计算机软硬件基础范例6篇
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目前高校计算机专业本科计算机教学可以分为三个层次：计算机文化基础、计算机技术基础和计算机应用基础。计算机文化基础包括计算机的基本概念、软硬件基本知识和计算机的基本使用方法；计算机技术基础指软件技术基础和硬件技术基础，包括计算机组成原理、操作系统、微机原理与接口技术、语言、通信和网络原理，等；计算机应用基础指本专业常用软、硬件的应用技术。在这三个层次中，硬件基础课程占有重要的地位，无论是软件开发、网络技术还是工业控制等计算机技术的应用，都必须掌握计算机的工作原理，对硬件支持非常了解。由于目前高校计算机教育中普遍存在着“重软轻硬”的现象，使得计算机应用专业在硬件课程的设置、教学知识体系和内容等方面存在着诸多不尽人意的地方，教学质量难以保证，多数学生的硬件能力都比较差，基本无法胜任计算机硬件方面的相关设计和应用工作。对此本文对计算机硬件课程教学体系及内容中存在的问题和不足进行了分析和讨论，提出了一些教改思路和方法。
目前硬件教学中主要存在的问题首先是计算机硬件发展速度太快，教材知识相对落后，学生无法学以致用；其次是实验条件差，缺乏实践环节，学生无法锻炼实践能力，学习困难较大，无法激发学生的学习积极性和创新能力。导致当前状况的原因是多方面的，总的来说有以下几个方面。
(1) 认识方面的偏离：目前计算机教育存在着重软轻硬的倾向。很多学生对硬件课程的了解甚少，认为硬件课程只是学习计算机的内部工作原理，在计算机应用当中无关紧要，认识不到硬件技术在应用方面的重要性，再加上相应的实践环节难以保证、课程考试评价体系(包括社会各类计算机考试评价体系)中对硬件实践能力的不重视，导致学生在学习中缺乏积极性。
(2) 设备条件方面的不足：硬件课程的教学实施比较困难，设备投资大，通常每门课程需要配备专门的实验设备和相应辅助设备，且对实验室辅导和维护人员的要求也比较高。多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足，实践教学的时间过少，而且验证性实验占绝大多数，造成学生硬件动手能力普遍低下，其创造力无法得到训练，这导致了计算机硬件课程在教学上的不足。其中的客观原因是学校缺乏足够的物质条件和经费，没有条件开展自主创新性实践活动；而其中的主观原因是实践能力在考试评价体系中所占比例过小，实验指导教师的工作积极性不高，指导能力也有限。另外，部分理论教学教师和实验指导教师之间缺乏足够的交流与沟通。
(3) 在教材方面的欠缺：一般教材都与实际联系不紧密，且教材知识相对落后，许多客观条件原因限制计算机硬件教学内容的更新。其一，计算机硬件发展太快，真正能反映当今世界微机领域新技术的微机原理教材太少，相应的实验设备和条件几乎没有。其二，计算机硬件知识存在不直观，最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术，讲述起来抽象、枯燥，教学方法可视性和直观性差，致使学生对硬件知识的理解存在困难，学习起来不太容易，教学效果较差。由于组织和实施教学的难度非常大，许多教师偏向于讲述旧的知识。其三，新知识的过快更新给许多教师带来了巨大的工作量和工作压力，熟悉并掌握新的教学知识和内容往往需要几年时间的摸索和实践，因此教师往往跟不上新技术的发展。
(4) 课程教学系统性方面的不完整：课程教学系统缺乏足够的系统性，各相关课程以及教材之间的分工与衔接不够规范。其一，硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补，学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用；其二，在硬件课程之间缺乏充分的衔接，有些知识点重复，有些知识点缺失；其三，缺乏足够的实践训练。其四，内容多和时间少的矛盾突出。这些都导致了学生的知识体系结构不健全。
根据计算机硬件教学体系中存在的一些主要问题，加强教学体系的系统性、提高硬件教学质量和学生水平、改革教学内容，以适应社会发展的需要，已成为各高校计算机专业迫在眉睫的任务。
计算机系统是硬件和软件的统一，计算机工作的过程，实质上是以硬件为基础执行程序的过程，所有硬件的工作都是软件驱动的结果，而计算机的优良性能是通过复杂的硬件系统结构换取的。只有对软件的载体――硬件、硬件组成、硬件的工作原理理解才能对软件是怎样依附于硬件的全过程有一个飞跃的认识，最终达到对计算机系统软、硬件基本知识的融会贯通。因此，在各硬件课程开设时，应首先给学生介绍该门课程的主要内容、该门课程在计算机专业当中的地位、与相关课程的关系，建立起与软件之间的联系。同时介绍该课程在实际工作中的应用及应必备的知识，以激发学生学习硬件课程的兴趣，让学生真正感觉到，这门课离自己的生活并不遥远。另一方面，在开设各门硬件课程时，可开设相关课程的专题讲座及相关的学术报告，以使学生深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用，通过对新技术和新产品的了解，开阔学生的视野。其次加大实践能力在考试评价体系中所占比例，以促进学生对硬件实践的重视。从而改变大学课堂上“重软轻硬”的现象。实现学生的全面发展，使其具备一个IT时代大学生必备的基础知识和基本素质。
