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关键词:计算机硬件技术基础;教学改革;教材建设;教材分析
随着计算机硬件技术的发展和普及,大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式,并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品,具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段,让学生们掌握基本的计算机硬件原理,熟悉各类硬件接口技术,懂得计算机硬件产品的基本运行方式,是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。
计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程,也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。
1课程现状和问题分析
2006年,教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础,并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。
2009年,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时,实验20学时;面向非电类专业授课48学时,实验10学时。[1]
课程名称及学时上的变化,一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视,同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上,计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题,导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程,部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授,不归属于计算机基础教学范畴。主要有以下三方面原因。
1) 课程定位不清晰,学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程,应该主要放在大二,兼顾大三授课,面向没有数字电子基础的学生,作为选修课,以32学时为宜。然而,计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设,学时数量超过60,甚至在90,还需要数字电子方面的先导课,很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。
2) 现有实验条件落后,学生难有兴趣,硬件投入较大。传统授课中,计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2],而实验箱的投入成本较高,新实验开发受限,使用效率较低,教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容,技术广度不足,仅适合小部分特色专业。
3) 教学内容落后,教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术,讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主,没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生,这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材,所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致,教材改革和建设需求迫切。
本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发,全面分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容,客观还原已出版教材现状,寻找教材建设的薄弱环节和问题,从而为进一步教材建设理清思路。同时,本文结合北京理工大学的教学改革情况,给出了进一步加强教材建设的思路和方法,希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。
2教材情况概述
为了全面还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况,我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总,合计34本,如表1所示。
从表1可以看出,34本教材来自于13个出版社,其中,正式本科教材26本,教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材),高职高专教材2本。后面,我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。
3教材分析与问题汇总
3.1教材组织和定位分析
课程教材定位指教材的受众面,我们根据教材介绍中作者对教材的定位说明分成四类:电学为主的理工类专业、非电学为主的理工类专业、非理工类专业、各学科专业(内容难度偏低,适用于所有学科开展教学)。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。
表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本,根据上述划分,各教材定位如表2所示,其中,高职高专教材由于教学内容较为实用,被划分到各学科专业类别中。
根据教材的不同定位,图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。
从这两个图中可以看出,针对电学为主的理工科类专业(编号为A)的计算机硬件技术基础教材页数最多,章节最多,实验最少(数量为0)。可以看出,目前这类教材主要以理论讲授为主,定位中缺少实验内容,内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中,这类课程是从“微机原理”精简而来,内容变化不大。
针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少,平均实验数为1。可以看出,这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识,简单的开展少量实验。实际中,这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程,为此,针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。
对于非理工类和各学科专业的教材,章节数量相对较多,实验数量也比之前有所增加。可以看出,这类教材的建设思路是使学生掌握较为全面的硬件知识,并有一定的动手训练。实际中,非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程,为此,教材建设思路反映了全面性和实用性。
综合上述分析,可以看出,目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生,教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材),总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段,无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少,实践性差。
3.2教材实验分析
表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点,我们将所有实验分为四类:实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和PC机实验。各分类描述如下:
实验箱实验:指依托于特定实验箱的实验,针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的,种类较多且良莠不齐,没有公认的标准;
芯片实验:指基于单片机或者接口芯片的实验,包括:8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255A、中断芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。这类实验专业性强,应用性差,适合特定专业或者大三以上的学生;
汇编语言实验:指汇编语言程序设计实验,编程训练不是该课程的主要目的,这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解,但程度有限;
PC机实验:基于PC机的实验,包括:model安装、存储器测试等。目前,这部分实验内容受到学生喜爱,可以锻炼实际能力,易于推广,但如何让学生了解到CPU、存储器等核心部件内部的工作原理,需要创新性设计。
图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、IO和其他等6个方面的统计。从图中可以看出,大部分实验都集中在IO方面,反映出这部分实验内容很重要,也是教材的主要内容。相比较而言,实验箱类和PC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分,而芯片实验主要针对IO,缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖,汇编语言实验主要针对运算控制器。
图3教材中实验的分类
基于以上分析,针对计算机硬件技术基础课程,汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口,无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强,但前期投入大,灵活性不强。我们认为,随着PC机的广泛应用(学生们几乎人手一台PC机),基于PC机的创新性实验是该课程的发展方向,同时,这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验,并激发学习兴趣。
3.3教材内容分析
对于教材内容,我们主要分析和汇总讲述的重点知识点,还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本,其中4本(、、、)没能找到原书,为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。
从表3可以看出,所有教材都有存储系统内容的讲授,大部分教材(19本)都包括汇编语言,18本包括80x86,半数以上教材都讲授了8259A和8255A等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数,可以看出,汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页,在教材中所占比重很大。此外,8259A和8255A等芯片的讲授内容也在10页以上,成为某些教材的重点授课内容。
纵观2005年至今出版的全部相关教材,《计算机
硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主,仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要,但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说,这些内容相对陈旧,而且无法与计算机硬件的最新发展相结合。
教材具有教学的引导作用,在教材建设上,这种内容组织方式的落后需要引起重视。
4教材建设建议
4.1教材定位建设
我们认为,面向计算机公共基础课程,教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适,表明教材内容是计算机硬件的基础内容,以全面了解计算机硬件知识为主,掌握计算机硬件的基本概念和原理。
教材应结合计算机公共基础课程的实际情况,以32学时(含6~10实验学时)为宜,适度扩展到54学时,实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。
针对大二学生的教材,前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程,不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。
教材应该充分利用该课程特点,以增强学生的实践兴趣为根本,通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此,在教材设计中,应该以实验建设为导向,注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理,为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。
过去十几年来,在计算机硬件相关课程讲解过程中,教师们主要关心接口技术,并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加,我们认为,学生们应该综合了解计算机硬件组成,理解各部分的工作原理,而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。
4.2教材实验建设
《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设,使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此,我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域,并且能够有一定趣味性,以了解基本的硬件原理为主。
与此同时,教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来,设计创新实验,将数字消费类电子产品(MP3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、PC外设接口等融入计算机硬件实验的设计,引导学生兴趣,同时适应计算机硬件技术的发展,使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识,并解决一些基本实际问题。
在这里,我们建议将实验分为:基础实验和提高实验两类,以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈,表4中的实验得到了学生们的欢迎。
在教材建设过程中,考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况,进一步结合学生兴趣,我们基于PC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明,这种实验设计完全能够创新性的激发学生兴趣,使学生掌握更为实际的计算机硬件知识,并通过实践理解计算机硬件基本原理。
候选实验包括三类:测试类、开发类和操作类。例如:存储系统性能测试(测试类)、CPU和GPU性能测试(测试类)、BIOS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于PSOC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。
4.3教材内容建设
在教材内容建设上,我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该全面讲解各类计算机硬件原理,以理解计算机硬件部件功能为主,注重理解基本概念和基本运行规律,并结合实际硬件器件分析,以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。
为此,教学内容 以“基本概念+基本部件”方式组织,例如:存储系统与存储器,其中,存储系统是基本概念,理解起来有一些抽象,需要课堂讲授;而存储器(内存等)则是基本部件,学生们平时接触较多,通过适当的实践教学,学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备,还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式,易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来,达到较好的教学效果。
5结语
计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题,《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的最大问题。如何合理定位该教材,并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上,我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题,并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011~2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。
参考文献:
[1] 教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会. 高等学校计算机基础核心课程教学实施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009: 137-183.
[2] 邹逢兴. 关于创新计算机硬件技术基础课程教学的实践和思考[J]. 计算机教育,2004(2):81.
[3] 嵩天,李凤霞. 计算机硬件技术基础课程实验的改革与实践[J]. 计算机教育,2010(10):65-68.
Analysis and Suggestions to Textbooks for Computer Hardware Fundamentals
SONG Tian, LI Fengxia, SONG Dandan
(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
关键词:AS3.0;交互;事件监听;MouseEvent
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)09-0126-03
Abstract: This paper is presented in the teaching of computer basic courses, some shortcomings of the teaching content of computer hardware, puts on the teaching mode of interactive courseware, and focuses on how to develop a computer hardware installation of the courseware.
Key words: AS3.0; Interactive; Event listener; MouseEvent
1 开发背景
在计算机公共课教学中,计算机硬件的教学内容是该课程的一个重要组成。但在教学中一般的过程是介绍硬件系统的组成、工作原理、各个硬件参数等。学生几乎没有对实际硬件接触乃至组装的机会。如果没有实际的接触和组装,这部分的教学效果会大打折扣,笔者根据自己的教学实际需求,利用FLASH CS5.5 AS3.0及Photoshop设计和开发了一款适合计算机硬件教学的交互式课件。
2 课件基本模块设计
本课件根据教学实际需求包含硬件系统工作原理、具体硬件介绍、安装演示、仿真安装练习和测试习题五个部分
工作原理介绍功能:利用动画演示计算机对数据加工处理的基本过程。分为输入、存储、运算和输出4个环节。
主要硬件介绍功能:利用动画演示每个硬件在计算机中的位置,物理外形、主要参数等
安装演示功能:利用教学录像演示计算机硬件的整个安装流程,先介绍硬件实物然后进入具体安装,整个过程有配音和字幕。
模拟仿真安装:利用交互式动画建立一个模拟仿真的安装环境,使用者通过拖放式的游戏进行硬件的模拟安装。
习题练习功能:利用交互功能创建单项选择练习题环境,使用者可以通过练习检验自己所学知识的掌握情况。
3 主界面搭建
主界面是一个导航界面,通过主界面可以跳转到前面所述的各个功能模块。主界面建立在技术上主要是利用图形绘制界面,添加相应按钮来进行跳转控制。跳转控制主要通过编写按钮的CLICK事件监听程序来实现。界面的基本外观如图1所示。
4 各个功能实现
1)工作原理介绍功能实现
首先建立独立场景,在本场景下导入相关基本素材。整个工作原理介绍为一个完整的动画自动演示过程,以一个显示二进制数的元件模拟一个被加工处理的数据,利用带有箭头的线段作为控制线、数据线和地址线的信号变化和方向变化。在控制线动画的作用下产生输入动作,数据元件从输入设备端进入通过数据线进入内存,内存中一个带有地址编号的单元出现该数据表示一个存储动作。在通过控制线动画模拟发出运算指令向内存取数据,内存中数据元件进入CPU,随后进行运算操作。控制线再发出存放数据指令将运算后的数据存入内存中。控制线发出输出指令,数据通过数据线传递至输出设备,整个动画演示结束。本部分的功能实现首先要清楚了解计算机的基本工作原理,然后在技术实现上能够更形象描述出每个动作变化。对每个环节上动画之间顺序进行正确编排,本部分基本不需要代码编写即可完成。
