面向系统能力培养的高校计算机专业课程优化

徐立 白金牛

[摘 要] 从高校计算机专业培养学生计算机系统能力的角度出发，以“数字逻辑基础”课程为例，通过分析计算机专业教学体系中各门课程的层次化关联以及“数字逻辑基础”这门课程在计算机专业教学体系中的位置，给出了这门课程与后续课程教学内容优化与整合的具体措施，经论证，可以有效地提升大学生的计算机综合应用技能和素质。

[关键词] 计算机系统能力;数字逻辑基础;优化;整合

[作者简介] 徐 立（1983—），女，内蒙古人，硕士，包头医学院计算机科学与技术学院网络与硬件技术教研室副主任、副教授，研究方向

为计算机教育与计算机图像处理;白金牛（1967—），男，内蒙古人，硕士，包头医学院计算机科学与技术学院院长、教授，研

究方向为计算机教育与计算机网络。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）30-0296-02    [收稿日期] 2019-11-25

一、计算机专业系统能力的培养需求与内涵

随着计算机科学与信息技术的快速发展，社会产业形态发生了重大变化，计算机系统化应用日益深化，这就要求高校计算机专业优化、改进人才培养方案，要深化计算机系统观这一教育理念，整合计算机体系理论与实践教学内容，即培养具备计算机系统能力的学生才符合当前社会市场需求。

计算机系统能力是指理解并掌握计算机硬、软件协同工作与相互作用机制，并能自主运用系统观对计算机系统进行分析、设计、调优和检错的能力[1]。培养具备计算机系统能力的学生就是让学生不仅要掌握计算机系统的理论体系，还要能够实践构造计算机应用系统。这就需要深入理解系统观下的计算机软、硬部件的工作交互方式及逻辑关联，这不仅需要计算机专业知识体系的更新与扩展，还必须强化、提升其系统设计与创新能力。近年来，计算机系统能力的培养已成为国内外高校计算机专业教学的改革方向与研究热点。

二、计算机专业在系统能力培养中存在的问题

计算机专业教学体系中过度强调层次化，课程之间的衔接与关联考虑不够，缺乏全面的系统能力的培养。高校计算机专业教学体系通常按照层次化的教学体系组织教学内容，各门课程相互独立、共同构成复杂计算机系统中的子系统集合，这种方法符合计算机设计的一般原则与学生的认知规律，简化了教学难度。

但是，教学体系内容上过度强调层次化，使得各门课程教学内容的纵向关联体现较少，教学方法强调课程内部的横向分析而忽略了课程间的纵向衔接、关联，学生能够掌握单独每门课程的教学内容，但缺乏计算机整机系统的概念，难以形成一条贯穿整机系统的知识主线，在实际系统设计与开发的实践操作中往往难以学以致用。因此，计算机系统能力的建设要取得良好效果，必须对计算机体系内的课程进行有效的知识体系的优化与整合，围绕一个完整计算机系统框架组织内容，加强学生的计算机系统能力的培养。

三、“数字逻辑基础”课程在计算机专业课程体系中的位置

计算机专业体系教学中，课程间的层次化结构如图1所示，自底层向上层依次涵盖了从具体器件模块、电路到抽象实践应用的全过程。

“数字逻辑基础”是高校计算机专业核心基础课程，是学习计算机硬件体系的入门课程。从高校本科教学培养学生计算机系统能力的角度分析，计算机专业学生应具备：（1）计算机系统的整体概念，在理解纵向体系层次结构的基础上，掌握软、硬件部件与操作系统的工作关联及具体实现;（2）指令系统的设计，如何更好地与操作系统、程序设计之间的衔接关联;（3）计算机硬件电路的设计，更好地为上層软件系统提供服务。

在内蒙古科技大学包头医学院计算机专业的系统能力培养体系中，系统化的专业课程设置包括数字逻辑基础、面向对象程序设计语言、计算机组成原理与汇编语言、微机原理与接口技术、操作系统、计算机网络等。数字逻辑基础课程位于整个计算机系统课程的底层核心，是基础入门课程，是后续硬件专业课程体系顺利开展的前提。由于计算机专业教学体系中课程间的层次化结构存在理论知识和实践操作的衔接、交叉，我系在培养学生计算机系统能力的指导思想下，深入优化、整合我系计算机专业体系课程的理论和实践教学内容，将培养计算机系统能力贯穿在计算机专业教学体系的各门课程之中。

四、“数字逻辑基础课程”体系优化与整合

“数字逻辑基础”这门课程涵盖了理论与实践两部分内容，课程的实践操作性很强，该课程的主要内容是与、或、非基础逻辑门电路和复合逻辑门电路的组成、原理及电路特性，重点内容是MSI组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析与设计方法，数模转换电路以及555定时器等。

通过这门课程的学习，学生应掌握计算机体系中基本逻辑门、MSI器件和各类逻辑电路的知识体系与实践操作。其中的MSI模块，如半加器（HA）、全加器（FA）、寄存器等，为后续专业课程计算机组成原理与汇编语言、微机原理与接口技术等提供理论和实践基础。

“数字逻辑基础”课程的知识结构与后续专业课程在计算机专业教学体系中的关联关系如图2所示。在培养学生计算机系统能力的教育理念下，数字逻辑基础与计算机组成原理、微机接口技术与汇编语言课程在功能部件、电路上的教学内容有交叉。我校的数字逻辑基础课程改革以培养学生的计算机系统能力为依托：（1）以树立学生的计算机整机系统概念，培养学生的计算机系统能力为总目标;（2）纵向层次结构上，数字逻辑基础、计算机组成原理、微机接口技术与汇编语言课程的部分教学内容前后衔接、关联，数字逻辑基础给后续课程做支撑的同时应注意教学内容的重复以及不同课程教学侧重点与系统性问题;（3）横向层面，结合实际应用，简化MSI模块、各类逻辑电路等内容，深化课程体系中系统能力方面的内容和实践操作。

五、結论

当今计算机专业人才培养迫切需要建立计算机系统观，强化学生的计算机系统分析、设计能力。我系开设的计算机专业课程随着信息技术与社会需求的发展也在逐步扩展，从过去单一的以程序设计语言为主转变成现在综合的以计算机系统应用、操作实践技能的培养为主，开设了数据挖掘、Android应用程序设计、J2EE技术、大数据处理、病案信息管理等多门热点专业课程，并将计算机系统能力与人才培养方案、教学培养方案相结合，加强培养计算机系统能力、实践动手操作和处理具体问题的能力，可以有效提升大学生的计算机综合应用技能和素质。

参考文献

[1]王志英，周兴社，袁春风，等.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.

[2]艾明晶.基于自动设计方法的数字逻辑课程改革研究与实践[J].实验技术与管理，2012（9）：151-155.

Optimization and Integration of Computer Professional Courses for Systematic Ability Training：A Case Study of the Course on Digital Logic

XU Li，BAI Jin-niu

（Department of Computer Science and Technology，Baotou Medical College，Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou，Inner Mongolia 014040，China）

Abstract：This paper starts from the computer systematic view--a case study of Digital Logic.It analyzes the implemented layered correlation of each course and the position of the course in the computer professional courses.The concrete measures of optimization and integration is given.The results indicate that the application of computer in the comprehensive and designed experiment of student can be effectively improved.

Key words：computer systematic view;Digital Logic;optimization;integration