由于计算机硬件技术发展非常迅猛，保持先进性与实用性的统一，并力求做到两者的统一，适时跟踪学科技术发展、更新教学内容是必要的。首先作为课程教学，应尽量选用能反映目前计算机领域内硬件新技术、新成就，能体现出知识性、先进性和系统性的计算机硬件教材，重点要突出基本原理思想和基本方法技术的阐述，以使学生能学到先进的硬件知识。其次又要重视其实用性的一面，尽量拉近学校教育与社会上流行技术、流行产品、流行工具的距离，着力培养学生利用计算机处理问题的思维方式和利用硬件、软件技术与先进工具解决本学科专业及相关领域中问题的能力，以及将来独立获取、掌握新知识、跟踪计算机技术新发展、新应用的能力。使课程的组织内容符合计算机基础教育的固有规律、学科的内涵及联系，以及人的认知规律。可以通过在系列课程教学中引入课程设计，鼓励学生参加电子设计大赛和科技创新活动，以及社会实践实习、毕业设计等综合性实践环节来解决。
硬件和软件知识是相辅相成的，它们都包含丰富的知识和先进的技术。计算机硬件知识必须对计算机的体系结构、组成及其核心技术进行系统的描述，以使学生能学到较系统的先进硬件知识。因此，首先在计算机硬件课程教学中完善教学大纲，加强教师之间的沟通，注意课程之间的相互衔接，注意知识点的重叠和互补，以保证教学知识的系统性和完备性。其次要加强计算机软硬件教学之间的勾通，对软硬件课程的教学内容中进行适当的穿插。在“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”的课程中，可以加入一些利用高级语言对硬件进行编程的实例。在“计算机组成原理”和“计算机系统结构”的课程中，联系“操作系统”课程中I/O管理、内存管理、CPU调度等知识，以引导学生思考，建立必要的知识关联，最终达到对计算机系统(软件、硬件)基本知识融会贯通的目的。同时解决好内容多和时间少的矛盾，计算机硬件技术内涵丰富，学时少和内容多、要求高将是一个一直要面对的主要矛盾，要解决这个矛盾，一要靠系列课程内外体系的整体优化，找到一种相对来说能动态跟上计算机硬件发展步伐的教学和教材新模式；二要靠课程各教学环节功能的统一运筹、合理调动和多种教学方法模式的科学设计、统筹配合；三要靠课堂教学的数字化、现代化。
计算机应用是一门实践性很强的学科，学生必须具备足够的动手实践能力和社会竞争力才能满足社会要求。计算机专业本科阶段的实践教学对学生理论学习、实践能力、创新能力的培养起到了重要作用。因而一方面必须增加对硬件实践设备的投资，并鼓励教师自主开发一些实验设施，尽可能建设一些与本校教学特点和教学条件相匹配的实验条件；另一方面加强综合性和设计性实验；还要改变现有的硬件实践教学评价体系，增加教学实践的内容，尤其是创新类和设计类的实践环节，并开设硬件综合设计的课程。
对计算机硬件课程教学改革，笔者在实践中作了初步的尝试，对推进课堂教学建设，改革课程教学体系，改进教学方法，培养学生的创新精神和实践能力，提高课程的整体教学水平和教学质量起了一定的推动作用。
[1] 李玲娟,郑彦,王绍橡. 计算机课程新模式的探讨与实践[J ]. 南京邮电学院学报(社会科学版) ,2002，3 .
[2] 钟乐海,王朝斌,唐新国. 高等师范院校计算机科学与技术专业计算机硬件教学改革. 四川师范学院学报(自然科学版) ,2003.
[3] 王元亮. 计算机教育与素质教育[J] . 云南师范大学学报，2000.
随着现代信息技术的发展，计算机已成为人们工作、学习与生活中密不可缺的工具，作为一名现代工作者，应当熟练使用计算机并初步掌握计算机的组装、维护与维修知识。目前，以电子计算机为基础的虚拟技术也开始迅速发展起来，虚拟技术应用于课堂教学，既能增强课堂教学的写实性，又提升了教学水平。本文主要探讨在《计算机硬件组装与维护》课程中，使用虚拟技术解决教学活动中问题的应用。
《计算机硬件组装与维护》课程是计算机应用专业的一门重要的职业技术课和核心课程，在计算机应用专业的人才培养方案中具有承前启后的作用，是操作系统、计算机组成原理等课程的进一步延伸，同时也是网络管理与维护、网站建设、多媒体技术等课程的知识和技能基础。
本课程使学生认识计算机的硬件和组成结构，熟练掌握计算机的装机过程与常用软件的安装测试，在掌握计算机维护维修方法的基础上，能判别和处理常见的故障，全面培养学生的职业技能，从而适应计算机应用技术专业岗位群的要求。
《计算机硬件组装与维护》是一门技能性、应用性较强的课程，主要有以下三个特点：
该课程的主要介绍了计算机基础知识，计算机各硬件组装与设计及选购策略等，计算机硬件的安装，BIOS基本设置方法，计算机常见故障的诊断与处理，计算机病毒的基础知识与防治等内容。内容涉及了计算机基础、计算机组成原理、操作系统等课程，教学内容丰富，信息量大，可扩充性强。
当今，计算机软、硬件发展迅速，新技术、新产品层出不穷。因此，在该课程的教学过程中要不断地更新教学内容，才能满足教学的需求，让学生及时了解新技术和产品。
《计算机硬件组装与维护》是一门侧重实践环节课程，注重培养学生的动手能力。教学目标是为了让学生在学习理论知识、实践操作的过程中，能够认识、了解计算机的硬件构成，熟悉并掌握计算机硬件的组装、操作系统安装及计算机日常维护技能，提高解决实际问题的能力。
《计算机硬件组装与维护》是一门理论性、操作性、应用性为一体的计算机专业课程。在实际教学过程中，需进行CMOS设置、磁盘分区及格式化、操作系统安装、驱动程序及应用软件的安装、系统备份与恢复、注册表修改、日常维护及常见故障的排除等操作。学生进行拆装练习时，多数使用的是学校淘汰下来的旧设备，基本产生了不可修复的物理故障，使用这些机器来完成软件部分的实验几乎是不可能的。同时，进行这些操作，会对硬盘数据带来破坏性，如果让学生在计算机上真实的做实验，会造成计算机数据丢失或不能开机，损坏硬件设备，增加了实验室计算机的维护频率，对机房的维护工作带来一定压力，开云真人同时也影响其他课程的上机。