2)硬件演示实现
硬件演示的目标是告诉学习者每个硬件在计算机中所处位置,物理外观如何以及主要参数意义。因此本模块采用了二级导航,用户选择不同硬件按钮后播放不同的动画内容,如单击“CPU”按钮时,首先显示CPU在计算机中的位置;然后弹出物理外观图;同时介绍物理外观下的各个部分;最后放大CPU背面显示主要参数。其他硬件部分以此类推。
3)硬件系统安装演示实现
在这部分功能中主要是一个教学录像片。教学录像录制时,先介绍每个主要独立硬件,安装工具,最后是安装过程。在安装过程录制时有每一步骤的配音,安装步骤科学安排。首先是在主板上安装CPU、风扇、内存和显示卡;然后将主板固定于机箱,将机箱相关连线与主板连接;安装硬盘及光驱;封箱后连接键盘鼠标显示器等设备。
教学录像中的一些重要环节应该加入提示标记等符号,因此录制完成后再利用会声会影加以编辑。在相应的时段加入提示符号,提示字幕来为学习者更加详细的解释安装过程。
4)硬件安装仿真实现
该功能可以解决实际安装需要拆解机器,造成器件消耗的成本问题。安装仿真采用交互游戏的模式,学习者可以通过在模拟环境下的操作来进行安装的练习。
以主板硬件安装为例,首先需要完成素材准备。为了模拟该环境,将一个主板和主板上所有插接的原件拍摄成图片;利用Photoshop对图片中主板上的原件进行截取,保存为独立图片。该工作结束后,将得到主板及所插接硬件的整体图片,主板上插接的各个部件(如显卡、内存、CPU等)图片。第二部将上述图片导入Flash库中,在新建场景中,利用导入的图片创建主板元件及主板上插接部件相关的元件,将这些元件一一放入场景中,布局位置大概位置如图2所示,同时为各个元件实例进行命名。命名是为了在后续的程序代码中对这些元件进行引用。
在基本场景及元件建立完成后,核心工作是对指定的元件进行编码来完成模拟安装交互操作。以内存安装为例。首先场景右侧放置了内存的元件,实例名称为nc;在主板上内存位置放置了一个内存元件,实例名称为ncs;在主板内存相应位置制作一个与此位置图形一致的图形元件,实例名为nccz;在动作代码中将ncs设置为不可见,this.ncs.alpha=0。然后编写nc和nccz的监听代码。
Nc元件的代码主要是响应鼠标拖动,拖动中释放鼠标时检测其是否与nccz元件发生了hitTestObject事件;如果发生则令ncs可见,拖放结束,nc不可见;否则nc回到原来位置。具体代码如下:
function release_xk(event:MouseEvent)
{if (tnc.hitTestObject(nccz))
{this. nc.alpha = 0;
this.tnc.stopDrag();
this.ncs.alpha = 100;}
else
{tnc.y = 235.85;
tnc.x = 80.15;
nc.stopDrag();}}
function move_nc(event:MouseEvent)
{this.nc.startDrag();}
nc.addEventListener(MouseEvent.MOUSE_DOWN,move_nc);
tnc.addEventListener(MouseEvent.MOUSE_UP,release_xk);
测试时,拖动nc元件,如果nc元件正好被拖动至nccz上释放鼠标,则ncs控件会显示在内存应该所在位置;如果没有在nccz上释放鼠标,那么hitTestObject事件不会发生,则nc将回到原来位置显示,可以继续进行拖动操作。
5)单选练习功能实现
创建场景如图3所示,主要包含了4个复选按钮控件ca、cb、cc、cd,作为4个选项按钮,添加了3个按钮st、xt、pd,st切换到上一题;xt切换到下一题;pd判断答题结果。该功能的主要控制逻辑是当操作者做出选择并单击判断按钮后,根据选择的选项是否正确给出提示,提示方式是播放一个正确zq或错误cw的影片剪辑。
主要代码如下:
判断作答是否正确代码
Function pd1(pd:MouseEvent)
{if(ca.selected==0 &&cb.selected==1 &&cc.selected==0 &&cd.selected==0)
{right_mc.play();}
else{
false_mc.play();}}
pd.addEventListener(MouseEvent.CLICK,pd1);
试题之间切换代码
function xyt(e:MouseEvent)
{this.nextFrame();}
xt.addEventListener(MouseEvent.CLICK,xyt);
//跳转上一题;
function xyt(e:MouseEvent)
{this.prevFrame();}
xt.addEventListener(MouseEvent.CLICK,xyt);
5 测试应用
经过调试后,最后生成swf文件,在本学期的课堂教学中投入实际应用。在硬件教学中主要以该课件进行,学生对这种形式非常欢迎,课堂教学效果有了进一步改善。尤其是模拟安装练习和习题测试,由于是具有交互性的环境学生乐于反复尝试,这要最直接的结果就是对计算机硬件课程内容的良好掌握。
参考文献:
【关键词】计算机硬件设计;EDA技术;实践分析
前言
电子设计从手工设计逐步走向了自动化设计,它的发展以EDA技术的发展为主要标志。EDA技术以计算机为操作工具,融合了最新的应用电子技术、计算机技术和智能化技术的成果,并且将设计人员从繁重且重复的劳动中解脱出来,使得电子产品的设计效率提升了。
1EDA技术概述
1.1EDA技术的基本内容
在没有EDA技术的时代,计算机硬件的设计需要通过人工手动完成集成电路的设计、布线等工作。而随着集成线路复杂程度的增加,基于手工的设计方式已经无法满足工作需求。因而人们开始寻求一种更为高效的硬件设计方式。EDA技术的诞生,成功改变了这一情况。它以计算机为操作工具,让学生可以在软件平台上,通过软件化的设计方式来描述计算机硬件。由计算机代替人工完成逻辑编译、优化、布线、仿真等工作。整个过程是自动的,直到能够完成对既定芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作[1]。
1.2一般设计流程
它创新性的颠覆了传统电子产品的设计方式。将设计的顺序从由下至上翻转过来。这使得硬件设计者能够从更为宏观的角度去掌控产品的开发。包括设计的质量、成本、功能需求、研发周期等。在拥有比较全面的宏观分析后,从系统设计出发,进行顶层功能模块的解构和划分。并能够按照方框图系统级的次序逐级完成仿真纠错和验证。从而能够使设计问题更早的被凸显出来。当所有的仿真和验证确认无误后,再用逻辑综合优化工具的门级逻辑电路的网表来实现硬件的物理级呈现。通过该项技术的应用,将设计者的设计强度减轻,仅需要通过软件平台,就可以实现硬件的电路设计和功能仿真。整体的设计效率被大幅度提升。硬件设计流程如图1所示:
2基于EDA技术的计算机硬件设计的实践探究
本文以可编程器件开发工具MAX+PLUSⅡ为开发平台设计,它的运行速度快,界面统一,功能集中。同时该开发平台具备十分完整的可编程逻辑设计环境,能够完成从指标设计、输入、编辑综合处理、校验直至编程下载的EDA设计的全过程。设计者可以按工作流程选用工作模块。适用于多平台操作,是一种理想的开发平台。本部分就计算机的基本硬件之一通用异步收发传输器基于EDA技术的设计实现进行了简要的阐述。
2.1UART的基本介绍
通用异步收发器(UART),是计算机中不可缺少的组成部分,它是一种短距离串行传输接口。能够作为微机与下位机的通讯串口,来实现有效通讯。根据当前的计算机运行机制,需要进行数据的交换和传输。但是并行数据并不能够直接发送到调至解调器中,而必须要经过异步传输才能够解决。UART就是此过程的必要部件。它将信息有序的发送到调制解调器中,实现计算机的正常运转。
2.2硬件设计
在进行硬件设计时,考虑各项功能模块的调试工作,设置了三个按键输入来实现UART的复位、接收和发送数据功能的启动。整体硬件结构如图2所示。
2.3模块设计
(1)基本设计思路UART在工作中主要涉及两个过程,发生和接收。在设计时,考虑模块化的方式来进行设计。发生的过程即并行数据的准备阶段,UART按照既定的格式,将信号进行转换。在此过程中涉及到关键的时钟信号。需要通过波特率发生器来产生与本地系统同步的时钟信号。而接收的过程,就是在信号转换成RXD串行信号后,转换成调制解调器需要的并行数据信号。在整个进程中,由于本地时钟信号与UART的时钟信号会产生一定的延迟和误差。当这种误差产生持续性的积累时,会产生接收偏差。使得UARD的功能不能够被顺利的实现。因此,在进行设计时,需要采用一个远远高于波特率的本地时钟信号对输入信号RXD不断地采样,来保持工作过程中UARTDE接收和发生不会出现步调不一致。(2)奇偶校验位发生器模块设计奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法,以保证串行数据的准确性。在基于EDA技术进行UART奇偶校验位发生器设计需要考虑几个关键点。一是该模块能够执行奇偶校验规则,正确的选择数据。从而实现系统既定二进制数据与输入的串行数据校验位的合理比较。验证输入的正确性。二是该模块必须要满足计算机功能的持续拓展性。在计算机工作中,会产生不确定的并行校验位的增加。那么该模块应该能在后续定义的规则基础上进行校验位的添加。对已经设计完成的奇偶校验位发生器模块采用EDA的工具mod-elsim12.0进行功能的仿真,对仿真结果进行详细的分析,以确保所有期望的功能都已经实现,对于发生问题的地方及时进行修订。(3)波特率发生器模块设计此模块的主要功能就是能够根据时钟的频率和既定的波特率来计算出波特分频因子。分频因子就是分频数。对于波特率发生器的系数一般在现场可编程门阵列实现时基本上是固定的,但是当实现出现变化时,波特发生器的系数就要发生改变。在UART中采用的是专用的芯片,使得波特率的改变变得比较困难,需要加上相应的接口来实现波特率的变动。在使用硬件描述语言的parameter语句(VerilogHDL)或者Generic语句(VDHL)就可以实现UART专用芯片的波特率的改变。那么就不需要通过后续的接口添加来改变系数,也就减少了设计和调试的难度。该发生器的分频时钟与波特时钟的频率比设置为16:1.那么信号采样的准确性就会增高,使接收和发生保持在同一步调上[2]。(4)顶层模块设计UART顶层模块是硬件的综合模块。它涵盖硬件中全部接口定义。主要是为了接收和发生与其他模块的通讯和连接。若通用异步收发器的波特率为9600bit/s,分频因子则为9600*16*2。运用EDA仿真软件,在进行发送功能仿真时将能够得到相应的仿真结果。对该模块的仿真结果进行详细分析的时候可以发现,等待发送的数据在接触发生信号后,其串行信号发生了改变,由01010101001010101[3]。利用EDA技术进行UART的实际,能够实现利异步串行通信功能,同时可以利用EDA仿真工具就功能模块进行分别和整体的仿真校验,解决了计算机硬件设计问题发现晚的劣势,能够在设计的过程中及时调整设计方案。
3结束语
EDA技术是计算机硬件设计向软件化转变的重要标志,它为计算机硬件设计提供了全新的思路。这种设计方式使得计算机的硬件设计具备可视性、直观性,且可以在设计过程中进行实时的控制和调整,解决了复杂电路设计问题发现滞后的问题。
参考文献
[1]曲行柱.浅析EDA技术在计算机硬件设计中的应用[J].祖国,2016(21):288-288.
[2]徐迪.EDA技术在计算机硬件中的应用[J].数字技术与应用,2015(8):216-216.
关键词:考研;计算机组成原理;课程改革;教学方法
2009年以前计算机考试是各个学校自己命题,根据各个学校对考生的要求和学校老师的研究方向确定不同的考试科目。一般从数据结构、组成原理、操作系统、计算机网络这四门课中挑选两到三门来考。不同学校的试题难度相对不同学校的学生存在有非客观的因素。为使学生在计算机专业课考试中有一个客观的评价,教育部针对这个问题提出了统考科目。众所周知,计算机学科整个课程体系粗略可以分为软件理论和硬件理论两部分。“数据结构”是软件课程的基础,“计算机组成原理”是硬件课程的基石。在这两门课程的基础上,操作系统讲述的是如何使计算机展现给用户强大而易用的功能。随着网络应用的兴起,计算机网络运行基本原理也显得越发重要起来。因此,将这四门课被选定为计算机专业研究生入学考试考查的课程还是比较科学的。计算机专业考研统考给我们的计算机教学提出了新的要求。
1 “计算机组成原理”考研大纲解析
1.1大纲考查目标
首先我们要知道考研大纲的考查目标,大纲中明确指出了课程的考查目标为:
(1) 理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。
(2) 理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件之间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
(3) 能够运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。
1.2大纲解析
从大纲的考查目标以及近两年的真题中可以看出“计算机组成原理”课程的教学内容不仅要传授有关硬件设计的课本知识,更要重视理论知识与实践过程的结合,将知识综合灵活运用,重视学生综合能力和创新能力的训练和培养。本课程应该着重培养学生关于计算机硬件系统方面的3种能力:即计算机硬件系统的认知能力、设计能力与创新能力。课程主要通过对计算机各功能部件的组成及运行原理的分析、讲解和配套实验,培养学生对计算机硬件的系统级认知能力。通过对数据的机器表示、运算方法及运算部件的组成等知识点的讲解和实验,使学生掌握计算机的运算特征;通过指令系统的相关知识,使学生掌握计算机系统汇编级的结构特征和基本操作描述方法;通过存储系统的详细讲解和实验,使学生能从容量、速度和成本的角度理解多层次存储系统的组织结构和工作原理;通过CPU及控制单元的功能和结构的详细分析,结合指令执行控制的深入讲解和实验,使学生理解计算机系统指令执行的实质和控制单元的基本实现方法;通过总线、输入输出接口及外部设备等知识的讲解,使学生了解计算机系统内部、计算机系统与外部的交互方式。
2教学方法探讨
2.1教学内容设计
通过对大纲及其所涉及的知识点的分析来看,“计算机组成原理”考研大纲首先要求学生了解各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。也就是要求学生既能够从全局或宏观的角度掌握计算机硬件系统的整体结构和工作原理,又能从局部或微观的角度理解计算机各个部件的工作过程和交互方式。任课教师不但要使学生清晰地了解所学内容在课程知识结构中的位置以及和其他部分之间的关系,还要使学生对所学内容具有清晰的脉络和思路,这对学生全面地掌握本课程的知识具有十分重要的作用。因此,有必要研究并实践一种有效的教学模式,使学生从微观层面掌握课程知识单元、从宏观层面建立该课程知识体系,进而培养学生关于计算机硬件系统的认知能力、设计能力和创新能力[1]。
在实践中,我们从知识与能力两个层次,课堂与实验两个环节对“计算机组成原理”课程与实验体系进行了详细设计,采用自顶向下的教学思路,建立了一种从整体功能推进到局部组成、从微观实现抽象到宏观结构的层次化课程内容设计模式。通过提出问题、分析问题、分析功能需求、探讨解决思路、总结功能特征、介绍设计与实现细节的教学内容展开模式,分别对存储系统、计算单元、控制单元和输入输出系统的教学内容进行设计,贯彻局部组成体现整体功能、微观实现体现宏观结构的教学内容设计思路,同时突出“功能分析”和“结构设计”两条主线。
2.2教学方法
在实际教学过程中,有些学生,甚至老师认为各硬件课程之间的衔接并不紧密,互不相干。有的教师讲到的知识点如果用到了前导课程的知识,很多老师在这里就只是一笔带过,没有将前导课的知识点和本课程衔接和过渡起来,而知识之间的贯穿、联系去靠学生自己去领悟,这样的教学效果可想而知。因为课程与课程之间的联系内容对同学们对旧知识的加深和对新知识的理解起着非常重要的作用,教师明确将这种衔接和过渡告诉学生,学生才能在大脑里形成一个严密完整、一环扣一环的硬件体系[2]。
在培养学生对计算机硬件的系统级认知能力的基础上,我们通过对运算部件、存储系统、指令系统、控制单元、整机硬件系统的设计方法等知识的讲解,结合相应设计实验,培养学生对计算机硬件系统的理解和设计能力。在设计能力培养的具体方式上,可通过课堂讲授、课后练习、配套实验等形式分层次实现。如课堂讲授可重点介绍系统和部件的设计方法和设计过程等内容;课后练习可进行框架性设计;配套实验可围绕规范、典型的模型系统,从功能部件的实现开始,直至最终设计出一台具备基本运算能力和存储能力、支持有限指令集的计算机设备。从而达到验证功能部件和系统的功能,掌握必要的硬件描述语言、设计工具及仿真环境,体验计算机硬件系统的设计过程,掌握相关硬件设计技术与方法等目的。
课堂教学和实验应着力培养学生的创新意识和创新能力,在培养学生认知和设计能力的基础上,通过对计算机硬件系统不同阶段面临的问题及其技术发展的分析和探讨,体会在特定的技术条件下的创新思维;针对计算机硬件系统面临的新问题和新需求,结合新技术向学生介绍该领域的技术发展趋势,引领学生突破思维定势,以此培养学生的创新意识。通过集成计算机组成原理、操作系统、编译技术等课程知识内容的综合课程设计,培养学生的基本创新能力。
3教学方法实践
在教学中笔者还有意识地运用以下一些方法。
3.1多媒体教学
“计算机组成原理”传统的教学方法是采用粉笔加黑板的教学方式,教学手段单一。很多工作过程都发生在芯片内部,看不见也摸不着,内容很抽象,而且电路图、时序图也非常多。如果总是空讲或是单凭老师在黑板上画是远远不能满足授课需要的。要解决这个问题,就得充分利用现代的多媒体手段,上课的时候通过多媒体课件,使同学们有一个直观的、感性的认识,同时扩大学生的知识面。比如:要讲解CPU执行指令的时候,最好制作一个能反映 CPU每一步工作流程的动画,动画生动地反映了计算机指令被执行的详细过程,指令如何流动,数据如何获取,结果如何存放。这样就能使同学们直观地获得感性认识,同时也加深了大家对理论知识的理解和记忆。
3.2启发式教学
启发式教学是指教师有意识地提出一些现象或问题去引导学生思考。例如,讲解加法器的时候引导学生思考:ALU内部有加法器,那么有减法器吗?教师进一步引导:补码出现的意义是什么,补码如何实现减变加?经过启发引导,学生把前后两个看似孤立的知识点有机联系在一起,构成完整的知识体系。
3.3类比教学
类比教学是在授课过程中将一些概念、策略和思想等与现实生活中的生动事例进行关联、类比。使学生更容易理解和牢固掌握教学内容、抓住关键思想。例如:为了便于理解指令寻址方式,用生活事例类比:你想找张三,如果张三与你在同一办公室,在办公室可直接找到他,这相当于立即数寻址;如果张三与你不在同一单位,但你知道他的家庭地址。根据地址到张三家可以找到他,这是直接寻址:如果你不知道张三的地址,但是你知道李四的地址,而李四知道张三的地址,可以通过李四找到张三,这就是间接寻址。再如,把存储层次中的映像规则与阅览室的位置分配进行类比;把局部性原理与衣柜里存放什么衣服以及电脑的桌面放什么图标相关联;把流水线技术与工业流水线进行类比等[3]。
还有在讲述计算饥存储系统时,学生对Cache在计算机系统中的作用不能准确把握,此时可以列举:假没学生要找一个同学的电话号码,一个途径是从整个城市的电活号码薄中去查,另一个途径是在自己随身携带的手机通讯录中去查,显然在手机通讯录中去查会快得多。这例子形象地说明了在Cache中获取数据会比在主存中获取数据更快,另外也说明了Cache的另一个特点:虽然存储容量有限,但所存储的信息是较常用的。又例如教学总线宽度的慨念,可借助于城市道路宽度来类比说明。
3.4根据教材内容补充最新的实用知识
计算机技术的迅速发展和教材的出版周期的不协调,使得教材中部分知识显得较老或过时,这也是造成学生学习兴趣不高的原因之一。因此,教学过程的每一环节,都尽量补充一些当前最新技术的发展情况和新型元器件的介绍。让学生不但能在该课程中学习到理论知识,还能开阔眼界并学习到实用的知识,从而有效提高学习积极性[4]。如:在讲述内存的存储单元工作原理和读写工作周期时,也可以补充一些与当前流行的计算机内存的相关知识,如SDRAM、DDR、DDRII等,以及内存工作参数如PC150、DDR266、DDRII800等。又如:讲存储器时,也可以补充ROM、PROM、EPROM、EEPROM,使学生在比较中了解这几种存储器的区别和发展历史。在输入输出系统教学中,需要指出哪些技术和设备已经过时,让学生清楚了解输入输出系统的发展过程。同时补充一些当前最新的输入输出设备的发展、技术和性能,如 U盘和串行硬盘存储系统、液晶显示系统等。由于这些最新的技术和产品是学生经常接触到的,相关知识容易吸引他们的兴趣,让学生清楚地理解教材内容究竟有哪些实际应用,可以让学生在学习理论知识的同时也学到一些与实践和应用相关的知识。这样,使学生对知识的记忆不再孤立,而能进行关联记忆,产生较好的教学效果。
4结语
总体来说“计算机组织原理”课程的难度还是较高,在计算机专业课里占到45分。在学习的时候要特别注意以下几点,第一要正确理解大纲的基本概念,掌握概念的一些要点;第二把概念和原理联系起来,不要孤立学习某一部分,要关联起来,因为计算机各个部件之间本来就是一个相互联系的整体;第三要把握重点、难点,主次分清。
以上是笔者在多年“计算机组成原理”教学改革摸索过程中的一些心得体会,归纳起来就是:通过合理组织硬件课程的知识内容,使它们详略得当,突出重点;充分结合实际,引入当前的许多实例来丰富学习的内容,提高同学们的学习兴趣;采用新的教学方法,使用多种教学工具充分调动同学们学习的积极性和主动性,提高学生对计算机组成的实际分析、设计和动手操作能力。通过以上这几个方面来提高课程的教学水平和教学质量,促进课程的建设与发展。在教授知识的同时,作为教师也应该不断学习提高,加强学科科研,立足教学,只有这样教师才能把“计算机组成原理”课程讲好,学生才能更加深入地理解和掌握课程内容,对考研大纲所要求的各个知识点才能更加融会贯通,当然也能够取得较为理想的考试成绩。
参考文献:
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[3] 王志晓,夏战国,王凯.《计算机组织与体系结构》教学改革与探索[J].福建电脑,2009(2):213-214 .
