本站原创摘 要：强调创新教育研究是目前我国高等学校教育未来发展所要解决的核心问题之一.由此在计算机专业的核心主导课程“计算机组成与结构”课程教学的过程中,通过教师对学生实施的计算机发展历史中事例创新的启发、运算方法设计中创新意识的激发,以及设备中学科交叉创新和实验课程中实践创新能力的培养等创新教育方法,达到教师教学和学生创新能力相长的目的,进而有效地培养学生的创新意识、素质和兴趣,激发学生的创新勇气和精神.
关 键 词：计算机组成与结构；创新教育；创新能力；创新意识
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）01-0103-02
1概述
创新的关键在于人才,人才的培养在于教育.近年来,在人才培养的各级教育中,我国的创新教育有了不同程度的发展,很多高等学校及科研院所都对创新人才培养进行了有效地探索.目前,创新教育仍是我国高等学校教育未来发展所要解决的核心问题之一[1].《国家中长期教育改革和发展规划纲要》（2010-2020）指出：创新人才培养模式要遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面.创新教育就是采用现代教育理论、方法和技术手段,培养学生的创新意识、创新思维和创新能力,开发学生的创新潜能,进而提高学生的创新素质和创新精神.但是,当前许多高等学校在教育教学方面往往只重视知识的简单传授,把教育教学过程当作模式化的生产线,更不注重学生实践能力和创新意识的培养.
在传统教育中,高等学校的教育教学是以传授学生理论知识为教学目标,培养学生适应未来工作需要为教学目的,常常忽略了学生的创新意识、创新思维和创新能力的培养.那么,随着计算机信息技术的快速发展,在计算机专业教学中开展创新教育,对学生进行素质教育和创新能力的培养,激励学生创新的兴趣和勇气,初步领略到创新的思路和方法,使学生具备基本的创新素质,使其综合素质得以有效地提高,这是计算机专业教师们应当关心并亟待解决的重大课题.
相对于传统教育而言,创新教育具有思维的发散性、跳跃性等特征[2].高等学校的创新思维与传统思维有着很大的区别,应注重思维的求异性.在对问题进行思考和解决时采用新颖的方式和方法.高校创新思维侧重于采用反向思维模式,在分析解决问题时,从已有的知识去推测未知的内容.从看似普通的偶然现象中寻找事物发展的必然性,这就需要敏锐的洞察力.创新能力不只是基于学生的抽象思维,也伴随着丰富的想象力.
高等学校的创新教育是一种具有综合性和全面性特征的教育,创新教育是在传统教育基础上进行发展和提升.这就需要教师能够充分了解学生的整体水平和个性特点,鼓励学生运用已有的知识与技能去发现问题、解决问题,在此过程中产生新的灵感火花、激发创新能力.在教学过程中要放开对学生思维的束缚,强调方法的独特性与新颖性,只要学生产生了新的见解,就加以鼓励和支持,将见解的正确性放在其次,使学生有充足的空间去发现、探究和解决问题.
2计算机组成与结构教学中的创新教育
《计算机组成与结构》是计算机科学与技术及其相关专业学生必修的一门核心专业基础课程[3-4].从《计算机组成与结构》课程的内容特点看,它含有大量工程性、技术性和实践性的教学内容,它的主要教学任务是使学生通过课程理论的学习系统地理解并掌握计算机硬件系统各组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及各部件连接整机的方法,通过课程实践的操作训练,使学生具有一定的动手操作能力,培养学生对计算机硬件结构分析、应用、设计、系统继承及使用维护的能力.在《计算机组成与结构》课程的教育教学过程中,教师仅仅依靠传统的教学方法来讲授计算机硬件系统的相关知识将无法胜任创新人才培养模式的教育教学目标和要求[5-6].因此,讲课教师必须探索适合学生的创新教育教学方法,通过传递和灌输创新意识,让学生感受到创新在推动计算机硬件系统进步的重大作用,正确引导和激发学生的创新热情,培养学生的创新兴趣与勇气,进而使学生初步领略到创新的思路、方法技巧及过程.
结合长期的一线课程教学实践,要想在《计算机组成与结构》课程的教育教学中实行一种行之有效的创新教育教学方法,除了常规教学中课程内容进度安排之外,教师本人在教学思路、讲课风格、技巧和方法上要充分贯彻对学生创新能力培养的目标,对学生听课效率、上机实验和课外自学上进行有效的科学管理,更要专注于提升课程内容的趣味性,激发学生的主观能动性,引导学生自主提升创新能力.因此,我认为要想把创新教育研究融入到《计算机组成与结构》教育教学中,应当注意以下几个方面的工作.
