硬件工程师总结十篇

硬件工程师总结篇1

[关键词]：计算机 硬件 专业人才 培养

一、当前各高校计算机硬件类人才培养现状

计算机硬件类人才培养是高校计算机专业人才培养的重要方向之一，也是适应当前社会发展的现实需要，但是当前各个高校在硬件类人才培养的过程中普遍地存在着一些问题，这些问题的存在也较为严重地影响了硬件类专业人才培养质量的进一步提高，主要表现于以下几点。

1.培养目标模糊，缺乏特色

高校中培养的计算机专业人才一般分为2类：一类是软件方面的专业人才，主要从事相关的计算机软件开发与维护、程序编写等偏软件人才，如各类软件工程师等。另一类是偏硬件方面的专业人员，主要从事计算机硬件方面的结构、工作原理、计算机硬件方面的设计与开发工作。当前我国高校在计算机硬件类专业人才的培养目标的制定上人才定位模糊，专业特色不明显，在实际的人才培养过程中“广而不精”，学生在硬件方面的专业知识不足，尤其是实际动手能力较差，不能很好地胜任计算机硬件方面的专业工作。

2.学生硬件动手能力不足

计算机硬件类专业所学的知R理论性较强，应用范围广，与实践联系十分紧密，因而对学生的实际动手能力要求极高，硬件类专业要培养的就是有较强的硬件设计、开发等方面的实际技能的应用型人才，硬件类专业的人才培养特点决定了其需要在相关实训设备、人员配备、资金等方面有较大的投入，为提高学生的动手实践能力奠定基础，然而当前高校在硬件类专业人才的培养过程中或多或少地忽视了学生实际动手能力的培养，突出表现在实验室设备不足、相关的人员不到位、理论教学和实践教学体系协调性缺失等情况，较为严重地限制了学生硬件方面实际动手能力的提高。

3.师资不足，尤以“双师型”教师紧缺

制约高校计算机硬件类专业人才培养的另一因素是师资因素，没有高素质的教师就不可能有高素质的学生。硬件类人才培养过程中对学生实践动手能力的高要求需要有一支既精通理论又拥有硬件动手操作能力的教师队伍，然而当前高校中硬件类专业的教师大多来自各高校毕业的硕博人员，其特点是理论知识丰富却缺乏相关的实践动手能力，这也在一定程度上影响了教师对学生实践动手能力的指导，长期的理论灌输也使得学生的专业热情降低，影响了培养质量。虽然不少高校也注意到了应培养和招聘更多的计算机类“双师型”教师，但是受制于工资待遇、教师编制等现实性因素，高校硬件类专业教师师资建设依然任重而道远。

二、改进高校计算机硬件类专业人才培养的措施

面对当前计算机硬件类专业人才培养过程中存在的突出性问题，有必要采取有效措施进一步改进当前硬件类专业人才培养现状，提高培养质量，笔者认为应着重从以下几个方面着手。

1.明确培养目标

培养目标作为高校教育活动的出发点和归宿，不仅深刻地影响教育者和受教育者个人，而且也影响到整个高校和社会的发展，对课程设置、教学活动等方面具有直接的指导作用和统筹作用，因此改进高校计算机硬件类专业人才培养现状应首先从培养目标入手，应对当前高校中计算机硬件类专业人才培养目标模糊不清、缺乏特色的问题予以清理，明确硬件类专业人才的培养目标是培养熟悉计算机内部工作原理，专业从事计算机硬件类的设计、技术开发、维护等方面的实际工作的人才，要和软件类人才区别开来，明确硬件类专业人才培养定位，使得学生毕业之后可以独立从事硬件类方面的专业工作，拥有较高的实践动手能力。

2.根据硬件类专业人才培养目标优化和改进课程设置

课程设置作为学生学习本专业知识的重要载体，其科学性、针对性如何，直接关系到培养目标能否顺利实现。面对当前计算机硬件类专业课程设置不合理、针对性不足、结构冗余、内容落后的现状，应根据计算机硬件类的最新发展趋势和硬件类人才培养目标来重构硬件类专业课程体系，设置覆盖硬件类专业内容从基础课程、核心课程到创新课程的纵向分层体系，明确基础课程、核心课程和创新课程各自的功能和内容，形成3类课程之间相互协调、相互促进的课程体系；在课程内容方面，依据计算机硬件方面的最新发展趋势和硬件类专业人才培养的总要求，合理充实现有的硬件类课程体系的内容，促使课程内容紧跟时展，夯实硬件类专业人才培养的课程基础。

3.完善现有的硬件类实践课程教学体系

完善实践教学体系应成为今后硬件类人才培养改进的重点，因其在硬件类人才培养质量的过程中有着核心和基础性的作用，在实践教学过程中，教师应坚持促进学生在知识、能力以及创新素养等协调发展的理念，以培养学生实际的动手能力为核心，在实际的教学环节中，由于种种主客观方面的原因，实践教学在硬件类人才的培养过程中的重要性被降低甚至有所忽略，因此在今后应着力于推进硬件类人才培养的实践教学改进，培养具有扎实的实践动手能力、创新意识和创新能力强的硬件类专业人才。高校应积极采取措施，推进硬件类专业学生积极参加各种校内外实训计划、顶岗实习等，实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式，从校内和校外2个方面提高学生实践动手能力。校内方面，加大对学生硬件类实验硬件建设的投入、师资配备，在课时分配、课程评价等方面向实践教学倾斜，鼓励学生积极参加各类硬件类的竞赛活动等；校外方面，积极与相关企业建立合作关系，拓展校外学生实训基地，鼓励学生利用寒暑假等时间进入企业进行顶岗实习等，因地制宜地提高学生的实际动手能力。

三、结语

总之，针对当前高校计算机硬件类人才培养中所存在的普遍性的问题，需要教育部门、高校乃至教师和学生本人各尽其职，通力合作，努力通过各种途径提高硬件类专业人才培养质量，更好地服务于经济社会发展。应该说，当前高校中计算机硬件类人才培养过程中所存在的普遍性问题远不止本文所提到的以上诸方面，其他如教材问题、学生的兴趣问题等也都在一定程度上影响着硬件类人才培养质量的提高，因此要彻底解决这一问题，还需要继续加强该方面的深入研究，笔者对本问题的阐述也希望能起到引发议论、启发思考的作用。

参考文献：

硬件工程师总结篇2

关键词 启发式教学 电子系统综合设计 开放式实验平台 教学质量

中图分类号：G424 文献标识码：A

“电子系统综合设计”是一门运用项目教学理念设计的电类综合课程。通过较为完整的项目训练，培养学生的实践创新能力和工程素养。“电子系统综合设计”作为项目教学类课程，如按照传统注入式教学方式设计教学内容，显然不利于学生自主学习能力的培养且无法满足学生的个性化设计需求。

文中将德国教育家J.F.赫尔巴特所倡导的“明了”、“联合”、“系统”、“方法”等启发式教学方法运用于“电子系统综合设计”课程内容的制定，①取得了良好的教学效果。

1 课程介绍

“电子系统综合设计”课程是我校为电子类专业三年级本科生开设的一门综合设计类课程，主要包括模拟电路、数字电路以及单片机设计等。课程的教学目标是引导学生以“电子工程师”的角色完成从硬件到软件的全部设计流程，通过较为完整的工程项目训练，培养学生自主创新能力和工程素养。图1是我们自主研发的“电子系统综合设计实验平台”，包括电源模块、单片机模块、可编程逻辑器件模块、逻辑笔模块和学生自主设计模块。其中单片机和可编程逻辑器件模块以插接方式与学生设计的万用板连接。区别于传统硬件电路固定的实验箱模式，我们采用核心电路模块、底层接口电路模块与扩展电路相结合的方式，②要求学生自主焊接电路元件，解决传统实验箱软硬件脱节的缺陷。

2 启发式课程教学规划

“电子系统综合设计”课程较为新颖且综合性强，现有教学内容难以满足教学需求，因此，亟需我们设计配合该开放式实验平台的教学内容，以达到预期的教学效果（如图1）。

图1 “电子系统综合设计”开放式实验平台

规划的教学内容中，每个项目均包括“明了”、“联合”、“系统”、“方法”四部分内容，我们将其具体化为：相关硬件知识、硬件架构框图、填空式程序配置、重难点详解、课堂练习、总结与实验报告等六个步骤，如图2所示。

