探讨软件工程“感知”实验平台设计与应用-turnitin查重

摘要：提出专业感知与实践课程的定位与目标，介绍“专业感知”实验平台的设计与应用，分析实验平台对于学生逻辑、系统思维构建和发展的作用。
关键词：专业感知；实验教学；实验平台；电路板制作
0 引言
当今，软件产业蓬勃发展，社会对软件工程人才需求旺盛。2011年9月，国务院学位委员会发布了新增软件工程为一级学科的通知，此项措施充分体现了国家对软件产业发展的重视。2012年，北京联合大学新增了软件工程专业，培养符合软件工程产业发展需求的软件工程技术与服务应用型人才、具有计算机系统背景的软件工程专业人才，并制定了“软硬结合”的特色培养方案。
软件工程专业要培养学生掌握计算机科学专业基础和软件工程综合实践能力，鼓励学生在实践中自主探索和深思。专业感知与实践课程是软件工程专业第一学期开设的专业基础课，为提高低年级学生对专业的认识，激发学生对专业学习兴趣而设，以“感知专业、实践创新”为目标。文献[5]提出专业感知课程的教学内容为c语言与移动应用开发相结合，让学生了解到c语言在移动平台上的应用，调动了学生学习积极性和创造性。国内高校开设专业感知与实践课程的较少，为培养低年级的实践能力，很多高校开展了相关教学研究。文献[6]在实验教学策略上进行了改革探索，提出了任务驱动、案例驱动、项目驱动的实验教学模式。文献[7]介绍了程序设计基础课程的实验教学改革。文献[8]以电路原理实验课程为例，探讨了为培养创新意识和创新能力，实验教学改革与实践的出发点与落脚点应该从低年级开始。文献[9]提出研制LED实验平台，提高了微机原理与接口课程的可操作性。
已开展的实践教学研究为软件工程专业的专业感知与实践课程建设提供了重要参考。2009年，北京联合大学信息学院开设专业感知与实践课程，课题组教师研制的实验平台用于低年级的专业基础教育。实验平台的研制正是专业基础教学内容上的创新，实验平台帮助学生在实践中循序渐进地感受和领悟计算机指令的运转机理，掌握理由求解的基本策略，训练学生运用计算机系统的思维方式分析和解决理由，为将来从事嵌入式软件开发奠定基础。
1 课程定位与目标
计算机科学是软件工程学科的一个重要基础，软件工程专业第一学期开设专业感知与实践课程正是要培养学生对计算机系统的基本认识和计算思维能力。教学内容包括基本逻辑门电路、组合逻辑电路的工作原理和焊接实验。本课程为后续程序设计基础、计算机组成原理等专业课的学习作好铺垫，为将来从事基于计算机系统或嵌入式软件开发奠定基础，实现“感知专业、实践创新”的目标。
2 实验平台设计
以应用型本科人才的培养为主线，以提高学生认知专业知识为导向，我们采用分模块、任务驱动的教学方式，培养学生的实践动手能力；设计了6组基础实验，分别为开关电路、与门电路、或门电路、计数器电路、寄存器电路、运算器电路。6组实验有针对性地介绍了计算机系统的内部运转机理，难度循序渐进，详情见表1。
教师根据实验内容，自主研制了电路板，如图1所示。学生在了解电路工作原理的基础上，动手焊接实验，完成电路板制作。
以与门电路为例，介绍实验平台的设计原理。实验目的是让学生掌握逻辑“与”的概念，了解如何用硬件实现“与”操作。与门电路由二极管或集成电路构成（见图2），平台采用复用方式将这两种电路结合起来。去掉集成电路U1A，就是由二极管组成的与门电路，去掉两个二极管D1、D2，就是集成电路与门。当开关SW1、SW2都接高电平时，加在电阻R2上的电压为高，三极管T1导通，发光二极管L27亮。开关SW1、SW2只要有一个接低电平，T1不导通，发光二极管L27不亮。学生通过焊接，掌握硬件实现“与”操作的不同策略。
同时，对比C程序设计中“&&”语句实现的“与”操作，使学生了解软件开发中有些任务用硬件或软件均能实现。
3 实验平台应用
实验平台自2012年正式应用，受到学生的好评。实验内容包括原理和操作策略等计算机系统的基础知识和电路板制作实验。从基本与、或关系，到二进制进位、存储原理、加/减运算，由浅入深。课程分模块、分步骤进行。
实验必备的材料有电阻、电容、二极管、发光二极管、三极管、集成电路等；工具主要有万用表、电烙铁、铬铁架、焊锡、镊子等。学生要认识各种元件，了解元件的极性等物理特征，并能熟练使用万用表。由于是低年级学生，对焊接实验的注意事项、基本步骤、具体手法、焊点质量及检查等内容也要介绍，保证实验顺利完成。
电路、元件和焊接技术前期工作准备完毕后，方能实施焊接操作。实验以小组为单位，2-3人一组，共用一块电路板。在了解了开关电路、与门电路、或门电路、计数器电路、寄存器电路、运算器电路的原理基础上，小组成员分工，每人都要有明确的任务。学生将电子元器件按照电路图正确地焊接到指定位置，电路板制作完整效果如图3所示。
实验平台的应用，具有较强的操作性，增强了课程的趣味，提高了学生对专业的认识。实验中，学生操作认真，互帮互助，充分调动了积极性，培养了团队合作意识。实验平台帮助学生理解数字逻辑、数据的机器表示、数制转换、存储原理、指令执行等计算机系统的基础知识，尤其是二进制，二进制软件工程“专业感知”实验平台的设计与应用由专注毕业论文与职称论文的www.808so.com提供,转载请保留.是计算机系统的基础，以前仅通过书本学习，学生对数据的进位、溢位等概念理解不深。平台中的计数器、运算器实验，将二进制加减运算、进位、溢位、存储、进制转换等从设计原理到硬件实现进行了直观展示，帮助学生透彻理解，对后续程序设计基础、计算机组成原理课程的学习提供帮助。
从具体的操作实验中理解基本知识、基本理论，较传统的书本传授要更形象更生动。学生在兴趣的激发下，乐于动手，积极深思。课程有助于创新能力的培养并为后续专业课的学习奠定良好基础。
4 结语
电路板制作实验平台是为软件工程专业低年级学生开设的专业感知与实践课程而研制，设计了从基本逻辑到组合逻辑的6个模块，已通过近130人的实践。在实验中，学生边做边学，充分调动了学习积极性，课堂效果良好。实验平台是培养具有计算机系统背景的软件工程人才的一个探索，为类似课程的实践教学开辟新的思路。
参考文献：
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