開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇計算機(jī)硬件課程建設(shè)探討，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

摘要：為提高物聯(lián)網(wǎng)時代計算機(jī)硬件課程的教學(xué)質(zhì)量，文章分析了當(dāng)前高校計算機(jī)硬件相關(guān)課程教學(xué)存在教材、課程體系、實(shí)驗(yàn)條件和“雙師型”教師等方面的不足，以計算機(jī)硬件課程建設(shè)為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量就業(yè)為目標(biāo)，提出了物聯(lián)網(wǎng)時代計算機(jī)硬件課程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化和改進(jìn)計算機(jī)硬件的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法等舉措，不斷提高學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力，努力培養(yǎng)出社會需要的高素質(zhì)計算機(jī)硬件人才。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；計算機(jī)硬件；課程建設(shè)

硬件（Hardware）是計算機(jī)硬件的簡稱，是指計算機(jī)系統(tǒng)中由電子，機(jī)械和光電元件等組成的各種物理裝置的總稱。計算機(jī)硬件業(yè)主要包括從材料、芯片、板卡、顯示、存儲到整機(jī)產(chǎn)品等各方面的研發(fā)、生產(chǎn)和制造。物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)[1]，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化感知、識別、定位、監(jiān)管等功能[2]。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。近幾年，智能硬件（智能可穿戴、智能家居、智能醫(yī)療、智能交通等）市場規(guī)模逐年遞增，2021年中國智能硬件終端產(chǎn)品出貨量達(dá)8.8億臺[3]。以計算機(jī)硬件為基礎(chǔ)的電子產(chǎn)品越來越被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，支撐著電子產(chǎn)品軟件的正常運(yùn)行。因此，需要有更多的計算機(jī)硬件人才負(fù)責(zé)產(chǎn)品的硬件設(shè)計和維護(hù)維修。然而，計算機(jī)硬件人才不僅僅在社會上缺乏專業(yè)培訓(xùn)和教育，即使在一些高校對計算機(jī)硬件教學(xué)的重視程度明顯落后于軟件。

1計算機(jī)硬件課程教學(xué)存在的主要問題

1.1教材知識相對落后，跟不上計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展步伐計算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展迅速，到目前為止，計算機(jī)硬件的發(fā)展符合摩爾定律。然而，高校所使用的計算機(jī)硬件系列課程更新太慢、教材案例無法跟上計算機(jī)硬件技術(shù)的高速發(fā)展，有關(guān)最新計算機(jī)技術(shù)的教材內(nèi)容變得過時和落后。例如：隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字設(shè)計的規(guī)模也越來越大，而目前數(shù)字邏輯大多數(shù)教材的核心內(nèi)容極少涉及大型集成電路，通常局限在中、小型集成電路，僅介紹成熟和傳統(tǒng)的技術(shù)方法顯然不符合時代發(fā)展的需求[4]。

1.2課程缺乏課程體系，課程內(nèi)容銜接不足，教學(xué)效率不高計算機(jī)是一個由硬件和軟件組成的復(fù)雜系統(tǒng)，課程的系統(tǒng)性很強(qiáng)。但在目前的教學(xué)中，課程知識缺乏足夠的交叉和互補(bǔ)，學(xué)生無法理解計算機(jī)的基本工作原理和軟件系統(tǒng)的影響，而在硬件系列課程教學(xué)中，教師通常在授課過程中一般更強(qiáng)調(diào)每門課程內(nèi)容的完整性和獨(dú)立性，比較容易忽視課程與課程之間的銜接和整體優(yōu)化，部分課程內(nèi)容易出現(xiàn)重復(fù)，部分知識點(diǎn)易出現(xiàn)缺失，導(dǎo)致教學(xué)效率不高、學(xué)生知識體系結(jié)構(gòu)不全的現(xiàn)象。1.3教師教學(xué)過程和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在著“重軟件輕硬件”現(xiàn)象計算機(jī)軟件教學(xué)相對簡單，實(shí)用性較強(qiáng)，需要的設(shè)備資金投入較小，普通計算機(jī)可以選擇大多數(shù)軟件課程；硬件課程教學(xué)難度較大，需要投入大量設(shè)備資金，通常每門課程都需要配備特殊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，價格較貴，實(shí)驗(yàn)室人員指導(dǎo)和監(jiān)督的要求相對較高。由于許多方面的影響，大多數(shù)高校在硬件實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面存在不足，這對計算機(jī)硬件課程的教學(xué)效果有著直接的影響。此外，計算機(jī)硬件知識不直觀、抽象、乏味，不容易學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生普遍存在“重軟件輕硬件”的現(xiàn)象。

