4.3 长江大学 李继灿“计算机硬件教学”与教材同步改革的研究与实践

1、计算机硬件教学与教材 同步改革的研究和实践,随着计算机科学与通讯技术的飞速发展和信息社会对培养高素质创新人才提出的实际需求，对计算机课程体系与课程内容的设计和教材建设都提出了新的要求。作为计算机基础教育的“计算机硬件”教学和教材的同步改革理念从构想、提出到探索性实践，已经历12年。 本文试图将“同步改革”的理念与对策 进一步加以完善，探索性提出建立开放 式、多层次、可动态更新的计算机教材 新模式等举措，以更好地配合与落实计 算机基础课程和技术基础课程教学的调整。,一、推行“同步改革”理念与对策的 必要性和重要性,在我国高校计算机科学与技术学科的研究领域里 近30年来，一直在跟踪分析ACM和IEEE/CS计算机课程体系的变革与发展，并提倡前沿研究的学者参与教材的编著和更新，在教材中能够尽可能地反映学科前沿的研究成果与发展趋势。 国内外高等教育和IT产业界 进入21世纪以来，国内外高等教育和IT产业界都非常关注一个共同的问题：在信息化社会对培养高素质创新型人才更加迫切的新形势下，如何全面调整教学计划、课程设置与教材建设等教学环节。,一、推行“同步改革”理念与对策的 必要性和重要性（续）,值

2、得重视的是，所有课程体系宏观改革方案与计划的实现，都必然要落实到基础工程教材建设上，而教材编著与出版的传统思路与方法同计算机学科的高速发展之间存在着一个难以克服的“瓶颈”，从某种程度上它不仅制约了教学课程体系的改革步伐；而且长期制约着教学第一线宝贵的人力资源和智力资源，并从根本上影响了对高素质创新人才的培养。 要想使计算机教学与教材的改革适应于计算机技术的发展和信息化社会对人才的需求，实践使我们确信，有必要系统地、深入地推行“同步改革”理念和对策，并从“同步改革”中寻求出路。,二、计算机硬件教学与教材改革面临的 共同挑战与对策,挑战： “即时通讯”展示大背景 “摩尔定律”使我们不能止步 硬件教学与教材的模式不能适应多学科、多层次培养计算机应用能力目标的需求 非电类专业的硬件教学与教材亟待改革,二、计算机硬件教学与教材改革面临的 共同挑战与对策（续）,对策： 组织“同步系列”教材编委会 准确定位，建立开放式、多层次、可动态更新的教材新模式 采用模块化设计方法和快速切换机制 增加投入，加强合作，大力开展多媒体教学软件的网络化、智能化和虚拟化研究，进一步提升立 体教材水平和质量。,三、微型计

3、算机硬件教材同步改革的实践成果,1992年前（19831992）：打基础阶段 19931996：创新突破阶段 1996今：创新发展阶段： 创新必须在市场定位中进行调整与提升 20012004年：实施“同步改革”系列教材的编写与出版,四、微型计算机硬件教材同步改革的完善,微型计算机原理及应用版教材将定型升级，并推出4合1最新教学光盘。 微型计算机原理及应用组合式教材（与单片机、数字逻辑、汇编等课程教材整合）将逐步推出。 微型计算机技术与应用版教材将分离为两种精简版式。 微型计算机系统与接口版立体教材将扩大应用。 非计算机专业从8086到Pentium4微机原理与接口技术即将出版。,结束语,历经12年的“计算机硬件”教学与教材同步改革取得了一些成果，虽然这只是阶段性的成果，但从中积累的经验与教训却是宝贵的。要进一步完善与推广这些成果还需要做许多艰苦、细致的工作。任何个人的经验和精力都是有限的，而团队的合作力量与智慧是无限的。我们提倡保持学科建设与课程建设的连续性与稳定升级发展；提倡优化组合资源，扩大使用“精选”或“特色”教材，避免在一般水平上重复编写与开发；提倡进一步加强校际合作，坚持互惠

