胡波 俞承芳 冯辉 李旦 杨翠薇
（复旦大学电子工程系上海200433）
摘要：本文探讨了电子信息学科计算机课程的建设，通过3门必修核心课程和5门选修课程，着重培养学生系统化的理念和设计能力，特别是硬件设计能力。
关键词：电子信息学科计算机课程
引言
电子信息学科是应用电子学和信息科学的知识和技术，设计、制造和使用电子与信息产品的学科。综观电子信息技术的发展，集成电路和电子系统的复杂度大幅提高，计算机技术在电子系统中的应用日益广泛，电路设计、系统设计、体系结构的设计、硬件设计、软件设计已不可分割，并进入了系统芯片时代。
计算机技术的发展，使电子与信息产品更多地依赖于计算机，同时电子信息对学科的计算机课程的建设提出了新的要求。与计算机专业不同的是，计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等理论、原则、方法和技术的学科；计算机技术则侧重研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息处理的方法与技术手段。电子信息类专业对计算机知识的基本要求集中在软件开发和微机系统的应用，应该侧重于如何利用计算机以及电路与电子的知识、信息处理知识来构成电子信息系统。因此系统设计，特别是接口硬件电路的设计是电子信息类专业的学生必须掌握的技术。近年来，嵌入式芯片、DSP、SOPC技术的发展，使信息系统的实现有了更多的选择，但也为计算机课程的建设带来新的问题。
一、计算机课程群设计思想与方案
在微处理器迅速发展的今天，很多人在讨论计算机课程的教学的改革，问题集中在学生究竟学什么型号的微处理器才能适合社会的要求。实际上，学生如何通过本科阶段的计算机课程的学习，掌握计算机知识的学习能力是问题的关键。根据目前的技术，我们接触到的是嵌入式芯片、DSP、SOPC技术，以后由于技术的进一步发展，这些微处理器可能就不适用。在课程的实施过程中确实需要通过一个具体型号的微处理器的学习来掌握相关的知识，但这只能作为学习过程中的一个实例，关键的问题是如何通过这个实例来掌握学习微处理器的方法。
考虑到上述因素，我们感到，原有的微机原理与接口（采用X86或采用MCS-51）与芯片结合过密，学生对计算机缺乏总体的概念。因此在课程组织上，建立3门必修核心课程：《计算机体系结构》、《微机原理与接口技术》、《微机原理与接口实验》，5门选修课程：《可编程逻辑器件硬件描述语言》、《电子系统设计》、《嵌入式系统原理与应用》、《DSP原理与应用》、《SOPC原理与应用》的课程群。
核心课程中《计算机组成原理》讲述计算机的基本构成，以获取计算机系统与组成的总体概念；《微机原理与接口技术》以X86为例讲授计算机系统与接口的设计，以获取感性知识；《微机原理与接口实验》着重培养学生的软件与硬件设计能力。
选修课程《可编程逻辑器件与硬件描述语言》、《嵌入式系统原理与应用》、《DSP原理与应用》、《SOPC原理与应用》、《电子系统设计》介绍可编程逻辑器件在计算机系统中的应用，并以微控制器、ARM、DSP、SOPC等不同微处理器构成系统的特例来扩展学生的知识面，增强学生的系统设计能力。
通过课程群的教学，着重培养学生系统化的理念和设计能力。以X86微处理器系统的软硬件设计作为特例，要求学生能从掌握典型的微处理器（X86）出发，掌握以其他类型的微处理器（如微控制器、ARM、DSP、SOPC）构成系统的学习方法，为以后微处理器进一步发展后，学生的设计能力打下扎实的基础。在教学的过程中，强化学生的硬件设计能力，要求学生掌握从单个接口直至系统的硬件的设计方法。
二、实验教学的改革
电子信息学科作为技术科学具有很强的实践性，尤其是计算机类的课程，学生必须通过大量的程序设计和接口设计实验才能更好地掌握课程的内容。实践教学不能看做理论教学的附属，它不仅包含了为验证理论的实验内容，还应包含利用理论教学的内容进行设计、应用的内容。从培养学生的实践能力和创新精神的角度，它比理论教学更为有效。由于应试教育的影响，在实验教学的过程中，简单的知识传授、验证理论课程内容的教学模式影响依然存在。学生将知识点相互割裂，就事论事地完成实验，在某个实验阶段可以完成实验，但不清楚这个实验在系统中的作用，更谈不上将其综合应用到系统实验中。因此，如何真正地建立引导学生自主学习，培养学生综合运用知识、设计和创新能力的实验教学模式，是教学改革中必须面对的问题。
在计算机类课程的实验的设计思路是：先以一个具体的CPU（X86或MCS-51）为实例，使学生掌握程序设计、接口设计，以及构成系统方法，然后根据学生的发展方向设立不同的处理器（ARM、DSP、SOPC）的实验。
在实验安排上采用了独立设课和随课实验两种实验教学模式。
《微机原理与接口实验》作为课程群的核心课程，采用独立设课的形式，在课程中包含了宏汇编程序设计、接口设计和简单应用系统设计实验，在实验课程中强化了硬件设计实验。在同一个教学大纲的要求下，同时向学生提供X86及MCS-51两种实验平台，同学可以根据自身的情况选择不同的实验平台。而这两个平台的实验内容，对学生以后掌握其他微处理器，并进行接口设计有很大的帮助。
《可编程逻辑器件与硬件描述语言》、《微机原理与接口技术》、《电子系统设计》、《嵌入式系统原理与应用》、《DSP原理与应用》、《SOPC原理与应用》中均采用了随课实验的形式，并根据教学进度安排实验。在核心课程《微机原理与接口技术》中安排了X86程序设计的实验，使学生熟悉指令系统并掌握程序的调试方法。在《可编程逻辑器件与硬件描述语言》中安排了可编程逻辑器件的设计实验，设计的电路偏向于可编程逻辑器件在计算机接口中的应用。在《嵌入式系统原理与应用》、《DSP原理与应用》、《SOPC原理与应用》中则安排了相应微处理器的实验，使学生了解微处理器的特性，并掌握基本的接口设计方法。《电子系统设计》中的实验围绕如何利用微处理器构成系统，要求学生掌握应用系统的设计方法。
三、小结
根据新的教学思路，经多年的教学试点，计算机课程群的建设初现规模，学生的系统设计能力得到了提高，课程建设也取得了较好的成绩，《微机原理与接口实验》获得2006年上海市精品课程。
参考文献
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[4]杨翠微，俞承芳.电子信息类专业“微机原理与接口实验”教学探讨.电气电子教学学报，2005，1（27）：85～87