計算機科學原理范文

導語：如何才能寫好一篇計算機科學原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：階梯化教學；教學實踐；“計算機組成原理”課程

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 20-0050-03

1引言

足夠長的杠桿可以撬動地球，足夠多的階梯可以攀登頂峰。

如果說計算機科學是一個金字塔，“計算機組成原理”課程無疑是這個聳入云天的金字塔的底座之一。無論是計算機硬件技術還是軟件技術，無一不與“計算機組成原理”課程直接或間接相關。在計算機教育大環境悄然改變的今天，像“計算機組成原理”這樣傳統的基礎課程教育模式的改進也需要與時俱進。

階梯化教學模式是指對一門課的教學在不同的階段針對不同的學生以多種多樣的且逐階向上的形式開展起來，以達到最大限度地理論聯系實際，科研結合教學，培養學生綜合素質之目的的一種教學方法。

2 “計算機組成原理”階梯化教學的特點

對于“計算機組成原理”課程而言，階梯化教學的實現包含多方面含義：

(1) 多樣化。打破以往“計算機組成原理”課程理論講授配合少量實驗的單一形式，增加了課程設計、開放實驗室項目和畢業設計等多個實踐教學環節，實現了教學環節的多樣化。

(2) 最大化。最大可能地發揮學生的主觀能動性，最大程度地理論聯系實踐，最大限度地與最新技術接軌，以達到培養學生興趣，開發其潛能的目的。

(3) 階梯化最重要的一個含義是“逐階向上”的含義，也就是多種教學方法應用的幾個層次是逐漸升高的，就像上樓梯一樣。如圖1所示，理論教學無疑是第一個臺階，實驗教學就是第二個臺階，其余逐漸升高的臺階順次是課程設計，開放實驗室項目，畢業設計環節。一個學生在這幾個環節中拾階而上，終于登頂的時候，他將看到一個無比廣闊的發展空間。

(4) 合理的階梯寬度分布。階梯的寬度表現為持續時間的長短，參與學生的人數，教師輔導的程度等。由于每一級臺階的性質、目的、內容不同，每一級臺階的寬度也不相同，選擇一個合適的寬度比例對于最終階梯化教學的成功也是非常重要的。

(5) 必需的硬件設施。“欲善其工，先利其器”，一種教學改革方法如果沒有相適應的硬件設施，那么就只能是紙上談兵了。“計算機組成原理”多媒體教學軟件和一種或幾種實驗系統對實現這種階梯化教學是非常必要的。

3階梯化教學的具體實現

下面就詳細介紹一下各步階梯的具體實現。

(1) 第一層階梯：減而彌精的理論教學

由于“計算機組成原理”課程的重要基礎課位置，以往該課程的理論學時是非常大的，伴隨計算機教育環境的變化，理論課時的壓縮是必然的。理論課時一般由64~72壓縮至48~56。但壓縮不意味著粗糙，也不意味著縮減。在縮小的課時里完成大綱要求，且求精求全，這就需要充分利用計算機。多媒體教學軟件可以在很短時間內生動形象地解釋復雜知識點，幫助學生快速掌握重點，難點。而網絡教學平臺的應用則可以通過幫助學生做好預習、復習、測試、解惑等來實現課堂教學的輔助。計算機手段的應用可以使理論教學縮而不少，減而彌精。

(2) 第二層階梯：推而廣之的實驗教學

縮減理論課時的同時，實驗教學要推而廣之。這里的推廣包括兩個方面，一個是在有可能的情況下適當地提高實驗學時；另一方面要加大有限實驗課時的無限空間，內容加多、知識加深、范圍加大。實驗課時可在10~16學時之間。在教學中有一個普遍的問題就是如何因材施教的問題。實驗課程是面向所有學生的。在學生中，接受能力、動手能力、自身努力的程度就有很大差異，在確保規定課時中完成教學任務的同時，還要求最大限度地發揮學生的主觀能動性是我們面臨的一個問題。為此可采取如下措施：

其一，修訂適合本校特色的實驗指導書。

其二，嚴抓學生的預習工作。

實驗教學是階梯教學的第二級臺階，卻是實驗教學的第一級臺階，在這個層次上可以使每一位學生對理論教學有一個感性的認識，初步建立整機結構思想。很多理論課上抽象的知識在實驗課上得到了具體的體現。實驗課常常是使學生感到豁然開朗的一個環節。

(3) 第三層階梯：漸入佳境的課程設計

“計算機組成原理”課程的實驗教學的特點是每個實驗只涉及計算機組成結構中一個或幾個設備的工作原理。增加一種面向所有學生的課程設計，以完成一個較為綜合的題目是使組成原理實踐教學漸入佳境的關鍵一步。課程設計時間及題目在各個學校有著很大區別，一般說1~2周較為合適。本學校應根據實驗學時長短及后續實驗環節設置情況相應調整。進入課程設計環節的學生已經有了一定實踐經驗，加之課程設計時間相對較長，所以教學方法就要變化了。課程設計指導書的內容要比實驗指導書粗略，只應該包括設計任務和一些設計所需的數據，指導教師也僅對學生進行方向性指導，全部設計原理圖、連線、設計步驟、設計測試都由學生自行完成。指導教師僅對其進行關鍵技術的指導。充分放手讓學生自行設計。

通過課程設計這一環節，應該說每一個按照要求走完這三步臺階的同學都掌握了計算機整體結構的概念，且具備了相當強的動手能力。他們關于組成原理的知識結構，知識體系已達到了本科計算機專業的要求。如果還想更進一步的話，就可以登上下面的階梯。

(4) 第四層階梯：更上層樓的開放實驗

“計算機組成原理”開放實驗室項目可以只對部分感興趣的同學開展。這里開放的含義就是實驗室每天至少8小時開放，教師有針對性地指定一個或幾個題目，并選擇固定的時間進行指導，而學生可以在實驗室開放的任意時間到實驗室完成項目，以培養對硬件具有特殊興趣的同學向更深更廣的知識領域發展。

其一，人員以每位教師指導15人，3人為1組最適宜。

其二，設計題目可以運用EDA技術對ISP芯片進行開發。

其三，整個項目的實現分為4個階段：熟悉題目、設計邏輯和寫代碼、代碼調試與測試、總結并寫出設計報告。

這一級臺階的設立可以有效地改變學生心中“計算機組成原理”離實際太遠的一種印象，同時學生可以建立起硬件軟化的概念。這是使參與到項目中的學生完成量變到質變飛躍的一個環節。

(5) 第五層階梯：已入佳境的畢業設計

計算機本科生的畢業設計題目在各個院校都極少有與“計算機組成原理”或者系統結構直接相關的題目。除了教師重視不夠以外，缺乏相應的設備也是一個客觀的原因。伴隨著實驗系統的改進，EDA技術的發展，綜合運用計算機組成原理、計算機系統結構、數字邏輯與數字系統、硬件描述語言的畢業設計題目已經成為可能。作為教師，提供一個平臺、一個指引、一個機會就很有可能成就一個計算機應用領域的棟梁之才。

畢業設計題目的完成是培養真正的硬件人才的有效途徑。能夠走完這一步臺階的學生具有更強大的就業競爭力。五層臺階總結如下圖：

4實踐效果

“計算機組成原理”課程的階梯化教學改革在遼寧工業大學計算機科學與工程學院進行了3年的試點研究，取得了較好的效果。理論課時完成了基礎理論的講授，實驗課上學生理論應用于實踐，驗證了書本上的理論知識，也真正理解了理論。在課程設計中，學生在課外查找各種資料，使自己在實驗室的設計和實踐盡善盡美。每年有15名同學參與到開放實驗活動中，培養了自主分析問題、解決問題的能力。有少數同學在畢業設計中選擇了與組成原理有關的題目，其中有一名同學的畢業設計論文獲得了校優秀畢業設計論文一等獎榮譽。

兩位筆者直接主持和參與了這三年的試點研究工作，在此之前筆者有十年的“計算機組成原理”教學經驗，可是采取階梯化教學之后，筆者才真正感受到為人師的成就感。尤其是在開放實驗和畢業設計工作中，學生由最初的茫然無知，經過不斷的實踐與理論相印證，一直到最終的深刻認識，他們幾乎是非常興奮地感受著求知的樂趣。學生中有多人考取了研究生，進一步深造。可以說他們的成功也部分歸功于“計算機組成原理”階梯化教學手段的開展。

“計算機組成原理”的課堂教學、實驗教學、課程設計、開放實驗室項目和畢業設計這五個環節面向不同的學生，從不同的層面實現了“計算機組成原理”課程教學的階梯化理念，從根本上解決了專業基礎課理論脫離實踐和學生不重視、學習無興趣的弊端。

為人師者不僅要用知識豐富學生的大腦，增長其才干，更應該用為學生搭建通往成功之路的階梯，在能力范圍內盡可能地將學生送入更高的平臺。“計算機組成原理”的階梯化教學就是一個很好的嘗試，并在實踐中取得了一定的成就，其階梯化的思想可以應用到其他學科、甚至其他專業。

參考文獻

[1] 白中英，楊春武. “計算機組成原理”題解、題庫、實驗[M]. 北京：科學出版社，2004，(6).

[2] 白中英，楊春武，馮一兵. 計算機硬件基礎課實驗教程[M]. 北京：清華大學出版社，2005，(7).

[3] 劉芳，戴葵，劉蕓，王志英. “計算機組成原理”中設計性環節的教學探討[J]. 計算機教育，2007，(4).

[4] 金海溶，周蘇，孟學多. 用實驗方法改革匯編語言程序設計的教學[J]. 計算機教育，2007，(1).

作者簡介

白媛，遼寧工業大學計算機科學與工程學院計算機科學與技術教研室，從事以“計算機組成原理”為主的計算機應用技術教學與科研工作13年。

篇2

摘 要：文章首先介紹國外相關課程的實踐教學情況；在分析對比國內計算機組成原理課程實踐教學情況的基礎上，提出相應的實踐教學改革思路，規劃出一整套實踐教學方案。南京大學在相關課程的實踐教學方面對這些改革方案進行了探索，實踐結果表明，這種改革方案是有效的。

關鍵詞：計算機組成原理；實踐教學；教學改革；課程實驗

作者簡介：袁春風，女，教授，研究方向為Web信息檢索與本文挖掘、多媒體文檔處理、計算機體系結構；張澤生，男，高工，研究方向為計算機體系結構、嵌入式系統；蔡曉燕，女，工程師，研究方向為微電子技術、嵌入式系統；楊若瑜，女，副教授，研究方向為圖形圖像處理；王帥，男，講師，研究方向為計算機體系結構、嵌入式系統。

1 計算機組成原理實踐教學改革的必要性

計算機組成原理是計算機專業最重要的核心基礎課之一，在整個計算機專業教學中起著重要的承上啟下的作用。該課程對于學生完整地理解計算機系統的層次結構，系統地建立計算機整機概念，培養學生對計算機系統的分析、應用、設計及開發能力，都具有非常重要的作用。

從國內高校計算機組成原理課程的教學情況來看，大部分高校都把它當成一門純硬件課程進行介紹，最多加入一些匯編程序設計方面的內容。對于課程的實驗內容，大多數高校還是停留在驗證性實驗階段，這樣的教學理念和實驗內容，沒有讓學生參與和經歷從高級語言程序到機器代碼、從機器代碼到機器結構的轉換過程，也沒有讓學生針對一個給定的指令系統，分析設計出實現該指令系統的計算機基本部件和