4、共赢。 尤其是，我们期望得到各级教育领导部门与专家教授的大力支持与指导，使“计算机硬件”教学与教材同步改革项目及其成果能获得鉴定与认可，并在全国高校中得到进一步推广。,“即时通讯”展示大背景,在即时通讯的信息时代，随着网络建设的日趋完善，获取信息和学习的方式已发生了很大改变。未来计算机的最新教学模式和教材模式将会通过因特网以超媒体的形式动态地在全球迅速传播。这是我们整个计算机教育包括计算机基础教育所面临的一个具有长远意义的战略性挑战。,返回,“摩尔定律”使我们不能止步,“摩尔定律”描述的处理器芯片集成度与系统性能按2n指数统计规律递增已持续了40年，整个计算机硬件系统也随之获得了惊人的发展。微型计算机技术发展的这一最显著的特点，使计算机硬件教学与教材改革面临着巨大的挑战。,返回,硬件教学与教材的模式不能适应多学科、多层次培养计算机应用能力目标的需求,多种类别专业的教学体系、学科结构、课程门类与内容的调整或整合，以及相关教材之间的分工与衔接还不够规范，比较单一的教材模式，难以满足多种类别与多种层面专业教学的不同需求。 教材相对比较落后。目前硬件教学与教材多数仍停留在16位机的阶段；研究生

5、的考试也是如此。 实验装置普遍停留在16位单板机，它会制约32位机新教材的使用和教学水平的提升。 现代化教学手段还处于初级阶段。例如，多媒体教学软件的网络化、智能化和虚拟化研究限于种种条件，尚未能进入实质性的开发阶段。,返回,非电类专业的硬件教学与教材亟待改革,高校中约占80左右的非电类各专业计算机基础教学与教材，包括文、理、工、农、医等各类高级专门人才的计算机技术基础教育与基本技能的培养，同信息化社会对人才的多层次需要不相适应，如何使硬件教学与教材适用于这些专业的需求，存在的矛盾更加突出。,返回,组织“同步系列”教材编委会,建立一个校际计算机硬件教学与教材同步改革委员会，有助于比较系统地开展一些实质性的教材建设和配套工程建设。比如，新的实验装置和多媒体教学软件。根据多年的实践，我们认为：如果不能运用好政策手段和市场机制来开展协作，集中优势兵力打歼灭战，要在较短时间里推出优秀的教学软件成果，那是非常困难的。做好这件事，需要一些有强烈改革意识和综合实力的高校、一些权威的出版社以及一批优秀教授的积极带头参与和合作。,返回,准确定位，建立开放式、多层次、可动态更新的教材新模式,以微型计算机原

6、理及应用教材为例，一直存在着教材模式与内容的单一性与各个专业需求的多样性之间的矛盾，应探索构建一个更合理的教材市场机制。 开放式 多层次 动态更新,返回,开放式、多层次、可动态更新的教材新模式,开放式 开放式教材将是未来教材的一种重要形式。当然，开放式是有条件的，它会受到出版社版权和作者著作权的约制。在初期，可以试行将比较成熟和有条件的教案、习题和教材以电子版本形式公开发布，以便让更多的院校和教师能有机会参与讨论、建议并参加教材的修订或新教材的编著。 多层次 是指对某一类教材根据不同院校、不同专业的需求按不同类别与多个层次分成不同版式进行编著和出版。多层次教材的具体实现还需要更深入地探讨，它不仅涉及到结构模式，还涉及到主要的内容取舍，并适当引入最新计算机硬件技术等相关内容，增强通用性和实用性。 动态更新 动态更新是指一种流行教材的更新速度要能基本上跟上计算机技术发展的速度。这主要靠两个条件来保证：建立模块化结构设计的教材体系结构；有编委会的优化组合和出版社的政策支持。,返回,1992年前（19831992）,在非计算机电类与自动化、仪器与通信等专业，主要推行与编著了Z80系列和R650