针对这种情况，我们在《计算机硬件组装与维护》课程教学中引入虚拟技术，通过虚拟机平台，学生可以任意地进行硬盘分区、格式化、CMOS设置、操作系统安装，甚至一些具有破坏性的实验，并不用担心系统是否会崩溃，既能满足了教学的要求，也并不给实验室带来负担。
虚拟机是运行在物理机上的一个高度隔离的软件容器，是在在现有的操作系统上虚拟出了一台标准计算机的环境，它可以运行自身的操作系统和应用程序，包含自己的虚拟CPU、RAM硬盘和网络接口卡等各种硬件。若系统崩溃，崩溃的只是虚拟机上的操作系统，而不是物理计算机上的操作系统，我们可以用虚拟机的恢复功能，马上恢复虚拟机安装软件之前的状态。我们可以在一个主系统上建立多个同构或者异构的虚拟计算机系统，这些系统可以同时运行且互不干扰，在多个操作系统间切换，不需重新启动，可实现一台电脑 “同时” 运行几个操作系统，并且可以将这些操作系统连成一个网络。通常，我们把模拟出来的计算机称为虚拟机，也称子机。在虚拟机中运行的操作系统叫子系统，将运行虚拟机软件的计算机叫做母机， 运行虚拟机软件的操作系统叫主系统。
目前，市场上流行VMware和Virtual PC两种虚拟系统。两个系统各有优点：VMware可以支持几乎所有的操作系统，是最实用的虚拟系统；而Virtual PC主要支持的系统为微软平台。VMware虚拟系统的软件功能强大，稳定性好，多用于教学科研、产品研发和测试等环境中，考虑到《计算机硬件组装与维护》课堂教学的需求，VMware系统无疑是最佳选择。
在主机上安装并运行VMwareworkstation虚拟软件，在主界面上单击“新建虚拟机”，根据“新建虚拟机向导”提示，完成创建虚拟计算机环境。然后开启虚拟机电源，与在一台真实的计算机上操作几乎完全一样，可在虚拟机上进行各种操作。
刚创建的虚拟计算机系统，只虚拟了计算机系统所需的硬件环境，我们还要对其软件环境进行安装。在软件主界面单击“启动”，按照屏幕提示按Del键进入CMOS设置界面，在CMOS参数设置界面中，设置计算机的第一启动顺序为光盘启动，为后面进行系统软件的安装时使用光盘启动做好准备。
保存虚拟机的CMOS设置参数，在光驱中放入系统引导盘，也可以用光盘镜像文件（ISO、VCD等格式）作为光盘来使用，运行硬盘分区软件DM或Fdisk程序对虚拟硬盘进行分区、格式化等操作。
对硬盘的进行初始化操作后，进入某台虚拟机，从安装光盘或者镜像文件引导系统，执行安装程序，进行系统安装，其安装过程与独立的物理机的安装方法相同。
用虚拟机安装好操作系统后，还需安装一些应用软件。如果在物理机系统中直接安装和使用各种软件，会对计算机造成很大的负担。使用虚拟机以后，就可以避免出现这种情况，只要物理机的内存足够大，在虚拟机的操作系统上可以进行任何的软件安装、运行、维护工作，即使出现了操作系统崩溃的情况，也可以通过复制、覆盖虚拟硬盘的方式迅速解决问题。
在《计算机硬件组装与维护》课程的教学中引入虚拟机技术，一方面也可以解决实验教学经费紧张、实验设备不足，为教学提供了真实的实训环境。另一方面可以提高学生的学习兴趣和积极性，理解和掌握实验内容，增强学生的实践动手能力，促使实验教学的实施与教学效果都有显著的提高。
[1] 赵玮.《计算机组装与维护》课程中运用虚拟技术初探[J].山西科技，2010（04）
随着信息技术的发展，计算机硬件基础课程已经成为了理工科专业学生的必修课程，它的综合性和实践性强，是后续专业课程学习的基础。该课程是硬件和软件相结合的一门课程，在硬件设计方面，达到能设计接口电路的水平;在软件开发方面，培养学生使用汇编语言或者C语言进行程序设计的能力，达到能编写接口程序和设备驱动程序的水平。通过该课程的学习，使学生掌握计算机的基本组成结构和工作原理，更重要的是使学生掌握硬件电路设计与应用开发能力，培养学生运用理论知识解决实际问题，因此课程的实践性非常强。
由于该课程教学内容比较抽象，知识点多，学生普遍反应不好学，学习起来缺乏兴趣，这样就更加大了该课程在教学上的难度。主要体现在以下几个方面：
传统的教学方法基本以教师讲授为主，学生大多只是被动地接受。由于课程涉及的概念多、专有名词多、接口芯片多，理论基础复杂，往往使初学的学生感觉入门较难。计算机的接口设备之间通常使用汇编语言编程，而该语言属于低级语言，编程复杂，比C语言等高级语言更难掌握，单纯理论讲授使学生难以理解，会使学生觉得枯燥无味，失去学习的兴趣。由于该课程的逻辑性和完整性强，计算机的内部结构是指令系统的基础，不同的CPU采用的指令各不相同，而指令系统又是汇编语言程序设计的基础，指令掌握不好，就会给编程带来困难，各部分知识衔接紧密，一环扣一环，因此，学生必须全面地掌握各个知识点，否则将会严重地影响学习效果。该课程还有一个特点就是硬件电路图多，接口芯片应用举例多，包括各种芯片的内部结构图、时序图、硬件电路图等，接口芯片的应用不仅仅要设计硬件电路，而且要编写应用程序，画出程序流程图等。
由于硬件学习的难度较大，因此在学生中普遍存在重视软件忽视硬件的现象。产生这种倾向的原因是多方面的：一方面是硬件课程掌握起来花费的时间多，个别学生存在急功近利的错误认识等;另一个重要的方面是硬件系列课程的教学改革力度不够，使得目前的教学方法无法与飞速发展的计算机技术接轨，无法满足学生获取新知识的需求。