图2 “电子系统综合设计”教学内容框架

“明了”作为启发式教学的第一部分主要解决“是什么”的问题。具体分为相关硬件知识和硬件结构。在该部分给学生讲授相关硬件内容，主要包括：硬件简介、寄存器、硬件架构、寄存器架构、相关电路图，使学生对相关知识点有所了解，能够从整体上把握各部分内容的联系。③

“联合”解决“是什么与怎么做”的问题，侧重学与用的结合。该部分要求学生在“明了”的基础上，以填空的形式完成部分程序设计。经过多章节的训练，学生可以较为熟练地配置相关功能寄存器，掌握相关问题的解决方法。

“系统”的教学目的是将知识点和问题解决方法归纳为一个系统。该部分主要解决学生常遇到的问题，强调易混、易忽略的知识点。学生根据设计要求自主完成程序练习及变形程序练习，经过反思后再次认识知识点，构建自己的知识系统。④

“方法”作为启发式教学的第四部分，需要学生在课后撰写实验报告。该部分是对课堂内容的总结与归纳。学生在报告内以框图的形式总结设计中遇到的问题及解决方法，引导学生在总结中发现不足，寻找问题产生的根源，并以书面形式归纳。

3 教师在启发式教学中的作用

启发式教学以学生为主体，教师为主导。完善的教学规划也不能替代教师在启发式教学中的作用。

首先，教材仅提供了一套学习方法，仍需要教师在课堂引导学生完成教学。⑤相比学生，教师的开发经验更为丰富，可以解决教材中未列出的难点。其次，教师可以通过批阅学生的设计报告了解教学效果。有相关调查研究显示，及时的信息反馈能够巩固学生所学知识。教师以书面或是面对面方式对学生设计报告中出现问题做出及时反馈，可达成一个良性的学习互动。⑥再次，教师根据教学反馈修正教材和教学方式，逐年积累教学经验，以达到更好的启发式教学效果。

4 结语

文中将启发式教学理念运用于“电子系统综合设计”课程内容的制定，注重学生自主学习能力的培养，经过实践教学检验，达到预期的教学效果。课程不仅提高了学生的软硬件设计能力，还为学生创造了更多的创新空间。注重个性化层次化教学，稳步提升教学质量是对综合设计类课程内容制定的又一创新性探索。

基金项目：吉林大学本科教学改革重大项目（41905055 0039）； 吉林大学实验技术项目（409020720029）

注释

① 李慧勤，李红君.现代启发式教学的内涵与实施[J].中国高等教育，2008（10）：21-23.

② 张日欣.启发式、自主式实验教学方式探究[J].实验技术与管理，2005（22）：103-105.

③ 田运生，刘维华，王景春. 综合性设计性实验项目建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2012（29）：126-129.

硬件工程师总结篇3

【关键词】单片机；任务驱动；Keil51；Proteus

《单片机原理及应用》是机电一体化专业核心专业课之一，发展迅速更新快、应用面广。学好用好单片机，也是提升就业竞争能力的一个重要措施。但是传统的单片机教学，均是先讲单片机的硬件结构之后讲指令及编程，最后再讲一些实例。按照此种教学结构，学生普遍感到难学。而且单片机是一门很注重动手的课程，单片机的指令和程序需要在实践中加以验证和巩固。根据上述问题，我以任务驱动法为主以其他教学方法为辅进行单片机教学，取得了较好的教学效果。

1 任务驱动法教学的前期准备

对于任何一门课程，入门都非常关键，如果让学生一开始就感觉很难，那大多数学生就会望而却步了。如何有效的调动起学生学习的积极性至关重要。因此，我安排了两个任务，首先讲解单片机的应用，得出结论“单片机已渗透进我们生活中的每一个角落”，激发学生学习兴趣。其次让学生了解单片机的基本结构、汇编语言软件使用等。接下来我们通过蜂鸣器的单片机控制这个任务的学习，引导学生学会如何利用单片机完成一个任务。由于该电路简单，学生容易理解，大部分学生都完成了任务，取得了成功，成功的经验为学生建立起了单片机应用的框架。走出了“不知庐山真面貌”的困惑，树立起了“一览众山小”的自信。

2 任务驱动法在单片机教学中应用实例

在学生了解了单片机的基本结构和应用后，就可以采用任务驱动法教学了。它是以完成一个个具体的任务为线索，把教学内容巧妙地隐含在任务之中。教师的教学与学生的学习都是围绕着任务来完成的。任务提出后，学生知道做什么，自然会思考如何做，听课时有的放矢，学习的主动性大大提高。共分为“引入、分析、实施、检查、总结评估”5个步骤。

1）引入：创建与学习主题和实际相关的情景（夜晚置身街头，各式彩灯把我们带入美轮美奂的世界，究竟是什么“魔力”使彩灯变换出多样的显示效果？）使学生带着问题听课。同时通过实验箱演示各种流水灯的效果，激发学生的学习兴趣。

2）分析：首先提出要求“利用单片机P1口控制8位流水灯”，在教师的引导下学生逐步分析如何去完成任务。任务的实质是每经过固定的时间将P1口的状态依次循环左移或右移，任务的重点是时间的控制，这部分功能可由延时程序来完成。之后教师开始讲解硬件电路设计及循环程序设计相关知识点，重点讲解延时子程序的编写及延时时间的确定。任务分析可培养学生的发散性思维，培养学生分析问题及发现问题的能力。

3）实施：由于单片机学时的限制，每个项目都让学生做出实物不太现实，那么在进行完任务分析之后，就可以利用现有的编程软件Keil51及仿真软件Proteus两者相结合进行实验验证。这种方法可充分利用学校计算机房的现有设备，减少了实验设备的硬件维护工作量。把学生分成若干组，每组选一名组长。每名同学都需要在仿真软件中完成硬件电路设计和程序的编写与仿真调试。此时应该充分调动起各组组长及已经完成项目的同学，让他们帮助解决，必要时教师给予提示和鼓励。这样不但可以促进小组成员间的情感交流，还可以促进合作能力的提高。对于学习较好的同学可以引导其探讨更多的彩灯变换效果。对于学习吃力的同学进行单独辅导，力求每名同学都能够完成任务。下面详细说明这两个软件的操作。

（1）硬件电路设计：Proteus是一种电子设计自动化软件，可以仿真常用的MCU和所有的外设。学生在Proteus软件上完成硬件电路设计。打开Proteus软件，绘制如图1所示的8位流水灯的单片机控制硬件电路图。单片机常用的元器件的名称应该让学生记下来，以后的学习中还会用到。（2）控制程序编写：完成硬件电路的设计之后就可以进行控制程序编写，Keil51是一款基于51单片机的软件开发工具，它支持多种语言编程。打开Keil51软件，新建一个工程项目文件，命名为Lsd，并为工程选择目标器件，选择Atmel的AT89C51芯片。接着创建一个源程序文件起名为main2.asm并输入如图1的源程序代码，写完程序后将该源程序文件添加到当前的工程项目文件Lsd中，并为工程项目设置软硬件调试环境，一定要为目标设置选项，点输出选项卡，在产生HEX文件前打勾，并起名为lsdsc，源程序文件经过编译、建立目标文件lsdsc.hex，若程序没有提示错误就可以进入调试环节。（3）程序的仿真与调试：将lsdsc.hex文件加载到Proteus的单片机中并运行，使学生在没有单片机硬件实验箱的情况下也可直观地看到仿真结果，一目了然，增强了教学的生动性和直观性。

4）检查：学生完成任务后，按照任务要求自行检查是否符合要求，并分析故障现象以及解决办法。要鼓励学生勇于提出疑问、大胆猜想与探索。通过完成任务，不仅学到了知识、还提高了学生解决问题的能力以及团结协作等关键能力。

5）总结评估：学生操作演示，教师根据学生的表现以及完成任务的情况，按照（硬件电路设计20%、控制程序编写60%、6S管理20%）给出学生分数，作为学生一个任务的成绩，这部分成绩占期末成绩40%；平时成绩占30%（包括出勤、纪律、作业等）；阶段性测验占30%。由此可见，对于学生的考核，既包括了专业知识的考核，也包含了方法能力的考核。这种考核注重实践与理论的结合、结果与过程的结合。最后教师做出总体评价，并总结学生做的过程中出现的成功与不足之处，并在技巧及知识的拓展方面加以总结。这个过程可以开拓学生视野和思路，扩展学生的知识面。

3 任务驱动法下的实训

由于实验课时有限，授课过程无法做出实际的产品。课程实训刚好弥补实验课的不足。我选择了《位流水灯的单片机控制》和《1位数码管显示控制》这两个项目。参照企业工作的程序，把全班分成若干组，几个学生合成一个项目组，共同完成一个课题，从工作任务的提出―硬件电路设计―程序设计及仿真―焊接调试电路板―编译下载烧录程序―运行观察―修改程序等几个环节，要让每名学生都参与其中，使学生真实体验到完成一个单片机项目的全过程。经过两周单片机实训，每组都完成了一个电路板。最后把每组的电路板运行起来并进行照相和录像，使学生对单片机系统有了进一步的认识；培养了学生的实际动手能力、沟通协作能力和创新意识。同时学生做的电路板可以在以后的教学中作为教具使用。

综上所述，任务驱动教学法始终把学生作为学习的主体。以任务作为驱动，让学生通过自己的操作并利用Proteus和Keil51软件，把书上死的理论变成活的应用，提高了学生学习单片机的兴趣和积极性，促进了学生创新意识的培养。因此，在我院单片机教学中实施任务驱动教学法并结合软件仿真等教学方法，能够大大提高教学效果。

【参考文献】

[1]董晓庆.单片机教学应注重培养学生动手能力[J].高校理科研究，2010（14）.