[4] 王勇,黄贤英.“计算机组成原理”的教学方法[J]. 重庆工学院学报:自然科学,2008,22(3):167-170.
Discussion of Teaching Method to the Principles of Computer Organization
under the Environment of National Unified Exams
WANG Ding-lei
(Anyang Normal University, Anyang 455002, China)
关键词:计算机硬件;维护策略;问题;措施
中图分类号:TP307 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 20-0000-02
1 引言
当今的世界已经离不开计算机和互联网,其飞速的发展已经成为人们工作、生活、娱乐不可或缺的平台以及工具。但是对于大部分用户来说,使用计算机仅仅限于一些简单的应用和娱乐,对计算机的日常维护了解不够多,在突然发生故障时只能送去维修点,直接影响了正常使用。本文结合笔者自身经验以及相关实践,简要分析了计算机最常见的几种故障和问题,以及提出了日常维护的策略和做法。
2 计算机常见故障
2.1 计算机硬件维护的原则
计算机之所以会出现故障,除了硬件老化,生产计算机本身所存在的问题之外,更重要的原因是日常是维护保养问题。只有养成良好的使用习惯,才能延长计算机的寿命,要特别注意计算机使用场所的防尘和防潮,这样可以对电源减少伤害。维护计算机需要遵循以下几点原则:第一,先清洁后检测的原则。在检查计算机故障时,要先进行清洁,先排除忽然造成的故障,在进行其他方面的检测。第二,先外设后主机的原则。相比来说,计算机的外设硬件故障更加容易发现和修复,根据相应的报错的信息检查鼠标、键盘、显示器等外设硬件工作状态,在外设检查完后,再检查相对复杂的主机。第三,先电源后不见的原则。首先在开机时要先开电源,一段时间后再开系统,关机时尽量使用系统关机,最后再拔下电源。并且要注意不要频繁的开机、关机,打雷时尽量不要上网。同时,计算机主机应放在通风较好的地方,这样便于散热,环境温度最好在18℃~30℃之间。湿度应保持在40%~70%之间。太潮湿会使机器表面结露,引起电路板上的元器件、触点及引线锈蚀发霉,造成断路或短路。第四,先静态后动态的原则。静态是指计算机在不通电的情况下,动态是接通电源后再检查,如果之间接通电源容易将故障扩大。
2.2 计算机故障排除
计算机的故障分为两种,真故障和假故障。假故障是指非硬件本身问题一般是硬件的配置不妥当以及其他环境等因素造成的故障。这类问题并不算是专业上的问题,处理起来也相对简单。常见的问题有计算机的电源插头以及电压问题、各个连接插头及板卡接触是否到位问题、插头是否正确连接问题、线路是否接触良好问题、计算机是否清洁问题等。而真故障就是指硬件的物理损伤及损毁问题。包括计算机的硬盘、中央处理器、内存等核心硬件,主板、显卡、声卡等板卡,输入设备、显示设备、打印设备、其他外部储存设备以及网络设备等外部设备等等。其中硬盘故障属于比较严重的一类故障。一般的硬盘可以正常的运行上万小时,但是使用不当或者疏于维护,就会大大缩短使用时间,硬盘很容易占到灰尘,一旦灰尘吸到了电路板上,相应地硬盘就无法正常工作或者直接出现内部损坏。要多多注意防尘,经常清扫。灰尘对于计算机来说也是一个潜在的威胁,经过长时间的使用,外设和插槽之间会积累厚厚的灰尘,从而隔离,也使得外设和空气隔离。这样一方面损害计算机散热,使得部件老化,同时,可能导致设备接触不良,操作异常。
与此同时,硬盘温度也是一个需要注意的问题,温度过低也会导致硬盘故障,如空气中的湿度较大的情况下,电脑过多的暴露在冷空气当中,电路元件上就会凝结水分,导致电路短路,造成故障。内存的故障也是比较常见的。内存是指计算机工作时暂时存储相关数据和应用程序的位置,分为很多种,广义上的内存、扩充内存、上位内存、虚拟内存等。内存故障,会直接导致计算机的工作异常。常见的问题有:内存条与主板内存插槽接触不良造成的开机无显示问题、内存条质量差导致的计算机系统注册表反复无故损坏,并提示需要修复。
3 维护计算机硬件的综合策略
3.1 最小系统法
最小系统法,指的是从硬件维护判断的角度上看,那些可以确保计算机正常开机或者运行的软件和硬件的最基本的环境。这种维护方法,最重要的是要先保证系统在最基本的软件和硬件的工作情况,是否可以正常运行,如果不可以,那就说明基本的软件和硬件环境出现了故障,这样可以有效隔离故障,注意排除。通常情况下,最小系统法要和逐步增减法配合使用,这样才可以对故障部位进行快速定位,从而提高维护硬件的工作效率。
3.2 逐步增减法
逐步增减法分为两部分,逐步增加和逐步删减。进行逐步添加的时候,要以最小系统为基础,一次向计算机添加一个组件或者涉及,查看是否有故障出现,然后根据情况采取相应的解决措施。逐步删减法的具体操作添加法完全相反,通过逐渐的减少一件设备或是组件后,查看计算机的反应,是否有计算机硬件故障的出现,然后采取相应的解决措施。
3.3 基本部件的维护
主机的保护。主机是电脑最重要的部分,主机的维护一般半年左右要将主机内部部件清洁一次,擦拭时注意不要在主机内部有残留物,防止发生短路等故障。防止接线影响风扇的转动,使风扇转速减慢甚至卡死,引起散热不良,产生更严重的故障。信号线不能过长,并且要注意不要和电源线搅在一起,避免不必要的电磁干扰。
硬盘的维护。硬盘是数据存储的标准设备,对计算机用户来说非常关键,但也是非常容易损坏的设备,一方面是硬盘本身面临着高速运转和频繁读写的压力,另一方面,硬盘运转过程中的震动对硬盘的损坏也是十分严重的。笔者建议在计算机中可以安装一种杀毒软件,定期对硬盘进行病毒查杀。
光驱及光盘的维护。导致光驱故障的原因是读取数据的激光头出现了故障。除了激光头有使用寿命的限制外,过多的灰尘也是激光头功能受到影响的主要原因。所以要保持光驱的清洁是硬件维护的重要内容。一般来说,光驱的机械部件维护可以用棉签蘸取酒精擦拭即可,但是激光头不能沾上酒精,只能用气囊吹掉激光头上积聚的灰尘。光盘盘片最好不要长时间放置在光驱中,当不使用光盘时,要及时将光盘取出。
显示器的维护。显示器虽然只是一个屏幕和外壳,但是对用户来说却是最重要的,它是用户使用计算机的前提。如果显示器上灰尘太多,对显示效果有较大的影响,甚至会对用户的视力造成影响,因此,对显示器的维护主要就是防尘除尘。防尘的方法最好是有一个显示器防尘罩,每次在使用完后,将显示屏罩起来。除此之外,不要频繁的更改显示器的分辨率,这不仅会影响视力,还可能会影响显示器的使用寿命,笔者建议使用屏幕保护程序,保护好显示屏的表面。
4 结束语
随着计算机的日益普及,计算机已经成为了现代人生活中最重要的一个部分,无论是生活、学习还是工作,几乎都与计算机息息相关。因此,对计算机的硬件进行有效的维护十分重要,造成计算机硬件故障的多种多样,既有硬件自身原因,也有软件运行问题,所以要采取综合的方法对计算机进行高效的维护,这样才能使其正常工作。
参考文献:
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[4]刘超,胡彩萍,胡全连.计算机硬件知识体系的结构框架研究[J].电气电子教学,2009,(05).
