提高学生的创新和实践能力。

“个性化”教育是创新型人才培养的重要组成部分。中心始终重视创新能力的培养和教育。在教学过程中,教师要注意选择和学习能力突出的学生,并进行“个性化”。培养,建立专职教师,全面指导他们的理论学习和实践能力;同时,实验中心在创新资金,实验场所,仪器等方面提供支持,以提高“个性化”学生的能力,使教师能够在有限的时间内挖掘出最大的潜力。经过三年多的实践测试,以上实践取得了显著成效。一些具有“个性化”和杰出创新技能的学生在各种创新中脱颖而出。在事件中获得结果。实验教科书可为学生实验提供参考指南,帮助自学和进一步的技术创新需求。目前,该中心独立编写了许多实验教科书和实验讲座,涵盖了已经开放的所有实验项目和科学技术创新,并从实验内容,实验技术,实验过程和设备使用。学生可以成功地完成实验提供有力的保证。计算机组件和计算机组件实验采用EDA技术介绍了杭州康新电子有限公司的GW48系列FPGA开发平台。计算机接口课程采用了新的Borch ARM12系列开发平台;数字逻辑实验采用了新的Daesi逻辑。操作平台配备了数字逻辑虚拟实验教学软件。相应地,实验室与清华大学出版社等单位联合出版了多本教学计算机硬件实验系列教科书,这些资料已投入许多大学的硬件实验教学中。

3实验教学研究方法与观念创新

3. 1基于嵌入式系统的实验系统系统

嵌入式系统以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可以减少,受到欧美等发达国家的广泛关注。针对国际电子设计行业普遍认可的人才培养能力标准,应着力加强学生嵌入式开发技术技能的培养。新课程体系是:从本科硬件实验第四学期到第七学期,水平逐步提高,实验内容连贯;通过对实验教学环境的重组,建设体现了当前计算机科学技术水平,增强了学生的工程实践能力系列实验课程;强调各课程分工明确,培养学生独立组织硬件实验的能力、软件仿真验证能力、测量仪器使用能力;为提高教学效果,教师精心准备、精心设计实验实例,取得了显著成果。

三.2多角度新实验结果评价方法

由于实验内容和实验方法的多样性,因此确定了评估方法的多样性。评估方法应反映学生的理论水平和实验技能水平。为此,中心提出了“ 3 +5 + 2新的实验成绩评估方法”,其突出特点是:首先,突出预览在实验教学中的作用,通过预览报告反映了预览结果,占总成绩的30%作为参加实验的必要条件,学习前报告不会做预览报告,并且可能不会参加实验,因此学生重视准备。通过预览报告,老师可以使实验指导更有针对性,从而提高实验教学的质量。同时要强调的是,实验操作和数据收集是实验教学的中心环节,占总成绩的50%。不参加此课程的学生将无法通过实验课程。在本节中,对学生的动手能力进行了全面评估,包括:符合实验规则,路由能力,分析性问题解决能力和理论设计能力。实验报告是对实验教学成果的总结,反映了学生总结科学实验的能力,占总成绩的20%。

3. 3自研软硬件实验平台

在引进新实验设备的同时,该中心积极开发了一个基于国产CPU C*内核的嵌入式系统教学实验开发平台。该平台以国产cpu为载体,以自由软件linux为平台,采用集成设计技术,将嵌入式实时linux、集成开发环境、开发板和模拟器有机地结合在一起。系统采用平面内存管理模式,解决了无mmu的国产cpu对linux c*内核的存储管理问题。抢占式二阶进程调度算法增强了linux处理实时应用的能力。集成开发环境实现了以人为本的设计理念。与多种开发工具高度集成,体现人性化设计,易学易用;采用组件化设计技术构建开放架构,易集成第三方工具;模拟器采用高速仿真处理技术,提高调试效率;集成以太网接口如USB和扩展总线的开发,扩大了应用范围,有利于培养学生的计算机软硬件系统设计能力。

三.4多媒体教学与现代教学方法建设

计算机虚拟实验教学中心以虚拟现实技术为基础,结合计算机硬件实验课程。为了加强师生互动,我们努力挖掘学生创新的潜力,减少实验经费的消耗。虚拟实验中心依托校园网,可以弥补设备资源的不足、实验室的开放性和学习任务的冲突,实现多人在最大负载下的在线虚拟实验。虚拟实验教学中心包括四个硬件虚拟实验室、数字逻辑与电路虚拟实验室、可编程逻辑与数字系统虚拟实验室、嵌入式系统虚拟实验室、计算机技术创新虚拟实验室。

4实验教学改革的反馈与效果

中心对159名学生进行了有关硬件实验教学效果的问卷调查。从统计结果来看,有89.5%的学生认为他们通过实验完全理解了相关的理论知识,有91.2%的学生可以熟练地使用相关的科学实验方法,有92.6%的学生可以独立完成或完成申请系统在老师的提示下进行设计,有96.2%的学生认为实验教学是为研究生入学考试或成就而设计的。工业有很大的帮助。 94.3%的学生认为教学内容和课程设置合理,可以通过学习实验课程来满足需求。

对教学效果的反馈会反馈给通过个性化培训的学生。这些学生通常认为,对基于嵌入式技术的新硬件实验教学系统的培训不仅使他们具有强烈的创新意识,团队合作精神,实践能力,知识的综合运用,语言表达和写作能力。在这个系统中,他们学到的知识和锻炼的能力将使他们终生受益。在过去的两年中,计算机科学与技术学院的本科毕业生就业率已超过95%。经过“个性化”培训,大部分学生被录取或直接护送给研究生,就业率达到100%,就业质量高。

为了培养学生的科研和工程实践能力,中心设置的嵌入式“先进”实验和计算机技术创新实验与实际科研和电子竞赛紧密结合。为了支持学生科学技术活动等一系列措施,实验教学的范围不仅限于中心本身选择的主题。 “自主学习,自主创新”相结合,极大地激发了学生的科学研究和自我创新意识。该中心以“国家大学生创新训练计划”和学校“大学生创新实践项目”为契机,吸引了来自各个专业和年级的大量学生进入实验中心进行创新性学习和实践。练习。中心启动了“学生技术创新支持机制”,鼓励学生创新行为,支持学生创新活动,并通过建立学生创新学分,创新奖学金和技术补助金来指导学生的创新思维。建立硕士学位课程的无推荐学习,然后将优秀学生转为专业学生,并将个性化学生转为专业系统。此外,中心鼓励并积极寻求机会,利用课程设计,毕业设计,毕业实习等机会,将学生带入实际项目中的具体问题,以提供非常具有代表性和广泛性的实验课题和研究要点,供学生进行研究与开发。

在过去的几年中,该中心培训了许多具有强大研究和工程实践技能的学生。创新实验室已接收并培训了800多名学生。该中心带领学生参加了100多个国际和国家创新比赛。 50多名“个性化”学生被送往中国著名大学攻读硕士学位;大量学生被授予国家或省级证书。电子和信息竞赛奖为国防和国防工业提供了大量的高素质人才。

5结论

教学改革是培养高素质人才、创建一流研究型大学的关键。计算机硬件实验教学改革的出发点是提高学生的综合素质,主要体现在培养学生的创新精神、提高实践能力、团队合作能力和语言表达能力。中心完善了自主创新人才培养模式,建立了以嵌入式技术为核心、“三本”结合、“六本”结合的计算机硬件实验教学体系,开展了三轮教学实践,取得了良好效果。

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