1.4實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)施缺乏，實(shí)踐能力薄弱計算機(jī)科學(xué)是一門實(shí)踐學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是計算機(jī)硬件教學(xué)的重要組成部分。然而，在一些課程實(shí)踐教學(xué)過程中，教師和學(xué)生對課堂教學(xué)的重視程度都大于對計算機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，大部分的實(shí)驗(yàn)優(yōu)先進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，綜合實(shí)驗(yàn)較少，缺乏獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的聯(lián)系并不十分緊密，只是停留在鞏固理論知識的邊緣階段。另一方面，學(xué)校沒有建立固定的實(shí)習(xí)教學(xué)基地，企業(yè)提供給實(shí)習(xí)學(xué)生的崗位較少；有的高校對學(xué)生實(shí)習(xí)認(rèn)識不足，造成松懈管理，導(dǎo)致實(shí)習(xí)敷衍，走形式；課程設(shè)計東抄西拼應(yīng)付教師，其結(jié)果一定是畢業(yè)生缺乏解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)和分析解決問題的能力。

1.5有企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的“雙師”型教師不足“雙師”型教師是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，目前，大部分高校從事理論教學(xué)的專業(yè)教師比例較大，特別是職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校，教師招聘時學(xué)歷要求是首位的，大多數(shù)碩士、博士是應(yīng)屆畢業(yè)生，實(shí)踐技能基礎(chǔ)比較單薄，很少有企業(yè)、實(shí)際工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，但為了提升學(xué)校師資學(xué)歷層次總體水平，聘任后會安排進(jìn)入教學(xué)隊(duì)伍主要負(fù)責(zé)理論教學(xué)，因此，會出現(xiàn)“黑板上開機(jī)器，PPT上講工藝”的現(xiàn)象。

2計算機(jī)硬件課程建設(shè)的思考

2.1計算機(jī)硬件工程師的基本技能

計算機(jī)硬件工程師主要是負(fù)責(zé)整個產(chǎn)品的硬件設(shè)計（包括：硬件電路設(shè)計、硬件設(shè)計開發(fā)流程）。按照工作能力計算機(jī)硬件工程師分為初級硬件工程師、普通硬件工程師、資深硬件工程師、專家級硬件工程師[5]。作為高校主要是培養(yǎng)具備初級硬件工程師能力的大學(xué)生，可以在別人的指導(dǎo)下完成硬件詳細(xì)設(shè)計說明書、原理圖繪制評審、協(xié)助指導(dǎo)PCBLAYOUT并制作BOM、硬件調(diào)試記錄、參與相關(guān)測試、獲取測試報告、缺席修復(fù)并輸出相關(guān)案例等工作。具體的來說，計算機(jī)硬件工程師應(yīng)掌握以下基本技能，一是由需求分析到總體方案、詳細(xì)設(shè)計的創(chuàng)造能力；二是熟練運(yùn)用設(shè)計工具，設(shè)計原理圖、EPLD、FPGA調(diào)試程序的能力；三是運(yùn)用仿真設(shè)備、示波器、邏輯分析儀調(diào)測硬件的能力；四是掌握常用的標(biāo)準(zhǔn)電路的設(shè)計能力，如ID電路、WDT電路、高速信號傳輸線的匹配電路等；五是故障定位、解決問題的能力。