计算机硬件基础课程基本上都是以微机或者单片机为蓝本来学习计算机原理，教材内容覆盖面大。课程往往是以8086/8088、80386或是80486微机的结构为主线，首先讲不同类型微机的硬件结构以及对应的指令系统，然后是基于该系统的汇编语言程序设计，最后是各种接口芯片的结构及应用。但是由于理论学时有限，在教学过程中只能够选择一种微型机芯片或者是某种型号的单片机进行教学，为了适应微型计算机系统的飞速发展，必须改革教学内容，既要强化基础知识，又要加强对学生应用能力的培养;既要把典型的微型计算机原理和架构传授给学生，又要把计算机技术发展的最新水平和状况介绍清楚，使学生能够举一反三、触类旁通，通过学习一种典型的芯片达到对同类芯片的普遍认知，从而具备独立自主的学习能力。其次，随着信息技术的高速发展，微型计算机更新换代频繁、新产品和新技术不断涌现，硬件基础教学中的基础性和先进性、前沿性的矛盾比较突出。当今的微型计算机已经从原来的32位全面进入64位。而现在的教学中还是以16位微机为基础的。因此，该课程内容显得繁杂难学，跟不上时代。
教学内容的改革主要思想是要增加对现代微型计算机系统的介绍。在常规教学内容的基础上，增加现代微机系统中的新技术、新应用和新方法，如USB总线技术、高速缓存Cache技术、多核技术、高性能计算机、计算机体系结构等知识的介绍，以32位微机的典型代表80486和Pentium作为基础教学内容，选用教材也应该反应这种变革，同时兼顾64位微机的介绍。这样既开阔了学生的视野，让学生能更深入地理解软、硬件结合设计系统的方法，又能增强学生将来就业的竞争性。
由于计算机硬件基础课程是一门实践性非常强的课程，只有通过实践才能真正地理解其中的知识点，使学生不仅知其然，而且知其所以然。当今社会提倡创新能力的培养，学生如果不通过动手实践，只是死记硬背书上的理论，无法达到教学的目的。但是，由于实践教学中存在的实验设备不足、方法单一，实验内容不能达到学生能力培养的目的，再加上知识点多，学生的学习时间有限，忽视对实验结果的深入分析和理解，导致部分对实践教学内容失去兴趣，往往难以把实验的内容应用在后续的学习和工作中。因此，当前的实践教学无法培养学生必要的设计、创新能力，无法使学生感受到所学知识的应用价值，有必要在这一基础上进行能力培养的扩展。以为国家培养合格人才为目标，重视实践教学的作用，改进教学内容，把实践教学放到和理论教学同等重要的地位。
现在的硬件基础实验多为验证性实验，缺乏综合性实验和设计性实验。学生往往是照抄书上的程序，然后在实验设备上运行来观察运行结果，没有充分发挥学生的创新思维能力，更无法提高学生自主学习获取知识的能力，因此教学效果不理想。目前大，多数高校计算机硬件基础课程都是采用某种类型芯片的实验箱进行，而这些实验箱提供的实验内容为固定模块化的组织形式，学生只需要连接较少的导线，输入现成的程序就可以完成实验，由于实验内容和方法的局限性，学生处于被动接受的地位，从而使学生无法发挥主动性和创造性。
以往学生做硬件类实验都必须在硬件基础实验室里进行，用到的实验器材包括面包板、电源、万用表、示波器等，但是由于实验仪器陈旧、老化，实验内容落后于技术的不断发展。而且由于学生人数远远多于实验设备数，往往是几个学生一组做一个实验。甚至有时候由老师将实验过程和结果向学生展示，而学生得不到充分的应用实验设备的机会。随着新技术的发展，目前的小型硬件开发板已经可以通过USB接口连接到电脑上，再配合图形界面的闪存编程器和调试工具等就能完成硬件基础实验，让学生的实验不再局限于在传统的实验室进行。
国内一些高校已经开始推行“口袋实验室”的教学创新，口袋实验室是将名片大小的实验板卡发到每个学生的手上，装在口袋里可以随身携带，随时操作，在完成各种基本实验的基础上，激发学生的兴趣，发挥学生的独创精神。清华大学、华中科大、浙江大学等国内名牌高校已经开始大力推行口袋实验室的实践和创新，其他高校也紧随其后。比如，华中科技大学电信系的150名学生每人拿到了德州仪器（TI公司）捐赠的一块能揣进口袋，仅有名片大小的LaunchPad开发板，学生可以在寝室、图书馆等地轻松做实验。清华大学学生则获得了Xilinx公司捐赠的Spartan 3开发板。浙江大学的学生以分组的模式开展，每个小组使用一块开发板。为使学生真正掌握所学内容，不设实验室实验，学生分组后发给实验板和软件，课下自行安排，不设统一的作业，由分组学生自行讨论后制定设计课题，以发挥学生的创造性和积极性。不设笔试性考核，进行全部学生参加的各组自选课题大作业演示和答辩，期末的答辩和演示成为教和学的最好检查。国内其他一些高校也开始了口袋实验室的创新尝试，使用的开发板大多以Xilinx，Altera公司的FPGA板卡为主。
借鉴其他高校的成功经验，我们在计算机硬件基础课程的教学过程中开展了“口袋实验室”的创新研究，按照方案制定、授课实践、形成结果、总结推广的步骤实施。其中，方案的制定需要决定硬件开发板的选型和配套开发软件，由于FPGA芯片具有静态可重复编程以及动态系统重构的特性，可以像软件一样通过编程来修改硬件的功能。学生可以通过硬件描述语言完成各种数字电路到高性能CPU的设计。使用FPGA还可以缩短设计时间，特别是当电路有少量改动时，FPGA的优势更加突出，因此，采用FPGA芯片进行口袋实验室的选型优势较为明显。与开发板配套的软件资源丰富，并且要提供丰富的实例以供学习分析。除了给学生提供硬件开发板和配套的软件以外，编写基于FPGA的硬件实验参考教材供学生学习参考。开发板的管理采取学生分组借用的方式，建立损坏赔偿机制，促使学生养成认真细致的工作作风。学生可以选择在宿舍、机房、实验室等场合进行实验。