完整框架結構，因而，很難使學生能夠真正了解計算機系統的工作原理和硬件系統結構，實驗手段和教學內容與現代計算機技術的發展水平和實際情況脫節，與國外一流大學相比有很大差距，因此，迫切需要進行教學內容和教學模式的改革探索，特別是實踐環節的教學改革。

2 國外一流大學相關課程及其實驗情況

為了更好地規劃相關課程的課程體系和教學內容，改革現有的實踐教學模式和教學內容，我們對美國幾所一流大學計算機專業相關課程的實驗情況進行了跟蹤調查。表1給出了對MIT、UC-Berkeley、Stanford大學、CMU這四所大學相關課程的實驗情況總結。這些信息源自這些大學相關課程的最新課程網站[1-7]。

表1 美國部分大學計算機專業相關課程實驗教學基本情況

從表1可以看出，這些學校開設的相關課程都只要求選課學生具有C語言或同類編程語言的程序設計基礎，能熟練使用計算機即可。MIT的相關課程更偏重于硬件底層，UC-Berkeley的次之，而Stanford和CMU的類似，主要從程序員角度介紹計算機系統，更偏向于系統軟件層面。

MIT的相關課程“Computation Structures” 同時面向EE和CS兩個專業開設；其實驗教學模式是通過各類模擬器實現從門電路特性、匯編、處理器到I/O等偏硬件層面上的分析和設計實驗。

UC-Berkeley的相關課程從2011年開始有比較大的改變，原先的課程名稱為“Machine Structure”，現在改為“Great Ideas in Computer Architecture”；所用教材除了原先使用的一本關于C語言和一本關于計算機組成與設計方面的以外，還將一本關于數據中心計算機系統的教材增加為課后閱讀材料；涉及的實驗項目也有非常大的改變，原先的14個實驗主要分五類：C語言編程實驗、匯編程序設計實驗、流水線CPU等硬件邏輯電路設計實驗、Cache和虛存的模擬實驗、多核多線程編程實驗，改進后的課程實驗增加了云計算平臺上的數據級并行編程(MapReduce)和多線程編程(OpenMP)實驗等，讓學生通過實驗體驗不同粒度下的并行處理技術。

Stanford大學和CMU的相關課程所用教材一樣，實驗內容也差不多，通過一組精心設計的C語言編程實驗，使學生能夠更好地了解高級語言程序轉換為機器代碼的過程，深刻理解底層機器的系統結構(包括指令格式、數據表示、寄存器組織、Cache結構、虛存空間的映射等)，提高編制高效程序和調試程序的能力，并為后續的體系結構、編譯技術、操作系統等課程打下良好的基礎。

通過對MIT、UC-Berkeley、Stanford大學和CMU等多個美國一流大學在相關課程方面教學情況的跟蹤，我們發現，除MIT由于CS和EE一起開課而使課程內容較偏底層硬件外，其他三所學校相關課程的教學內容和實驗內容基本類似，其教學理念和教學思路也非常相似，基本上都是按照“C語言程序匯編語言程序機器目標代碼處理器結構”為主線組織內容，都是站在計算機系統的高度來闡述計算機硬件系統的結構和設計思想，以程序員的角度來認識計算機系統，強調軟件與硬件的關聯，使學生能很好地在高級語言程序、匯編語言程序、機器指令代碼和機器結構之間建立相互的對應轉換關系，以建立對計算機系統的整體認識。特別是這些大學相關課程的實驗內容都和課堂教學內容完全一致，課堂所學內容就是學生需要動手實踐的內容，在考核中實驗和大作業占有50%～60%的分值，由此可見，國外一流大學對本課程的實踐教學環節是非常重視的。

通過對上述幾個大學相關課程的跟蹤調查，我們還發現，雖然它們的相應后繼課程名稱不同，但課程的實驗內容類似，都要求用硬件描述語言在FPGA上進行流水線處理器設計等實驗，而且基本上以RISC處理器的典型四段或五段流水線CPU設計為目標。這方面的實驗，對EE和CE的學生是必須做的，而對于CS的學生，有些學校則沒有要求必須做。

3 實踐教學存在的問題

目前，國內已經有一些高校的計算機組成原理或同類課程通過借鑒國外一流大學的先進做法，在教學內容和教學模式等方面正在進行改革，取得了較好的教學效果。但是，絕大多數高校基本上還是沿用傳統的教學理念，教學內容還停留在對計算機硬件系統的基本構成和基本設計原理性介紹方面，既不像國外EE或CE專業開設的類似“數字系統設計”那樣的硬件設計課程，能夠讓學生真正了解如何用硬件描述語言通過FPGA來設計現代計算機硬件系統；也不像UC-Berkeley的CS專業開設的“Machine Structure”那樣介于軟、硬件之間的課程，能夠讓學生深刻理解程序如何轉換為機器代碼并在硬件上執行的過程；更不像Stanford大學和CMU的CS專業開設的COS和ICS兩門課程那樣，能夠讓學生從程序員角度理解計算機系統底層的關于硬件結構和系統軟件的重要概念及其相互關聯。因此，目前大多數高校的“計算機組成原理”課程的教學，既沒能達到培養學生利用現代化工具進行實際硬件設計的能力，也沒有讓學生學會運用機器底層硬件和系統結構知識來開發高效軟件和調試程序，更沒有通過該課程讓學生建立起計算機軟、硬件系統的整體概念。特別在實踐教學方面，與國外同類課程相比更是相差甚遠。

與國外一流大學相比，國內高校的計算機組成原理實踐教學普遍存在以下幾個方面的問題。

1) 各專業的實驗要求沒有區分。

國內絕大多數高校都會把計算機組成原理課程作為計算機所有相關專業的必修課，但實際上對于不同專業，其教學目標和實驗要求是不同的。國內本科計算機相關專業設置名目繁多，不同的學校相差很大，有的學校只有計算機科學與技術一個專業，有的學校還有軟件工程、計算機工程專業，還有一些學校甚至還有信息安全、信息工程、計算機應用、物聯網等專業。很明顯，不同專業的培養目標是不同的，因而，對于計算機組成原理的實驗要求也是不同的。目前，國內該課程的實驗大部分是功能部件的驗證性實驗和微程序設計實驗，有些學校會有匯編程序設計實驗，也有學校不做實驗，還有少數學校采用EDA方式進行CPU設計等實驗。但是，絕大多數學校選擇實驗內容和實驗方式時，并沒有考慮到不同專業的不同要求。

2) 和課堂教學內容不能很好配合。

由于傳統的計算機組成原理實驗系統和實驗設備是由公司或其他單位開發的，無法自主確定實驗模式和實驗內容，因而，很容易造成實驗內容和課堂教學內容不能很好配合的問題，造成實驗效率低下，并且不能很好地起到鞏固課堂教學的目的。

3) 實驗內容缺乏系統性和先進性。

傳統的驗證性實驗通常是在部件級進行驗證實驗，通過插拔連線、撥動開關、編制微程序等方式與實驗系統進行交互，因而無法構建一個完整的計算機硬件系統的綜合設計實驗。此外，絕大多數高校在該課程教學中沒有軟件編程實驗和Cache、虛存等相關模擬實驗。

4) 實驗平臺和實驗手段落后。

沒有采用現代化的EDA工具軟件和CPLD/ FPGA實驗平臺，更沒有像國外大學那樣，利用各種模擬器、云計算平臺、仿真系統，以及各種編程開發工具來進行實驗，導致學生缺乏利用先進工具和平臺進行學術研究和項目開發的能力。

5) 實驗過程管理和考核機制不完善。

國內實驗系列教師普遍缺乏，而助教制度又極其不完善，不像美國大學那樣，每門課可以配備7、8個，甚至十幾個領助研費的助教，因而在實驗過程管理上很不完善，特別是實驗的檢查、考核和反饋等很難做到像美國大學那樣到位，這也大大影響實驗教學的效果。

4 實踐教學改革和成效

針對目前計算機組成原理實踐教學存在的問題，我們在對美國一流大學相關課程實驗情況的考察研究基礎上，提出了相應的改革思路和實踐教學方案，并在近年來的教學過程中，逐步進行了探索實踐。

目前，我系開設的相關課程是計算機組成與系統結構和專門的計算機組成實驗課程，與國內大多數高校開設的計算機組成原理相比，我們強化了流水線CPU設計方面的內容。其先行課程除了C和C++程序設計課程以外，還有數字邏輯電路及其專門的實驗課程，學生會在這兩門課程中學會EDA設計的基本方法，并具有簡單數字系統設計的基本能力。而計算機組成原理方面的實驗實際上包含了國外類似于數字系統設計課程中的一些實驗。

根據本課程內容抽象、概念枯燥，以及實踐性強的特點，我們采用了編程實驗、硬件設計實驗和創新實驗三階段遞進式的創新型實驗教學方案。為了保證對實驗過程的嚴格管理和加強對學生的指導，我系每年專門招收7～10名碩士研究生組成實驗輔導小組，在每年暑假由實驗指導小組的老師先對他們進行培訓，然后他們再在實驗過程中輔導學生，并對實驗結果進行檢查。

編程實驗是在進行理論課教學的同時要求學生完成的一組實驗。通過編程實驗使學生能從程序員角度深刻理解教學內容中比較抽象的一些概念和知識，例如，機器代碼的表示、高級語言源程序與機器代碼的對應關系、數據的表示和運算、訪存異常(存儲保護錯)、運算結果溢出、大端/小端方式、對齊存放、Cache結構和程序訪問局部性的關系、虛存地址空間的構成、靜態數據區和堆區/棧區的區別、系統性能評測方法等，使得課程內容對學生來說不再是抽象、枯燥的概念，而是能夠通過對程序的調試跟蹤，以及對程序運行結果的分析，將這些抽象的概念變成容易理解的看得見的具體數據。這樣，不僅有助于學生對教學內容的深刻理解，而且培養了學生學習本課程的興趣，增強了學生的編程動手能力，特別是將底層機器級概念運用到編程設計和調試中，這對于提高學生編寫正確、高效的程序和增強程序調試能力，是非常有幫助的。同時，也讓他們了解到將來即使不從事計算機硬件設計工作，本課程學到的知識和培養的專業意識在今后的軟件開發或計算機科學研究工作中也是非常有用的。

硬件設計實驗是在理論課程結束后的一個學期專門開設的計算機組成實驗課。要求學生用硬件描述語言在FPGA板上進行硬件設計，并最終實現一個實際的流水線CPU。由于在課堂教學內容中加大了對CPU設計、特別是流水線CPU設計的力度，使學生打下了很好的理論和技術基礎。將實驗內容與課堂教學完全結合起來后，改變了原先課堂教學和實驗教學內容脫節的現象，因此，除了實驗教材外，課堂教學的教材本身也成為了實驗教材的延伸。為了加強對學生的計算機系統尤其是CPU設計能力的培養，我們提出并進行了“以流水線CPU設計為核心”的高起點創新性實驗教學改革，采用“基于硬件描述語言和FPGA，以功能部件設計為先導，單周期CPU和多周期CPU設計為過渡，最終實現流水線CPU”的實驗教學方法。學生通過親自體驗從設計、實現到驗證的整個過程，大大加深了他們對課程內容的理解，不僅掌握了CPU設計的理論知識，也深刻理解了整個計算機系統的設計思想和方法，并使所學知識轉化成了運用知識的能力，同時還培養了部分學生對計算機硬件設計的興趣和信心。