2.2計算機(jī)硬件課程組的建設(shè)

課程組建設(shè)的基本思想是將課程建設(shè)為一個具有緊密關(guān)聯(lián)、邏輯性強(qiáng)、屬于同一范疇的課程組，打破了課程內(nèi)容的歸屬。課程小組建設(shè)對于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力和科學(xué)的世界觀起著不可替代的作用，對提高學(xué)生的判斷能力、分析問題能力和決策能力有很大的幫助。計算機(jī)硬件系列課程包括模擬電路、數(shù)字電路、微機(jī)原理、電路系統(tǒng)、單片機(jī)技術(shù)、匯編語言、集成電路設(shè)計導(dǎo)論、計算機(jī)接口技術(shù)、計算機(jī)架構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用等課程。這些知識模塊描述了從芯片到系統(tǒng)、從獨(dú)立系統(tǒng)到多機(jī)系統(tǒng)，使學(xué)生可以從物理結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立計算機(jī)系統(tǒng)的完整性概念，并具有先進(jìn)的應(yīng)用能力。但在物聯(lián)網(wǎng)時代，掌握計算機(jī)硬件基礎(chǔ)技術(shù)還不夠，還需要添加一些課程到突出的網(wǎng)絡(luò)功能作為補(bǔ)充。針對物聯(lián)網(wǎng)時代對計算機(jī)硬件技術(shù)的需求，本文提出了以下計算機(jī)硬件課程體系結(jié)構(gòu)。課程架構(gòu)由專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、專業(yè)選修課和綜合訓(xùn)練分四個部分組成，如表1所示。專業(yè)基礎(chǔ)課程中，“計算機(jī)組成原理”介紹計算機(jī)的基本組成和原理，解決計算機(jī)的整體概念；“操作系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)和接口技術(shù)”和“通信原則”是上下聯(lián)系的紐帶，是基本應(yīng)用和系統(tǒng)課程。為了突出物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，在專業(yè)選修課程中，通過增加“Matlab仿真設(shè)計”、“嵌入式操作系統(tǒng)”、“PCB設(shè)計”、“信號完整性分析”和“M2M數(shù)據(jù)算法模型”以及一些實(shí)用的、高度集成的課程作選修課，拓寬了學(xué)生硬件設(shè)計的實(shí)踐能力。每個課程都配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并通過最終的“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)集成設(shè)計”綜合實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識和綜合應(yīng)用的掌握[6]。

2.3改進(jìn)計算機(jī)硬件的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)方法

2.3.1合理規(guī)劃課程體系，建立課程教學(xué)大綱原來的硬件系列課程雖然都是獨(dú)立的，但在某些內(nèi)容上是交叉重疊的，但不同的教師往往有不同的教學(xué)計劃和教學(xué)大綱。在有限的上課時間內(nèi)，每門課程都無法講得詳細(xì)和透徹。為此，應(yīng)該規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，課程組應(yīng)該共同建立課程教學(xué)大綱，將課程知識點(diǎn)分到每門課程中，針對同一課程，教學(xué)計劃和課時應(yīng)該規(guī)范統(tǒng)一。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)選擇最權(quán)威、最新版的教材，建立測試數(shù)據(jù)庫和自動測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與考試的分離，制定一套統(tǒng)一考試的實(shí)施規(guī)則[7]。