硬件工程师总结篇4

关键词：项目驱动教学；自动控制理论；工程实践能力

作者简介：任金霞（1970-），女，山西孝义人，江西理工大学电气与自动化学院，副教授；王祖麟（1954-），男，江西南昌人，江西理工大学电气与自动化学院，教授。（江西 赣州 341000）

基金项目：本文系江西省教育厅教学研究项目（项目编号：JXJG-11-6-16）、“基于‘3个紧密结合+全面素质教育’的自动化专业人才培养模式创新实验区”（文件号：教高函[2009]27号）的研究成果。

中图分类号：G624.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0090-02

“自动控制原理”是自动化学科重要的专业基础课，该课程内容结构紧密，概念抽象，计算繁杂，与工程实际联系紧密，是学习后续专业课的重要基础。长期以来，该课程采用“课堂讲授+验证性实验”的教学方法，学生感到难学，而且学习后不知道如何应用控制理论解决实际问题。因此，探索项目驱动教学在该课程教学方法中的应用，对提高学生应用控制理论知识解决实际问题的能力和工程实践能力具有现实意义。

一、项目驱动教学法

项目教学是围绕项目而开展的教学活动，将学生解决问题的能力和社会责任感的培养融入项目过程中，让学生积极地学习，自主地进行知识的建构。将所有需要学习和掌握的专业知识都围绕项目这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机整体。项目过程分为学生组建团队、教师引导、小组协作和公开答辩四个部分。组建团队按照企业研发项目的模式，按照项目的内容和成员的特长进行分工，明确每个成员的职责和任务，通过项目小组团队的学习，在团队合作的环境下，使学生的自学能力、个人能力、人际交往能力、知识运用能力及开发能力得到全面锻炼和提高。教师引导的作用主要是组织和督促，学生遇到困难时给与指导，给学生提出问题，驱动学生去探究，发挥学生的主体作用。团队成员完成各自的任务，还要小组协作，相互协调交流和质疑探讨，看到问题的解决途径，共同完成项目。最后按照项目完成的情况，编制文档，公开答辩，讲解项目的实现过程，展示设计方案和创新之处，接受大家的质疑，总结和提高。

二、“自动控制原理”的教学目标

“自动控制原理”课程要求培养学生建立起专业知识与理论的框架，使学生具备建立控制工程项目的模型分析、建模的能力，具备综合分析和设计自动控制系统的基本能力，具备使用计算机辅助分析和设计自动控制系统的能力，构建项目驱动的能力，进行实物工程设计实践的能力和创新能力，并为运动控制、过程控制的能力培养提供理论支撑。

“自动控制原理”课程不仅理论性强而且实践性也很强，将项目驱动教学法引入到“自动控制原理”课程，将过去以传授知识为主的传统教学理念改变为以解决问题、完成任务为主的互动式教学，有利于实现教学目标。

三、“自动控制原理”项目驱动教学实践

1.项目的选择

项目的好坏直接影响到教学的效果，要围绕控制理论的教学目标，提高学生对具体系统建立数学模型的能力、分析系统的能力和设计控制系统的能力，同时提高文档编写能力和组织协调能力来选择合适的项目。让学生从解决实际工程问题出发来进行专业知识的学习，激发学生对实际工程问题的兴趣，掌握该门课程的知识和研究手段、方法，引导他们探索并掌握解决问题的途径和方法，培养学生项目的组织和管理能力以及沟通能力和团队意识。项目的大小和难度要适中。

笔者在教学实践中选择电炉温度控制系统为项目，因为温度是一个非常重要的过程变量，温度控制在工业领域应用非常广泛，由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求较高。因此该项目具有广泛的应用前景，而且体现了自动控制理论的教学目标，学生自己能动手实现，提高了学生的工程实践能力和综合素质。

2.项目要求

这部分由老师提出。老师综合学生所学理论和实践知识，以及学生的理解能力来提出项目要求。设计一个炉温自动控制系统，控制对象为电炉，里面有加热功能。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。系统设计具体要求：温度设定范围为20℃～70℃；环境温度降低时温度控制的静态误差≤0.5℃；采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量；用十进制数码管显示水的实际温度；在设定温度发生突变时，温度能达到指定温度并维持指定温度。

3.系统分析

由于学生刚接触炉温控制系统，对系统的分析方法和总体设计步骤不是很清楚，这个部分由老师引导学生对系统进行分析，中间包括对系统要求的分析、数学模型的建立、控制方案的确定、软件仿真、硬件软件功能的划分。

4.组建团队，收集资料和学习，做出决策

教师将一个班级划分为多个项目小组，实行组长负责制。项目小组的同学讨论项目的实现方法，根据老师的分析，结合自己的理解来画出系统的硬件设计总体框图。在这个过程中学生可以通过查找文献、上网搜索等不同的方式来搜集资料，老师进行讲解，向同学提出各种各样的问题来了解学生对知识的掌握程度，使学生充分理解系统的性能、控制方案等要求，然后小组成员一起讨论，选择各个小组认为合适的硬件结构系统，并按照选择的结构系统设计该温度控制系统。

5.系统控制方案的确定

电炉温度控制系统控制的效果主要取决于控制器的设计。控制方案中控制器的选择有三种，分别是比例控制器、比例-积分控制器和比例-积分-微分控制器。要求学生学习这三种控制器的特点、作用和设计方法，根据项目的需求选择合适的控制器。控制器中的参数确定是一个重要的问题，参数确定的方法很多，学生搜集资料学习讨论确定。

6.系统软硬件设计

在确定系统硬件结构后，设计系统的软件和硬件部分。每个项目小组按照项目的内容和成员的特长进行分工，明确每个成员的职责和任务。硬件电路的设计主要有主机系统的设计、键盘和显示电路设计、测温电路设计、电炉控制电路设计、电源设计、A/D转换，根据几个部分的特点及要求，结合学生对系统的理解程度，proteus环境下画出相应的电路图，最后把各部分的硬件电路整合。软件部分主要完成温度检测、温度控制、定时、温度显示等环节，这些环节可以由不同的学生独立编程完成。碰到问题时，老师可以讲解或者学生自己查资料来解决。各环节程序完成后，再设计系统的主程序和中断程序，这部分内容由大家集体完成。

7.系统硬件调试

本系统的硬件调试分为以下阶段进行调试：逻辑错误调试、器件调试、可靠性调试、电源故障。这部分内容由大家集体完成，发现问题小组成员协调交流共同解决。

8.系统的联机调试

联机调试即软件结合硬件的整体调试，在调试过程中，不仅要检查硬件的问题，还要检查软件问题。在检查硬件没有问题后，然后结合硬件修改软件程序，逐步检查问题，直到调试出结果。这个过程需要小组成员的协作甚至老师的指导，共同完成。

9.系统数学模型的建立及软件仿真

系统调试成功后，对电炉系统施加不同的控制信号，得到电炉温度的输出信号，从而对电炉进行建立数学模型。根据得到的数学模型，通过MATLAB 仿真软件进行仿真实验，得到控制器的参数。数学模型的建立方法可以由老师讲解。

10.电炉温度控制系统的在线控制

在程序中给定电炉的期望温度，将仿真结果讲到的控制器参数写入程序中，在线对系统进行控制。通过观察数码管显示的炉温结果，确定控制的效果是否达到要求。如果没有达到，或者性能指标不好，要学生分析原因，并且找出解决方法。

11.总结答辩

系统设计完成以后，各小组要讨论系统设计过程中出现的各种问题，并讨论通过这次的项目掌握比较好的知识点有哪些，还有哪些方面没有掌握好，师生共同总结知识点和技能点。最后学生提交报告和作品，进行成果展示，进行公开答辩，接受大家的质疑和教师的评价。最后，在总结的基础上，对设计成果进行改进与完善。

四、结束语

项目驱动教学应用在“自动控制原理”课程中，激发了学生的学习兴趣，明确了学习目标，促进了学生学习动力的形成和学习方法的养成。学生主体作用明显，得到了充分的工作体验，实现学生知识到技能的迁移，实现教与学、理论与实践的紧密结合，使学生掌握自动控制的专业知识，具备建立控制工程项目的能力，培养学生的个人能力与团体协作能力，尤其是项目组织、设计、开发和实施能力，从而培养学生的创新意识、工程实践能力和理论联系实际的学风，学生的综合能力得到了提高。

参考文献：

[1]张慧平，戴波，刘娜，等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报，2009，（S2）：138-141.