关键词:硬件基础课程;实验改革;多元化;一体化
0.引言
计算机硬件基础课程是所有计算机类或通信类专业所必修的专业基础课程。当然不同的院校对于计算机硬件基础课程的开设都不尽相同,但是一般都会包括数字逻辑(或称数字电路)和计算机组成原理这两门课程。以湘南学院计算机科学系为例,该系设有计算机科学与技术、计算机科学与技术师范、网络工程、通信工程4个专业。对于不同的专业,硬件基础课程的开设也有所不同,例如,通信工程专业还会开设电子与电路这门硬件基础课程,而网络工程专业会加开汇编语言课程,而数字逻辑与计算机组成原理却是所有专业都必修的硬件基础课程。因此,针对这两门通用的硬件基础课程的实验环节,笔者提出了教学改革方案。
1.硬件基础课程实验改革的必要性
湘南学院是地方应用型本科院校,其培养目标是培养适应地方经济和社会发展需要的基础扎实、专业突出、实践创新能力强的应用型高级专门人才。实践能力与创新能力以及应用型人才的培养在课程的教学过程中主要是注重实验课程的实践教学。
实践出真知,创新源于实践。如何在实践教学中培养大学生的创新能力与动手能力一直是各高校关注的问题,也是计算机及其相关专业迫切需要解决的问题,而且也直接关系到学生的就业与发展。
目前IT产业技术日新月异,知识的更新换代比起其他学科更加迅猛。虽然目前从重点本科院校到地方性本科院校,从职业技术学院到中等专科学校都有开设计算机相关专业,但是不管哪种层次的计算机类专业的毕业生,与目前新兴IT企业人才需求之间都或多或少存在一定的差距,这个差距主要来源于实践动手能力。如何尽量地缩短这个差距,让学生一毕业就能上岗,是实验教学培养中的一个主要目标。
计算机类学科中的一个基础就是硬件基础,在硬件的基础上才能开发各种软件,在硬件的基础上才能有各种网络或者通信方面的应用,因此学好硬件的基础课程是整个专业的基石。而如何进一步理解枯燥的硬件基础知识,如何提高学生对硬件基础课程的兴趣与爱好,如何在硬件基础课程中培养学生的动手实践能力与创新能力,都需要从硬件基础课程的实验中去寻求答案。为了适应时代的需求,培养出具有实践创新能力的应用型人才,对于计算机专业中的硬件基础课程的实验改革势在必行。
2.硬件基础课程实验现状分析
实验教学是计算机硬件基础课程教学不可或缺的重要组成部分。实验课程是理论课程的重要补充。对于一些难以理解的理论知识,通过实验可以让学生更好地掌握。但是目前,硬件基础课程的实验环节还存在着许多的不足,不能满足课程培养目标的要求,主要表现在以下几个方面:
(1)实验课时不足。对于计算机硬件基础课程,根据硬件技术的发展对于每门课程所能开设的实验课程数量相对于以前都有所增加,但是实验课时却一直没有变化,显然课时不足已经影响实验内容的更新。
(2)实验内容单一。在传统的实验课程中,实验项目大多是验证型实验,设计型和综合型实验相对较少,学生只需要根据实验指导进行操作,然后观察实验结果即可,无法调动学生的积极性与创造能力。
(3)实验方式单一。在传统的实验课程中,大多数的硬件实验课程都是在已经固化好一些所需芯片的实验面包板上进行的,所有的实验过程与实验结果都是固定的,学生能自己更改的部分很少。对此,目前有部分院校在硬件基础实验课中引入了基于EDA+PLD(电子设计自动化+可编程逻辑器件)技术的实验方式。这种实验方式不仅需要仿真软件,而且需要掌握某种硬件描述语言,实验过程相对比较复杂,但比传统的实验箱更能发挥学生的设计能力和创新能力,对学生的要求相对比较高。
(4)各门硬件基础实验课之间缺少相互的联系。计算机类专业课程之间都有着或多或少的联系,特别是硬件课程之间都有着比较紧密的联系。例如,数字逻辑主要介绍构成器件的基本部件门电路,以及组合电路时序电路等的分析与设计,而计算机组成原理主要介绍计算机的组成部件及其相关原理。计算机组成部件的本质都是一些组合电路或时序电路。因此这两门课程间有着一些必然的联系,而在传统的实验课程中,这两门课程的实验课根本没有联系起来考虑,实验课程设置上也都是各上各的,没有考虑到相关性。
3.硬件基础课程实验改革方案
考虑到上述计算机硬件基础课程实验环节的各种不足,笔者提出从实验内容和实验方式两个方面对硬件基础课程实验环节进行改革实践。
1)实验内容方面。
(1)在硬件基础课程的实验项目设置上,减少验证型的实验项目,增加设计型与综合型的实验项目;在实验课时上,保证设计型与综合型实验的课时量。湘南学院计算机科学系2011版的培养方案中对各门功课的实验项目都做了一定的调整,并要求保证设计型和综合型的实验占所有实验课时的40%。调整后的培养方案保证了一定数量设计型与综合型的实验,有利于提高学生自身的设计能力与综合应用所学理论知识的能力。例如,在数字逻辑课程的实验项目设置中,共有16个实验课时,其中14个为实验课时,2个为实验考核课时;在14个实验课时中,设置了5个实验项目:实验一――门电路、实验二――译码器与编码器、实验三――半加器与全加器、实验四――触发器、实验五――计数器。其中实验一、实验二和实验四3个实验项目都是验证型实验,并且都只有2个课时;实验三是组合电路的设计型实验,给出一定的门电路和特定实验要求,让学生自己设计完成一个半加器和全加器的组合电路,占4个课时;实验五是一个时序电路的综合性实验,给出一定的实验要求,让学生自己综合所学知识设计一个计数器,也占4个课时。在计算机组成原理实验项目设置中,共有16个实验课时,其中2个为实验考核课时,而其余的14个课时分给了5个实验项目,实验一――运算器,实验二――存储器,实验三――微处理器,实验四――基本模型机,实验五――复杂模型机。其中前3个实验都是单元实验,也都是验证型的实验,每个实验都只占2个课时;而第4个实验,是要运用前3个实验,组合成一台简单的有基本计算机功能的模型机,是属于设计型的实验,占4个实验课时;第5个实验,是在第4个实验的基础上,增加一些复杂的计算机功能,组成一台复杂的模型机,此实验是综合型的实验,占用4个实验课时。
(2)在现有实验课时的基础上,增加各门硬件基础课程的课程设计环节,以课程设计作为实验课的一个有利补充和综合运用。而课程设计的命题可以紧跟当下IT技术的新发展,在课程设计中尽量让学生接触最新的技术与应用,也可以让学生自主选择感兴趣的相关命题,指导其设计与实现。例如,数字逻辑课程设计中可以综合所学的知识,结合实际应用,设置汽车尾灯控制器、简单交通灯控制器、电子密码锁、智力竞猜抢答器等设计课题供学生选择学习;计算机组成原理课程设计中可以设置多功能ALU设计、RAM故障诊断设计、使用硬连线控制器的CPU设计等综合应用型的课题供学生选择。
2)实验方式方面。
(1)实现实验方式的多元化。把单一的、传统的用实验箱做实验的方式变为多种实验方式结合,实现实验方式的多元化。例如,验证型的实验,用实验箱实现,直观易懂,而复杂些的设计型和综合型实验,试验箱就有了一定的限制,不能充分发挥学生的自主设计能力。这时,可以考虑使用其他方式来实现。例如,前面介绍的EDA+PLD方式,当然这种方式实现起来比较复杂,还可以考虑用更加方便的电子设计软件,如Multisim。Multisim是美国国家仪器有限公司(NI)推出的NI电路设计套件,是目前最先进、功能最强大的EDA软件之一,它可以实现对电路原理图形输入、分析、仿真、测试等应用,是一个完整的电路设计和仿真工具软件。应用Multisim实现数字逻辑实验课程中的设计型和综合型实验是比较简便和易操作的,而应用Multisim实现计算机组成原理实验课程中的实验相对来说比较复杂些,但也是可操作的,文献中有相关叙述。而对于非常复杂的、综合型较强的计算机组成原理中的整机实验,可以应用自主开发的实验平台根据需求进行设计开发实现。例如,湘南学院计算机科学系在VS平台上开发了基于浏览器客服端技术实现的计算机组成原理的虚拟仿真实验平台,这个平台在2013年上半年已投入试运行,极大地增加了学生对计算机组成原理实验课程的兴趣与自主设计创新能力,从实验课程的效果来看,比较理想。应用多元化的实验方式,有利于提高实验课程的吸引力,进一步提高学生对实验课程的兴趣。不同实验方式的比较也可以让学生从不同的方面更好地理解理论知识,进一步提高学生的设计创新能力。
(2)相关硬件基础课程实验一体化。由前文分析可知,硬件基础课程之间是有一定联系的,在设计实验项目时,应该考虑到相关课程实验项目之间的联系和衔接,让学生体会到相关的专业知识是一个整体,从而能更好地、前后联系地学习相关的专业知识。例如,数字逻辑课程中的某些实验可能会在计算机组成原理课程中有所应用,这时就不要重复设计相同的实验项目,只需在设置实验项目时把数字逻辑与计算机组成原理当作一门整体硬件基础课程看待,进行一体化设置,便能避免相同知识的重复设置,又体现出专々业知识结构本身的规律,有利于学生对知识的整体理解和把握。同时在统一设计实验项目的时候要遵循从简单到复杂、从部分到整体、从验证型到设计综合型,这样一个循序渐进的过程,在实验过程中慢慢地增加实验难度,这样做更加有利于学生对知识的理解与接受。
A.D2
B.6E
C.670
D.E2
122.将二进制数111110010转换成八进制数是( )。
A.321
B.762
C.684
D.777
123.由生产厂家预先写入,用户只能读取而无法修改其中的数据的光盘称为( )。
A.CD-R
B.CD-ROM
C.CD-RW
D.RAM
124.( )上的数据一旦断电就会消失。
A.随机存储器
B.只读存储器
C.硬盘
D.光盘
125.微机中1KB的含义是( )。
A.1024字节
B.1000字节
C.1000个二进制位
D.1个字节
126.根据冯·诺依曼原理,计算机硬件的基本组成是( )。
A.输入设备、输出设备、运算器、控制器、存储器
B.磁盘、软盘、内存、CPU、显示器
C.打印机、触摸屏、键盘、软盘
D.鼠标、打印机、主机、显示器、存储器
127.第( )代计算机时代提出了操作系统的概念。
A.4
B.3
C.2
D.1
128.第一代计算机主要采用( )作为计算机的功能单元。
A.电子管
B.晶体管
C.集成电路
D.超大规模集成电路
129.第( )代计算机时代是微型计算机的诞生年代。
A.1
B.2
C.3
D.4
130.计算机辅助设计的简称是( )。
A.CAM
B.AI
C.CAD
D.ES
131.下列有关计算机病毒的描述,不正确的是( )。
A.宏病毒感染可执行程序
B.Internet病毒可通过电子邮件传播
C.引导区型病毒总是先于系统文件装入内存,获得控制权
D.只有当带病毒的程序运行时,文件型病毒才能进入内存发作
132.下列软件中,不属于应用软件的是( )。
A.Word
B.Excel
C.AutoCAD
D.OS
133.下列不属于系统总线的是( )。
A.数据总线
B.内部总线
C.控制总线
D.地址总线
134.在微型计算机中,一般会将一个物理硬盘划分为多个逻辑硬盘,并且约定第一个逻辑硬盘的名称为( )。
A.A盘
B.C盘
C.D盘
D.E盘
135.二进制数01101010等于10进制数( )。
A.102
B.105
C.106
D.110
136.十进制数103等于二进制数( )。
A.01110011
B.01101011
C.01101111
D.01100111
137.计算机的外部设备包括输入设备、辅助存储器和( )。
A.主存储器
B.输出设备
C.主机
D.CPU
138.一个完整的计算机系统包括( )。
A.硬件系统和软件系统
B.主机和外部设备
C.应用软件和系统软件
D.输入设备和控制设备
139.UNIX系统是一种( )。
A.支撑软件
B.应用软件
C.工具软件
D.系统软件
140.目前,一张直径为12cm的单面单层DVD光盘存储容量一般可以达到( )。
A.2.56GB
B.3.2GB
C.4.7GB
D.5.6GB
141.下列不属于计算机病毒特点的是( )。
A.破坏性
B.公开性
C.传染性
D.欺骗性
142.目前,微型计算机存储容量的是( )。
A.内存
B.cache
C.硬盘
D.光盘
143.计算机在工业自动化方面的应用是( )。
A.数值计算
B.数据处理
C.过程控制
D.辅助设计
144.计算机的发展阶段是按照( )划分的。
A.计算机硬件
B.计算机软件
C.计算机的运算速度
D.计算机的主频
参考答案:
121.正确答案:B答案解析:从右往左,四位一组,分为110、1110,因此是6E,选B.
122.正确答案:B答案解析:从右往左,三位一组,分为111、110、010,因此是762,选B.
123.正确答案:B答案解析:参见教材16页,只读式光盘(CD-ROM),这类光盘中的数据由生产厂家预先写入,用户只能读取而无法修改其中的数据,因此选B.
124.正确答案:A答案解析:参见教材9页,一旦断电,随机存储器中的数据就会消失,而且永远无法恢复,因此选A.
125. 正确答案:A答案解析:存储器中最小的存储单元是字节,简称B,描述存储器容量的单位按从小到大的顺序排列,分别有B、KB、MB、GB、TB.它们之间的换算关系是1TB=1024GB=1024*1024MB=1024*1024*1024KB=1024*1024*1024*1024B.1KB=1024B,因此是1024字节,选A.
126. 正确答案:A答案解析:参见教材6页,冯?诺依曼结构的计算机必须具有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件。因此选A.
127.正确答案:C答案解析:参见教材2页,第二代计算机是晶体管计算机时代,提出了操作系统的概念,出现了高级程序设计语言,因此选C.
128.正确答案:A答案解析:参见教材1页,第一代计算机是电子管计算机时代,主要采用电子管作为计算机的功能单元,因此选A.
129.正确答案:D答案解析:参见教材2页,第四代计算机是大规模、超大规模集成电路计算机时代,是微型计算机诞生的年代,因此选D.
130.正确答案:C答案解析:参见教材4页,计算机辅助设计的简称是CAD,计算机辅助制造的简称是CAM,AI是人工智能的简称,ES是专家系统的简称,因此选C.
131.正确答案:A答案解析:宏病毒与其他病毒不同,它不感染程序,只感染Word文档文件和模板文件,与操作系统没有特别的关联,因此选A.
132.正确答案:D答案解析:OS属于系统软件,因此选D.
133.正确答案:B答案解析:总线按照连接部分的不同,可分为内部总线、系统总线、扩展总线;系统总线按照其传输信息的不同,可分为数据总线、地址总线和控制总线,因此选B.
134.正确答案:B答案解析:若系统配有多个硬盘或将一个物理硬盘划分为多个逻辑硬盘,则盘符可依次为“C:”、“D:”、“E:”、“F:”、“G:”等,因此选B.
135.正确答案:C答案解析:01101010B=0*27+1*26+1*25+0*24+1*23+0*22+1*21+0*20=106,因此选C.
136.正确答案:D答案解析:直接将103除2取余,选D.
137.正确答案:B答案解析:外存储器(辅助存储器)和输入设备、输出设备属于外部设备,因此选B.
138.正确答案:A答案解析:计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成,因此选A.
139.正确答案:D答案解析:系统软件有操作系统、编译程序、数据库管理程序等,常见的操作系统有Windows系统和UNIX、Linux系统,因此选D.
140.正确答案:C答案解析:请参看教材P17,120mm的单面单层DVD光盘容量为4.7GB,因此选C.
141. 正确答案:B答案解析:计算机病毒的特点包括破坏性、传染性、寄生性、隐蔽性和欺骗性,因此选B.
142.正确答案:C答案解析:容量的是硬盘,因此选C.