創新實驗課是在相關課程結束后對少數對計算機底層軟/硬件設計特別有興趣的學生開設的開放性實踐教學活動。我們意識到，國家迫切需要一批能掌握先進的CPU和系統軟件等計算機核心技術的尖端人才，這是高校計算機人才培養的重要任務之一。基于本課程在計算機系統中的重要核心地位和在計算機人才培養中應起的作用，我們提供了相關的創新實驗室，為這些學生提供全方位的實驗支持。學生可以自主選擇創新項目，實驗室提供相應的實驗平臺和條件，并配備指導教師或研究生助教進行全程指導。目前已經有4、5個創新團隊完成了相應的創新實驗項目，其中包含了江蘇省級重點和南京大學重點創新項目，還有一個團隊設計實現了一個與MIPS32 2.62兼容的82條指令的五級流水線CPU。參加創新實驗項目的絕大多數成員都被保送進了中科院、北大等國內一流大學和科研院所，也有一些同學得到了美國著名大學的青睞，選擇出國繼續深造。

5 結語

計算機組成原理課程的地位和特點決定了在該課程教學過程中加強實踐環節的重要性。國外一流大學都非常注重該課程的實驗教學，實驗內容和手段不斷更新，而且特別注重對實驗過程的管理和對實驗成績評定的公平性。近年來，國內一些大學也開始對該課程的實驗手段和實驗內容進行改革，取得了一定的

成效。但是，大部分高校還在采用傳統的實驗模式與國外一流大學相比差距較大。

我系在本課程的實踐教學方面進行了一些有益的探索，實踐證明，采用新的實驗內容和實驗手段，對于學生全面掌握課程內容、培養分析問題和解決問題的能力、增強實踐動手能力、提高科技創新意識等各方面都是非常有用的。由于我們實驗改革時間不長，只是處于探索階段，因此，實驗內容和實驗模式還很不完善，特別是編程實驗內容，還有很多典型問題可以設計讓學生進行編程體驗，實驗管理中也還存在很多問題需要解決，包括如何合理評定實驗成績，如何防止抄襲等。此外，如何規劃銜接好上下游課程之間的實驗內容也是今后需要重點考慮的問題。

參考文獻：

[1] MIT. Computation Structures [EB/OL]. [Spring 2011]. 6004.csail.mit.edu/.

[2] UC Berkeley. Machine Structures[EB/OL]. [Spring 2011]. inst.eecs.berkeley.edu/~cs61c/sp11/.

[3] UC Berkeley. Components and Design Techniques for Digital System[EB/OL]. [Spring 2011]. inst.eecs.berkeley. edu/~cs150/sp11/.

[4] Stanford University. Computer Organization and Systems[EB/OL]. [Spring 2011]. stanford.edu/class/ cs107/.

[5] Stanford University. Digital Systems II[EB/OL]. [Winter 2010]. stanford.edu/class/ee108b/.

[6] CMU. Introduction to Computer Systems[EB/OL]. [Summer 2011]. cs.cmu.edu/~213/.

[7] CMU. Introduction to Computer Architecture[EB/OL]. [Spring 2011]. ece.cmu.edu/~ece447/.

Teaching Reform of the Principle of Computer Organization Lab Course

YUAN Chunfeng, ZHANG Zesheng, CAI Xiaoyan, YANG Ruoyu, WANG Shuai

(Department of Computer Science and Technology, Nanjing University, Nanjing 210093, China)

篇3

關鍵詞：公共計算機基礎課程；獨立學院；教學改革；分類分層次；任務驅動

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)16-3999-02

Exploration on Teaching Reform in Public Computer Basic Courses of Independent Institute

ZHENG Chan-juan

(Department of Computer, Zengcheng College of South China Normal University, Guangzhou 511363, China)

Abstract: First, the teaching status and problems of public computer basic courses of independent institute have been analysed. The main problems are varying computer skills students and low efficiency of teaching, as well as other problems. Then according to those issues, the solution of teaching reform has been presented. The solution includes carrying on categorical and hierarchical teaching and amending teaching methods ,as well as improving the quality of teachers and learning interest of students and so on.

Key words: public computer basic courses; independent institute; teaching reform; categorical and hierarchical; mission driving

隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，計算機應用已經廣泛的滲透到社會生活中的各個領域，且發揮著越來越重要的作用。因此掌握計算機應用基礎知識，提高使用計算機的能力，是21世紀人才必備的基本素質。那么如何有效培養大學生應用計算機的能力就成為高校非計算機專業公共計算機基礎教育的重要課題之一。

獨立學院是我國高等教育中的一種嶄新的教育模式，其獨特而靈活的人才培養機制在培養面向社會、面向需求、面向應用的高級實用型人才方面具有先天的優勢。正是由于獨立學院與其他本科院校之間的差異，獨立學院的公共計算機基礎課程必然要體現出自己的特點。因此，對獨立學院公共計算機基礎課程進行教學改革的研究和探討就顯得非常有意義。

1 獨立學院公共計算機基礎教學現狀及問題

目前，獨立學院公共計算機基礎教學的過程中，主要存在如下幾個問題：

1）教學內容全校統一，但學生的計算機應用基礎水平參差不齊。獨立學院的計算機基礎課程的授課對象絕大部分是非計算機專業的大一、大二的學生。這些學生中有的家境良好，可能很早就開始接觸計算機，因此對計算機的操作就比較熟練；但也有部分學生來自貧困的家庭，他們在上大學之前可能根本就沒有接觸過計算機，對計算機的操作是一無所知。面對這些水平參差不齊的學生，如何安排教學內容就成為一個非常重要的問題。若教學內容太簡單，那么基礎較好的同學就處于吃不飽的狀態，因為授課的內容對他們而言太簡單；若教學內容太復雜，那么基礎較差的同學可能就處于消化不良的狀態，無法跟上教師的腳步，久而久之就失去了學習的興趣。

2）采用傳統的教學方法，也就是“老師講，學生聽然后練習”的方法，教學效率低。很多學生在學習計算機基礎課程的時候存在著這樣一種現象，就是上理論課的時候能夠聽懂老師所講授的內容，可一到上機課需要自己動手操作的時候卻感到束手無策，也就是理論和實踐無法得到有效的統一。

3）學生不能將所學的知識和實際應用聯系起來，解決實際問題的能力差。就拿學生們完成的畢業設計論文來說吧，很多學生經過了四年的學習依然無法獨立完成論文的排版。有些甚至對基本的頁眉頁腳的設置、目錄的設置及文章的分節都無從下手。筆者也擔任過計算機科學與技術專業和信息管理與信息系統專業的畢業設計指導老師，對此有很深的體會，在和其他老師討論的過程中得知他們也發現了同樣的問題。

上述幾點都說明計算機基礎課程的教學存在著很大的問題，因此對計算機基礎課程的教學改革就勢在必行。

2 教學改革的方法與建議

2.1 開展分類分層次教學，實施因材施教

針對學生計算機基礎水平參差不齊的問題，學院可以在新生入學之初組織一次全面的計算機理論水平和實踐能力的摸底考試，從而了解每個學生掌握計算機的程度。根據考試的結果，將所有的學生劃分為3個層次。在以后的教學中，針對不同層次的學生講授不同的內容，確定不同的教學時數、教學目標和考核標準，開展具有針對性的教學，做到因材施教，使不同層次的學生都能學到真正的知識和技術。譬如，對零基礎的學生，基本要求是能理解計算機的基本原理和基本方法，重點掌握Word、Excel、PPT等辦公軟件的使用；對具有一定基礎的學生，應結合他們的專業需求熟練掌握Dreamweaver、Photoshop、Flash等軟件；而對計算機有深入了解的那些學生，則鼓勵他們選修一些自己感興趣的課程。通過這些課程的學習，能夠自主設計、開發出一些有價值有意義的東西。

2.2 推進教學方法的改革，完善教學手段

計算機基礎課是實踐性很強的課程，加上現在的學生個性鮮明突出，若還是采用傳統的教學方法，也就是“老師講，學生聽然后練習”的教學方法，要提高教學效果是一件很困難的事情。因此對教學方法的改革也是一件迫在眉睫的事情。

在計算機基礎的課堂上，可以嘗試采用任務驅動教學法。任務驅動法是計算機教學中一個比較新的教學方法，但現在已發展的非常成熟。任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法，它要求任務的目標性和教學情境的創建[4]。這種新型的教學方法要求老師首先針對某一個教學內容，設計一個能被學生完成的小任務。當然，這個任務需要滿足以下的條件：首先，任務的完成過程是學習該教學內容的過程；第二，任務完成之后能收到良好的教學效果；第三，任務能激發學生的學習興趣，促使他們去完成這個任務；第四，任務能將所學內容的理論和實踐結合起來，若理論與實踐脫節，該任務不是一個合格的任務；第五，任務不能太復雜，導致學生沒有信心完成，但也不能太簡單，在任務中需要設置幾個具有挑戰性的分任務，這些分任務能夠培養他們獨立分析問題、解決問題的能力和創新能力；最后，任務是可以評價的，當學生完成該任務后，能夠知道自己完成的情況及是否達到了教學的目的。采用任務驅動教學法，逐步實現教學模式從傳統的以老師為中心轉向以學生為主體。這樣可以充分調動學生學習的積極性，使學生從被動學習變為主動求知。而且，當學生完成任務的時候，學生會獲得很大的成就感，這種成就感又會激發學生更大的求知欲望，慢慢地學生就會養成獨自探索、勇于開拓進取的自學能力。

除了采用任務驅動教學法，在課后還可以采用基于Web的計算機網絡輔助教學法。現在，不僅我院還有很多獨立學院都建立了關于計算機基礎課程的精品課程。關于精品課程的全部教學資源都可以上傳到學院的主頁，供學生自學、在線考試和交流。另外，還有很多教學輔導的方法。比如，每個星期安排一到兩次的課外答疑，通過E-mail、QQ加強和學生的交流，及時解決學生在生活中、學習中遇到的困難等等。

2.3 加強教師隊伍的建設，提升教師隊伍的素質

教師是教與學活動中非常重要的一個組成部分。若要提高計算機基礎課程的教學效果，必須要加強計算機教師隊伍的建設，提升教師隊伍的素質。可以從以下幾個方面進行。第一，加強對計算機教師的培訓，必要時安排教師進修學習。第二，教師要加強自身素質的提高。由于計算機技術日新月異，因此計算機教師要積極主動的更新自己所學的知識，有條件的情況下自主“充電”，及時了解自己所帶學科的最新技術，并在上課的過程中將其傳授給學生。同時，為了拓寬其知識領域，在課外時間也要積極涉獵不同的學科門類。

2.4 加強學生學習興趣的培養，提高學生的學習興趣

俗話說，興趣是最好的老師。美國心理學家布魯納也說：“學習的最好動機，乃是對所學教材本身的興趣”。濃厚的學習興趣可以激發強大的學習動力，使學生自強不息，奮發向上。因此，教師在教學的過程中應加強學生學習興趣的培養，調動學生學習的積極性。比如，教師可以根據學生的實際情況，在上課的過程中設計“知識問答”的環節并實行搶答機制，答對給予獎勵，答錯就懲罰。具體實施過程如下：首先，教師根據本節課所涉及到的知識點提出幾個問題，然后在本次課的后20分鐘開始進行知識問答。這樣，學生就能在整個課堂中保持高漲的學習興趣，學習效果當然就好了。另外，還可以準備一些能提高學生的實踐能力和創新能力的課外練習題，在下次上課的時候將好的學生作品展示給其他學生。這樣不僅能鞏固所學習過的知識，也能提高學生的學習興趣。

3 結束語

計算機技術的發展速度之快，是其他任何學科門類都無法比擬的。因此，公共計算機基礎的教學也要不斷的進行改革，不斷的改進教學內容和教學方法，加強教師隊伍的建設，努力提高學生的學習興趣，使學生熟練掌握計算機的基礎知識，并能夠很好的將所學應用到自己的專業中，達到公共計算機基礎教育的目的。

參考文獻：

[1] 朱曉鋼.地方綜合性大學公共計算機分類分層次教學改革實踐[J].電腦知識與技術,2010,6(34):9879-9880.