[2]李泽辉.“项目驱动式”教学法的探索与实践[J].实验科学与技术，2011，（2）：133-134.

[3]熊凡，李伟波.项目驱动的软件工程实验教学探讨[J].中国电力教育，2012，（2）：77-79.

[4]李玉鹰.工学结合一体化课程教学设计案例选编[M].北京：外语教学与研究出版社，2011.

硬件工程师总结篇5

本文对计算机硬件课程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。

一、当前硬件课程体系中存在的问题

目前硬件教学中主要存在的问题是：教材知识相对落后，学生无法学以致用，即教材无法激发学生的学习积极性；缺乏实践环节，实验条件差，学生无法锻炼实践能力，教师更无法鼓励和激发其创新能力；学生电子技术方面的理论基础较差，其对硬件的分析理解能力受到一定限制，学习困难较大。总体上讲，目前国内计算机硬件教学的状况不容乐观，重视这一问题，改革相应的教学体系和内容是非常必要的。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。

首先，在认识和条件方面，国内的计算机教育存在着重软轻硬和急功近利的倾向。由于基础软件教学实施起来相对容易，实用性强，设备投资较小，有立竿见影之效果，甚至学生通过自己购买的微机即可完成多数软件课程的学习；而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，相应辅助设备（如示波器等）的价格相对昂贵，实验设备的维护工作量较大，对实验室辅导和维护人员的要求也比较高。限于各方面的条件，国内多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足，这导致了计算机硬件课程在教学上的不足。

其次，硬件知识特点和教学内容落后。从客观上来说，计算机硬件知识存在不直观，讲述起来抽象、枯燥，学生学习起来不太容易的现象。其中，“计算机组成原理”、“计算机体系结构”这两门课程的内容比较抽象，一般教材都与实际联系不紧密，再加上现有硬件实验的可视性差、直观性差，致使学生对硬件知识的理解存在困难。而“微型计算机原理”、“计算机外部设备”等课程的教材内容过于陈旧，无法调动学生的积极性，教学效果较差。

再次，课程缺乏足够的系统性。计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂系统，计算机知识有着很强的系统性。而在目前的教学中，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。另外，在硬件课程之间也缺乏充分的衔接，有些知识点重复，有些知识点缺失，这些都导致了学生的知识体系结构不健全。

最后，缺乏足够的实践训练。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。而在计算机硬件教学中，实践教学时间严重不足，绝大多数学生不具备基本电路设计、调试和实现的能力。一方面是实验条件和设施的严重缺乏，另一方面是课程考试评价体系（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。

根据计算机硬件教学体系中存在的一些主要问题，改革教学内容的先进性、加强教学体系的系统性、增加并提高实践教学知识和内容已成为国内各高校计算机专业迫在眉睫的任务。

二、提高硬件知识的先进性

由于计算机硬件技术发展非常迅猛，而国内多数高校的主要教学内容基本还停留在十年前的水准,尤其是“微型计算机及接口技术”的课程内容，基本是以8086/8088 CPU为主体进行讲述，而学生在实验室使用的却都是CPU为Pentium Ⅲ 以上的微机；学生在高级编程中希望了解分页分段存储管理技术，而教学中却只讲述分段内存管理技术。因此，学生会对教学的内容感到疑惑、反感甚至是厌恶。

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，最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术，学生较难学习和理解，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。

要解决这个问题，首先要改进计算机硬件教材。计算机硬件的教材应是先进的、能反映目前世界微机领域内硬件新技术、新成就的知识。例如“微机原理及接口技术”的教材至少应涵盖目前世界上微机领域内最先进的知识及技术，像分支转移预测技术、超标量执行技术、微机的流水线操作技术、高速缓冲存储器技术、虚拟存储器技术（分段存储管理技术和分页存储管理技术）、浮点数据处理技术、高速总线传输技术等。正是这些技术，为微型计算机提供了卓越的性能，并构成了各种高性能软件的载体。

考虑到教学安排的层次性和循序渐进的要求，可以在教材中有选择地加入部分旧的知识结构。例如“微机原理”教材可以将8086/8088 CPU作为模型机，删除那些过于陈旧的知识，用8086CPU的结构和基本电路为学生建立微型计算机的概念，然后引入当前的一些新技术和知识。

由于历史原因，国内多数高校微机原理教学均以Intel公司的处理器为讲述对象，而欧美等国一般以Motorola、Alpha或MIPS处理器作为讲述对象。从技术的先进性上讲，前者不如后者，如果希望与国际接轨，部分有条件的高校可以考虑直接采用国外著名教材。

三、保持教学内容的系统性

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，以使学生能学到先进的硬件知识。硬件知识的学习对学生理解计算机软件的工作有着非常大的帮助，尤其是系统软件和底层软件。而学到计算机软件知识后，再学习计算机硬件知识，会对软件的载体――硬件、硬件组成、硬件的工作原理以及软件是怎样依附于硬件的全过程有一个飞跃的认识。只有这样，学生的计算机知识才能达到一个完美的统一，他们才能学到计算机的系统知识，而不是残缺的计算机知识，最终达到对计算机系统软、硬件基本知识的融会贯通。

而目前计算机软硬件教学之间却基本分离，教师之间缺乏足够的沟通。学生尽管学习了一些计算机硬件接口知识，但在使用高级语言对硬件进行编程时却无从下手；尽管学习了操作系统和网络技术等课程，却不知道在嵌入式系统如何应用相关理论。当需要综合运用软硬件知识来解决问题时，多数学生都是一筹莫展。这些都说明，在计算机教学体系中软硬件课程间的结合存在问题，学生的知识结构缺乏完整性和系统性。

因此，必须在软硬件课程的教学内容中进行适当的穿插。例如“操作系统”课程中的CPU调度、内存管理与“计算机组成原理”和“计算机系统结构”课程中的许多知识都密不可分，在理论课程教学中提及相应课程知识，可以引导学生思考，建立必要的知识关联。在“微机原理及接口技术”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，既可激发学生的兴趣，又可提高学生对硬件的编程能力。

另外，计算机硬件课程之间还存在重叠和互补的关系，教学中也应注意相互次序和互补，以保证教学知识的系统性和完备性。

硬件工程师总结篇6

一个典型的例子就是苹果公司最新推出的iPhone。这种电话的用户界面会根据用户选择不同功能而改变。这样的趋势：功能的集成、越来越多的自定义、与新技术的融合、最快时间占领市场…对于要在全球市场进行竞争的公司来说，现在这些都已经成为他们共同面临的现状。这在仪器行业也不例外。现在工程师要解决的挑战是需要设计出集成多种技术的产品――例如iPhone――同时还要不断紧跟新兴技术的发展，并且面对着尽量缩短产品上市时间的巨大压力。

这种复杂性导致的结果就是每一个待测设备都有它们特定的要求和特性。以前，工程师有两个截然不同的选择：其一，专门为这个产品开发一套自动化测试解决方案；其二，使用通用的测试仪器利用通信总线将测试结果传达给PC。专用的系统可以满足特定需求，但是价格昂贵，通用仪器相对价格合理，但是难以满足特定的需求，而且因为是封闭的架构，所以一方面无法利用快速发展的PC和半导体技术升级其部件或子系统，另一方面其测试结果依靠固件提供，受仪器供应商限制。

兼容以上两种方案的优势，以软件为中心的模块化测试系统开启了一个新的时代，这种基于软件的解决方案让用户可以完全控制他们的系统，在同一个强大的软件平台上，根据特定的需求，集成通用的模块化硬件，来构建他们的测试系统。这样的模块化测试架构不但给了工程师很大的控制权，因为他们可以获得实时的原始数据，而且可以通过专用而开放的开发软件和现有的分析函数(如图3所示)快速地获得结果，来定义特定的测量任务。此外，工程师还可以通过开发软件，根据最符合应用项目的要求来自定义用户界面。