1一个字长为6位的无符号二进制数能表示的十进制数值范围是(
)。
A.0~64B.1~64C.1~63D.0~63
参考答案:D
参考解析:无符号二进制数的第一位可为0,所以当全为0时最小值为0,
2根据域名代码规定,表示教育机构网站的域名代码是(
)。
A.netB.cornC.eduD.org
参考答案:C
参考解析:商业组织的域名为.com,非营利性组织的域名为.org,从事互联网服务的机构的域名为.net。
3CPU中,除了内部总线和必要的寄存器外,主要的两大部件分别是运算器和(
)。
A.控制器B.存储器C.CacheD.编辑器
参考答案:A
4汉字国标码(GB2312—80)把汉字分成2个等级。其中一级常用汉字的排列顺序是按(
)。
A.汉语拼音字母顺序B.偏旁部首C.笔画多少D.以上都不对
参考答案:A
参考解析:在国家汉字标准GB2312-80中,一级常用汉字按(汉语拼音)规律排列,二级次常用汉字按(偏旁部首)规律排列。
5有一域名为bit.edu.ca,根据域名代码的规定,此域名表示(
)。
A.政府机关B.商业组织C.军事部门D.教育机构
参考答案:D
参考解析:选项A政府机关的域名为.gov;选项B商业组织的域名为.com;选项C军事部门的域名为.mil。
6无符号二进制整数1001001转换成十进制数是(
)。
A.72B.71C.75D.73
参考答案:D
7操作系统是计算机的软件系统中(
)。
A.最常用的应用软件
B.最核心的系统软件
C.最通用的专用软件
D.最流行的通用软件
参考答案:B
参考解析:系统软件主要包括操作系统、语言处理系统、系统性能检测和实用工具软件等,其中最主要的是操作系统。
8组成计算机硬件系统的基本部分是(
)。
A.CPU、键盘和显示器
B.主机和输A/输出设备
C.CPU和输A/输出设备
D.CPU、硬盘、键盘和显示器
参考答案:B
参考解析:计算机的硬件由输入、存储、运算、控制和输出五个部分组成。
9根据汉字国标GB2312—80的规定,1KB存储容量可以存储汉字的内码个数是(
)。
A.1024B.512C.256D.约341
参考答案:B
参考解析:一个汉字等于2B,也就是说,1KB=1024B,所以可以放512个。
10下列叙述中,正确的是(
)。
A.把数据从硬盘上传送到内存的操作称为输出
B.WPS Office 2010是一个国产的系统软件
C.扫描仪属于输出设备
D.将高级语言编写的源程序转换成为机器语言程序的程序叫编译程序
关键词:计算机;程序调试;word文档
一、情境教学法在计算机应用基础教学中的地位
(一)什么是情境教学法
情境教学法是指教师在教学过程中有目的地引入一些贴近生活或是工作场景,创设出具体生动的情境来进行教学,帮助学生更好的理解教材,进行相关学习。情境教学法由于其灵活、生动、与实际生活息息相关,实用性较强等特点受到学生和教师的普遍喜爱。
(二)计算机应用基础教学现状
目前在职业学院中,计算机应用基础教学上比较突出的问题有以下三方面:一是教学模式老套,枯燥无味;二是理论知识讲解与实际应用操作相分离;三是计算机实践课在整体课程中的比重偏少;四是计算机的实际应用操作与生活脱节,实用性不高。针对以上四方面内容,我们在计算机应用基础教学中应有计划、有目的地作出一些革新,为学生创设更加生动灵活的学习体验,以达到最佳的教学效果。
二、情境教学法在计算机应用基础教学中的应用建议
计算机应用基础是一门应用型基础课程,它融合了理论基础、操作技能和实际训练为一体。教学目的和培养目标一致,即使学生通过学习掌握在现代化信息化社会中生活、生存所必须具备的计算机知识和技能,并能够灵活运用所学知识,以计算机为工具进行日常工作,对计算机进行熟练操作。为更好实现这一目标,我们可以从以下几方面入手:
(一)革新思想认识,实现教学方式多样化
树立正确的思想意识,才能引导正确的前进方向,在计算机基础教学中亦是如此。首先,应适当增加计算机实践课程所占的比重,其次,我们必须抛弃死板的照本宣科式教学方式,组织成立教学教研小组,以情境教学法为突破口,制定出切合本校实际的教学计划,要做到教学结构具备整体性和特殊性的统一。即以教学总目标为根本线,建立学生基本的、正确的学习思路基础,在此基础上明确各个重难点和需要突破的技术操作点,根据各关键点在实际生产生活中的应用场景进行情境创设。另外,要从学生的实际水平出发,避免出现超出学生认知范围的情境,是学生产生排斥心理。情境的创设没有固定的模式和环节,但一定是从基础到拔高,从低级到高级渐进的过程。同时也是理论知识与实际操作能力的有机结合过程,而不是“手把手”的进行复制式教学。
(二)计算机基础教学中进行情境教学的建议
在进行情境教学时,并不是单一的采用这一种方法而抛弃其他的教学方法,是各种教学方法创造性的有机结合,灵活运用的。如常用的案例教学法、任务设置教学法、小组讨论法等都可以与情境教学相结合来进行。下面我们从几个具体例子进行说明:(1)计算机硬件的认识。本部分课程的教学目标是要求学生能够准确识别计算机的硬件设备,并清除各个部分的名称和主要用途,掌握计算机组装与外设连接方法。其中的实际应用关键点在于各个部分的具体用途以及在生产生活中不同的需求所需要的硬件配置。对于这一内容的教学,我们可以设置这样的情境:某用户想要安装一台电脑,主要是家庭使用,需要满足客户极速上网的需求,预算为6000元,现在请你以电脑技术员的身份帮助客户挑选合适的电脑配件,向客户解释各自的作用和挑选它的理由,最后进行组装。这样的情境设置是灵活的,在教室进行基本的理论知识讲解后,采取小组形式进行操作演练,各小组的同学可进行讨论,给出最后的方案并作出解释说明,各小组之间互相借鉴和学习,取长补短。(2)word文档的录入和编辑。本部分课程的教学目标是要求学生熟练掌握运用word文档进行文稿编辑,这在实际工作环境中是一项必不可少的技能,要求每一位学生都熟练掌握,包括文字的格式、字体、颜色、段落,表格的插入、编辑等。情境设置:你是某公司的办公室文员,现有一份纸质版的调查报告需要录入电脑发送至公司各职员邮箱,请按具体格式要求进行编辑。Word文档的编辑需要注意的细节部分较多,需要学生多做练习,熟练掌握,适合个人单独进行练习,可以在计算机实践课上给学生留出时间进行练习,学生也可以根据自己时间自行练习。(3)计算机程序安装及测试。本部分课程的教学目标是要求学生熟练掌握计算机软件操作系统,能够独立进行计算机系统的设置、安装、调试和优化升级。情境设置:某公司新购进一批计算机,请你作为技术人员给计算机安装上常用办公软件,并对计算机系统进行调试。这一部分需要较为专业的理论知识的支撑,在进行实际操作前,教师应系统的把理论知识解释清楚,并进行操作示范。在学生的实际操作上,采取分小组进行和独自完成相结合,以确保学生准确掌握该技术。
1黄委计算机档案管理工作的现状及发展趋势
随着计算机技术的不断提高和发展,计算机的应用已渗透到各个领域。经过几年的艰苦努力,我委档案部门在计算机的使用方面已具有一定的规模和水平。全河共有综合档案科室160个,保管档案近百余万卷,其中80%以上的档案室都配备了计算机,部分大局院档案科室还建立了自己的数据库,档案工作基本上实现了计算机管理,有些单位还上了内部网。委档案馆建立了“治黄档案信息计算机管理与服务网络系统”,录入档案目录条目20余万条,图书目录库3万余条,期刊全文库有水利及相关专业文献204万篇,初步形成了以治黄信息为主体的覆盖国内水利信息的数字资源体系,并实现了档案信息系统与黄委办公自动化系统的连接,可以自动接收和处理办公自动化系统中的电子文件,这些数字资源已在我委内网上开放,我委办公网络覆盖范围内的委属各单位都可以登录查询。基本实现了档案检索、提供利用、利用统计电脑化,大大提高了工作效率。
黄委档案馆的“治黄档案信息计算机管理与服务网络系统”项目完成后,将在此基础上,应用先进的Intranet组网技术,充分利用委档案馆的馆藏资源,通过国际互联网(Internet)和虚拟专用网络,建立一个覆盖广泛的增值网络服务平台,建成一个虚拟的综合的数字档案馆和全河档案目录中心,为黄委领导及广大职工提供决策支持及信息服务。这样,既可以提高档案的利用水平,增加档案的馆藏量,实现资源共享,又能使档案管理信息化、自动化,提高工作效率。
2黄委计算机档案管理人员的状况
黄委现有专职档案人员218人,兼职档案人员498人,专职档案人员中35岁以下的有73人。据了解,在众多的档案人员中至今还没有一名从事计算机的专业人员,只有部分人员参加了黄委系统内部举办的计算机操作技术培训班。他们经过学习,虽初步掌握了电脑的基本理论和一般的操作技能,但也只能完成基本的计算机管理工作,对工作中出现的电脑硬件或软件问题还不能排除。也有少部分同志通过实践和学习,积累了丰富的经验,能够胜任目前的工作。但是,随着计算机知识更新的加快,硬件设备更新换代的加快,黄委档案的计算机管理将会出现一个崭新的局面。实现档案的网络化管理是我们的目标,这就需要大批计算机管理技术人才,根据档案部门的现有条件,靠引进计算机技术人才是不现实的,因此培养计算机应用人才成为档案部门的当务之急。
3如何培养黄委档案计算机管理技术人才
根据黄委档案的计算机管理发展的需要和档案干部的人员结构,培养计算机管理技术人才要实现长远规划和短期计划相结合,既要满足当前的急需,又要兼顾中长期发展的需求。
3.1利用委信息中心的设备和技术力量,举办短期电脑培训班
可计划在1~2年内举办三期初级班,让40岁以下的档案人员普遍接受一次电脑基础知识教育,初步掌握电脑基础知识和一般的操作技能,使他们能胜任一般的计算机管理工作。然后举办两期提高班,让有一定电脑基础知识和操作经验的档案人员参加学习,提高他们的电脑综合应用能力。
初级班对象:40岁以下并且未参加过电脑培训的档案人员。
教学目的:通过学习,使学员掌握电脑基本知识,掌握操作电脑的基本方法及简单软件的应用。
教学内容:中文录入法、OFFICE办公软件、WINDOWS、电脑著录。提高班对象:参加过初级班学习并且经过一年以上的电脑实际应用的档案人员。
教学目的:通过学习,提高学员电脑综合应用能力,使他们的操作技能得到进一步巩固和提高,掌握电脑维护的一般技能。
教学内容:操作系统及常用软件的安装和使用、多媒体、硬件维护。
3.2委托高校代培档案计算机管理专门人才
短期培训班只能满足当前的急需,随着我委档案管理的现代化和计算机技术的广泛应用,档案部门对计算机技术人才需求会越来越迫切。培训档案的计算机管理专门人才,光靠档案部门的自身力量是不行的,要充分利用地方高校雄厚的师资力量和先进的技术设备,委托他们为档案部门培养专门的计算机技术人才。根据我委档案部门具体情况和对计算机人才的需求,有目的地挑选档案系统中那些德才兼备、又具备计算机基础知识的年轻干部参加学习,经过系统学习掌握计算机专业知识,将来成为档案的计算机管理专门人才。根据黄委档案计算机管理发展的需要,应尽快委托地方高校举办一个电脑应用技术高级培训班。可采取讲授和自学相结合的教学方式,每次集中进行半个月的学习,全部课程在一年半内完成。教学内容应包括:
(1)数据库:数据库基本原理、Foxpro基本知识、运用Foxpro开发应用程序。
(2)网络技术:计算机网络基本概念、局域网的构造、Internet&Intranet、网络综合布线。
(3)主页制作:HTML简介、FrontPage。
(4)计算机硬件;计算机基本组成原理及结构、计算机故障排除方法,(5)计算机安全防护:计算机病毒及防治,计算机网络的安全,计算机日常维护。
1 当前土地档案管理信息化建设中存在的问题
1.1 对土地档案作用的认识不足,不重视信息化的建设
土地档案的管理不能直接的产生经济效益,而且费时、费力,导致领导者的档案管理意识薄弱,档案管理的价值常常被忽视,工作上敷衍了事。部分领导对档案作用的认识不足,没有把土地档案管理工作放在其应用的高度来抓,档案管理的信息化建设就更无从谈起。
1.2 档案管理人员的信息技术水平有待提高
近年来,土地档案管理工作的重要性愈发凸显,部分国土资源管理部门开始重视信息化建设,实施土地档案的数字化管理。但由于部分年龄偏大的工作人员信息技术水平较低,难以在段时间内适应新的档案管理模式,应用计算机管理土地档案的效率甚至低于传统方式,数字化管理模式受到排斥,降低了土地档案信息化建设的速度。
1.3硬件设施和软件资源欠缺
土地档案的信息化管理需要借助良好的计算机硬件和软件系统的支持,目前,部分基层部门设备陈旧老化、配置较低,使得国土资料归档、储存处于尴尬的境地。另外,由于电子档案管理理论的不成熟,目前国内研制的档案管理软件呈现出一些问题:1)多是单机版的电子档案管理软件,支持网络环境的不多;2)软件的开发平台、工具比较陈旧;3)多是针对某一特定种类档案的管理,不具备通用性;4)多是对已经归档的档案进行管理,忽略了归档过程的自动化;5)多是对纸质档案的计算机辅助管理,由于电子文件有不同于纸质文件的特性,所以电子文件的计算机管理应有不同于纸质文件计算机管理的方法,其系统管理的数据、工作流程、功能等都将有所改变[1]。软件功能缺陷或不够人性化难以满足土地档案管理数字化管理的需求,给信息化建设带来了一定的困难。
2 信息化建设在土地档案管理中的实现对策
2.1强化档案意识,健全各项规章制度,建立档案管理的长效机制
土地档案管理是土地资源开发和利用的依据。各级领导应重视、关心、支持档案工作,进一步提高档案工作重要性的认识,一是要加强档案宣传,做好《档案法》和《档案法实施办法》等法规的宣传,让档案工作的重要性深入人心;二是要加强对档案工作的领导,切实把档案工作列入年度工作计划和领导工作的职责范围,及时分析研究解决档案工作遇到的问题,并把档案工作列入本部门年度考核范围,为档案事业发展创造一个良好的内部环境[2]。
土地档案管理是一项政策性很强的工作,需工作人员严谨对待。各级土地管理部门,应根据档案收集、整理、保管和利用,按照《土地管理档案暂行规定》制定相应的规章制度。建立档案立卷归档制度、档案保密制度、档案管理制度、档案鉴定销毁制度。明确档案人员岗位职责,量化档案管理工作,制定考查、考评办法,考核、监督档案管理人员,以期提高工作效率,完善档案管理。
2.2加强档案人员队伍建设
土地档案管理工作的关键是有一支优秀的队伍。造就一支既懂专业技术,又具有现代化管理水平的复合型档案管理专业人才队伍,是提高现代化设备应用水平的重要途径[3]。所以,档案员不仅要热爱自己所从事的档案管理工作,更要具有细心、踏实的工作态度,同时,还要掌握一定的信息技术水平,熟练操作档案管理软件。鉴于目前档案管理人员年龄相对较大,计算机水平较低,使用软件进行档案管理时难免不便。所以,应抓好不同层次管理人员的电脑知识与技术的培训,运用多种培训方式,使档案人员尽快掌握档案立卷归档工作流程和档案目录输入进一步规范,提高档案工作效率。在业务上多多交流,逐步提高计算机操作水平,尽快适应时展的需要。
2.3加强基础设施建设,开发或引进先进的档案管理软件
信息化管理离不开些基本的软硬件设施,因此国土资源部门应该加大投入,为土地档案实现信息化管理创造一些基本条件,而不能因为土地档案管理部门目前不产生较大的经济效益就舍不得投资[4]。计算机的普遍应用,使得土地电子档案数量大幅增加,相应的管理方法也需要改变,之前的硬件设备和粗放的管理模式都已经不能满足土地档案资源现代化管理的需求。这就需要提高计算机硬件水平,添置高性能的服务器和终端设备。更重要的是要结合土地档案管理实际工作开发或引进与之相适应的档案管理软件,如专业的土地档案管理信息系统,全面推动土地档案管理信息化建设。
3结论
加强档案管理信息化建设,提高档案管理水平,促进土地档案信息共享,指导土地资源高效的开发和利用,这不仅需要档案管理人员具有严谨的工作态度,更需掌握一定的计算机水平,熟练操作相关软件,这样才能保证土地档案资料的有效利用。
参考文献
[1]李慧玲.GIS技术在档案管理中的应用[J].软件导刊,2011,10(4):13-14.