[2] 常曉娟,賈成偉.公共計算機課程教學方法探討與研究[J].黑龍江科技信息,2010(10):176-176.

[3] 劉曉明.對獨立學院公共計算機教學改革的思考[J].硅谷,2009(20):166-166.

[4] 宋麗.任務驅動教學法在大學計算機基礎教學中的探索[J].電腦知識與技術,2009,5(21):6002-6003.

[5] 姬朝陽,趙紀濤.公共計算機基礎教育與創新能力培養探討[J].教育與職業,2010(18):133-135.

[6] 付世鳳,王麗麗,陳瑞志. 獨立學院公共計算機課教學[J].企業導報,2010(7):222-223.

篇4

關鍵詞：獨立學院　公共計算機課程　教學改革

中圖分類號：G642　文獻標識碼：A　文章編號：1002-2422(2010)02-0042-02

1　獨立學院計算機基礎教學現狀與問題

公共計算機基礎課程是獨立學院全校公共基礎課之一。第一學期主要學學計算機基礎，內容包括Win-dows XP、辦公自動化軟件、網絡基礎知識、Interact的使用和數據庫應用。第二學期開設與計算機等級考試相應的程序設計語言課程Visual Foxpro，而后幾乎不再涉及計算機課的學習，沒有延續計算機的學習。目前獨立學院計算機基礎教學主要存在以下幾方面的問題。

(1)教材跟不上時代和社會的要求，缺少具有獨立學院特色的教材。

(2)學生計算機知識起點不一，而教學要求統一。

(3)教學方式重理論輕應用，教學效率低。

(4)教學純粹跟著等級考試走。

2　教學改革探索

2，1教學計劃的修訂

目前公共計算機教學計劃定在第一學期和第二學期，公共計算機課程與其他基礎課教學同時開設，學生是大一新生，第一學期學習壓力不大，一般情況是大班上課，學生容易形成厭學心理。從第二學期開始，學生還有英語等級考試的壓力，學生經歷了“太輕松”的一學期之后學習壓力突然加大了。當面對這種壓力時，很多學生認為學計算機的基礎課“太簡單”了，主觀上就開始忽視公共計算機課程的學習，到后繼課程如計算機程序設計、計算機語言類課程時，就會有一些學生掉隊。

2，2教學內容的調整

計算機基礎課程是一門理論與實踐相結合的課程，理論與實踐相輔相承，理論是基礎，實踐是手段，應用是目的。很多大學生存在這樣一種情況，上課聽老師講授的內容都能聽懂，但是當需要自己操作時就無所適從，即課堂授課理解和自己真正動手實踐不能統一。故提倡教師重點講解一些難懂的、易錯的地方以及一些更快更有效的學習方法，從而更全面地發揮學生的學習自主性和自學能力。例如：在講Exeel表格計算時，只給學生講一些典型常用的函數公式slim、average、if等，而其它不常用的公式只講方法，留給學生課后去自學并上機實際操作。每節課總是留下一些時間回答學生在上機中遇到的問題。而上機課只是在一些重點的、難懂的地方演示給學生看，其他時間留給學生去摸索創造，這樣的學習效果往往比學生從頭到尾在教師安排、監視下學習效果要好得多。

目前公共計算機課仍然在開設計算機基礎和VF，但很多學校已經開始開設基礎和C語言。因為雖然VFP有自己獨有的特點，但隨著時展，很顯然不能滿足各個方面的需要，學生和社會認可度下降。面對這樣的問題，采取“1+x”的教學模式可以較好地解決問題。其主要原則是：充分注重學生的主動性，讓學生在老師的指導下自己來選擇所學課程。“1”為計算機基礎課，而“x”是學生任選課，可以是VFP、VB、Access、c語言等。“1+x”模式教學由于是學生自己選擇課程，因此很好地提高學生的學習自主性，同時也對培養學生學習興趣有很好的幫助。

2，3教學方法的改革

2，3，1模塊化教學為主，案例式教學為輔

針對不同專業計算機應用能力的要求不同，公共計算機的教學可以采用模塊化教學法(MES)，即以現場教學為主，以技能培訓為核心的教學模式。例如，可將計算機基礎課的內容分為五個模塊，即Word、Excel、Os、Powerpoint和網絡知識：VFP程序設計課程可分為六個模塊，即表操作、數據庫的操作、表單、菜單、報表、程序設計等。教學中，采用模塊化教學為主，以案例式教學等其他教學法配合教學，借助公共計算機精品課的網路平臺指導學生，這樣可讓學生自主、自由地學習，提高學習效率。

2，3，2興趣教學，提高學生注意力

對剛入校的學生來說，計算機學習對他們極具吸引力，教師應充分利用這一點，象課堂授課一樣，備好每一節上機課，精選上機操作題，使學生在上機時有明確的目標，才能達到事半功倍的效果。目前，學生上機操作大都是自行練習，缺少上機目的和教師認真而細致的指導，上機效果欠佳。應要求教師根據選好的上機題，指導并督促學生達到預期的要求。教師在選擇上機題的時候，一要緊扣教材內容，二要切合學生實際，使學生能夠在操作中找到興趣，掌握知識，提高學生計算機的應用能力。

2，3，3講座形式“任務驅動”教學模式

大多數教師在進行計算機公共基礎課程教學過程中，采用“照本宣科”教學模式，完全按照課本的內容順序逐條講解給學生，使課堂內容平鋪直敘，使得教學效果不太理想。學生上課似乎聽懂，下課后卻不能將內容銜接起來，久而久之使學生失去對該門課程的學習興趣。提倡“任務驅動”教學模式，將上課內容通過特定的任務銜接起來，使學生通過完成任務來學習，活躍了課堂氣氛，提高了學生的學習興趣。下面是開展課堂教學講座的實例：主題是計算機的組成及性能。

現實生活中如果要買一臺電腦，為什么有的價格高有的很便宜?講座中很多人關心聽了可以解決什么問題，有了問題就有了興趣和動力。開始講座后，馬上可以提供給大家一個當前市場的“裝機配置單”，說明無論懂不懂計算機知識，如果要買一臺電腦，從電腦公司見到的就是這樣一個比較專業的配置單，說明微型計算機的組成部件、各個部件大概是怎樣聯系起來的就水到渠成。這里引入了許多專業術語，但同學們想到無論是誰都會很自然地遇到，反而大家會有一種急切想聽下去的欲望。大家都知道現在的計算機很先進而且更新換代比較快，圍繞這個問題可以漫談發展史、分類、基本原理等等。接著再拋出一個問題：同樣都是電腦，有的甚至外觀一樣但價格卻有很大差異，為什么?為解決這樣一個問題，就必須了解衡量計算機優劣的各項性能指標。在說明容量單位、周期頻率、字長等性能指標時，就可以聯系“信息高速公路”來說明。之后說明之所以買電腦時價格有差異，是因為買到的東西容量大小、速度快慢、配件多少、售后服務等方面存在差別。在同學們按一定的邏輯很順利地聽到上面的講解后，可以總結性地告知計算機的系統組成及性能指標。看似無心的轉到一個聽眾比較熟悉的多媒體概念，指明多媒體的元素、特點、應用后，再引入安全問題，通過計算機病毒的實例可以很生動地說明病毒的定義、特點、類型及傳播途徑等。這樣的一個講座引人入勝并可以灌輸豐富的內容。

2，4加強團隊建設，提升教師業務能力

加強對計算機教師的培訓，提高教學質量。計算機科學發展日新月異。教師要跟上新技術的發展，也迫切需要不斷更新知識，提高水平。所以應加強對計算機教師的培訓，積極創造條件讓教師進修學習，如鼓勵資助教師攻讀更高學位，更新知識結構，使教師始終站在科技發展的前沿陣地，時刻跟蹤本領域的學術動態，以便更好地進行計算機教學。建立一支以事業為大局，以教學為中心，以“志業、敬業、專業、樂業”為標準的職業化教學團隊。

作為現代新型教師應向學習型發展，注重教學相長、知識更新、與時俱進。信息技術廣泛深入快速發展。致使教師無法做到先知先覺，更無法實現傳統意義上教與學。比如許多新技術的出現，作為老師，如果不知道，還停留在老的技術層面上，那么可能就在教學過程中延續了老的一套，對于學生來說，是一個很大的誤導，學生也不能及時全面地接觸到新事物。因此，教師必須主動地進行知識的更新和“充電”，自覺拓寬知識領域，了解所教學科的發展動態和各學科之間的相互聯系，將最新的、最實用的知識和技能傳授給學生。以扎實的專業知識、豐富的相關知識、加上最前沿的專業知識和先進的教學方法傳授知識，必將大大激發學生的學習興趣，提高教學效果。

2，5注重學生興趣的培養

興趣是最好的老師，是學習的內部動力。教學實踐表明，通過趣味教學，能充分發揮學生潛在的積極性和主動性，激發學生的學習熱情，營造良好的學習氛圍。為此，根據學生的實際，設置大量能提高學生動手能力與創新能力的課后練習和課后實驗題，下次上課時會把做的好的學生的作業給大家展示。這不僅能讓學生鞏固本節課內容還能調動學生的創作熱情。

篇5

關鍵詞:計算機組成原理;理論教學體系;實踐教學體系;硬件實驗

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

“計算機組成原理”課程是計算機科學與技術、軟件工程等相關專業本科生的主干核心課程,是必修的專業基礎課,同時又是碩士研究生入學專業基礎課全國統一考試的科目之一,在計算機及相關專業本科生的教學計劃中起著承上啟下的重要作用。

隨著計算機技術的飛速發展,“計算機組成原理”課程的內容也不能一成不變,只有保證課程教學內容及實驗手段的先進性,才能確保課程教學效果的優秀性。目前,“計算機組成原理”課程的理論教學體系比較成熟和完善,但實踐教學體系建設相對滯后,實驗內容和實驗手段比較落后。造成這一現象的原因除實驗條件等客觀因素以外,也與國內高校中實際存在著的“重理論,輕實踐”、“重軟件、輕硬件”的傾向是分不開的。

1理論教學和實踐教學必須有機結合

“計算機組成原理”課程首先強調基本概念和基本原理的學習,對計算機的各大基本部件的組成原理、設計方法及相互關系都進行了較詳細的介紹,使學生了解計算機系統的層次化結構概念,熟悉一些典型的有代表性的計算機結構,弄清硬件與軟件之間的接口界面,建立起一個完整的計算機系統的整機概念,為后續課程的學習準備必要的硬件方面的基礎知識。同時本課程又具有很強的實踐性,必須注重理論與實際應用相結合,以避免理論和實際脫節。在計算機技術飛速發展的今天,硬件的許多理論知識只有通過實驗環節才能加深理解,實驗將使學生掌握計算機硬件設計、制造、調試和運行維護等多方面的技能。培養和訓練學生的動手能力、創新能力以及認真、嚴謹的科研作風。

我校的“計算機組成原理”課程共分理論和實踐兩門獨立的課程,其中理論課程56學時(3.5學分),實踐課程32學時(2學分)。兩門課程均有獨立的教學大綱,均為必修環節,分別單獨在不同的學期設置,單獨計算學分,單獨考核。理論和實踐課程的比例為1.75∶1。