在实验内容的设计上分为三个类型，验证性实验、设计性实验和综合性实验。紧贴硬件基础课程的理论教学过程，要求学生完成存储器设计实验，I/0中断实验、输入输出接口实验、A/D和D/A实验等基本理论实验。并且及时更新实验内容，循序渐进地培养学生的实际动手能力，为学生开展自主创新活动提供条件。为此，可以将多个独立的验证性实验内容组合成一个综合实验的方式来实现，如将5255并行芯片、8254定时器及8259的中断实验，综合成一个由中断及定时器控制的彩灯循环显示电路的综合设计性实验，培养学生的系统设计能力和独立工作能力。还可以利用当前应用广泛的PCI、USB线以及Windows驱动程序编写等内容，要求学生分组进行设计课题的制作，设计课题由学生自选题目，该题目可以与每年进行的全国大学生电子设计大赛项结合，以发挥学生的创造性和积极性。对于综合性和创新性实验，学生需要撰写实验报告，总结个人实验的结果和体会，通过实验报告的撰写可以培养学生对科技活动的总结能力，科技论文的写作能力。并且采取课堂汇报的方式，由学生讲解、演示，教师提问的方式进行考核。学生通过课题设计熟悉用语言实现数字系统的多种方法，学会工程调试的基本思想，理解数字系统设计的整体概念，体会团队合作的重要性。使学生具有了一定的软硬件开发能力，还可以让学生了解当前计算机应用领域的先进技术，接受新的设计思想和方法，培养学生自主创新能力，可以更好地适应今后的工作和学习，达到良好的实验效果。
计算机硬件基础课程是一门理论性和实践性都很强的课程。随着计算机技术的不断发展，课程的内容也产生了很多新的元素，这就要求改进传统的实践教学模式以适应素质教育和鼓励创新能力培养的要求。基于口袋实验室的计算机硬件课程教学模式可以在学时数有限的约束条件下，为达到较好的教学效果提供支持，体现学生自主学习的新思路。解决计算机硬件基础课程重理论、轻实践的弊端，改善硬件类课程实验设备不足、教学力量薄弱的瓶颈，增强学生的动手能力。
[1]刘多文.关于计算机硬件实验教学改革的思考[J].电脑知识与技术，2010，（19）.
[2]熬志光.非计算机专业“计算机硬件技术基础”课程教学研究[J].计算机教育，2009，（10）.
计算机组成原理是计算机专业核心基础课，传统上主要讲述构成计算机硬件系统的各功能部件的基本工作原理以及互连构成整机系统的技术。从2009年至今，在计算机考研统考中，计算机组成原理内容占了约1/3的分值比例。
随着计算机科学内涵和外延的扩展，计算机组成原理传统的教学模式也有了改变，在教学内容、教学方法及实验内容上都有一定的改进。从计算机科学的长远情况来看，未来的计算机设计、应用更需要从系统角度考虑，所以对计算机组成原理进行教W改革很有必要。
计算机系统由硬件和软件两大部分组成，但随着计算机结构的复杂化和应用领域的扩大化，通常用层次结构来描述计算机系统。一种计算机系统的层次结构描述如图1所示，传统的计算机组成原理主要讨论传统机器M1和微程序机器M0的组成原理和设计思想。
但这种主要关注硬件部分的教学思想，弊端早就被感知，在国外的教学中也早被摈弃。如Patterson和Hennessy教授曾指出，“软件设计者对软件系统运行环境的硬件技术是否了解、了解多少，会很大程度地影响软件系统的性能。同样，硬件设计者必须了解设计决策将对软件产生怎样的影响”。这种硬件、软件应一起考虑的思想，在我国正逐步推广。如清华大学科教仪器厂所生产的TEC-XP计算机组成原理实验系统，其提供的实验内容既包括对CPU结构的设计、机器指令的设计等，也包括使用Basic语言的软件设计。
从计算机考研统考对一般教师的教学及学生的学习所起的指导性作用来看，也在强化这种软硬件结合，即不能把计算机组成原理只作为一门硬件课程来看待。表1统计了2009～2014年计算机考研统考试卷中软硬件内容相结合的题目。
而从计算机及其应用的发展来看，20世纪80年代，信息技术和通信为互联网打开了大门，到了90年代，一个很重要的革命始于嵌入式系统技术的传播。现在值得期待的是嵌入式和互联网融合的成果――物联网的出现。很难想象未来20年计算机科学会是什么模样，但2007年图灵奖获得者约瑟夫・斯法科思指出：计算机科学的范围正从算法和程序逐渐向系统转移。在这样的系统发展观下，对计算机组成原理这样的基础课程所进行的教学改革就具有非常重要的意义。
最初的计算机专业人员对计算机的工作原理和工作方式了如指掌。计算机体系中的硬件、软件、编译器以及操作系统之间的交互既简单又透明。然而，随着现代计算机技术的日趋复杂，这种明晰性不复存在，导致一种无法避免的结果，即领域专业化，使多门计算机科学领域应运而生，每个领域只涵盖学科的某一个方面。如果学生或计算机从业人员不能把多门课程知识融合到一起，他们常会产生不安的感觉，因为他们没有完全透彻地理解计算机硬件系统和软件系统是如何紧紧地关联在一起的。
21世纪的社会结构中，计算机将成为关键支柱。过去的计算机研究以性能作为主要的优化目标，现在必须认识到常规的计算机已经被上下文计算（如传感器、移动终端、客户端、数据中心）所取代。这种转变更强调超越性能的以人为本的设计目标。在这样的背景下，作为基础课程的计算机组成原理的教学内容就应强调多门计算机课程内容的综合理解。比如，计算机运算器部分内容的讲解，既需要基本的数字电路知识，也需要介绍基于FPGA或CPLD的电路设计，因为将来的系统应用可直接采用可重用的IP（知识产权）核。在基于FPGA的电路基础上，可以让学生从基本功能部件设计开始，设计CPU、存储器和接口，最终将CPU、存储器和I/0接口通过总线互连为一个完整的计算机硬件系统。