当然虽然此方式着重强调了在一个以软件为核心的仪器系统中应用软件的重要性，但这并不表示硬件的作用可以被轻易忽略。在用软件进行数据分析和显示之前，首先需要使用硬件对数据进行高质量的数字化和快速的数据传输，只有高质量的数字化数据才能让工程师在软件平台上获得精确的分析结果。

硬件工程师总结篇7

关键词：代码自动生成技术；汽车电子实时控制软件；目标语言编译器；实时工作间；RTW Embedded Target

中图分类号：U463.6；TP311.51；TP391.9 文献标志码：A

Development on automotive electronic real time control software based on auto-code generation technology

ZHAO Yanbin，ZHONG Zaimin

(College of Automotive Eng.，Tongji Univ.，Shanghai 201804，China)

Abstract：The traditional development mode of automotive electronic real time control software has the disadvantages，such as great development difficulty，high cost of control algorithm maintenance，great difficulty of debug and test，and high hardware dependency. The auto-code generation technology and the rapid prototype development mode theory are introduced. The development mode about automotive electronic real time control software based on auto-code generation technology is proposed. The mode and the traditional mode are compared and the advantages of the mode are analyzed. The examples are provided based on Matlab Real-Time Workshop(RTW) to analyze the architecture of real time embedded software of auto-code generation. The examples indicate the limitations of the mode about platform，functionalities，performance，and so on. And the secondary development based on auto-code generation technology is proposed based on RTW. The new development mode can meet the shortages of current auto-code generation technology，significantly shorten the development cycle of automotive electronic real time control software，and improve the practicability of auto-code generation technology in the field.

Key words：auto-code generation technology；automotive electronic real-time control software；target language compiler；real-time workshop；RTW Embedded Target

1 代码自动生成技术和快速原型开发

代码自动生成技术原本是1种将软件开发人员从繁琐代码编写任务中解脱出来，进而将更多精力集中于软件模式设计的概念.在早期的汽车电子实时控制系统开发过程中，由于硬件技术及其性能的限制，可行性较低，但随着MCU和DSP硬件运算速率、存储技术、存储空间和内存空间和整体性价比的逐渐提高，以及代码自动生成软件平台的逐渐成熟，它逐渐从1种概念转化为现实，并成功运用于汽车电子实时控制软件的开发过程中.同时，代码自动生成技术还催生出1种基于模型的快速原型开发法[1](见图1).该方法由描述系统需求时使用的1种抽象系统需求分析语言发展而来.它直观且易于维护，而成熟的代码自动生成技术则是快速原型开发法背后坚实的基础.

图 1 基于模型的快速原型开发

2 汽车电子实时控制软件的传统开发模式

汽车电子实时控制软件的传统开发模式是利用手工编写代码的开发模式，即把控制策略翻译成高级语言代码，然后用BDM或JTAG断点调试的方式测试和修改控制程序.其存在的弊病如下：(1)抽象的高级语言.汽车电子实时控制软件工程师在嵌入式软件代码编写方面要求较高.虽然软件工程师对被控对象的特性和控制方法有深入了解，但往往并不擅长编写MCU的底层代码.传统开发模式的这种弊病迫使软件工程师花费大量精力去仔细阅读MCU相关说明书.

(2)控制算法的翻译和验证.最初的控制策略和算法必须手工翻译成MCU上的程序代码.同时，控制算法在代码编写的过程中得以验证，控制策略的修改将伴随大量原始代码的修改，致使代码的人工维护成本较高.(3)调试和测试.对于实时嵌入式系统，BDM或JTAG断点调试方式无法客观体现程序的实时性能，对于强实时，特别是性能要求较高的场合和代码段，以及MCU与外设通信时，这样的调试方式会给程序员造成调试成功的假象.(4)集成测试和参数修改.在集成测试时，当需要改变软件系统内部的控制参数时，必须重新编译源代码，并部署到ECU，然后观察参数修改之后的控制效果，效率偏低，测试周期由此而被延长.(5)硬件平台依赖.传统的汽车电子控制软件开发模式直接在硬件平台上进行代码开发，软件开发过程与硬件平台紧密相连，可移植能力往往较差，硬件平台一旦更换，代码移植成本很高.这是传统开发模式下的5大缺憾，随着MCU和DSP等硬件技术和性能的飞速发展，代码自动生成技术及其可行性大大提高，能摆脱这5大缺点.传统开发模式的开发流程见图2.

图 2 传统开发模式

3 基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式

利用Matlab的实时工作间(Real-Time Workshop，RTW)，结合MPC555微控制器下代码自动生成的应用，总结出基于代码自动生成技术汽车电子实时控制软件的新型开发模式，其主体结构见图3.

图 3 基于代码自动生成技术的新型开发模式

与传统开发模式相比，基于代码自动生成技术的新型开发模式有如下优势：(1)形象的模型语言.用图形语言代替抽象的高级语言来描述复杂的控制系统，编写控制软件程序.这就能使软件工程师将更多的精力和时间用于控制策略的设计、比较和优化，以提高控制软件的功能和性能.(2)控制算法的可视化仿真验证快速直观，可以在较短时间内比较不同控制算法的优劣.(3)在线实时标定与观测.在不中断程序执行的情况下观测控制软件不同部分的执行结果；在不用重新编译程序的情况下，修改控制软件系统内部的参数，迅速验证参数配置后的控制响应.(4)易于在不同的硬件平台间移植.模型语言模块化程度高，控制软件系统的核心算法部分与MCU/DSP底层驱动部分模块界限明确，不同平台间的可移植性大大提高.

3.1 控制策略的设计和验证图形化的控制软件模型代表控制软件的控制流程和控制数据流向.利用Matlab/Simulink的建模和仿真功能帮助软件工程师从全局系统的角度迅速建立起控制系统软件结构(见图4).通过对核心控制算法的初步仿真，能够迅速验证算法的正确性，改善MCU硬件资源的分配和使用，完善需求分析中的不足，避免软件开发后期，因需求变动而引发的项目开发预算超标和项目开发周期超时.[2]

图 4 控制策略的设计和验证

利用模型语言编写控制系统软件，可以从模块入手逐步求精，模块间既可以相互独立，也可以通过模块接口进行数据交换，由内而外层次清晰.对于1个控制软件团队，在模块接口定义完备的情况下，团队成员的分工更加明确，控制软件系统的整合也由此变得直观简洁.

3.2 模型的代码自动生成模型在RTW工具箱的代码自动技术支持下可以生成相应MCU/DSP硬件平台上的高级语言代码，其基本结构[3]见图5.

图 5 RTW代码自动生成基本结构

(1)应用层：由Simulink TLC生成；在Matlab/ Simulink中的每个算法功能模块背后都有相应的高级语言代码实现，在控制算法的仿真阶段，它们提供可视化程序设计和仿真验证，而在自动代码生成阶段，这些模块通过各自对应的TLC结合软件工程师对模块配置的参数，生成相应的控制算法代码.(2)硬件抽象层：由Target TLC生成；在自动代码生成阶段，结合软件工程师对该硬件驱动模块的参数配置，生成微控制器和微处理器底层的硬件驱动代码.(3)实时调度：硬实时嵌入式软件系统各部分的运行是在机械时间步长的掌控下进行的，离不开离散时间步长这个基础.Matlab代码自动生成体系在生成代码时也引入这个最基础的机械调度策略，采用基于时钟中断(RTC)的调度机制.在用模型语言编写程序模型时，必须对不同的模块指定其各自的执行步长，并通过仿真验证不同模块间执行步长的协调.自动生成代码时，RTW会根据控制软件工程师对软件系统模块的执行步长的配置，在时钟中断的基础上生成合理的调度结构.3者在汽车电子控制软件中的关系见图6.

图 6 应用层、硬件抽象层和实时调度的关系

图中：1表示MCU/DSP通过底层驱动接收外部的反馈输入，并将其传送给核心算法部分进行控制运算；2表示核心算法部分将运算得出的结果传送给MCU/DSP底层驱动，由后者执行控制行为.