在理論教學中,我們在參考CC2005課程體系和CCC2002對“計算機組成原理”課程所列知識點的基礎上,不斷完善課程的教學大綱和教學內容。在講授基本原理的過程中,注意融入計算機發展的新技術和新動向,注重基礎理論與先進技術的融合。使得本課程內容既符合計算機技術的發展潮流,又具有專業基礎課的相對穩定性。56學時的理論課程全部采用課堂教學方式,以多媒體課件為主,適當使用一些板書。教學中注意與學生的交流和互動,經常會向學生提出一些小問題,請學生思考并回答。講課中注意多舉例,多比喻,將深奧、難以理解的問題與日常生活中的實際例子相對應。

實踐課程安排在短學期,暑假前三周,以學生動手為主,在硬件實驗室中進行,這樣做的目的是為了使學生有一段相對集中的時間,學生以自然班為單位在指定的時間輪流到實驗室。根據學生的實驗結果以及提交的預習報告、實驗報告并結合學生個人在實驗中的表現評定成績。

多年來,我們堅持由理論課的主講教師同時擔任實驗課的主講教師,并親自設計實驗方案、親自參與實驗輔導,理論課和實驗課的教師來自于同一教學團隊,避免了實驗環節與課堂教學完全脫節,將實驗任務簡單地交給實驗員了事的現象。

我校的“計算機組成原理”課程具備獨立的理論教學體系和實踐教學體系,這兩個體系既獨立又緊密結合。計算機組成原理理論課程是實踐課程的基礎,同時實踐課程又為了配合理論課程。如果將實踐教學體系和理論教學體系完全割裂開來,學生只知道理論,不知道理論怎么結合實際,起什么作用,或者學生不知道為什么要做這些實驗,這些實驗涉及到的理論知識點又有哪些,這樣理論知識就變成空中樓閣,抽象程度高,不好理解,同時實踐課程的效果也會大打折扣。

2實踐教學體系的不斷創新改革

目前,社會上對加強實踐環節的呼聲越來越高,教育行政部門對實踐教學的重視程度也越來越高,各專業教學計劃中實踐環節的比重也有所提升。為了加強實踐環節,有不少課程中都增加了一些單獨設課、單獨計算學分的實踐環節。但在實施過程中,確實有些課程的實驗環節和理論環節完全脫節,甚至是由兩個教學團隊來完成,互相之間不通氣,完全根據各自的教學體系開課,根據實驗設備條件開設實驗,這種將實踐環節與理論環節完全割裂開的方式是不可取的。

課堂教學是老師向學生傳授知識的重要途徑,但不是唯一的途徑。對于“計算機組成原理”課程來說,僅僅靠課堂教學顯然是不夠的。近年來,我們既注意實踐教學體系和理論教學體系的關聯性,使我們精心設置的每個實驗均有相應的理論支撐,每個實驗的實驗目的明確,實驗任務、實驗要求清晰;同時又對實驗內容進行過多次更新和改進,不斷減少原理驗證性實驗的比重,增加學生自主設計實驗的比重,推動了實踐教學體系的改革。

計算機組成原理實驗歸屬于硬件實驗,目前,我們開設的計算機組成原理實驗中既有驗證性的實驗、也有綜合性、設計性的實驗,既有計算機的部件實驗,也有整機實驗,下面簡要的介紹3種不同的類型的實驗。

2.1傳統的計算機部件實驗

本實驗屬于驗證性的實驗,要求學生按照要求利用中規模集成電路芯片構成一個簡單的硬件模塊,自己動手連線和調試。例如,總線傳輸實驗就要求學生利用常見的三態輸出器件建立一個簡單的8位數據總線傳輸電路,通過總線并利用RAM實現存放在兩個寄存器中的不同數據的交換。實驗目的在于了解和掌握總線的分時與共享特性、傳輸控制技術、靜態RAM的讀寫原理和使用方法以及三態輸出器件的性能和使用方法。

這類實驗由于需要大量的連線,可能會因為接觸不良等原因使實驗工作量加大。但我們認為這類實驗對于培養學生寄存器級硬件故障的檢錯和排錯能力還是有積極作用的,這就是我們至今仍保留一個簡單的傳統的硬件實驗的原因。為避免花費過多的時間用于連線,我們將這類實驗的任務盡可能簡化,將實驗的主要考核點放在電路的設計和調試的過程中。這類實驗的不足之處是比較簡單,難以進行有創意的或綜合性較強的設計性實驗。

2.2基于FPGA的計算機模塊設計實驗

本實驗屬于設計性實驗,要求學生采用硬件描述語言進行邏輯設計,首先在計算機上進行功能仿真,最后下載到可編程邏輯器件中測試的方法。例如,在基于FPGA的運算器設計實驗中,我們要求學生用硬件描述語言設計并實現一個16位運算器,支持基本的算術運算和邏輯運算,設計完成后下載到DE2開發板上測試。

這類實驗對設計方案沒有任何限制,對于所連接的輸入、輸出設備允許有多種選擇,可以使用DE2開發板上的資源(如開關、按鍵、LED燈、數碼管和LCD),也可以使用外接的小鍵盤、大鍵盤和VGA顯示器,學生可以根據自己的情況自行選擇設備,最終根據使用設備的難易程度和設計實現的功能計分。對于這類實驗,學生的積極性很高,有不少學生提出了獨特的設計方案,對學生創新能力的培養具有積極作用。

通過對國內外相關情況的調查、分析、研究,借鑒國內外高校的經驗,我們從2005年開始提出了將硬件描述語言和可編程邏輯器件引入計算機組成原理實驗的設想,首先在計算機組成實驗中加入了VHDL實現的實驗內容,以取代部分傳統的硬連線實驗,接著又在教學計劃中增設了“VHDL與計算機硬件模塊設計”選修課程,讓學生掌握一種硬件描述語言,會使用先進的EDA工具軟件進行硬件設計。開始時由于設備的限制,學生還只能完成在軟件環境下的功能設計和模擬仿真,這使得很多學生感覺不盡興。目前,我校配置了DE2開發套件,所有的實驗都能下載到DE2開發板上測試,與國外著名高校使用的軟硬件環境基本一致。

我們認為將硬件實驗完全軟化,實驗僅局限于在軟件環境下的功能設計和模擬仿真是不夠的,如果一味軟化,可能會使一部分學生只將注意力和興趣集中在各種編程環境、開發工具的使用上,對于硬件技術的學習和應用研究望而生畏。這種現象的后果是造成學生的知識結構偏軟,硬件基礎比較薄弱,不能完全滿足社會對軟硬件相結合人才的需求。

2.3整機設計實驗

這是一個大的綜合性、設計性實驗,要求學生利用實驗設備所提供的硬件資源(基本功能模塊、控制臺及外設等),設計一臺具有16條指令的微程序控制的實驗計算機。其目的在于使學生掌握微程序控制計算機的設計方法,加深了解微程序的特點;通過設計和調試,了解計算機如何執行指令,如何控制I/O設備工作;掌握在具體實驗計算機的整機邏輯框圖下,指令流和數據流的流動過程,建立整機概念。

微程序設計技術是計算機組成原理理論課程教學中的一個難點,由于微程序控制單元看不見,摸不著,涉及微程序控制的許多概念難以理解。整機設計實驗將使學生了解微程序執行的整個過程,讓學生通過親手解剖一個小小的“麻雀”來了解微程序控制單元的設計方法。

我們給每組學生分配一張指令表,指令表中包含十余條不同的機器指令,要求學生根據實驗計算機整機邏輯圖來設計指令系統中每條指令的執行流程,設計微操作控制信號和微指令格式,確定初始微地址和后繼微地址的形成,然后根據指令流程和微指令格式編寫出每條機器指令所對應的微程序,同時還要針對每條機器指令編寫相應的測試程序,以測試微程序的正確性。我們還要求學生自主設計給定指令表上沒有的指令,以培養學生的舉一反三的能力。

從實驗的開展情況來看,由于實驗工作量比較大,獨立完成有一定難度,確有少數同學表現比較消極,希望通過借鑒、拷貝等方式來完成任務。針對這種情況,我們在實驗的驗收階段增加了提問環節,以此來甄別實驗是否獨立完成。

3未來設想

我們將繼續堅持實踐教學體系與理論教學體系有機結合,鼓勵青年教師投身實踐教學改革,使實驗為理論教學服務,實驗為創新設計服務,全面提升“計算機組成原理”課程的教學質量。

希望通過幾年的努力,不斷完善“計算機組成原理”課程實踐教學體系,建設一個與國際接軌的,能夠體現研究型大學特點的,綜合性、研究性的硬件實驗基地,突破傳統的以驗證性為主的實驗模式,增加大量設計性和綜合性實驗,讓學生通過自主學習,合作學習以及研究型學習,完成創新型實驗項目的完整設計和調試過程,提高學生的動手能力和創新能力。

下面是我們正在設計實現并且日趨完善的教改思路:

(1) 根據因材施教的思想,我們將未來的計算機組成原理實驗分成不同的層次,面向不同的對象。保證必做實驗的水平和質量;提高選做實驗的數量和種類,給學生更多的選擇和發展空間。

(2) 設置大型的綜合性實驗,突出計算機學科特色,滿足有興趣學生的需要,如讓學生自行設計計算機,包括CPU、存儲器、輸入輸出接口設計,甚至包括操作系統和軟件的設計,所有的設計最終都下載到開發板上實現,讓學生深入理解計算機系統的概念。

(3) 鼓勵學生以兩至三個人為一小組的形式搞創新活動,自主命題和設計方案,開發新的實驗內容,為參加學科知識競賽鍛煉隊伍和積累素材。

參考文獻:

[1] 蔣本珊,王娟,馬忠梅. 課堂教學-實驗-課外科技活動三位一體提升硬件類課程質量[J]. 計算機教育,2008(4):32-33.

[2] 蔣本珊,王娟,洪杰. 計算機組成原理實驗改革初探[J]. 實驗室研究與探索,2007(12):270-273.

[3] 蔣本珊,王娟. 將硬件描述語言引入計算機硬件類課程的探索[J]. 計算機教育,2006(8):49-50.