进一步考虑我们培养的学生，大多数人没有机会构造计算机系统，他们未来主要的工作只是使用计算机或编写计算机程序，所以在教学中对内容的选取也应从程序员的角度来讲解。比如，数据的表示与运算内容的讲解，应该考虑在实际语言程序中的执行情况，分析实际程序中常见的问题与误解。针对流水线等处理技术与编译优化相关，可以以MIPS为模型机进行介绍，利用MIPS模拟器为编译技术的实验提供可验证实验环境。
在教学内容改革的基础上，重视多门计算机课程内容的综合理解，增加了很多教学内容，这无疑会加重教师和学生的负担，所以此时的教学方法也应进行相应的改革。
（1）采用启发式教学方法。启发式教学方法是教师启发学生积极思维，使他们主动掌握知识的一种教学方法。在较多的教学内容下，教师不可能进行知识的详细讲解、分析，所以应该深刻理解课程的重点，了解计算机科学的最新发展和知识的应用情况，在必要时抛出一些问题，引导学生进行积极思考，主动探究问题的解决方法。如针对无符号数据的表示与运算，可启发学生分析C语言下和JAVA语言下的不同处理，最终理解计算机对数据运算的处理本质。
（2）突出理论知识的实际应用。计算机组成原理的教学内容多较抽象，学生理解的难度较大。教学中要注意理论知识的实现环节，针对一个理论知识点，给出其在实际系统中的应用情况，这会引起学生的兴趣。如浮点数的IEEE754表示，单纯通过讲授来掌握其表示特点非常困难，如果在实际语言环境中（比如C语言）让学生看到浮点数在机器中的二进制表示，就会非常直观。
（3）重视实验与实践教学环节。实验和实践是计算机组成原理教学过程的一个重要环节。一方面，可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，增强学生的创新意识。如利用一套承上启下的基于FPGA开发板的综合实验平台，不仅能完成计算机各功能部件的设计验证，也能创新性地设计CPU及整机系统。但现阶段的计算机组成原理实验设备和实验内容还有不完善的地方，在现有的教学模式下，实验和实践的课时是受限的，能突破课时限制的开放式实验环境比较匮乏。
计算机系统是软件和硬件的组合，但未来的系统设计不应只考虑系统软件和硬件的交互，还要考虑系统和它的受控环境。目前的计算机科学教师常忽略对学科的宏观描绘，这也限制了课程的教学内容、教学方法及教学效果。本文立足于计算机组成原理，探讨了系统观下的教学改革情况。
[1]马辉，王丁磊.计算机组成原理[M].北京：中国水利水电出版社，2010：10-11.
[2]王丁磊.统考下的“计算机组成原理”教学方法探讨[J].计算机教育，2010（6）：91-93.
[3]王志英.计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J].计算机教育，2013（9）：1-6.
【摘要】本课程是大学各专业学生必修的计算机公共基础课程，为必修课，是学习其他和计算机相关技术课程的基础课。主要包括：了解计算机的硬件结构与组成原理；了解操作系统的概念与其中一些重要概念；了解计算机网络、数据库、多媒体等技术等基本概念、相关技术和应用领域；掌握计算机基本应用技能。
学习该课程的目的是为了提高学生的计算机文化素质，使学生较全面、系统地掌握计算机软硬件技术与网络技术的基本概念，了解软件设计与信息处理的基本过程，掌握典型计算机系统的基本工作原理，具备安装、设置与操作现代典型计算机环境的能力，具有较强的信息系统安全与社会责任意识，培养学生的实际操作技能，使学生能掌握在信息化社会里工作、学习和生活所必需具备的计算机基础知识与基本操作技能，熟练使用办公自动化软件，编排图文并茂的文档，学会制作实用高效的电子报表和制作幻灯片，具备在网上获取信息和交流的能力，具有熟练地在网络环境下操作计算机的基本技能，为后续计算机技术课程的学习打下必要的基础。通过本课程的学习，使学生在掌握计算机基础知识的基础上，理解一些计算机的常用术语和基本概念；学生能较熟练地使用WINDOWS7操作系统，熟练掌握文字处理软件Word 2010，电子表格处理软件Excel2010及演示文稿制作软件Powerpoint2010的基本操作，掌握计算机网络基础知识及多媒体方面的基本技术，了解常用的工具软件。
（一）目的与要求：1、掌握信息技术的基本概念。2、了解计算机发展及体系结构。3、掌握计算机软件与硬件的基本构成及功能 。4、了解常用计算机应用软件的基本功能。5、了解计算机网络技术的发展及提供的服务。6、了解计算机网络安全涉及因素及防范措施。7、开云真人了解计算机及应用技术的发展趋势。
（一）目的与要求：1、掌握计算机系统结构（硬件系统、软件系统）。2、掌握二进制和十进制的相互转换。3、了解计算机的主要性能指标。4、了解计算机的工作过程。
（二）教学重点。计算机软、硬件系统、软、硬件系统之间的关系、软件系统和硬件系统的作用、进制的概念。
（三）选讲内容。计算机的工作原理、其他形式的进制转换、二进制数的逻辑运算。
（一）目的与要求：1、理解操作系统的概念、功能。2、了解常用的操作系统。3、掌握Windows7操作系统的基本概念和基本操作。