2.3.2積極建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和線上仿真實(shí)驗(yàn)平臺數(shù)字化學(xué)習(xí)資源平臺的建設(shè)包括教學(xué)網(wǎng)站、APP的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的建設(shè)，教學(xué)網(wǎng)站，APP應(yīng)該具有基本功能，還應(yīng)該具有課堂討論、課后作業(yè)、考試等功能，線上仿真實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)需實(shí)現(xiàn)在線編程、綜合仿真、仿真波形等實(shí)驗(yàn)功能。為了保證師生之間必要的課外交流，加強(qiáng)學(xué)生與教師的互動，提高學(xué)習(xí)效率，教師還可以開設(shè)微博課程、B站課程、微課直播課程，作為教學(xué)輔助的支持。教師和學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺的留言、彈幕等方式進(jìn)行互動交流，教師可以及時幫助解決學(xué)生提出的問題，并及時獲得學(xué)生反饋的信息，及時調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.3.3注重實(shí)踐過程，復(fù)習(xí)考試方法，加強(qiáng)課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)課程是計算機(jī)硬件教學(xué)的重要組成部分。學(xué)生將掌握實(shí)驗(yàn)探索中的規(guī)律模式，在思維和實(shí)際應(yīng)用過程中進(jìn)行創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量直接影響著學(xué)生的理論學(xué)習(xí)課程和未來的工作表現(xiàn)。教師應(yīng)加強(qiáng)線下實(shí)驗(yàn)課程和線上仿真實(shí)驗(yàn)的全程管理[8]，將實(shí)驗(yàn)的分?jǐn)?shù)比例提高至50%，以激勵學(xué)生更加注重實(shí)驗(yàn)過程，從而提高自己的實(shí)踐能力，使學(xué)生真正了解計算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，擁有扎實(shí)的實(shí)踐能力。

2.3.4深化校企合作，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量校企合作是當(dāng)前學(xué)校和企業(yè)雙方共同參與培養(yǎng)人才，以市場和社會需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)企業(yè)所需人才的辦學(xué)模式[9]。高校應(yīng)與物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建立合作，利用企業(yè)的設(shè)備優(yōu)勢和企業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢，開展學(xué)生實(shí)踐教學(xué)和“雙師”型教師培訓(xùn)。從設(shè)備優(yōu)勢上，比如：射頻識別（RFID）的核心組件成本過高，大部分的高校在引進(jìn)這些設(shè)備方面都遇到了資金困難，目前只有清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等為數(shù)不多的大學(xué)擁有RFID的核心組件。因此，學(xué)校可以利用合作企業(yè)設(shè)施設(shè)備優(yōu)勢，解決高校在RFID原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)與接口技術(shù)課程的實(shí)踐過程中存在的問題，教學(xué)效果令人滿意。因此，深化學(xué)校與企業(yè)的合作，充分利用企業(yè)先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)資源，把理論學(xué)習(xí)放在課堂上，實(shí)踐放在企業(yè)，可以為學(xué)生掌握最新硬件知識能力起到至關(guān)重要的作用，同時為教師提供學(xué)習(xí)、實(shí)踐的機(jī)會，使教師有機(jī)會不斷提升實(shí)踐技能，達(dá)到校企合作的互惠雙贏。

3結(jié)束語

根據(jù)中華人民共和國人力資源和社會保障部發(fā)布的信息，計算機(jī)硬件人才供需比為1∶5，意味著計算機(jī)硬件人才十分短缺，每年嵌入式人才缺口達(dá)50萬人左右[10]。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為勢不可當(dāng)?shù)睦顺保锫?lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)對人才有著極大的需求，預(yù)計2022年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將接近72376億元，人才需求將進(jìn)一步擴(kuò)大。高校在培養(yǎng)專業(yè)人才時一定要熟悉企業(yè)、社會對人才需求的現(xiàn)狀，適時調(diào)整相關(guān)課程體系，努力培養(yǎng)學(xué)生的自身學(xué)習(xí)能力、動手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的競爭力，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)學(xué)生高質(zhì)量的就業(yè)。

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[2]戴春平.新一代信息技術(shù)賦能高職專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)施路徑研究———以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論課程為例[J].工程技術(shù)研究，2021,6(11):225-227.

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作者:傅勇 單位:江西開放大學(xué)