篇6

【關鍵詞】 獨立學院;計算機;教學

一、計算機基礎教學的地位和特點

獨立學院幫助我國實現了高等教育從精英型向大眾普及型轉化。處在這種轉變中的高等教育在教育目標、教育政策、教育內容尤其是教育對象都發生了轉變。大學生由以前的統一性逐漸差異化,整體基礎有著明顯的降低,反映在學習上就是學習自覺性、積極性不足,缺少較好的學習方法,特別是在基礎和理論知識的學習上有著畏難和厭煩情緒。由于生源基礎參差不齊,學生學習狀況不良相當一部分學生在高中階段沒有形成良好的學習習慣和學習方法學習能力差在大學自主性學習尤為重要的狀況下,這些學生在大學階段的學習就十分困難,教師很難及時有效地完成教學計劃與任務。計算機作為一門應用性和操作性很強的課程,對課程的教學效果的衡量的重要標準就是學生的實踐和動手能力。計算機課程中的實踐性教學是相當重要,獨立學院學生通過對計算機基礎知識的學習不僅應具有一定的理論知識,還應具有相應的專業技能,對計算機基礎知識的掌握和操作影響學生能否被社會認可,能否被用人單位接納。獨立學院所培養的學生受條件所限,他們可能既沒有普通本科學生深厚的理論功底,獨立學院要想提高自身的競爭力,就必須加強學生將理論知識遷移到實際問題的解決上,提高實際動手與操作能力,減少日后在工作單位培訓的環節。

二、獨立學院公共計算機教學存在的問題

獨立學院是依托公辦高校的優質教育教學資源,吸引社會資金創辦的相對獨立的本科層次高等院校,是對公立普通高校的補充和完善。由于創辦時間短,獨立學院辦學模式正處于模仿學習的探索階段。這個階段的獨立學院的辦學模式、專業設置、教學模式、教學質量監控保障機制等基本沿用母體的做法,在教學、管理等方面都是借鑒甚至照搬母體高校的教學模式,在計算機基礎課程的教學上也不例外,沒有結合自身的實際形成自己的特色,不能完全適應學生的需要,難以保證教學效果和質量。獨立學院學生的培養目標是大眾化教育背景下的應用型人才,與母體學校有較大的差別,完全照搬母體學校的規章制度,對培養學生的學習興趣、張揚學生的個性,尤其是在強化學生實踐能力的培養方面將無法適應。

目前全國還沒有適用于獨立學院的統編教材,教師授課時只能選擇其他本二的教材,照搬其教學內容及教學方法,這些教材在內容和安排上對于獨立學院的教學來看存在著一些問題。挫傷了部分學生學習的積極性和自信心,表現為學生學習動力不足、學習自覺性不強,個別學生對計算機的學習出于考試的需要,而不是對知識和技能的掌握和運用。適用于獨立學院教學用的計算機基礎教材的編寫是今后獨立學院計算機基礎教學改革的一個內容。在大學教學中,每門課程都被當作純粹的“知識”進行教授,在整個教師教學和學生學習過程中,往往強調一節課講了幾個知識點,有幾個新概念,新理論等。這種過于強調課程的理論體系和結構的方法和傾向反映在計算機教學中使課程的教學忽視了計算機本身作為人類交流信息和處理工具的作用,將計算機作為一種“知識”體系強行灌輸給學生。由于將對其工具價值忽視,把他作為一門“知識”傳授,相應的在師生關系上形成了以教師為中心的教學模式。教師成為課堂活動的主體,學生被動地聽講、記筆記、做練習。學生似乎成了被動的“知識容器”。大大忽視了計算機這門課程實踐性、互動性強的特點。使得學生弱化了對工具和技能的掌握,忽視了學生能力的培養,學生學生習慣被動跟著教師思維走,缺乏獨立自主的判斷力,缺乏強烈的學習動機。使學生產生畏懼情緒,并降低對計算機學習的興趣和動力。

三、計算機基礎教學改革對策

1.注重培養學生的學習興趣。影響計算機基礎學習的因素除了受限于學生的基本知識外,更多是取決于學生的學習興趣,所謂“好知者不如樂知者”, 著名教育家皮亞杰說過:“所有努力方面的活動都要依賴于興趣。”心理學家布魯納也認為學習是主動的過程,注意學生在學習計算機基礎時的兩種傾向:一是認為計算機過于專業化,太多數理知識,二是認為計算機基礎單調枯燥無趣味,沒有什么學習的價值。對學生學習內因的最好激發是激起學生來自學習活動本身的內在動機,這是直接推動學生主動學習的心理動機。教師在教學過程中應不斷的改進教學方法,在學生認知能力的基礎上,結合專業特點,選擇簡單、直觀、能說明問題的應用實例引入概念、思想和方法,使學生覺得他們是可以接受這些概念、思想和方法。

2.合理化教材和授課內容。刪減一些陳舊的知識,抓住知識的主干部分,課程內容力爭少而精。特別是計算機的有關概念和理論,對于缺少抽象思維能力的學生來說理解是有困難的。在準備授課內容時應做到如下幾點:結構合理,思路流暢,由淺入深,簡明易懂,盡量多得引用實例以助理解內容,削減占大量學時的概念和理論講解部分,淡化概念和理論,加強應用內容的講授,使學生學會對具體問題的解決。

3.精心組織教學過程。師生在學習過程中構成了一個共同體,教師既不是教育活動的惟一組織者,也不是知識信息的惟一擁有者,師生共同確定、共同感受、共同研究教育活動內容,從而高效率地完成共同的活動任務,達到教育的目的,在合作過程師生互相關心、互相幫助、共同發展。教師在教學活動中的角色應該是“研究者”、“引導者”和“合作者”。學生是“自主學習者”、“合作者”和“探究者”。在教學中師生是相輔相成的平等互動關系,在學習過程中師生交流、協作、研討,使意義建構更趨完整。針對學生特點:一方面學生基礎具有差別性和多樣性,在基礎學習的習慣和方法上存在問題。隨著社會發展,進入大學的新生都已經在中學時代或多或少地接觸過計算機教育,由于新生來源地很廣,有些接觸計算機途徑多,基礎相對較好,有些因各方面諸如家庭背景、教育背景等不同,計算機基礎不太理想,這種狀況造成了他們進入大學后計算水平參差不齊。如果還按照傳統的教學模式學,就會造成基礎好的同學認為太簡單而枯燥無味,基礎不好的同學認為老師講得快而多跟不上教學進程,甚至會產生怕學、厭學等情緒。另一方面當今大學生由于獨特的生活和社會環境使他們也具有很大的學習潛力和潛能。應根據學生這種現狀,結合獨立學院學生自身活躍、個性突出等特征采用分層次教學。把整個計算機基礎課程的教學分為從基礎到高級的不同層次,每一層次側重點不同。從偏重基本理論和基本操作同時培養綜合和實用能力到偏重綜合和應用,在基本操作的基礎上更注重綜合應用與提高,在教學中針對不同學生,進行重點和針對性地授課。

4.改革考核評價機制。計算機教學的目的是使學生在學習過程中掌握計算機的基本知識和技能,并能消化并內化知識為自身的各種感性經驗和習慣處理、能運用這個技能發現和解決各種問題。考試的目的旨在檢查教學效果和教學目的實現的程度如何,并借此改進教學工作,提高教學質量,鞏固學生所學知識,提高學生運用知識的能力和綜合素質。作為一門實踐性和操作性很強的課程,書面知識的掌握不能等同于對計算機工具的應用能力的高低。課程的考核應采取多種形式,加大平時在計算機實踐過程中的變現的比重。

在計算機基礎教學應樹立以教師為主導、學生為主體、能力為主標的教育理念,促進從追求理論系統性、完整性、以學科為中心的教學轉變為以能力為本位的培養。以注重傳授知識為主的教學模式轉變為以注重學生的個性發展、培養學生的創新能力、行為能力、生存發展能力、適應能力、提高學生的整體素質為主,突出學生動手能力和解決實際問題能力的提高。

參考文獻

[1]陳艷山,李春貴,殷燕芳,李玉華.淺議獨立學院基礎課教學現狀與對策.湖北教育學院學報[J].2006(11):114～115

篇7

關鍵詞：技工院校；計算機網絡原理課程；自頂向下方法；類比教學；動畫輔助教學；微課教學

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）10-0086-03

引言

中國互聯網絡信息中心（CNNIC）的第36次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2015年6月，我國網民規模達6.68億，互聯網普及率為48.8%。各種互聯網應用從Web、P2P、搜索引擎到在線游戲、社交網絡、視頻等層出不窮。國家也提出將制定“互聯網+”行動計劃，并將其納入國家經濟頂層設計。在此背景下，除計算機及相關專業外，越來越多的非計算機專業也將“計算機網絡原理”作為必修或選修課程，以提高學生對計算機網絡（尤其是因特網）的基本概念、原理和方法的理解和掌握，使學生今后能在短時間內迅速把握新的網絡技術，并將其應用于工作和學習。

技工院校學生學習特點分析

首先，技工院校學生基礎知識較為薄弱，學習習慣較差（如沒有課前預習和課后復習的習慣），學習意志弱、惰性強，學習動機和學習目標都不明確。另外，技工院校學生對理論學習的熱情不高，抽象思維能力較弱，缺乏鉆研精神。因此，這些學生得到的正面評價較少，導致學生信心不足，厭學情緒嚴重，不能正確評價自己，無法發現自身的長處。因此，作為教師要善于發現學生的閃光點，因勢利導，不斷發展學生的學習能力，培養他們對學習的熱情和信心。

國內計算機網絡課程教材建設現狀

目前，國外主流的計算機網絡課程教材有Andrew S.Tanenbaum編著的《計算機網絡》（第5版），James F.Kurose和Keith W.Ross編著的《計算機網絡自頂向下方法》（第6版），Larry L.Peterson和Bruce S.Davie編著的《計算機網絡系統方法》（第5版）等。其中只有《計算機網絡自頂向下方法》一書是以自頂向下的方式來介紹網絡。自頂向下模式按照從應用層到物理層的順序組織教學內容，學生對電子郵件和Web等網絡應用非常熟悉，從應用層開始關注網絡體系結構有助于激發學生學習網絡其他內容的積極性，也降低了學生的學習難度。

根據技工院校學生的學習特點和學習規律，同時為確保學生學到最新的計算機網絡知識，很多學校采用了《計算機網絡自頂向下方法》（第6版）一書的中譯本作為課程主教材。教材配套的課程網站上提供了豐富的教學資源（教學幻燈片、課后習題解答、實驗教程和許多用于演示網絡協議工作原理的Java Applet動畫程序等），極大地方便了教師的教學。

針對技工院校學生的學習能力和學習特點，結合我校“計算機網絡原理”課程的教學目標，我們選擇《計算機網絡自頂向下》一書中前5章作為教學內容，且刪去了“2.7 TCP套接字編程”（學生沒有編程基礎）和“3.7 TCP擁塞控制”（TCP擁塞控制機制比較復雜，只對擁塞控制的一般原理進行介紹）。對非計算機專業的技工院校學生，我們建議在84學時（有效學時）內授完全部內容（如果是18教學周的話，可將課程設為5～6學分）。

多元化教學方法在計算機網絡課程中的運用

1.教學激勵

計算機網絡概念繁多、協議原理復雜、前后知識點多有聯系，而技工院校學生往往沒有課后復習習慣，所以我們在授課時一般將上課時間的四分之一用于回顧上次課所講內容。由于技工院校學生的歸納總結和語言表述能力較弱，所以在課前復習時盡量以填空題或選擇題形式對知識進行提問，不要以思考題或問答題形式復習。在學生一時無法回答問題時，教師要給出足夠的提示。另外，還要將學生的課堂表現（課前復習題和課中思考題的回答情況）及時記錄下來作為平時成績的評定依據。

例如，我們從《計算機網絡自頂向下方法》一書中優選出部分不是特別難的習題（比較接近例題的解題思路），以及歷年碩士研究生入學考試計算機專業基礎綜合試題中的部分選擇題作為課后作業或課中思考題，對出色完成習題的學生予以表揚或獎勵（期末成績加分）。這樣可以使學生在一定程度上對自己有正確的認識，并能提高其學習信心。

2.類比教學

“計算機網絡原理”課程內容較為抽象，而技工院校學生的抽象思維能力較弱，在一定程度上影響了對知識的理解。因此，我們在教學中引入了大量的生活實例作為類比，創設教學情境，將計算機網絡理論學習與實際生活中的現象聯系起來，讓學生更加直觀地認識概念和原理，提高其學習興趣。