操作系统的发展及分类、操作系统的主要管理功能（进程管理、存储管理、设备管理）、文件、目录及路径的概念、文件系统的工作方式、操作系统的程序管理、文件和文件夹的管理、控制面板
（一）目的与要求：1、理解Office2010功能和作用。2、了解Office2010的组件及其特性。3、熟练掌握Word2010的基本操作与应用。4、熟练掌握Excel2010的基本操作与应用。5、熟练掌握PowerPoint2010的基本操作与应用
（二）教学重点。Word文档的基本操作、Word文档排版、表格的建立与格式化、插入图形设置图片的格式、绘制图形、艺术字的使用、文本框、公式编辑器的使用、页面排版和打印文档。Excel电子表格的基本知识、工作表的建立、工作表的编辑和格式化、数据的图表化、数据列表、数据排序、数据筛选、数据分类汇总、理解数据合并计算、页面设置和打印。PPT演示文稿的基本操作、格式化和美化演示文稿、动画、超级链接和多媒体技术、放映和打印演示文稿。
（一）目的与要求：1、了解数据库技术发展及研究现状。2、了解不同数据库模型。3、理解关系数据库的基本概念、基本性质。4、熟悉关系数据库的基本操作。5、了解数据库设计的原则。6、了解数据库设计的一般步骤。
（一）目的与要求：1、了解软件的发展历程。2、掌握软件、软件工程、软件生命周期等基本概念。3、了解算法的基本作用。4、了解C、C++、JAVA语法结构及特点。
（一）目的与要求：1、掌握计算机网络和局域网的概念。2、了解网络互联与Internet基本概念。3、熟悉Internet基本服务功能。
（二）教学重点。计算机网络和局域网的概念；网络的分类、Internet的主要功能、Internet接入方式、IE浏览器的使用、Internet上的搜索引擎、文件的下载、电子邮件。
（一）目的与要求：1、了解信息检索的发展历程。2、掌握信息检索、信息安全、计算机病毒等基本概念。3、了解谷歌、百度搜索引擎的基本作用。4、了解计算机病毒及其防治。
（二）教学重点。信息检索基本概念、信息安全的特性、信息安全主要的威胁及防范。
本课程采用多媒体与机房授课，主要采用案例式教学方法，以实践学习为主。把握大纲规定的本章重点，通过每堂课理论授课介绍相应知识点，演示案例，吸引学生兴趣，课后布置上机预习，并选择自学内容留给学生拓展学习。
本课程实验环节共24学时，要求在计算机机房进行实验，实验工具如下：WINDOWS7、Office2010、VC++6.0。
随着信息化时代的到来，计算机广泛应用于生活的各个领域，成为人们生活、工作中必不可少的一部分。大部分的高校会对各个专业从大一开设计算机基础等操作课程，以培养和提高大学生的计算机操作水平。其中，机房在高校中大量存在，对计算机的教学有着重要的意义，不仅肩负着日常的计算机教学和培训任务，更为师生提供时间场所，保证师生考试训练和教学训练的顺利进行。然而，随着我国高校不断地扩招，在校学生的规模在迅速地增长，传统的计算机基础实验室已经无法满足教学的需求。近年来，云计算技术不断发展和成熟，而桌面云是云计算技术运用的典型。桌面云能够将所有的计算机教学资源进行统一的管理，并且通过虚拟的桌面形式提供服务。桌面云在各个方面都明显优于传统模式，桌面云的应用能够有效地改善传统计算机基础实验室中的问题，解决教学管理过程中教学资源浪费、教学资源重复、教学设备维护困难等问题，促进计算机基础实验室的建设，对学校教学有着重要意义。
“计算机基础”课程在计算机基础实验室进行授课，由于上课人数较多，课程安排得比较满，计算机的使用频率较高，致使计算机经常要经受超负荷的运作，降低了设备的使用寿命。计算机基础实验室面对的主要是新生群体，其中大部分的学生即使熟悉了计算机的使用方式，却经常会出现异常情况。例如：（1）部分学生因为比较贪玩，不受教师的控制，不经过教师允许擅自删除计算机中的广播控制软件，然后擅自进行自由上网、打游戏、看视频等不合教学规矩的行为，严重影响了教学秩序，破坏了教学环境，降低了教学质量；（2）由于欠缺计算机安全网络的知识，学生会做出不规范的上网行为，致使电脑出现网络病毒等现象，甚至会造成整个网络机房陷入瘫痪状态；（3）在不具备足够的计算机实践经验的情况下，进行错误的计算机操作，会严重损害计算机的硬件。
计算机基础实验中的电脑进行了系统还原的设置，先前的操作信息以及数据会在电脑重启之后被删除掉，从而获得一个“干净”的系统。系统还原的设置虽然能够很大程度地提高电脑的可用性，却使学生的练习以及作业无法保存，从而阻碍了教学的延续性。网络技术中的“增霸卡”对拷技术能够有效地更新和维护机房软件。由于机房在日间承担着教学任务，所以，机房管理员仅仅能够利用晚上及周末加班加点地维护系统，并且一个管理员要肩负起几间机房的维护任务，工作压力较大，并且计算机的使用频率较高，人流量比较大，致使电脑硬件容易出现故障，且硬件维修的周期比较长，降低了机房的使用效率。
计算机软硬件在不断地发展，计算机基础实验室一般在使用4～5年之后，便要更换。然而，要建设一个计算机机房会花费几十万的资金，高昂的计算机重复投入费用加大了高校的办学成本，大多数高校由于经费过于紧张而不能够及时改造计算机基础实验室，从而严重制约了计算机的教学质量。
目前，众多的高校计算机机房会为每一个教学需求相应地配备计算机硬件设备及软件系统。虽然专业的配置模式能够为师生的使用带来便利，但是依然存在许多的问题。由于计算机机房内部的各种软件系统非常复杂，目前的计算机机房的硬件设备更新换代的速度跟不上教学软件的更新速度。
