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根據(jù)學(xué)院的實(shí)際情況，參照《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程教學(xué)實(shí)施方案》，針對人才培養(yǎng)目標(biāo)的不同，按照科學(xué)型、工程型的不同教學(xué)要求，重新修訂了學(xué)院現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方案，對教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新定位，以知識點(diǎn)為最小知識粒度，安排相應(yīng)的教學(xué)實(shí)施方案。之后，課題組意識到硬件課程群建設(shè)的必要性和緊迫性[1]，一致認(rèn)為應(yīng)該將數(shù)字邏輯、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和微機(jī)原理與接口的一系列課程整合成為一個課程群，并將其與C、C++、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)算法、操作系統(tǒng)等一些軟件課程的先后給以排序，理清了計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程體系的基本課程順序。2010年，黑龍江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院在原有基礎(chǔ)上采用EDA技術(shù)為計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件類實(shí)驗(yàn)課程提供平臺基礎(chǔ)，圍繞計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程體系，課題組通過重組實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，按照實(shí)驗(yàn)的難度和課程內(nèi)容設(shè)計(jì)配套的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建反映當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)水平和加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的系列實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新體系。

計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程體系的構(gòu)成

2005年，ACM（美國計(jì)算機(jī)機(jī)械協(xié)會）和IEEE/CS（國際電氣電子工程師協(xié)會計(jì)算機(jī)學(xué)會）聯(lián)合提交了CC2005，該報告從學(xué)術(shù)的視角，將計(jì)算學(xué)科分為計(jì)算機(jī)科學(xué)（CS）、計(jì)算機(jī)工程（CE）、軟件工程（SE）、信息技術(shù)（IT）、信息系統(tǒng)（IS）等5個專業(yè)學(xué)科，并針對本科生的教育，提出相應(yīng)的知識領(lǐng)域、知識單元和知識點(diǎn)，給出相應(yīng)的參考教育計(jì)劃和課程設(shè)置[2]。課題組以此為藍(lán)本，結(jié)合學(xué)院的實(shí)際情況，確定了計(jì)算機(jī)硬件課程體系中的主干課程：（1）電子技術(shù)；（2）數(shù)字邏輯；（3）匯編語言；（4）計(jì)算機(jī)組成原理；（5）微機(jī)原理與接口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程群：（1）單片機(jī)原理與嵌入式技術(shù)；（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（3）多核程序設(shè)計(jì)；（4）嵌入式程序設(shè)計(jì)。

整合課程內(nèi)容，優(yōu)化課程體系

課題組在計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程體系建設(shè)的過程中發(fā)現(xiàn)，硬件系列課程之間存在著很強(qiáng)的邏輯關(guān)系。從知識結(jié)構(gòu)上看，計(jì)算機(jī)硬件系列課程是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識中物理結(jié)構(gòu)及體系結(jié)構(gòu)的完整知識模塊。從教學(xué)角度上看，需要從全局考慮，將其作為一個整體統(tǒng)一安排，而在體系內(nèi)部，可以按照知識單元和知識點(diǎn)進(jìn)行更深程度的細(xì)化和分類，并逐一整合。這樣既可以更好地明確各門課程之間在教學(xué)上的協(xié)調(diào)，又保證了硬件課程體系的整體性和系統(tǒng)性。以“計(jì)算機(jī)組成原理”這門課程為例。在運(yùn)算器基本原理部分涉及“數(shù)字邏輯”課程中所講授的組合邏輯電路、時序邏輯電路；在存儲系統(tǒng)部分涉及“操作系統(tǒng)”的虛擬存儲器的知識；在指令系統(tǒng)部分涉及“匯編語言”的知識；在控制器部分涉及“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”中關(guān)于流水線的知識；在I/O系統(tǒng)部分涉及“微機(jī)原理與接口”的中斷技術(shù)的知識。如果不將課程設(shè)置方案具體落實(shí)到知識點(diǎn)的整合和重組，任課教師就無法把握好教學(xué)的重點(diǎn)，學(xué)生也不能真正從整體的層次上把握系統(tǒng)的構(gòu)建和各個部分的設(shè)計(jì)方法、原則。課題組根據(jù)目前的社會需求和學(xué)院的實(shí)際情況，以課題梯隊(duì)為核心，重組了計(jì)算機(jī)硬件系列課程體系，由主講教師負(fù)責(zé)組織課程梯隊(duì)教師的集體研討，修訂教學(xué)大綱，對教學(xué)及課程實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行定位，對相互重疊、重復(fù)、交叉的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化之后，基本做到了課程之間的無縫銜接，即前導(dǎo)知識無斷層，同時也避免了課程內(nèi)容重復(fù)講授的現(xiàn)象，形成了一套銜接合理、重點(diǎn)突出、層次分明的課程體系。

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，拓展學(xué)生能力

圍繞計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程體系，課題組系統(tǒng)地整理了計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程的內(nèi)在聯(lián)系，從實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，整體考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制應(yīng)用的要求，設(shè)計(jì)出階段性、模塊化、系統(tǒng)化、遞進(jìn)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。課題組采用EDA技術(shù)，就計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件實(shí)踐課程的特點(diǎn)以及EDA技術(shù)的優(yōu)勢，改革現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方式，結(jié)合QuartusⅡ軟件，利用VHDL語言和VerilogHDL語言，除完成計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件基礎(chǔ)課程之外，還支持FP-GA設(shè)計(jì)（Field-ProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編輯門陣列），使計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程實(shí)踐教學(xué)方式發(fā)生質(zhì)的變化，極大程度地減小了軟件系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)擴(kuò)展性的制約，減少了軟件系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)的依賴，為計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程體系的建設(shè)提供了平臺支持，打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

由于EDA技術(shù)中采用從上向下的設(shè)計(jì)理念，使得電路的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的邏輯性，也提高了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，成就感也提高了學(xué)生對計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性。新增的硬件綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以綜合運(yùn)用所學(xué)到的知識和EDA技術(shù)，通過理論設(shè)計(jì)、邏輯分析、仿真分析、模擬分析，最終設(shè)計(jì)出實(shí)際的電路。在整個硬件綜合實(shí)驗(yàn)過程中，所涉及的知識面廣，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的動態(tài)性、實(shí)時性和綜合性較強(qiáng)，使學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力得到了極大的提高。課題組根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，創(chuàng)造性地選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目，對硬件系列課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精心編排和設(shè)計(jì)，極大地改善了硬件實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果，以學(xué)生系統(tǒng)、全面地掌握硬件知識為目的，強(qiáng)化了學(xué)生對知識的運(yùn)用能力、解決實(shí)際問題的能力，以及動手能力和創(chuàng)新能力。

通過幾年的探索與實(shí)踐，黑龍江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的硬件課程體系建設(shè)取得了一定的成效，主要解決了計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程之間的定位問題，從整合優(yōu)化相關(guān)知識點(diǎn)的角度出發(fā)重組了課程的教學(xué)內(nèi)容；采用EDA技術(shù)，結(jié)合QuartusⅡ軟件，利用VHDL語言和VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件綜合實(shí)驗(yàn)，建設(shè)了具有系統(tǒng)性、科學(xué)性及先進(jìn)性的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件系列課程體系。在今后的工作中，學(xué)院將從增設(shè)計(jì)算機(jī)硬件綜合課程、加強(qiáng)硬件師資隊(duì)伍建設(shè)、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面入手，進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件系列課程體系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，滿足未來用人單位的具體要求，為社會培養(yǎng)出合格的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。

作者：惠麗吳玲于麗萍單位：黑龍江大學(xué)