《計算機網絡自頂向下方法》一書本身就是使用現實世界例子進行類比的范例。例如，可以將路由器看作是立交橋，分組通過路由器轉發就好比車輛通過立交橋；運輸層和網絡層的關系可以類比郵政，為兩個家庭提供信件郵遞服務；路由震蕩問題可以理解為生活中某條新路開通后司機都趕新路，結果造成新路擁擠，然后又改回原路。這樣的類比教學，使得學生從日常生活司空見慣的現象中輕松理解了計算機網絡中的概念和原理，從而培養了學生的發散思維能力和類比推理能力。

3.動畫輔助教學

所謂“一圖勝千言”，使用動畫輔助教學可以收到事半功倍的效果。一方面，我們從教材配套的教學網站上下載了不少Java Applet動畫程序用于演示計算機網絡中一些較為抽象、難理解的協議；另一方面，我們也自己動手編制了一些Java Applet、Java Swing或是JavaFX程序輔助教學以及幫助學生更加深入地理解協議的工作原理。

例如，回退N步（Go-Back-N，簡稱GBN）協議和選擇性重傳（Selective-Repeat，簡稱SR）協議是傳輸層用于實現可靠數據傳輸的兩個重要協議。但是由于這兩個協議的工作原理較為抽象和復雜，許多教師在授課時即使大費周章也不易講清楚協議中的關鍵概念和原理。我們通過Java Applet演示程序，采用邊演示協議的執行情況邊分析協議的工作原理的教學方法，非常簡潔直觀地對協議作了清晰的解釋，學生對這兩個協議也掌握得十分牢固。

又如，校驗和的計算及驗證是“計算機網絡原理”課程中一項重要的計算內容。接收方通過校驗和可以判斷出所接收的數據分組是否出錯，并向發送方返回肯定確認分組或否定確認分組。為了幫助學生更好地掌握因特網校驗和的計算及驗證，我們編寫了Java Swing動畫演示程序（如下頁圖）。該程序可以自動隨機生成80位、96位或112位二進制的報文段，接著演示校驗和的手動計算過程和手動驗證過程。一方面，教師通過該動畫程序可在課堂上直觀地向學生演示校驗和的計算及驗證過程；另一方面，學生通過該動畫程序也可在課后進一步鞏固所學知識。

4.微課教學

“計算機網絡原理”課程中有不少知識點（如網絡吞吐量計算、P2P文件分發、IP數據報分片、ARP協議等）都適合制作成教學視頻進行微課教學。在教學實踐中，我們一般將一些適合用多媒體表達的課程重點知識制作成微視頻，課前通過網絡共享給學生，要求學生學習微視頻，同時布置一些思考題讓學生完成，以幫助其更好地理解視頻內容。在正式講課前，教師用5～10分鐘時間測試學生的預習情況，再根據測試反饋結果有針對性地分析微課闡述的主題。在“計算機網絡原理”課程中使用微課教學，一方面可以讓學生更加直觀形象地學習計算機網絡的重難點知識，另一方面也可以培養技工院校學生良好的學習習慣和學習能力。

結束語

如何讓技工院校的學生深入理解并掌握計算機網絡的主要協議原理和關鍵概念是“計算機網絡原理”課程授課時的難點。我們在教學中針對技工院校學生的學習特點，采用國外計算機網絡先進教材和多元化的教學方法，做到了化繁為簡、直觀形象、深入淺出地介紹抽象的協議和概念，收到了較為理想的教學效果。

參考文獻：

[1]中國互聯網信息中心.中國互聯網發展狀況統計報告[EB/OL].[2015-7-22].http：///hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201507/P020150723549500667087.pdf.

[2]James F.Kurose，Keith W.Ross.計算機網絡自頂向下方法（原書第6版）[M].陳鳴，譯.北京：機械工業出版社，2015：1-340.

[3]王濤，吳振強，任平安.自頂向下還是自底向上？――論計算機網絡原理課程教學模式[J].計算機教育，2011（24）：65-68.

[4]吳凌云.中職學生學習特點分析及對策[J].職校論壇，2009（27）：173.

[5]王亞杰.中職學生學習特點與學習規律研究[J].考試周刊，2013（103）：184-185.

[6]郭文平，周雁，陳盈，趙小明.基于動畫演示的網絡協議教學實踐[J].計算機教育，2011（9）：93-96.

篇8

關鍵詞：MCLA模式；協作學習；計算機人才培養

0 引言

目前，地方本科院校已成為我國高等教育的一支重要力量，其人才培養模式的選擇不僅直接影響學校的辦學質量和效益，而且將長期影響我國整個高等教育的辦學質量和水平。

地方本科院校選擇和構建人才培養模式必須適應經濟社會發展變化的需要，充分考慮學校自身的發展環境和競爭實力，從學科、專業、課程和管理等方面進行不懈的改革和建設，進而形成具有鮮明特色的人才培養模式。經濟建設和社會發展對計算機人才需求的類型主要有學術研究型、應用開發型、技術轉化型和技能操作型四種，其中的應用開發型人才主要由一般本科院校培養，這類人才主要從事將計算機科學原理及學科體系知識轉化為設計、開發方案并付諸實施。實踐證明，計算機應用開發型人才需求面廣量大，是其他類型人才所不能代替的。培養應用型人才要面向基層，面向一線，要有創新精神和實踐能力，能運用所學知識和經驗積累“舉一反三”，能通過大學期間訓練培養的自主學習能力進行持續學習，具備不斷更新自己知識體系的能力和改革創新能力，從而創造性地解決工作實際中遇到的各種難題。

1 國內計算機人才培養現狀

信息產業特別是軟件產業是我國重點發展的產業之_，軟件產業的發展離不開人才。但一方面是很多軟件專業畢業生仍找不到工作，而另一方面是軟件人才總體處于供不應求的態勢，軟件企業選不到滿意的人。軟件企業歡迎的是具有良好的技術基礎，經過專業化的培訓，具有團隊協作意識和協作精神，同時具有實踐經驗的軟件技術人員。而學校在教學中，往往只重視知識的傳授，其它的能力培養并不重視，特別是業界所急的工程實踐能力。

目前社會上出現大量的繼續教育機構，專門為企業培養具有較強工程實踐能力，熟悉就業單位的生產模式并具有扎實理論基礎的專門人才，從中獲得高額利益。這些機構的絕大部分生源來自高校的高年級學生。一個從正規高等學校畢業的學生，竟然需要經過一個沒有穩定師資和固定實驗基地和場所的社會機構“再培養”才能被社會承認。這從另一個方面說明了高等院校人才培養模式的問題，也就是目前高等教育應用型人才培養脫離了社會需求的實際，輕視了對工程實踐能力的培養，教學內容沒有跟上社會發展的步伐，教學方法、教學手段、實驗、實習內容和方法沒有進行徹底的改革。

相當多的高職院校培養的學生深受企業的歡迎，原因很簡單：他們注重工程實踐能力，學生動手能力強。高職院校是一個新興的產物，他們認真思考了社會的需求，吸收了國外的成功經驗。但由于這個層次的學生理論基礎不夠扎實，從而決定了培養的學生只能是技術性工人。這里可以給我們一個思考，為什么本科學生的培養就不能吸取高職和社會辦學的經驗，培養出既具有寬厚理論基礎，又具有較強工程實踐能力的學生呢？

2 協作學習

協作學習即學習團體為一個共同的目標而在一起學習和工作。協作學習的關鍵在于小組成員之間的相互依賴、相互溝通、相互協作、共同負責，從而達到共同目標。將這種學習模式應用在教學中，則是在教師指導下，按照已定的教學目標，師生共同參與、相互交流、相互協作、共同完成教學活動。在整個教學活動中，以教師為主導，以學生為主體，以培養學生的協作學習能力和協作精神為目標，讓學生之間、學生與教師之間共同交流、共同討論、共同評價、共同建構，在教師的組織、幫助、指導、參與下開展教學活動。

協作學習教學模式主要優勢在于，能加強師生之間的交流協作，使學生由被動學習變成主動學習，更能提高學生學習興趣，協調學生個體差異，取得較為理想的實際教學效果。將“協作學習”理論用于計算機類人才的培養對于提高學生實踐創新能力具有重大作用，原因有以下幾點。

（1）隨著社會的發展，分工越來越細，人的社會屬性也越來越彰顯。尤其是在IT行業，由一個人完成整個項目的分析、設計和實現以及后期維護工作已不再可能，往往是由項目團隊的各個成員一起來共同制定解決方案，共同來實施。此時特別注重團隊成員之間的協作學習精神。事實上，各大IT企業招聘人才的考核標準中很重要的一條就是團隊協作精神。

（2）國外大學對于“協作學習”理論在計算機人才創新和實踐能力培養方面有著廣泛的應用。他們提倡在平時的課程作業和實驗教學中以小組（group）的形式，充分發揮小組成員的優勢互補和協同開發，共同完成任務。通過協作學習，可以增強學生的獨立自主意識和團隊協作精神、進一步提高自己的實踐創新能力，以及與人的溝通和社會交往能力。

3 基于榜樣的學習方式MCLA

MCLA是Mode Centered Learning Architecture（基于榜樣的學習方法）的簡稱，它是印度NIT公司提出的一種在教師引導下學生獨立解決實際問題的學習方法。MCLA是學生在教師的引導下獨立解決實際問題，側重培養實際應用技能的教學模式。整個學習過程由許多小的教學循環組成，每個教學循環的流程為：根據業界中典型應用建立案例模型教師提供系統的解決方案-構造與前者類似的問題模型-教師指導下由學生解決-學生完成的獨立實踐-學生最終獲得解決該類方法的能力。

MCLA方法充分體現了現代學習理論，將行為主義、認知主義、建構主義學習理論有效融合。MCLA方法指導下的教學則側重于培養學生的素質、動手能力、分析問題、解決問題的能力、團隊協作能力、實踐掌握能力、演講能力、溝通能力。以具體案例來驅動教學，教學以學生為主，以教師為輔，強調自主學習，提倡情境教學，以便使學生在“學習―>實踐_>提高”的過程中，逐步提高學習的主動性、創造性。由于MCLA強調以“學為中心”，在學習過程中充分發揮學生的主動性，體現出學生的創新精神。讓學生有多種機會在不同的情境下去應用所學知識；培養學生根據自己解決問題的反饋信息來形成對知識的掌握并將知識應用于實際的技能。

4 MCLA模式與協作學習理論的結合

在此，提出將MCLA模式與協作學習理論結合起來培養應用型本科院校計算機類人才的工程實踐能力，能夠有機的將“協作學習”理論同MCLA教學模式結合起來，二者都強調教學過程中教師的主導作用和學生的主體地位，都運用現代教育理論，注重知識的建構和協同工作能力及創新精神的培養。并且對于計算機類人才培養有如下好處。

（1）以計算機專業人才培養和社會需求“對接”為根本切入點，全面構建基于MCLA模式與“協作學習”理論的計算機教育的“實踐教學體系”，以“實踐教學”為支撐，融合學科屬性和現實需求，集合計算機教育要素，整合計算機教育資源，切實提高計算機人才的培養質量。

（2）將建構主義教學理論與MCLA教學模式、“協作學習”理論，同計算機專業實踐教學結合起來，從認知心理學的角度，將教、學主體區分開來，強調學生主體在教學過程中的能動性與知識的建構作用。通過實踐教學充分調動學生的主動性和主體地位，注重實踐教學的引導，激發學生發現問題和解決問題的積極性。通過MCLA學習過程的循環以及“協作學習”，增強學生的主動意識、參與意識以及團隊協作能力和創新能力。