3.3 实时标定和观测可以利用简单的通信手段进行实时标定，如SCI串口；也可以利用完善高效的、专用于控制系统软件标定观测的协议，如CCP协议.在传统开发模式中，如要修改控制软件中的参数，只有重新编译所有源代码，进行断点调试，然后部署ECU，才能观察控制效果.在代码自动生成技术背景下，在MCU/DSP的硬件底层通信部分引入完善的CCP协议，利用它与上位机进行具有强实时性的标定和观测.与传统调试模式不同，这种标定观测是在控制系统软件不中断运行的情况下进行的实时测试，能充分反映控制系统软件运行的实时性，帮助汽车电子控制软件工程师及时发现并修正软件在实时性上的缺陷.

4 基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式的不足

运用代码自动生成工具进行汽车电子控制软件系统的开发，往往非常依赖代码自动生成工具，选择1款好的代码自动生成工具至关重要.要求该工具支持尽可能多的硬件平台，并且在同一硬件平台上尽可能全面地发挥其功能和性能.然而，再强大的代码自动生成工具也很难百分之百地满足各种开发应用的需要.以Matlab RTW代码自动生成工具箱为例，分析代码自动生成工具的局限性.(1)平台限制：代码自动生成工具所支持的MCU/DSP硬件平台有限，RTW支持Infineon C166系列，Motorola HC12，Motorola MPC5xx系列.TI C2000系列和TI C6000系列.上述5个MCU/DSP芯片系列在实时控制领域应用广泛，但RTW工具箱对ARM和OMAP等其他主流嵌入式MCU尚不支持.(2)功能限制：代码自动生成工具对所支持的某一款MCU/DSP中的某些功能模块尚未图形模块，对MPC5xx系列硬件平台中的SPI不支持，而SPI是MCU与很多外设通信的首选功能模块.(3)性能限制：代码自动生成工具对所支持的某一款MCU/DSP中的某些硬件功能模块，虽然相应的图形驱动库，但只支持该硬件功能模块下几种特定的或是使用较为广泛的应用模式，缺乏全面的支持.这就造成在某些控制软件应用场合，使用该硬件功能模块缺乏一定的灵活性.仍旧以RTW中的Motorola MPC5xx系列图形模块库为例，MPC5xx的TPU模块对电机控制给予强有力的支持，内部ROM固化17个经过优化设计的高效子函数.遗憾的是，RTW只对其中6个子函数的代码自动生成模式的支持，软件工程师在代码自动生成模式下利用MPC5xx系列的TPU硬件模块进行电机实时控制的可能性和灵活性大受限制.[5]

5 基于RTW代码自动生成工具箱的二次开发

基于RTW代码自动生成的二次开发主要涉及两方面技术：(1)源代码的编写测试.这需要软件工程师对MCU/DSP底层硬件体系有深入的了解，或是具有一定的底层硬件驱动开发经验；(2)源代码的图形模块封装.这也是把源代码集成并运用到模型系统中去所必需的，需要软件工程师对代码自动生成工具、代码自动生成机制及其自动生成的代码体系结构有比较深入的了解.图7为从实际项目中总结的RTW下的二次开发流程.RTW工具箱提供S-function Builder和Custom Coder两种二次开发和封装方法，表1[6]是这两种技术的比较.基于RTW二次开发的本质是在其代码自动生成背景下为用户提供的1个源代码框架.代码自动生成机制会根据控制软件工程师对S-function Builder或Custom Coder的配置，将二次开发的源代码内嵌于控制软件系统指定的位置处以执行特定功能.

图 7 RTW下的二次开发流程

源代码内嵌不论是用S-function Builder还是Custom Coder都会遇到下列3种方式.

(1)直接代码：直观简洁，但是必须肢解源代码，对其进行配置，会给独立封装测试和集成测试带来无法预估的麻烦，代码重用性和隐蔽性较差. (2)引用源文件：在系统模型的configuration parameter中配置source file，内嵌代码时仅引用源文件中的函数.代码重用性较好，基于源文件的维护和测试较方便.但是，由于要提供源代码，代码隐蔽性较差.(3)引用库：在系统模型的configuration parameter中配置源代码library库，内嵌代码时引用库内的函数，代码重用性和隐蔽性都较好.但是，源代码和二次开发模型库的维护要求软件工程师具备一定的代码自动生成模式下的二次开发经验.

6 总 结

在实时控制系统由模拟形式转变为数字形式的今天，随着微电子技术的飞速发展，MCU/DSP硬件性价比的不断攀升，基于代码自动生成技术的控制软件开发模式已经由概念转化为现实.它深入汽车、航空航天等众多工程控制领域.面对成本敏感的汽车工业，代码自动生成技术在汽车电子实时控制软件开发过程中已经显露出不同凡响的优势，极大地简化软件开发过程，缩短软件开发周期，将汽车软件工程师从抽象复杂的代码编写中解放出来，让其集中更多的时间和精力专注于控制系统和控制策略的设计和优化，提高控制软件系统的性能.在大量实践工作的基础上，详细分析基于代码自动生成技术的汽车电子实时控制软件开发模式的优势和不足，辅以RTW代码自动生成平台，详细分析代码自动生成技术及其工作机制，描述基于代码自动生成技术的二次开发方法.在不久的将来，在汽车电子控制软件领域，代码自动生成开发模式必将成为1种流行趋势.

参考文献：

[1]李启发，肖然，周明. 高压共轨轨压PID控制算法代码自动生成应用研究[J]. 车用发动机，2006 (4)：39-41.

[2]GERTZ M W. A visual programming environment for real-time control systems[D]. USA：Carnegie Mellon Univ，1994.

[3]MathWork Inc. Target language compiler reference guide[EB/OL].[2004-10]. http：//.

[4]KLEPPE A，WARMER J，BAST W. The model driven architecture：practice and promise[M]. Boston，USA：Addison-Wesley Professional，2003.

硬件工程师总结篇8

关键词：硬件课程；内容衔接；优化整合；模块化

1 背景

计算机技术的发展是以电子技术为基础，以硬件技术为前提，这给计算机专业硬件系列基础课程内容的教学提出了更新、更高的要求。高等院校已经普遍认识到计算机专业硬件课程教学的重要性。在教学过程中，教师采用各种方式进行相关课程的教学改革，更加注重课堂教学的效果，学生学习硬件知识的主动性比以前都有所提高，这个势头令人欣喜，但是师生们共同的付出与期望回报的目标相比，还相距甚远。究其原因，课程之间内容的衔接和整体优化问题值得我们从事硬件系列基础课程教学的同行们得以深思。

目前高校计算机专业硬件系列基础课程主要包括：电子技术、数字逻辑、汇编语言程序设计、计算机组成原理、微机原理和接口技术等。这些课程虽然特点不同，各有侧重，但它们不仅存在前后衔接的层次关系，而且存在相互渗透的交叉关系。在教学过程中，由于过分强调某一门课的完整性和独立性，忽略了课程之间内容的衔接和整体优化[1]，这严重影响了硬件课程教学效果的提高和专业人才培养的质量，必须采取相应的措施扭转这种倾向。近几年，我们在教学过程中针对这些问题，采取了相应的对策，收到了非常好的教学效果。

1 计算机硬件系列基础课程教学中存在的主要问题

1.1 课程间缺乏有机联系，学生不能驾驭整个知识体系

高校计算机硬件系列基础课程，学生要经过若干个学期学习，才能掌握其内容。硬件系列的每门课之间既相互联系，又相互独立，各自的内容也比较多，教师在教学过程中往往只注意到每门课的重点，而没有关注各门课之间的联系[2]。对于学生而言，对各门课的知识理解尚且不深，运用也不熟练，他们只能在每门课各自的范围内看到一个个不太完整的计算机硬件系统的模型。有的课程理论性太强而显得抽象，有的则是知识点太多而容易顾此失彼，这使得学生难以将几门课程的内容相互融会贯通，无法全面了解计算机硬件系统的组成、结构及功能。

1.2 过分强调各门课的完整性和独立性，部分内容交叉重复

计算机硬件系列课程从知识结构上看，它是构成计算机系统知识中物理结构及体系结构的完整的知识模块，在教学过程中应该从全局考虑，将其作为一个整体统一安排，而目前计算机硬件系列基础课程教学中，大多数教师存在过分强调每门课程的完整性和