[2]张珍.土地档案管理存在的若干问题及对策[J].老区建设,2008,6:23-24.
土地档案是国土资源管理部门在土地资源开发、利用的过程中形成的一系列的文字、图表、音像等资料,记载了土地资源开发、利用的全过程,包括土地调查、土地勘测、土地登记、土地规划、土地承包、土地流转、土地纠纷解决等内容,其可分为地籍管理档案、建设用地档案、土地监督管理档案、土地利用规划档案等。科学、高效的管理土地档案,有助于土地资源的合理开发与利用。但是,随着经济的不断发展,国土资源的利用和开发工作也越来越多,土地档案数量及管理难度也急剧增加。传统的管理方式已经无法满足现在现代土地档案管理的需求,档案材料的检索困难,无法共享,难以更新等问题都要求土地档案的管理要借助现代信息技术来完成。
一、 当前土地档案管理信息化建设中存在的问题1、对土地档案作用的认识不足,不重视信息化的建设土地档案的管理不能直接的产生经济效益,而且费时、费力,导致领导者的档案管理意识薄弱,档案管理的价值常常被忽视,工作上敷衍了事。部分领导对档案作用的认识不足,没有把土地档案管理工作放在其应用的高度来抓,档案管理的信息化建设就更无从谈起。2、 档案管理人员的信息技术水平有待提高近年来,土地档案管理工作的重要性愈发凸显,部分国土资源管理部门开始重视信息化建设,实施土地档案的数字化管理。但由于部分年龄偏大的工作人员信息技术水平较低,难以在短时间内适应新的档案管理模式,应用计算机管理土地档案的效率甚至低于传统方式,数字化管理模式受到排斥,降低了土地档案信息化建设的速度。3、硬件设施和软件资源欠缺土地档案的信息化管理需要借助良好的计算机硬件和软件系统的支持,目前,部分基层部门设备陈旧老化、配置较低,使得国土资料归档、储存处于尴尬的境地。另外,由于电子档案管理理论的不成熟,目前国内研制的档案管理软件呈现出一些问题:1)多是单机版的电子档案管理软件,支持网络环境的不多;2)软件的开发平台、工具比较陈旧;3)多是针对某一特定种类档案的管理,不具备通用性;4)多是对已经归档的档案进行管理,忽略了归档过程的自动化;5)多是对纸质档案的计算机辅助管理,由于电子文件有不同于纸质文件的特性,所以电子文件的计算机管理应有不同于纸质文件计算机管理的方法,其系统管理的数据、工作流程、功能等都将有所改变。软件功能缺陷或不够人性化难以满足土地档案管理数字化管理的需求,给信息化建设带来了一定的困难。二、 信息化建设在土地档案管理中的实现对策1、强化档案意识,健全各项规章制度,建立档案管理的长效机制土地档案管理是土地资源开发和利用的依据。各级领导应重视、关心、支持档案工作,进一步提高档案工作重要性的认识,一是要加强档案宣传,做好《档案法》和《档案法实施办法》等法规的宣传,让档案工作的重要性深入人心;二是要加强对档案工作的领导,切实把档案工作列入年度工作计划和领导工作的职责范围,及时分析研究解决档案工作遇到的问题,并把档案工作列入本部门年度考核范围,为档案事业发展创造一个良好的内部环境。土地档案管理是一项政策性很强的工作,需工作人员严谨对待。各级土地管理部门,应根据档案收集、整理、保管和利用,按照《土地管理档案暂行规定》制定相应的规章制度。建立档案立卷归档制度、档案保密制度、档案管理制度、档案鉴定销毁制度。明确档案人员岗位职责,量化档案管理工作,制定考查、考评办法,考核、监督档案管理人员,以期提高工作效率,完善档案管理。2、加强档案人员队伍建设土地档案管理工作的关键是有一支优秀的队伍。造就一支既懂专业技术,又具有现代化管理水平的复合型档案管理专业人才队伍,是提高现代化设备应用水平的重要途径。所以,档案员不仅要热爱自己所从事的档案管理工作,更要具有细心、踏实的工作态度,同时,还要掌握一定的信息技术水平,熟练操作档案管理软件。鉴于目前档案管理人员年龄相对较大,计算机水平较低,使用软件进行档案管理时难免不便。所以,应抓好不同层次管理人员的电脑知识与技术的培训,运用多种培训方式,使档案人员尽快掌握档案立卷归档工作流程和档案目录输入进一步规范,提高档案工作效率。在业务上多多交流,逐步提高计算机操作水平,尽快适应时展的需要。3、加强基础设施建设,开发或引进先进的档案管理软件信息化管理离不开些基本的软硬件设施,因此国土资源部门应该加大投入,为土地档案实现信息化管理创造一些基本条件,而不能因为土地档案管理部门目前不产生较大的经济效益就舍不得投资。计算机的普遍应用,使得土地电子档案数量大幅增加,相应的管理方法也需要改变,之前的硬件设备和粗放的管理模式都已经不能满足土地档案资源现代化管理的需求。这就需要提高计算机硬件水平,添置高性能的服务器和终端设备。更重要的是要结合土地档案管理实际工作开发或引进与之相适应的档案管理软件,如专业的土地档案管理信息系统,全面推动土地档案管理信息化建设。三、加强档案管理信息化建设,提高档案管理水平,促进土地档案信息共享,指导土地资源高效的开发和利用,这不仅需要档案管理人员具有严谨的工作态度,更需掌握一定的计算机水平,熟练操作相关软件,这样才能保证土地档案资料的有效利用。
参考文献
[1]李慧玲.GIS技术在档案管理中的应用[J].软件导刊,2011,10(4):13-14.
[关键词]计算机组成原理;教学方法;实验教学
[中图分类号]G650 [文献标识码]A [文章编号]1672-5905(2009)01-0081-02
一、课程教学现状
“计算机组成原理”是计算机本、专科专业的一门核心课程,它在计算机学科中起着承上启下和继往开来的作用。该课程主要讲解单台计算机的完整组成原理和内部运行机制,其工程性、实践性、技术性都比较强,还强调培养学生的动手动脑能力、创新意识、实验技能。这些要求更多的是通过教学互动、课后作业、教学实验、课程设计等环节来完成,要求学生有意识地加强分析和解决计算机系统实际问题的能力,尤其对自身底子薄的学生,及社会需求的应用型人才,所以需要对该课程内容加以改革,特别是实验教学,更应改进教学思路和教学方法。
目前,我国大多数高校制订的计算机专业培养目标中都会强调培养具有较强的软件和硬件设计能力,但实际教学中,计算机硬件教学却是较为薄弱的部分。主要原因是:第一,计算机硬件技术发展迅猛,但使用的教材、传授的知识却远滞后于发展,学生的学习劲头不足,兴趣不高。第二,传统教学模式以老师为主体,学生跟着老师走,被动接受知识,且教学手段单一。学生的主体地位没有得到充分体现,其学习的主动性没有得到挖掘。第三,由于实验经费、重视程度等方面的原因,大多数高校计算机组成原理实验设备更新速度慢。
二、教学方法的改革策略
(一)精选教材,组织内容
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是进行教学的基本工具,好的教材是教学成功的重要保证。目前,高校采用的教材多为清华大学出版社王诚主编的《计算机组成原理》、科学出版社白中英主编的《计算机组成原理》、高等教育出版社唐朔飞编写的《计算机组成原理》、清华大学出版社王爱英主编的《计算机组成与机构》等等。我们针对学生特点和课程特征,多年来采用清华大学出版社王爱英主编的《计算机组成与机构》,从第2版一直使用到第4版。这些书籍结构合理、重点突出、深入浅出、知识点环环相扣,有利于教师合理的组织教学内容:以冯・诺依曼结构为主要线条,分别讲解计算机的五大基本部分,按照自顶向下,由表及里的层次结构向学生逐步展示运算器、存储器、控制器、输入输出设备的构成和原理;同时教材从整体到部件,再从部件到整体,使得学生对“整机”概念加深了理解。
(二)形象教学,启发学生
计算机组成原理中有很多难理解的概念、专业术语和重要部件工作原理,用生活中通俗易懂的实例做类比,用多媒体教学手段做模拟,充分发挥学生的想象力,让学生把抽象的模型变成具体的、实际的模型。比如CPU中指令的执行过程,在时间上依靠时序控制,空间上用不同的部件区别,学生很难形象理解,大脑里形不成具体的模型。我们让每一个学生利用flash或Dreamweaver制作CPU中指令执行过程的动画,通过这种亲自动手模拟实验,学生在大脑里清晰地构造出了CPU的模型、指令的运行过程和微程序的控制方法。通过对多届学生的统计调查,这种方法对理解部件的工作原理很有效。由此激发学生学习该门功课的积极性,产生学习计算机原理课的动力。
在计算机组成原理课程的教学中应用启发式教学方法,充分调动学生积极性,让学生积极主动学,参与教学过程,主动获取知识。计算机原理课理论性强,概念抽象。要使课上学生有所求,有所得,就必须加强预习,带着问题预习,在预习中找答案,再找出新问题,再带着问题进课堂。比如讲解硬盘的接口时,提出目前使用最多的是什么接口?SATA接口的传输速度为什么比PATA接口的快?PATA接口为什么不再使用?这些问题留给学生讨论,课堂上让学生讲解,教师最后总结。课堂是师生交流、生生交流、生师交流的场所,是学生解开问题疑团的场所,是学生获取并建构知识的场所,利用课堂才能使学生的知识得以建构,得以系统化,得以应用,而这一切都必须要以学生认真预习新知识、体验新知识为前提。
(三)加强实验,培养能力
计算机组成原理实验在整个教学工作中占有重要位置,必须选择性能良好、合适的实验设备,再辅以先进的实验手段。我校多年来一直使用清华大学研发的实验设备,从tec-2到tec―xp,由于它功能齐全,既是8位机又是16位机,既有组合逻辑控制器又有微程序控制器,还有自己的监控程序和指令系统,是一台真正的计算机系统;tec―xp的缺点是工艺复杂,有100多个发光二极管、100多个跳线短路开管,预留学生自己可以扩充的硬件区域少,所以入门较难。我们将多媒体教学融入实验教学中,运用flash、Dreamweaver等软件自行研制开发计算机组成原理配套的实验教学课件。课件具有演示直观、动态感强的特点,易于学生理解;能完成实验的动态显示和模拟仿真,满足了课堂所需要的实验要求,强化了学生的操作技能和理论知识应用能力的培养,提高了学生的自学能力和设计能力。
逐步建立开放性的实验环境(教学时间开放、教学内容开放、实验元器件开放)。允许学生结合课程学习及自己的专业特点、时间安排或兴趣爱好提出实验题目、设计实验方案或实验构想,并可在一个较宽松的实验环境和可灵活选择的时间范围内完成。教师积极鼓励学生大胆提出自己的实验思路和构想,尽力创造条件引导和支持他们开展有意义的实验研究。设置这样的实验环境和条件,有利于培养学生主动学习的能力和创造意识。
(四)加强科研,锻炼研发能力
支持大学生的创业和科研创新热情是提高学生创新精神和实践能力的重要环节。经调查统计有20%的大学生有科研创新的欲望,教师要积极引导和鼓励大学生树立创新意识,吸收学生参与教师的科研活动,让学生投身科技创新实践。我系部分学生在指导教师的带领下,研发了《基于vc++的计算机原理虚拟实验系统》。该项目利用高级语言实现计算机组成原理课程所需的实验项目。在研发过程当中,学生不仅要深刻理解计算机各部件的工作原理,同时要结合计算机组成原理实验箱功能、实验教程的设置。这一措施有效地调动了学生科技创新的积极性,促进了学生创新精神和动手能力的培养,加强了学生对计算机组成原理课程的兴趣,鼓励广大学生按自己的兴趣去选择自己的“创新”课题,发挥自己的潜能,培养自己的创新意识。
(五)网络开发,交互教学
关键词:计算机软件、著作权模式、专利权模式、专门法模式