我国正处于社会转型的阶段，每一年的教学理念和教学任务都会发生相应的变化，所以，要求对教学软件进行更新。然而，计算机的硬件要遵循摩尔定律发展。因此，长期以来计算机硬件的更新速度无法跟上教学软件的更新速度。
计算机机房规模是有限的，是却要满足众多师生的需求，致使当前计算机机房不能够实现专机专用的目标，通常每台PC机每天至少要提供给三四个使用者使用，然而PC机的使用人员的目的、习惯存在区别。计算机机房的上机环境目前非常复杂，难以统一管理师生的上机行为，并且难以落实计算机机房的管理规范。
目前，众多高校扩大计算机机房的规模以满足教学的需求，建设成本相应地不断增加。其次，随着计算机机房规模的扩大，学校需要增加更多的专业人员维护和管理计算机机房，从而保证计算机机房能够正常运行。此外，因为计算机机房的使用效率比较高，负荷较重，且师生缺乏操作规范等原因，计算机的硬件设施比较容易受损，维护计算机的成本逐年上升。
为了满足教学内容的需要，某些计算机机房可以随意地与互联网连接，从而方便师生访问相关的网站或者进行相关的教学软件的下载。然而，在访问或者下载中，木马病毒容易进入计算机，损害了计算机的使用，轻者会使教学效果受到影响，严重的会损害计算机的软硬件。虽然计算机内部安装了相应的杀毒软件，或者安装了硬件还原卡，但是木马侵入的几率依然非常高，严重影响计算机机房的正常运行。
桌面云技术当中，“云”指的是云计算技术，是一个实现资源最大限度共享的概念，桌面云技术具有计算机不具备的超强的计算能力，能够将网络上多个相关的计算实体形成一个强大的技术系统，随之通过IaaS，MPS等模式将计算能力分布至各个终端。桌面云技术基于云计算技术的运用，能够将数据空间、管理服务等内容发送至计算机机房上机人员，促使计算机机房内部的各种上机平台可以协调地运行，为计算机机房的正常运行提供保障。从技术上说，桌面云技术的运行机制是通过虚拟化的技术将用户的各项数据向后台服务器转移，上机人员的鼠标键盘输入，然后通过云终端传输至后台服务器中，服务器执行命令后，通过网络将上机人员的实际应用界面显示出来。在这个过程当中，服务器后台的应用不会被修改，只有上机人员能够看到的虚拟应用界面会被修改。
计算机机房面向多种对象，涵盖了各种专业及课程，包括了广大的师生，并且师生对于软件、硬件及桌面环境有着显著不同的要求，传统的计算机一直以来都无法解决满足用户桌面环境多样化的要求，然而，桌面云技术能够根据师生的教学需求制定与之对应的桌面环境。
桌面云技术为桌面的管理和维护提供了便利。维护和管理计算机机房是一项非常巨大的工作，因为上机人员在上机习惯、上机目地上存在差异性，致使对桌面的使用存在着明显的差别，严重影响了计算机机房内的桌面维护管理。然而，桌面云技术能够在后台服务器定制桌面环境，并且计算机显示出来的仅仅是虚拟桌面。所以，即使计算机的软件配置方面有问题，或者计算机感染了木马病毒，不会给计算机带来影响。
桌面云技术能够根据用户的需求进行资源的分配计算，有效地减少传统配置下时常会遇到的高性能、闲配置的状况，从而提高计算资源的利用效率。倘若计算机资源不能够满足用户需求，通过增加服务器便可，无需对计算机硬件更新换代。
云服务器及瘦客户端的成本虽然比传统的PC机要高出许多，但是能够延长设备的使用年限，从而避免每隔几年便要更换设备的现象，从长远的角度上看，大大降低了硬件的成本投入。
瘦客户端的硬件结构与PC机的硬件结构相比要简单许多，并且采用的是集成化的系统结构设计，具有性能稳定、故障率低等特点，在桌面云的环境下，客户端仅仅需要显示服务器数据及传递输入设备的指令给服务器端，服务器端进行所有的运算和数据，服务器端要统一实现整个系统的安装、调试、管理、维护及升级，有利于管理和维护的工作量和难度的降低，并且大大地提高了工作效率。
传统的PC机在工作时产生55db以上的噪音，并且温度高达35～45℃，然而，瘦客户端工作时仅仅产生1分贝的噪音，工作温度在室温左右，能够降低工作时的噪音和温度，为办公、学习营造良好的环境。其次，传统的PC机功率在300W左右，而瘦客户端的功率低于23W，大大地降低了能耗，节省用力，降低了运行的成本，从而能够为高校节省一大笔的开支。
学校计算机机房主要承担了2个方面的教学任务：（1）对计算资源没有过高要求的教学。例如：电子商务、计算机理论课程等；（2）对计算资源有较高要求的课程。例如：视频制作、多媒体制作课程。传统的计算机没有对计算机机房内的计算资源按需分配，降低了部分计算机设备性能。然而，桌面云技术应用到计算机机房能够依据学生的要求而申请计算资源，从而最合理地分配计算资源。其次，因为桌面云技术借助后台服务器构建虚拟桌面系统，上机人员借助互联网访问服务器时通常访问的是虚拟数据，而不是实际的数据，从而最大限度地保存了每一位上机人员的上机习惯和上机数据。
多媒体技术广泛应用于教学过程中，使课件成为教学课堂中的必备品，但是通常由于制作格式的差异，许多师生制作的课程倘若换了一台计算机便无法展示，需要安装相应的视频解码器或插件等，给科研教学活动带来了巨大的影响，并且增加了计算机机房维护人员的负担。然而，将桌面云技术应用于计算机机房，能够将师生制作的课件迁移至任何一个计算机终端上，从而有效地减少了因为环境的差异所造成的课件无法展示的现象。此外，因为桌面云技术将上机人员的习惯和数据进行最大限度地保存，在师生迁移之后，师生无需再花费更多的时间去适应全新的升级环境，直接调动后台服务器中保存好的数据便可以展示课件，不需要进行重复的操作。
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