众所周知,计算机硬件系统发展历史的讲授是《计算机组成与结构》课程教学中的一个非常突出和重要的环节.教师可以详细地介绍计算机发展历史,因为计算机硬件发明的各个重大事件正好是一个最鲜活、最生动的原始创新的事例,通过教师生动详细地讲解,可以使学生从中受到启发和激励,通过巧妙故事的引导使学生感受到“原始创新,你能做到的,我也行”.因此,这就需要教师一定要深入探求和发掘计算机发明的内涵和外延,抓住这些事例进行详细地加工,真实巧妙地讲解,以创新意识来启发学生,让学生深刻感受到创新在推动技术进步中有不可估量的作用,进而鼓励学生提出自己的原始创新设想,启发和培养学生的创新兴趣.
再者,我们知道计算机运算方法的设计过程是复杂有趣的,而运算器正是计算机硬件的核心,也是《计算机组成与结构》课程核心的教学内容之一.众所周知,尽管加、减、乘、除、与、或、非等算术逻辑关系对人而言是很简单的,可是要靠机器实现就不是那么容易的事了,这就需要解决一系列的相关问题,学生能对其深入了解将激发学生的创新意识.正是这些创新成果才使计算机能以极好的性价比融入到我们生活的方方面面,并且迅速地改变着我们的日常生活、工作和学习.为此,可让学生体会到“创新源于对问题求解不懈的追求”.因此,通过对计算机运算方法设计过程的学习,可以充分激发学生的创新意识、勇气和精神.另外,学科交叉创新也是自主创新的一个重要表现.在《计算机组成与结构》课程教学过程中,教师要充分培养学生学科交叉创新的意识与能力.现在很多高校已经给学生提供了修第二学位的机会,这样就给学生提供了一个学科交叉创新的有效平台.在计算机硬件系统中,计算机设备的教学尤其能激发学生学科交叉创新的能力.例如,鼠标的发明是将机械、光电、计算机等许多学科的知识交叉在一起；交叉物理学科的阴极射线能使荧光粉发光的原理和电子科学、计算机学科、材料学科,人们实现了阴极射线管显示器和液晶显示器的设计.诸如此类的许多典型输入输出设备很多都是学科交叉创新的事例.教师通过对这些事例创新点的讲授,可以培养学生发散思维习惯,让学生深知要想获得发明成功,必须具备多学科交叉的知识,进而激发学生学好自己的专业课程和其他相关专业课程的信心,这样也进一步培养学生的学科交叉创新的素质和能力.
多为学生提供创新实践的机会能够增强学生的自主创新意识.因而,教师可以充分发挥实验课程的效能,巩固基础,提升学生的自主创新能力.这样在完成《计算机组成与结构》课程教学中计算机硬件基本原理知识学习的同时,可以进一步加强对学生的创新意识、实践能力和设计能力的培养,教师可以在实验教学内容上,压缩验证性实验,增加设计性、综合性和研究性实验课题,同时将自己的科研课题融入到课程实验、课程设计以及学生毕业设计中,也可以适当增加以社会应用开发为主、偏向硬件的横向项目为基础的课程设计、科研开发项目系统或部分模块设计等,这样可以让学生参与到学科新问题的研究、社会现实技术问题的解决过程中,让学生紧跟并及时了解和掌握学科发展的动态,使其有更多的想象空间和发挥空间.同时,也有助于学生在理论和实践相结合的基础上,进一步融会贯通理论教学内容,提高其综合运用知识的创新能力,对培养学生的主动性、协作精神和创新能力具有积极的作用.另外,在设计性环节的实验教学实践中,可以建立新的开放式实践教学模式,提供创新性实践教学环境,提高学生的实践能力和创新能力,使得学生的设计方案越来越丰富,这样不仅反映出学生的求知是很强的,而且也培养了学生的创新精神,达到教师教育教学方法和学生创新能力培养相长的目标.
3结束语
目前,创新教育研究是我国高等教育未来发展所要解决的核心问题.自主创新已成为时代的主旋律,高等学校是科技创新和创新培养的重要基地.因此,在《计算机组成与结构》教育教学中,教师不仅要提高自己的创新意识、创新素质和创新能力,而且在给学生讲解计算机硬件原理知识时重点要传授给学生创新的思路、技巧和方法,增强学生敏锐的洞察力,培养学生自主创新的兴趣、素质和能力,充分激发学生的创新意识、勇气和精神.该文的创新教育研究模式已在我校计算机科学与技术专业2006级、2007级、2008级、2009级、2010级,网络工程专业2009级、2010级,信息与通信工程专业2008级、2009级、2010级共2000余人中进行了系统实践.结果表明,学生对于课堂知识的理解和灵活运用能力显著增强,创新意识和能力也得到了培养,教学效果显著.在这种创新教育模式的熏陶下,近三年来,我院学生积极主动参加各类创新科技竞赛,已获省级以上科技创新奖60余项,其中国家级15项,国家专利18项,效果非常显著.