在计算机技术发展的推动下,人类社会已经渐次进入知识社会。知识社会无疑是以计算机技术和互联网为基础的,而计算机软件则无疑是其中的重要部分,离开计算机软件,知识社会就无法运转。虽然现在我们已经建立了以著作权为基础的计算机软件保护制度,但正如日本学者中山信弘先生所指出的那样:软件的发展特别迅速,无论采用那种法制,也总难免很快就成为落后于时代的东西。就从这种观点出发,今天虽然把软件的法律保护的中心,确定为著作权法,但仍然需要经常去探讨和研究将来的法制方向问题[1].而且无庸讳言的是,现行的著作权保护模式也并不十分令人满意,反对的呼声和寻求新的保护模式的努力也从未断绝[2],人们期待着计算机软件保护制度的进一步完善,其中选用何种方案即保护模式无疑是计算机软件保护制度进一步完善的首先要解决的问题,本文即对此问题进行研究。
法律保护模式的选择问题无疑也是一种法律制度的选择,自上一世纪三十年代科斯的《企业的性质》一文发表以来,新制度经济学已获得了很大的发展,成为经济学中的显学。虽然它不过是经济学的一个分支,研究结论也并非无可指摘,但是它无疑为我们选择一种制度(法律保护模式)提供了一些法律背后的分析因素,对法律保护模式的选择不无意义。其中制度影响理论家A.爱伦。斯密特的SSP分析范式对我们借鉴意义最大,他的分析范式包括三个部分:状态(Situation),是指个人、团体和物品的特性(状态),其中物品的特性包括非相容性使用、规模经济、共享性、排他性、占先性、交易成本、剩余以及波动性供求等,其中重点是物品的特性;结构(Structure),是指权利结构,它代表着一个社会的游戏规则;绩效(Performance),是指财富在不同人之间的分配。状态是分析的出发点,它是影响制度绩效的最重要的因素[3].在制度设计与影响理论中,A.爱伦。斯密特把物品的状态放到了前所未有的地位。另根据法学理论,民事权利客体在民事法律关系甚至整个民法中都是很重要的。我国学者认为,客体在民事法律关系中居于重要地位,没有客体,主体的权利义务就丧失了客观依据,成了空中楼阁;而且主体不同,也往往会使民事法律关系的性质和内容发生变化[4].在谈论知识产权的客体时,刘春田教授指出:对象的自然属性的差别是导致法律关系不同的决定因素。民事权利中的财产权之所以区分为物权、债权和知识产权,正是由于它们各自对象的自然属性即存在方式的差异所致。物权的对象为物,债权的对象是行为,知识产权的对象则是以“形式”为存在方式的知识[5].在谈到物权的客体物时,我国学者指出:物的概念之所以重要,因为它在权利的建构中起着“支点”的作用。这个“支点”作用可以简单地表述为:一种法律所建构的权利,其内容取决于与此行为相关联的物。反过来表述就是:物决定行为的内容,行为的内容则决定权利的内容[6].以上经济学与法学学者的看法可以说是不谋而合。本文主要借鉴了新制度经济学的一些研究成果和方法并结合法学理论对计算机软件法律保护模式进行研究。因此本文首先对计算机软件法律保护问题及其模式的产生与发展进行了简要回顾,接着采用新制度经济学和法学的研究方法与成果,分析了计算机软件法律保护的现行法律框架下的可能的著作权模式和专利权模式,然后研究了计算机软件的特点并把其与作品与发明进行了比较,得出了计算机软件法律保护模式的选择结果,最后对计算机软件法律保护制度进行了初步设计。
一、计算机软件法律保护问题的产生及法律保护的理论与实践
计算机软件法律保护问题的产生原因与发展史无疑对探讨计算机软件法律保护模式具有重要意义,因此我们必须首先研究计算机软件法律保护问题的产生过程以及计算机软件的法律保护史。从历史眼光来看,计算机软件法律保护是计算机技术尤其是软件技术发展和计算机软件产业化的结果。计算机技术包括计算机硬件技术和计算机软件技术,软件技术与硬件技术共同构成并决定着计算机技术的发展。虽然计算机软件技术是在硬件技术基础上并以其为前提发展起来的,但是随着计算机技术的进一步发展,计算机软件技术就不仅仅只是被决定因素。硬件技术使计算机的功能空前强大,需要软件技术去实现。因此计算机软件技术在计算机技术中的比重越来越大,软件技术越来越重要,计算机软件与硬件技术成为了既互相制约又互相相对独立的关系。计算机软件产业化及软件技术逐步相对独立导致了计算机软件法律保护问题的产生。
早在现代计算机产生之前人类的计算技术至少已经发展了近两千年,此过程中曾经产生了算筹、珠算盘、计算尺以及初具现代计算机模型的手工的和自动的机械式计算机、数字式自动计算机。但是直到1941年德国工程师朱斯(K. Zuse)历时七年研制成功的Z-3计算机才才产生了世界上真正的第一台通用程序控制计算机,而至1946年埃克特和莫克利历时三年研制成功的ENIAC的诞生产生了世界上第一台通用电子计算机,标志着现代计算机的产生。虽然自从人类最早的计算工具算筹产生也就同时产生了计算软件。如春秋时期就已经很流行的乘法“九九”口诀,此后制定的多位乘法、除法、开平方法、解多元一次方程组的计算程序、重因法、身外加减法、求一法等以歌诀形式出现的乘除捷算法等等。但是计算工具的软件和计算机软、硬件的出现并没有马上导致计算机软件的法律保护问题,因为此时不仅计算机软件而且整个计算机领域还远没有达到产业化的程度,而所存在的问题也只不过是如何继续开发计算机硬件技术从而提高计算机总体性能的问题,计算机产业还远没有建立,计算机软件也还远没有任何独立及产业化的迹象,计算机软件的法律保护问题也就不可能被提上日程。
直到二十世纪五十年代,计算机开始产业化的进程。1952年,IBM公司推出第一个批量生产计算机IBM701.其后IBM公司又开发出IBM650这种价格比较便宜的小型机,最后销量超过了一千台。至五十年代末,整个美国计算机年生产量已经达到上千台。但是直到此时,计算机也基本上仍然局限在政府的军事部门以及少量的研究机构,还远没有为社会大众所熟悉,至1962年,美国的总计算机数也不过刚超过万台。直到五十年代末六十年代初,由于晶体管计算机的研制成功,计算机进入了第二代。IBM公司采用在继承的基础上改进的策略成为计算机发展史上的重要事件,这种策略使IBM公司的计算机生产形成了计算机族,不仅缩短了新机器的研制周期,降低了生产成本,也实现了程序兼容,方便了新机器的使用。此后很多计算机厂商纷纷效仿,从而使计算机迅速走上产业化发展的道路。1964年IBM公司更是投资50亿美元开发IBM360系统,由于它具有通用化、系列化和标准化的特点,性能价格比高,取得了很大的成功,到1970年7月1日止共销售了三万二千三百台,为计算机的产业化作出了巨大的贡献。
随着计算机硬件技术的发展,计算机软件也取得了很大的进步,高级程序语言、操作系统、应用软件均取得了很大的成功。随着计算机应用的不断发展,计算机软件也日积月累,形成了极为宝贵的知识资源,它的价值已超过了计算机硬件本身,甚至可以说,计算机软件才是计算机系统的真正的价值之所在。1959年美国出现了第一家独立的软件公司,开始了软件产业的建立过程。1966-1968年间日、德、英等国也相继开始了自己的软件产业的的建立。1969年6月IBM公司率先宣布实行“价格分离”政策,决定从1970年1月1日起实行软件与硬件价格分开计算,应用软件和语言处理程序要单独收费,但操作系统仍和硬件一起收费。此后,世界上的主要的计算机公司纷纷效法,不仅软件单独计价出售,其他计算机服务经营项目(如系统分析与设计、咨询、培训等)也单独计价,使软件业和计算机服务业的形成和发展迈出了关键的一步[7].从此设计与生产计算机软件的产业才与制造计算机硬件的产业分开,计算机软件技术逐渐走在相对独立的发展道路上,计算机软件也已实现了产业化。也正是在此时,计算机软件的法律保护问题才成为急迫的问题被提上议事日程。德利娅。利普希克指出:虽然自1964年起IBM360的问世使得计算机的使用开始普及,但是那时侯,计算机(硬件)和为满足用户需要而编制的程序和使用手册(软件)是一并出售的,当时由于程序被看作是计算机的组成部分并受到工业产权的保护,所以尚未提出程序的保护问题。但是不久人们逐渐抛弃了那种把与计算机相连的程序商品化的做法,因此两个市场建立起来了,因而必须保证程序受到独立的和充分的法律保护[8].
计算机软件法律保护问题被实践提出来了,于是,人们提出了各种各样的计算机软件法律保护建议与方案,进行了计算机软件保护立法。有代表性的建议或方案有:①六十年代联邦德国奥尔施莱格(H. ?hlschlegel)和美国学者加尔比(E.Galbi)的注册保护建议方案。②1968年英国学者森汉(D. A. Senhenn)提出的版权法模式。③世界知识产权组织关于保护计算机软件的结合了商业秘密法、专利法、著作权法甚至反不正当竞争法的混合方案。④1984年美国国际商用机器公司提供给我国的关于暂行以版权法保护计算机软件的建议。⑤1984年日本通产省提出的关于制定新的法律-程序权法的建议。⑥1986年德国知识产权法学家迪茨博士(Dr. A. Dietz)提出的保护计算机软件的邻接权模式建议。⑦经济合作与发展组织的保护计算机软件中的数据的数据保护准则[9].这些保护计算机软件的建议在世界各国以及国际公约中取得了一定的成果-世界各国以及国际公约的法律保护模式。
1972年菲律宾率先把计算机软件列为版权的保护对象,其后美国于1980年、英国、法国、联邦德国、日本等于1985年相继修订版权法把计算机软件纳入版权保护对象中。时至今日,总体而言,世界各国的计算机软件保护模式基本上是版权法模式,如世界各主要发达国家美国、英国、法国、德国、加拿大、日本、澳大利亚等国的立法以及发展中国家的匈牙利、印度、菲律宾、我国台湾省、新加坡等国家和地区的立法,当然在这些国家的立法中有些国家明确排除了专利法对计算机软件的保护,如英国法等,也有一些国家同时承认专利法对计算机软件的保护,如美国法、西班牙法和匈牙利法等。同时也有一些国家采用的专门法的模式,如保加利亚和韩国的计算机软件保护模式[10].在国际公约方面,1994年世界贸易组织的《与贸易有关的知识产权协议》第十条即是计算机程序与数据的汇编,从而正式把计算机软件纳入了知识产权国际公约中;1996年的《世界知识产权组织版权条约》第四、第五条分别规定了计算机程序和数据汇编(数据库),并且把计算机软件与著作权领域影响最大的《伯尔尼公约》联系了起来,虽然该公约至今尚未生效,但无疑它是计算机软件国际保护的进一步发展。
从以上计算机软件法律保护的理论与立法的演变尤其是立法实践来看,著作权法模式已经是当前的主流,但是计算机软件的著作权保护模式的发展也不是一帆风顺的,反对的呼声也从未停止,著作权专家强调指出计算机程序没有文学艺术作品的特点。不过七十年代上半叶德国教授欧根。乌尔默为教科文组织和世界知识产权组织发表的研究报告产生了重要影响,欧根。乌尔默在比较了将程序输入计算机和固定作品的过程进行了比较,最后得出计算机程序可以受著作权保护的结论。于是1972年菲律宾,1980年美国将计算机程序纳入著作权保护[11].此后世界大多数国家也逐渐采用著作权保护计算机软件,直至1994年的《与贸易有关的知识产权协议》与和1996年的《世界知识产权组织版权条约》著作权模式被国际公约所采用。但是计算机软件的著作权保护模式确立的支持与反对意见似乎同样的多。批评大体有:①人不能直接识别计算机程序,它主要属于实用而不是美学范围;②著作权不保护思想,计算机程序应受专利权保护;③应当保护的是计算机程序的内容而不是其正式表现形式,后者才属于著作权范围;④保护期限太长,不适用计算机程序;⑤发展中国家的发展问题;⑥用户应有备用拷贝,著作权法没有规定这一可能性;⑦会歪曲著作权制度。支持意见有:①专利权也同样不保护思想,思想也不应受保护,而且著作权保护内容;②实用而非美学并不表示计算机软件不能受著作权保护;③发展中国家也同样要保护计算机软件,否则也会影响其本国的软件产业;④著作权的不用履行手续是其最大的优点[12].