独立性，忽视了课程之间内容的衔接和知识的整体优化，导致有些教学内容重复，而有些应该讲授的内容却被忽略掉，导致教学效果不好。例如，在电子技术课程中花费大量的时间进行电路的化简、计算，却没有时间来分析二极管、三极管的特性和A/D和D/A转换的工作过程，而这些内容对计算机的后继课程是相当的重要。又如，在汇编语言程序设计课程中，教师过分强调用汇编语言如何编写复杂的循环、分支程序，如何用汇编语言来实现C中那些求最大公约数、最小公倍数以及排序、查找算法。而忽略了这门课程承担着一个重要的任务，它是为计算机组成原理、微机原理与接口技术等课程的学习提供一些基础知识，要让同学们通过这门课的学习，建立起内存的空间概念，了解指令系统如何组成，只有掌握这些知识，后继的课程学起来才能循序渐进。再如，像中断系统和存储器系统，在计算机组成原理、微机原理与接口技术、汇编语言程序设计等课程中都涉及到，而教师讲解都不完整，学生在学习过程中既感觉重复，又似懂非懂。诸如此类的问题很多，在此不一一列出。

1.3 硬件师资力量薄弱

目前，高校相当一部分计算机硬件系列基础课教师是从学校毕业直接进入高校教师队伍，他们经历读硕或读博的过程，本身接受的是精英教育，习惯从书本到书本，从理论到理论。工程实践的经历与经验较少，教师本身对工程实践经验匮乏。例如，有些从事硬件教学的教师对硬件的时钟、脉冲宽度、三态门、总线周期等基本概念及相互关系，并非全面、真正地掌握，这些直接影响硬件的课程教学，同时导致他们对教材的再处理能力下降。有的教师只能照本宣科，至于自己所讲的内容在整个课程体系中到底占据什么样的地位，有什么样的作用，都不了解。另外，学生们当初对这些年轻的高学历教师寄予厚望，实际的教学效果欠佳，严重影响了学生们的学习兴趣，自然学习硬件的积极性就下降了。

2 解决问题的途径

针对以上在硬件基础系列课程教学过程中普通存在的问题，根据我们平时在教学中的经验和体会，笔者提出以下几点建议，旨在提高硬件基础课程的教学质量，供同行们参考。

2.1 注重硬件课程之间的联系，对硬件系列课程内容进行整体优化

如果能很好地解决硬件系列基础课程内容之间衔接的问题，就可以提高授课效率，同时能改善教学效果。我们采取将相关性较强的课程组合在一起构成一些知识模块，这样能较好地解决课程内容整体优化问题。例如，将数字逻辑与电子技术合并(并非合成一门课)构成电子技术知识模块，将相关课程的教师组织在一起进行讨论，确立各门课的授课内容，构建知识的前后衔接，写出相应的教学计划和实践教学环节大纲，这样既可以使学生受到完整的电子技术综合能力设计的训练，又避免了某些内容重复讲授。又如，将汇编语言程序设计、微机原理与接口技术及计算机组成原理合并构成计算机应用技术知识模块，进行知识组合。汇编语言程序设计不再是一门独立的学科，它是计算机组成原理和微机原理与接口技术等课程的先导课程，与其他课程有着密不可分的联系，通过这三门课的教学，逐步揭示计算机硬件系统的基本工作过程。如果能从整体上把握教学，就可以让学生了解硬件系统完整的工作原理，在基础层次上彻底了解硬件系统。对于这几门课程，主要整合方式有：

1) 把汇编语言程序设计和计算机组成原理结合，侧重于计算机硬件的五大部件、寻址方式和指令系统的理论性教学[3]。这样有利于把计算机组成原理中介绍的一般性的知识和具体的微机系统联系起来，给学生打下牢固的理论基础。

2) 把汇编语言程序设计和微机原理与接口技术相结合，侧重于硬件编程能力的培养。这样有利于学生透彻地了解微机系统，并具备扎实的硬件编程能力，有利于单片机和嵌入式等后继相关课程的学习。

通过上述结合，对课程内容进行了精练，避免大量的内容重复，同时也解决了课时少和内容多之间的矛盾。

2.2 加强实践教学，拓展学生的创新思维能力和动手能力

计算机硬件系列课程教学由于课时的限制，我们采取在实验课上只安排一些重点实验，部分容易操作的实验由学生课后完成，实验课后组织同学进行分组集中汇报。近两年，我们将大二、大三的每个学期的最后一周安排成实践周，进行一些综合设计性训练。例如，大二的第一学期，我们会在电子技术和数字逻辑课程结束后，提出一些选题，将学生分组，让学生进行综合设计。同学们看到自己设计的表决器电路、信号灯控制系统，在Verilog HDL中的仿真结果和实际系统完全一致，产生巨大的成就感。再如，在汇编语言程序设计和计算机组成原理完成后的实践周里，我们的同学设计出了多条指令的微程序将其存到EPROM中，然后用汇编语言编写相关的应用程序，调用自己编写的微程序，看到预期的结果，他们终于明白了，为什么汇编中自己不能随心所欲地造指令格式。这些都证明了实验课和硬件理论课处于同等重要的地位。

学习之余，我们鼓励学生积极参加第二课堂的学习活动，组织电子设计竞赛课外活动小组，鼓励学生积极参加各种竞赛，接收本科生参与教师的科研课题，如暑期创新实验等。在近几年的电子设计大赛中，学生也收获了不少奖项。2011年10月，在安徽省“炜煌杯”大学生单片机应用技能大赛中，我院派出的6支代表队中，一支队伍取得一等奖、一支队伍取得二等奖、四支队伍取得了三等奖的好成绩，并且还荣获了最佳组织奖、团队二等奖等。

实践证明，上述做法对我们计算机专业学生扎实掌握计算机硬件系列课程的知识，提高他们的学习兴趣起到一个非常重要的作用。在近几年毕业论文的选题中，我们看到了一个非常喜人的现象，选择硬件课题的学生呈逐年上升的趋势，这说明学生们已经有实力控制硬件了。

2.3 加强师资队伍建设

要培养适应信息化社会所需要的创新人才，教师首先要有创新性，要对学科专业知识有独到认知与领悟，为此需要教学和科研相长。要做好一个教师，不能只研究教学法，最根本的是要把教的东西搞透，做到深入浅出，才能把课讲好讲活。教师好不好的标准，十分重要的一条是看他在科研上有没有成绩，课上有没有启发性的东西。有一流的科研，才有一流的教学水平。教师教学也不能锁定在一门课程上，甚至固定在一本书里，鼓励教师分别在硬件系列课程、软件系

列课程中交叉上课，进而软硬件课程交叉。

为了提高教师自身的素质，我校鼓励教师积极申报各种纵向和横向课题，通过参与科研项目，提高自己的动手能力。另外，学校有计划地把教师送到一些开发公司、企业和科研单位，直接参与计算机产品的应用开发。例如，我们多次利用暑假派出一些教师参加由计算机实验仪器生产商组织的产品研发研讨班，通过这样的研讨，教师的视角高了，对原理的理解更透了，讲起课来不再空乏无味，因为他们有来自现场的实例，有更高层次的研发视角，同学们学习相关课程的兴趣也浓了。同时，教研组安排有实力、有经验的老教师帮助经验少的年轻教师，安排年轻教师给老教师带实验、当助教，年轻教师的业务水平提高更快。

要想培养出优秀的学生，这对教师提出了更高更具体的要求:

1) 教师应具有广泛的知识面、深厚的专业知识，在科研工作中不断地提高自己的业务能力；

2) 实行开放式教学模式，将单一的课堂讲授扩大到学生自学、讨论、科研和实践中；

3) 实行启发式和讨论式的教学方法，来激励学生的求知欲和想象力，发展学生的求异思想。这些要求都是我们教师要去身体力行的。

2.4 加强协作精神的培养

计算机学科知识和技术更新速度快，需要人与人广泛地合作与交流，为此在教学工作中，我们不论年老年少，不论知识层次如何，良好的合作与协作会使我们知识更加丰富。

3 结语

硬件工程师总结篇9

【关键词】 信息技术 课程整合 教学信息化

【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)06(a)-0187-02

信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势。在教育领域为了适应这个发展趋势,我国已确定了在中小学普及信息技术教育,同时加强了信息技术与其他课程的整合。北京科教院基教研究中心主任钟作慈研究员对信息技术与其他学科整合的解释是:“整合就是以信息技术为先导,以系统论和教育技术理论为指导,根据学科规律而进行的学科教学改革。”其宗旨是通过在各学科中有效地使用信息技术促进信息技术与教学内容呈现方式,信息技术与学生学习方式及信息技术与教师教学方式的改革。

信息技术与其他课程的整合涉及以下几方面的内容:

1 硬件

硬件包括了信息化教学所需要的所有硬件,就目前情况来看随着经济水平提高及信息技术水平的提高,各地教学单位硬件水平都有了很大提高,但是也存在着不少问题。

(1)硬件设备地域分配不均。在经济水平较高的地区硬件设备在数量和配置上普遍较高。因此硬件作为一个基础条件制约着信息技术与其他课程整合的整体发展。所以在此基础上,根据不同的硬件条件发展适合自己的“整合”才是各自的出路。