7、2系列的8位微型计算机原理及应用教学，并系统地解剖了8位微型计算机硬件系统与超级监控程序；在少部分专业开展了Intel系列的16位机教学。,返回,创新突破阶段（ 19931996 ）,1993年3月，跟踪最新推出的多媒体技术，立项省级教研项目“微型计算机原理及应用教学内容和方法的研究与实践”；开展了8位、16位与32位微型计算机原理CAI与微型计算机技术CAI课件的研究与开发。 1995年12月16日：湖北省教委组织了由5所大学（4所重点大学）7位计算机学科与教育学领域的知名教授组成的专家鉴定委员会。鉴定委员会根据对5项综合成果（在清华大学出版社出版的新编8/16/32位微型计算机原理及应用教材，2个JPI多媒体CAI系统课件，JPI多媒体CAI系统录像片，多媒体论文集）的评估，认为：“微型原理教学内容和方法的研究与实践项目成果属于国内领先水平”。由此，作为实践“同步改革”的新起点。,返回,省级教研项目通过鉴定,1995年12月，由湖北省教委组织的鉴定委员会通过了由我主持的“微型计算机原理及应用教学方法的研究与实践”省级教研项目的鉴定，并高度 评价：“该项目以5项综合成果居于 国内领先

8、水平。”,返回,创新发展阶段（1996今 ）,创新必须在市场定位中进行调整与提升 1996年：策划、开发与出版了适合于非计算机专业的多媒体教学软件从集成电路到信息高速公路多媒体电脑技术教程。 1997年：主编与出版新编16/32位微型计算机原理及应用（94版的升级版）。 1997年：策划与开发最新微型计算机技术CAI，11月获全国高等院校工科优秀CAI一等奖、国家教委三等奖、石油部级二等奖。 1998年：与电脑报合作策划、开发与出版多媒体大师（即多媒体原理与应用，精品版光盘。,返回,从集成电路到信息高速公路 多媒体电脑技术教程,本教程具体包括以下内容： 多媒体电脑技术概述 微机系统导论 从8位微处理器到P6的技术发展 输入/输出与中断技术 80X86微机系统的技术发展 从计算机网络到信息高速公路 本教程不仅适合大专院校有关计算机原理、 计算机组成、计算机概论的辅助教学，也 适合广大电脑爱好者对多媒体点名技术的 学习，对于科技工作者探索科教领域的改 革也有根高的参考价值。,返回,电脑报“大师”系列多媒体大师,A碟 6大基础知识多媒体入门、多媒体计算机探秘、 多媒体播放机、多媒体制作、联机

9、多媒体、网页 漫游 6大实用技术视频编辑、平面制作、电脑摄影、 电脑音乐、电脑动画、文字编辑 5大专题知识硬件、软件、互联网、MMX技术、 知识问答 B碟 大量实用的多媒体工具和软件（方正奥思98、多媒 体共享软件、多媒体屏幕保护程序） 全面的多媒体格式解释,返回,实施“同步改革”系列教材的编写与出版,20012004年：实现了从微型计算机原理单一层次到微型计算机技术和微型计算机系统与接口，以及微型计算机组合教材多层次的转变。 2001年：主编与出版新编16/32位微型计算机原理及应用（第2版，配有微型计算机原理CAI多媒体教学光盘）。 2002年：应清华大学出版社邀请在湖北省微机专委会上提出了计算机硬件教学与教材“同步改革”的创新理念，并扩大了与其他高校的合作。 2004年1月：主编与出版新编16/32位微型计算机原理及应用（第3版，配有网络版教学光盘）。该教材被清华出版社列入高等学校计算机基础教育教材精选系列。,实施“同步改革”系列教材的编写与出版（续）,2003年2月：主编与出版微型计算机技术及应用从16位到64位。该书是我国高等院校第一本从16位与32位过渡到64位的微型计算机技术及应用教材，定位在计算机专业与电类专业使用的层面上。 2005年3月：主编与出版微型计算机系统与接口，被列入普通高校本科计算机专业特色教材精选系列。该书根据“中国计算机科学与技术学科教程2002”中提出的对该门核心课程的定义和描述这一成果编著而成。 2005年5月：编著与出版微型计算机系统与接口教学指导书及习题详解，首次编著了“3合1”立体辅助教材。至此，实践了从单一教材模式向多层面教材模式的转变。 2005年8月：编著非计算机专业从8086到Pentium4微机原理与接口技术及微机原理组合式教材。,返回,新编16/32位微型计算机原理及应用（第2版）,为推进微型计算机原理及应用课程的现代化 教学改革，自1993年以来，研制开发了与教材配 套的多媒体教学光盘。 与本书配套的光盘采用多媒体开发工具 （director 8.0）以新颖的结构与内容、大量生 动、直观的动画演示，涵盖了从8086

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