实质看来,无论支持还是反对意见,几乎均是从专利权与著作权比较角度来说的。人们之所以如此,原因大概在于,只有把计算机软件的法律保护纳入既定的已经成熟的框架内才能更快更有效,因为寻求与建立全新的计算机软件保护模式是需要花大量的时间的,这是不符合主导当前世界事物的各个发达国家,尤其是美国的利益的。无怪乎美国贸易代表在乌拉圭回合之前威胁说如果新一轮贸易谈判不包括知识产权、投资和服务贸易,美国就拒绝参加。此后美国还动用“特殊301条款”对其他国家进行威胁[13].可以说,《与贸易有关的知识产权协议》的签定美国功不可没,因为很多国家包括我国都是在美国的强烈要求下加快了自己的知识产权立法步伐。计算机软件的法律保护亦莫不如此。尤其是澳大利亚以版权法保护计算机软件的法律修订过程极其短促,从开始考虑到法律生效不到半年时间。其直接导因可以说是美国苹果公司的诉讼,而更深的原因或许是美国的压力[14].虽然日本理论与实务界原来就有专利权与著作权模式之争,但是日本采用著作权模式与美日贸易摩擦以及美国的压力不无关系[15].现行的计算机软件法律保护的著作权模式对于保护计算机软件,促进计算机软件产业的发展功不可没,但是短视与实际利益以及计算机软件超级大国的骄横使得计算机软件的法律保护模式的选择被局限于现行的比较成熟的已有的法律框架内,而眼光局限于此所选择的计算机软件法律保护模式的科学性与质量也就不可能不大打折扣。因此我们有必要在仔细评价现行模式并比较各种可能的模式的基础上选择出最科学的计算机软件法律保护模式。
二、法律保护模式分析:著作权模式与专利权模式
根据制度经济学和法与经济学的研究,物品的状态对制度设计与选择具有决定作用[16].反过来,制度设计与选择也一定要与物品的状态相协调。因此,我们的研究不仅要分析制度的结构,而且也要分析制度所调整的领域的物品的状态。前述的法学的研究也表明,权利客体的性质特点对于法律关系与法律制度也具有决定性的影响。因此,为了分析比较著作权模式与专利权模式并且探讨计算机软件适合于用什么模式来保护,我们需要既分析这两种法律的制度结构,也需要研究两种制度所调整领域的物品的状态(即权利客体,下同),并且研究这两种法律保护模式所保护的对象的状态是否与计算机软件的状态相同。如果与著作权模式所保护的对象作品的状态相同则计算机软件应采用著作权模式,如果与专利权模式所保护的对象发明的状态相同则计算机软件应采用专利权模式,如果均不相同,则应探讨计算机软件的专门法保护。在著作权模式成为计算机软件法律保护的主流模式的过程中至今人们已经提出了各种各样的计算机软件法律保护模式,可以说传统的知识产权法领域几乎均被涉及。虽然至今著作权模式已经成为主流,但它并非不可动摇。而且立法上的优势并不总能证明方案的科学性,计算机软件法律保护模式还有探讨的余地。因此本部分就研究各种主要的模式,从这些可能的法律保护模式的保护对象特点及调整要求、功能、价值取向、效率等角度对它们进行分析。本文认为,现今已经成为主流的著作权模式、专利权模式、以及独立的专门立法模式是三种主要的可能的基本模式。至于其他法律,商业秘密法不利于计算机软件的公开、传播与应用,反不正当竞争法基本上是一种防卫性的法律,很少给予积极权利,也不利于计算机软件的充分保护,侵权行为法则主要与其他权利法如物权、债权以及传统的知识产权等相对应,是所有民事权利的共同的保护手段,即便在制定了专门法或者选定了正式的保护模式之后也仍将在计算机软件法律保护方面起重要作用。因此,这些法律虽然在计算机软件法律保护方面不可或缺,但是却或者本身不足以作为计算机软件的法律保护模式,或者不能象传统民法一样对当事人赋予正面的权利,不足以作为计算机软件的主要法律保护手段。至于专门立法模式虽然也是可能的选择,但它是人们根据不同的目的从自己的角度设计的,没有一定之规;而且如果传统的保护模式已经足够,我们就没有必要再另辟奚迳。只有传统模式不足以保护计算机软件时我们才有必要研究与设计专门的立法。因此本部分将分析属于传统知识产权法领域的著作权模式和专利权模式的制度结构及其特点和这两种模式所保护的物品的特性。
(一)专利权法与著作权法所保护的物品的状态(特点)。专利权与著作权的保护对象分别是发明与作品,它们是决定制度的最重要的因素。那么发明与作品有什么区别呢?日本学者指出了发明与作品的两点区别:首先,作品是对人的思想、情感的表现,是人格的体现物,其中反映了个性,孕育着无限表现上的可能性,不存在模仿他人作品的必然性。因此著作权法保护的作品必须是表现独立个性的作品。而与此相反,发明是一种技术,技术与作品所属的艺术领域相比,本质上没有个性,是客观的,一旦作出发明,任何人沿着该思路实验,均可以得到相同的结果,是一个收缩的世界;其次,正由于作品与发明的以上的特点,作品的价值不存在绝对的标准,一般而言无法对其经济价值进行衡量。而发明则不然,进行价值(效果、效用)判断是可能的,可以用是否速度更快、更耐久、更能以低价格被生产或生产这种标准去衡量[17].除此之外,应该还有一些区别:首先,虽然没有具体统计数字,但不可否认的是从作品的经济价值上,一部作品的价值相对来说一般既难以衡量,而且也要比一项发明低,并且发明的价值是很容易被估价的;其次,作品的数量是发明的数量所远远不能比的,因为任何人均可能搞出作品,但却没有几个人拥有发明,尤其是狭义上的发明。即便是发明的标准再降低一些,发明的数量也不会比作品多。这是由作品表现的多样性和发明的客观性所决定的;第三,作品的价值相差较大,普通人的作品可能一文不值,名家的手笔则可能价值千金。而发明的价值则差不了这么多。这也是由作品表现的多样性和发明的客观性所决定的。第四,人们创造的动机也有所不同,创作作品目的主要在于表达自己的思想与情感,而创造发明虽然一定程度上也能体现人的人格,但主要目的无疑是为了经济考虑。当然这几点均是相对而言的,并非绝对,但是其区别却是有价值的,它们可能影响制度的设计。
另外,从功能上来看发明的主要功能是为产业发展做贡献,主要推动人类物质文明的进步,而作品的主要功能则主要是为文化发展做贡献,主要推动人类的精神文明的进步。
(二)著作权模式与专利权模式的制度结构及特点。从保护对象上,著作权法保护的对象是文学艺术和科学作品,专利法保护的是发明[18],作品是人的思想或情感的表现,大体而言作品可以分为科学作品(如学术论文、产品设计图纸等)和艺术作品(如小说、戏剧、美术、雕塑等)两大类,而发明按照日本专利法的规定则是指利用自然规律的技术构思的高度创造,一般包括狭义的发明与实用新型,有的国家还包括外观设计;从保护条件上,著作权法对作品的条件要求是具备独创性,在有形介质上固定是有些国家的要求,而专利法对发明的要求是具备新颖性、创造性[19]与实用性,并且比较具体而严格;从权利的内容上,著作权除包括财产权外,还包括精神权利,而专利权则基本上是一种财产权;从保护的绝对性上,著作权法对作品的保护的独占性要比专利法弱,即他人如果碰巧创作出完全同样的作品,只要其是独立创作的,则也会受著作权法保护,而专利法则保护唯一的发明,其他人尽管是独立作出的,只要是同一发明,也不能使用,更不能享有专利权;从权利取得上,著作权的取得不象专利权那样要求有严格的手续,其权利是自创作完成起自动取得,而且其权利维持也不需要象专利权的维持一样支付维持费;从保护期上,著作权的保护期要比专利权的保护期长得多;从权利限制上,专利权一般适用于强制许可,而著作权则一般不适用于强制许可;从制度功能上来看,专利法有着促进公开的作用,而著作权法则不具这种作用,因此专利法更加有利于技术的传播与应用,而著作权法对作品的传播与应用似乎采用了一种中立的立场。
从法律的制度结构上看,专利权与著作权在保护对象、保护条件、权利的内容、保护的绝对性、权利取得、保护期、权利限制等方面有着不同的制度安排与设计,这些制度安排与设计的不同使得专利权模式与著作权模式在功能、价值取向、效率[20]等方面均有所不同:在功能与价值取向上,专利法以刺激更加优秀的技术的开发(与公开-笔者)为手段,达到促进产业发达的目的,与此相反,著作权法以发展多样性的文化为目的,不过分考虑产业政策[21];在制度效率上,专利法需要登记和权利维持费,制度的交易成本较高,适宜于价值较高的物品,而著作权法则相反[22].
一、调查内容与方法
此次问卷调查分为学生卷和教师卷两个部分。学生问卷涉及楚雄市8所中学一至三年级的学生,共发出问卷100份,其中一年级35人、二年级35人、三年级30人,回收97份,有效问卷97份。教师问卷涉及师院楚雄市5所中学的信息技术教师,问卷共发出35份,回收30份,有效问卷30份。
二、目前初中信息技术课程中德育渗透现状的分析
1.对学生的调查结果分析
(1)学生上网基本情况
本部分设计了8道题,通过统计可以看出,学生家里有计算机的占80.4%,能上网的占70.1%;每天上网时间在3小时以上的占30.9%,上网地点主要是家里(66.0%),也有21.6%是在网吧。上网主要是以娱乐为主占到27.8%,用于学习的占14.3%。学校配有两间及两间以上计算机室的占90.7%。从中不难看出,一方面现在的初中生学习环境和学习条件极大地得到改善;另一方面部分初中生把网络当作娱乐的工具。因此,如何正确地引导初中生利用信息技术为自己的学习和发展服务是一个很重要的问题。
(2)学生对网络信息的看法
本部分设计了4道题,从统计结果可以看出,一方面学生对网络信息的看法持基本肯定的态度;另一方面学生也希望对上网给予适当指导。
(3)学生网络道德调查
本部分设计了5道题,从统计结果可以看出,学生对网络道德的重要性有一定认识,但也应看到部分初中生对网络道德认识不到位,网络德育素养还有待进一步提高。
(4)学生玩游戏调查
本部分设计了8道题,通过统计得出,有62.9%的初中生喜欢玩网络游戏,28.9%的学生迷恋游戏,这是值得关注的。在文明上网方面,有36.1%的学生承认有过骂人的经历,有44.3%的学生承认经常骂人。有46.4%的学生经常玩QQ农场,并且经常“偷”别人的东西。从短期来看,这似乎不能说明什么问题,但日积月累,一旦让学生形成习惯,在现实中就会有所反映,导致初中生行为习惯和社会责任感的缺失。
(5)教师及学生对信息技术课渗透道德教育的认识
本部分设计了7道题,通过调查统计分析可以看出,多数同学能接受在信息技术课教学中渗透德育教育的内容,并认为对自己的网络道德修养会有一定的帮助,但从中也可看出教师及学生对信息技术课渗透道德教育存在一定的差异性。
2.对信息技术课教师调查的结果
(1)个人基本信息情况
本部分设计了4道题,通过统计得出,信息技术课教师中有40%为男性、60%为女性,年龄在25岁以下的最多(占46.7%),工作年限在6~10年的最多(占46.7%),学历为中专和大专的比例均为43.3%,本科仅为13.4%。
(2)对学校德育工作的认识情况
本部分设计了4道题,通过统计得出,大部分信息技术课教师认为学校开展德育工作相当重要。但只有46.7%的教师认为自己所在学校德育工作开展得很到位,有70%的信息技术课教师听说过“在课程教学中渗透德育”,而有30%的教师“好像没有听说过”或“没有听说过”在课程教学中渗透德育。
(3)信息技术课程中德育渗透情况调查(见表1)
从表1中可以看出,信息技术课教师对在新课程背景下信息技术教材中渗透德育内容的了解程度存在一定的差异。特别是在研究信息技术课程中如何渗透德育显得较突出,大部分教师(83.4%)认为在课程教学中渗透德育会增加工作负担。
(4)学校对信息技术课程的重视程度、教师道德素养的调查
通过调查统计可以看出,信息技术课教师对信息技术课中渗透德育教育有利于促进学生网络德育素养的形成持肯定的态度,但有一定的差异性。其中有70%的教师在信息技术课中很少(或从来没有)开展网络德育教育或要求学生文明上网,有40%的教师在指导学生上机时偶尔提醒或很少提醒学生要遵守《机房管理》的相关规定等。
三、解决方法及策略
初中阶段是一个人道德素养形成的关键时期,作为一名初中信息技术课教师,在信息技术课教学过程中要加强对学生使用信息技术的人文、伦理、道德和法制的教育,培养学生良好的道德品质和团队协作精神,培养高度的责任感等。
1.学校领导要更新教育理念,加强信息技术课程环境建设
(1)学校领导要更新教育理念,树立“以人为本,全面发展”的育人观念
从教师个人基本信息中看出,信息技术课青年教师偏多,学历偏低,工作年限不长。因此学校领导要更新教育理念,加强信息技术课程建设,特别是对青年教师的培养和学科优秀团队的培植。
(2)加强对教师教学能力和专业素养的培养
一方面要加大对青年教师教学能力的培养。学校领导要从全局的高度来认识这个问题,通过各种渠道对青年教师教学能力进行培养。另一方面应加强对教师专业素养的提升,并给予一定的支持和鼓励,通过多种途径来提高教师的专业素养。
2.信息技术教师要不断提高自身的信息素养和道德素养
部分教师专业素养和道德素养相对不高,对信息技术课中渗透德育重视不够,重技术轻德育的现象普遍存在,这与《信息技术课程标准》中对学生进行信息素养的培养存在很大的差距。针对上述问题,教师应该从以下两个方面改进。
(1)以身示范,树立榜样
教师的信息素养对初中生信息素养的培养起到非常重要的作用,信息技术教师要不断加强学习,提高自身的信息素养和道德修养,以身示范,树立榜样。
(2)努力提高课堂教学能力
信息技术教师要不断更新自己的知识结构,在教学中不但要传授信息技术知识,还要根据不同的教学内容渗透高尚的道德情操和科学伦理精神,利用信息技术传播真、善、美,面对各种蛊惑人心的丑恶现象与行为能够做出正确的价值判断。
3.充分利用教材中渗透的德育内容,提高初中生的信息素养
楚雄市所使用的初中《信息技术》教材是由云南省中小学教材审定委员会编写的实验教材,教材包括了信息技术基础、计算机基础知识、办公自动化软件的应用、计算机网络基础及其应用、动画技术和机器人初步知识等板块。教材在体现技术性、科学性的同时,还蕴含着丰富的德育信息。
(1)利用“信息与信息技术基础”模块,在学习中增强学生德育意识
在信息与信息技术部分中,教师可根据教材内容,通过网络搜索一些“信息技术对人们生活的影响”的典型案例,一方面要让学生理解信息和信息技术给我们带来的便利;另一方面,让学生知道信息技术也带来一些负面影响,教育学生要合理使用信息技术,从而引导学生对信息道德、信息伦理、信息文化的感悟与内化,帮助他们形成正确的世界观、人生观、价值观,同时增强他们的网络道德观念和责任心。
(2)结合Office2003应用软件模块的学习,在应用中渗透德育教育
①在学习Word2003部分时,教师可根据教材内容,结合本地区少数民族的资料及本地经济、文化发展情况的资源,让学生在学习Word部分时,融入爱国、爱家乡、民族自豪感教育,同时要求学生在该部分内容学习中完成以热爱家乡、学校为主题的作品(电子小报)等。
②在学习Excel部分时,可结合本地区经济发展情况,引导学生运用Excel表格制作、数据统计和图表的应用来分析本地区经济发展情况,使学生更加热情地投入爱家乡、爱生活的实际行动中。
③在学习Powerpoint部分时,教师可根据教材内容,除事先准备好一些本地区少数民族的资料及本地区经济、文化发展状况的资源(图片、文字、声音)外,还可以让学生准备一些自己成长的素材(如照片、视频等),学生通过自己设计、制作成PPT演示文稿进行展示和交流,一方面培养学生爱劳动,珍惜劳动成果,同时也培养学生学会感恩、学会关心他人、关心社会;另一方面可进行协作学习,如以小组为单位进行专题性创作,并展示自己小组的作品。这样既符合协作学习的要求,也可对学生进行集体主义、价值观等的教育。
(3)在计算机基础知识和计算机网络基础及其应用模块教学中,进行科学观、行为习惯、爱国主义等教育,理解信息社会中的行为规范、道德准则和法律责任。
在学习计算机基础知识部分时,教师可根据教材内容联系我国计算机发展的实际情况,对学生进行科学观和爱国主义教育,通过对计算机硬件和软件的认识,教育学生要爱护计算机,形成正确使用计算机的良好行为习惯。
在学习计算机网络基础及其应用部分时,根据教材内容联系有关法律知识,培养学生遵纪守法的法制观念,在信息活动中自觉遵守法律法规的意识与行为习惯。让学生用百度(或Google)搜索《计算机软件保护条例》《专利法》《著作权法》等。在指导学生学习使用网络通讯工具进行交流时,也可以让学生利用搜索引擎查找一些互联网上聊天不当而引发的一些危害个人身心健康甚至生命安全的事例,让学生加强自我保护意识,并慎重结交网友;也可以让学生利用网络找一些青少年沉迷于网络造成对自己和社会的危害的实例进行案例教育。
(4)在制作电子相册和简单的影片中渗透德育教育
在对这部分内容进行教学时,由于教材强调综合实践性,因此可对学生进行爱家乡、爱班级的教育,同时由于本部分内容涉及一些具体的技术和方法,在教学中,对学生进行遵守与信息活动相关的伦理道德与法律法规,负责任地、健康地使用信息技术的教育就显得十分重要。
总之,针对当前信息技术课程中渗透德育的现状,学校、教师必须增强忧患意识和紧迫感。通过正确的引导,营造良好的网络道德氛围,引导初中生用好信息技术。
参考文献