(2)硬件利用率偏低。信息技术与其他课程整合的程度及效果不是取决于拥有多少台电脑及电脑配置有多高,而是取决于这些硬件的利用率及利用方式。硬件毕竟只是一种必要的工具,是一个支持整合的工具,拥有大量高配置的硬件而束之高阁对于整合又有什么意义呢？

2 软件

合适的软件才能使硬件的功能发挥出来。就目前而言,软件总量不足对路的更少。软件的来源可以分为如下几个方面:一是商业软件,由专业的软件公司制作,其制作质量较好,但是适用性却有缺陷,很难适应广大一线教师的应用。二是自制软件,此类软件多由一线教师自己制作,由于是教师本人应用,更适合自己的教学,应用上较为顺手,但是由于教师本人计算机水平的限制制约了软件制作中一些较为专业的环节的优化。

总得来说,要使软件的功能发挥更好值得注意的一点就是解决目前软件中存在的问题。而解决这个问题要从以下入手:明确信息技术与其他课程整合的内涵,从而确定制作什么样的软件,这是关键。信息技术与其他课程整合不仅仅是把原来课本上的内容转化成电子版,也不仅仅是增加一些直观的视觉冲击力使教学内容形象化,它涉及了一个全新的教与学的方式。教师要有传统的知识传授者转变为课程的设计者,学生学习的指导者学习活动的组织者和参与者。学生由被动的简单的接受转变为主动的学习[1]。如果仅仅把教材电子化,那么除了能加快授课速度,增加授课内容在其他方面效果并不比传统的黑板、粉笔加课本的方式优越多少。

3 教与学

计算机功能的发挥不仅取决于硬件和软件的最佳搭配,而且取决于使用者对软件、硬件的驾驭能力。在硬件和软件都达到最佳搭配时信息技术与其他课程整合的效果好坏就取决于使用者了,使用者包括教与学两个方面,即教师和学生。

硬件工程师总结篇10

计算机组装 计算机维护 实训体系

计算机组装与维护是计算机应用技术专业的核心课程，也是计算机相关专业重要的专业基础课程之一，由于产品的更新速度导致这门课程教学内容更新快，实践性和应用性也比较强。通过该课程的学习，学生可系统掌握计算机的硬件组装、软件维护知识，具备计算机常见软硬件故障诊断与维修的能力，为进一步学习后续课程打下坚实的基础。合理的实训体系对于能否学好实践性较强的这门课程来说是必不可少的，笔者结合自己长期本行业的工作经验及实际教学工作经验，对计算机组装与维护课程实训体系的构建谈谈自己的一些看法，以期对目前人才市场“计算机人才过剩”现象能带来一些思考。

一、课程特点及实训教学现状

1.计算机软硬件产品更新快

计算机芯片所集成的晶体管数目与功效每18个月翻一番。说明硬件发展速度非常快，实际上作为电脑产品上已经超过摩尔定律的预期。本课程的应用领域是计算机产品最前沿的地方，所以要求学生必须把握市场的发展动态，紧跟计算机技术的最新发展状况，熟悉当前市场上计算机配件的主流产品。

2.课程实践性强，需要大量实验实训支撑

组装与维护是一门理论性、实践性、应用性非常强的计算机专业课程。本课程的主要内容包括：计算机的组成与结构、计算机各个硬件部件及系统扩充外部设备、CMOS基本设置、硬盘分区及格式化、操作系统的安装、驱动程序及应用软件的安装、常见软硬件故障排除方法以及与维护有关的实用软件的使用等。学生不仅需要大量的实践与实训，甚至要走入电脑市场进行锻炼。要对各种知识融会贯通，如电子线路、英语等。灵活运用这些知识分析解决实际问题。

3.学校实训实习配套设施严重不足

硬件实验需要大量的硬件投资，计算机硬件实验在偶有操作不当的情况下会损坏硬件，很多学校组装与维护实验室设备都是由正常教学上不能使用的淘汰的计算机充当，根本保证不了学生实验实训课的需求。即便有些可正常启动的机器，也是早就被淘汰的落后产品，根本无法安装操作系统，更无法建立维护平台。

4.大多数学校仅能满足于课程教学，实训“认证”体系不完备

部分教师无行业相关经验，只知道纸上谈兵，理论相当强，一旦遇到实际问题，找个理由搪塞过去，学期结束或进行卷面考试评定、或作为考查课给出平时成绩进行评定，根本没有通过相关认证体系进行考取“资格证”。经过这些评定方式评定的维修人才，想直接适应市场对计算机维护人才的需求，基本上是不可能的。

二、计算机组装与维护课程实验实训教学体系的构建

1.加强实验实训教学改革，全面提高动手操作能力

实验实训课不仅能巩固所学的理论知识，又能让学生掌握和理解科学实验的思想方法，培养学生动手操作的能力。由于一些院校认识不够或者实验实训条件有限，随意删减实验内容，甚至于连最基本的实验也不能保证，说这些实验会损坏硬件设备，代价太高。有的干脆降低理论与实践课的比例，连30%的实验量就达不到。基于这些情况，根据笔者多年来的教学经验，计算机组装与维护有条件的学校可以把课程全部安排在实验室进行，采取边理论边实践。实验条件不是很好的学校，实验课的比重至少要占总课程的一半一上。当然,也可以采用多种实验实训方式，实验室可采用实物操作，没有实物的也可以借助视频教学，利用VPC或VM软件构建教学虚拟实验系统，在不增加任何投入的情况下自建虚拟实验系统，可以满足绝大部分实验，学生经过虚拟实验操作后到实验室进行实际操作，这样可以减少出现硬件损坏的现象；实验之前教师尽可能根据本校实验室特点明确实验内容，细化实验步骤；实验室设备数量不够的，也可以进行分组实验；实验室应该最大程度地实行实验室开放，提高实验室的利用率，学生课内实验如果不能按时完成的话，还可以利用业余时间补做。

2.教师行业知识的培养与更新

教师的思想与观点会直接影响学生的知识学习与效果。一个好的计算机硬件教师应当具备扎实的理论知识和行业的相关经验，受教师的指引及熏陶，这样带出来的学生往往能高瞻远瞩，站在行业的前沿。但实际上大多数的计算机维护教师行业市场经验、计算机行业工程经验缺乏，只能纸上谈兵。笔者建议这样的教师应当深入到行业一线，进行培训再提高，具备市场行业经验，如市场硬件产品的发展动态、主流产品的价格及应用，始终让自己的意识、知识和能力同行业市场保持一致。

3.积极进行社会实践，课堂教学与社会实践相结合

在向学生讲授理论知识时穿插大量的市场知识，鼓励学生深入到市场一线，了解市场、调研产品；在周末或假期时间让学生实习基地了解公司的正常运营；带领学生举行师生义务电脑维修活动，提高自信，增强学生的动手实践能力。这样做，保证了正常的课程理论教学，公司又有了免费的劳动力，学生也具备了行业从业经验；还可以利用师生中零散的电脑配件进行了真正意义上的实训。当然，这些形式同样要求任课教师要有高度的责任感和事业心，在学生维修的同时首先把握好自己监管的一关，切莫让学生把客户的产品越修越坏，从某些意义上来说，教师的行业水平是提高实训质量的保证。

4.完善考核制度，制定或参与合理的实训认证体系

课程的考核不能只重理论而忽视技能，要改变传统的笔试方式。可以建立理论技能试题库进行理论考核，可以采用多种多样的考核方式，如安装操作系统或软件测试，故障的排除、计算机的拆装操作，写调查报告，做市场调查等。考核与社会认证相结合，鼓励和组织学生参加社会上的相关硬件技术的认证考核，取得相应的职业资格证书，争取在毕业之前取得“双证”或“多证”，为毕业后的职业选择奠定基础。

总之，本课程最终目的是培养学生的实践操作能力，其实用性、职业性特征非常鲜明。在教学中，只有把实验和理论教学真正结合到一起，建立完善而实用的人才培养实训体系，才能达到理想的教学效果，才能让我们的毕业生有较强的动手能力，才能让我们的毕业生一走出校园就能够找到工作。说开来，假如高职类每门课程都能建立完备的实训体系，何愁我们的毕业生会出现一走出校园就面临失业的尴尬境地呢？

参考文献：

[1]孟庆伟.计算机组装与维护[M].中国铁道出版社，2009