（3）將創新精神與創新能力的培養放到一個突出的地位，強調作為培養高級專門技術人才的地方應用型本科院校不能僅僅局限于實際動手能力的培養。還要結合中國經濟的轉型，由“中國制造”到“中國創造”這一嬗變所提出的對新時期計算機專業人才的創新能力的要求，將MCLA教學模式同“協作學習”理論結合起來建立與之相適應的保障體系。

（4）注重實踐與創新之間的關系，突出實踐教學在計算機人才培養體系中的重要作用，以及實踐對創新能力的培養所起到的關鍵作用。創新來源于實踐，實踐反作用于創新，二者相輔相成。只有建立強有力的實踐保障體系，才能切實提高計算機專業人才的創新能力。

篇9

關鍵詞：案例教學法；職業教育；教學模式

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）30-0101-02

計算機基礎教育主要是面向非計算機專業大學生的計算機教育。目前，很多醫學院校把計算機基礎作為課程體系結構中不可缺少的一環，列為醫學各專業開設的一門公共必修課程。隨著醫療技術的不斷發展，醫院信息化與管理現代化的加快和完善，對醫學計算機人才的培養提出了更高要求。[1]如何運用現代教育觀念，教會學生靈活利用計算機解決工作中的實際問題，是醫學院校計算機基礎教學要解決的問題。

一、計算機課程教學存在的主要問題

由于目前采用的是大班式教學，學生的程度參差不齊，程度好的學生學習軟件功能時，認為操作十分簡單，感到乏味；與此同時，程度差的學生往往看或聽一兩次功能講解仍不明白，這樣，教師的演示和講授收效甚微。并沒有培養起計算機的學習能力，不會進行延伸性學習，不會探索性學習，也就難以靈活應用所學軟件解決實際問題。[2]

二、借鑒“案例教學法”提升教學效果，培養學生靈活應用計算機軟件能力

案例教學法的最大優點是可以使學生積極參與到教學當中，打破了傳統老師講，學生聽的教學方法，以學生的分析研究為主，老師只起到引導的作用，學生通過案例分析可以積累經驗，開拓思路，這樣對知識點的理解就更加容易，案例教學法，通過組織學生討論一系列案例，提出解決問題的方案，使學生掌握有關的專業技能、知識和理論。[3]在計算機基礎的教學中，借鑒“案例教學”方法，學生不僅能學習軟件的功能和操作方法，而且能用所學知識解決實際問題，同時也提升了學習能力，受益終生。下面我以一個簡單的教學案例《藥品銷售開支月報表》來加以說明：

1.項目的確定。作為醫藥商貿系的同學對于如何做電子表格excel來設計藥品銷售月報表，對今后從事的崗位有著必不可少的聯系。我改變了以往知識點簡單羅列，將所學的知識點融入到一個實際的工作項目中，以虛擬崗位提出練習項目，由實際工作需要布置課堂教學。

2.項目分析。在這個過程中，教師的任務是先幫助同學們分析要完成一項目需要幾個步驟，然后針對這個項目需要依次完成哪些內容。比如本項目的工作流程為：對藥品的確定―數量、進價、售價等信息采集―確定所使用的軟件、所需要的公式函數―著手完成自己的工作。

3.項目實施。學生們的完成各自項目的第一階段后，教師在教學中示范相似的項目案例，學生從使用者的角度來了解項目的功能作用以及它的優缺點，直接引導學生進入“情景”。

4.項目評價。首先分組，進行項目的自我評價，各學生對自己制作的項目進行總結，完成自評，并推選出小組作品代表參與班級評選。其次進行小組代表作品的優秀展示，讓同學們在自身作品上尋找缺點及優點。最后教師進行總結性的評價，教師要對學生的工作過程給予表揚，進行有針對性的講評，并為下一次的項目的實施做好鋪墊。所謂案例教學，即教師將每次課的教學內容總結成一個完整的案例，在講課前先給學生布置一個作業，使學生對本次課程的教學內容和教學目標有一個明確的認識，在講課的過程中，注意將知識點的講解與任務有機地聯系起來，啟發學生通過學習知識點不斷地加深對知識點的認識，以此為驅動，督促學生想盡辦法去完成它。

案例教學法更容易使學生抓住教學過程中的主線，教學內容的精髓，隨著任務一步步的被完成，學生的成就趕逐漸增強，提高了學生積極性，不但達到了預期的教學效果，還培養了學生從中發現問題，分析問題，解決問題的能力與素質。

三、教學中知識的“與時俱進”，為“案例教學法”打下更堅實的基礎

因材施教的口號雖然已吶喊多年，目前還有些老師上好幾個不同的專業的計算機基礎課時，為了個人方便，從頭到尾都是使用一套課件或者教案。其實我們理應根據不同專業的教學對象，案例教學法中的案例也應有所調。從理論出發，精選案例。案例教學效果在很大程度上取決于教師能否選擇恰當的案例，精選出的案例應當是典型的、有代表性的，最能揭示所學知識點的案例。因此，要求教師必須吃透教材，不僅要弄懂教材的每個知識點，而且要弄懂知識之間的內在聯系，即知識結構體系，這是精選案例的基礎。要選擇與教學內容和教學目的密切相關的典型案例，寓所教理論于案例之中。如上例的醫藥商貿專業的同學采用了excel來制件藥品銷售報表，對護理專業的同學可以采用excel來制作自己所服務的病人護理情況分析報表，在學習幻燈片制作時，也可以以制作個人的職業生涯規劃等，每個專業都有它們的特殊性，只有在教學方法的過程中多以學生的角度來考慮，才能挖掘出更多有意思的案例出來。由于從事計算機教學的教師大多從計算機專業的角度考慮計算機教學，與醫學聯系較少，這樣對醫學類學生的學習積極性有一定的影響，覺得計算機與醫學的應用聯系較少，學與不學都一樣，沒有意識到對以后的繼續學習和工作會產生影響，教師應與時俱進，有意識了解信息技術在醫學領域的應用[3]，為“案例教學法”中的主角“案例”搜集更多素材。鉆研教學大綱和學生心理，對計算機基礎課程教學適時進行改革以緊跟科技的進步和學生全面發展的需求。

四、教學效果分析

由于在計算機基礎課中借鑒了“案例教學”方法，有效的提升了教學效果。最突出的是學生普遍提高了軟件的靈活應用能力和水平。通過對學生的設計作品、作業和實踐能力測試，學生對軟件功能應用更靈活，掌握軟件功能更多。在計算機基礎課程中采用“案例教學法”進行教學，以典型案例為引導材料講解本課程中的許多知識點，案例起到了示范作用，學生通過案例掌握了各知識點的應用；在實踐環節設計與實際應用密切相關的案例，激發了學生的學習興趣和求知欲望，將理論知識運用與實踐，強化了對理論知識的理解。采用這種方法，取得了良好的學習效果。學生也非常樂意接受這種方法。

五、總結

在計算機基礎的課程教學中，還有許多章節可以用案例教學的方法進行實施，幫助學生直觀、形象、深刻地理解所學內容，并進一步提高他們的分析能力和解決問題的綜合能力、加強動手實踐操作能力，這也是我們教書育人過程中一直需要堅持和探索的理念。

借鑒“案例教學”法的成功經驗，使“以學生為中心，培養學生的多角度、開放性思維”的教學新理念，具有相當強的可操作性。學生不但學會了軟件的功能操作，而且普遍提高了學習能力，學生的延伸性學習，探索性學習能力提高猶為突出，達到普遍提高學生靈活應用計算機軟件解決實際問題的教學目的。

參考文獻：

[1]李梅，學院校計算機教學現狀調查[J].南職業技術師范學院學報，2008，（4）.

[2]李莎莎，文華.教育法在高職計算機應用教學中的運用[J].教導刊，2009，（12）.

篇10

隨著計算機技術的飛速發展，其應用在日常生活中的各個領域不斷得到擴展，特別是近年來各種智能技術的應用，使得各種計算機系統開發人員的需求不斷增加。計算機專業現已成為了各高校的通用性專業，作為獨立學院，計算機硬件類課程無論是師資還是實驗室建設等方面來看都相對薄弱，培養出來的計算機人才不論是從數量上還是從質量上來看，都無法滿足市場的需求。

計算機硬件類課程教學中存在的問題

教學體系、內容設置不合理。獨立學院在開辦之初，課程設置內容很多難免照搬本部，而沒有考慮獨立學院學生的生源質量。我院早期開設的計算機硬件類課程主要包括：《電路分析基礎》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《匯編語言程序設計》、《微機原理及接口技術》、《單片機原理及應用》、《計算機組成與體系結構》、《嵌入式系統及應用》等。這些課程的開設，其難度基本上跟電子類專業是一致的。在教學內容上很多課程難免有重疊部分，比如中斷、接口控制方面的內容在《微機原理及接口技術》、《單片機原理及應用》、《計算機組成與體系結構》等課程中均有涉及。課程內容的重疊一方面將會占用了十分有限的學時，另一方面也會使學生感到疲勞，影響學習效果。同時，在教學內容方面難免有些陳舊，在講授基礎知識的基礎上，又缺乏對新知識的講解、引導，對學生缺乏吸引力，難以激發學生的興趣。

教學內容上“重軟偏硬”。硬件系統和軟件系統作為計算機系統的兩大組成部分，二者相互依存、不可分割，共同構成了完善科學的計算機知識體系。作為一個合格的計算機專業畢業生應具備良好的計算機軟硬件開發技術、能力，但由于軟硬件課程自身特點不同（比如軟件系統開發比較容易上手，容易看到實際結果）以及獨立學院自身定位問題（多以培養應用型人才為主），獨立學院在師資、教學設備等方面的制約，計算機專業硬件類課程的學時也被逐步壓縮，同時教學及實驗室方面的建設明顯不夠，導致硬件類課程逐步邊緣化，相比較軟件類課程少之又少，因此“重軟輕硬”的現象十分普遍。

實踐教學重視不夠，缺乏創新。在硬件類課程教學過程中，理論教學與實踐教學同等重要，實踐教學可以讓學生更好地理解、掌握硬件知識。但是，大多數獨立學院的計算機硬件類課程教師自身的實踐經驗不足，教師在授課過程中難免會出現沒有考慮學生的實際情況，過分強調理論知識，而忽視了對學生實際動手能力的培養。同時，由于實驗課時、實驗設備等方面的影響，開設的實驗大多數都是驗證性的，設計性實驗和創新性實驗所占的比例較小。其次，授課教師在實驗環節上缺乏整體把握，不同課程之間的實驗缺乏必要的聯系，創新性不足。

計算機硬件類課程教學改革實踐

優化課程體系，更新課程內容。根據多年的教學實踐、總結，結合獨立學院生源質量的實際情況，首先對教學體系上進行了優化。在基礎課層面上，將《電路分析基礎》、《模擬電子技術》和《數字電子技術》3門課進行了整合優化，開設了《電路和數字邏輯》，突出強調數字電路知識，使學生能夠理解電路處理信息的方法和技巧。在系統原理層面上，將《匯編語言程序設計》和《微機原理及應用》兩門課進行結合，以理論為主，掌握系統模塊原理為目的，主要讓學生深入理解處理器、存儲器、中斷和接口等內容的原理。在系統應用層面上，以單片機應用為核心，加強學生動手實踐為主。

改進教學方法，激發學生興趣。“興趣是最好的老師”，只有切實提高學生對硬件類課程的學習興趣，學習效果將會事半功倍。首先，讓學生認識到硬件類課程的重要性，提高他們學習的主動性和積極性。在每年新生入學專業介紹時，都會有教師給學生講解硬件類課程在整個課程體系中的位置、發展方向，并在學習方法上給學生一定的指導。其次，授課過程中，先給出實際案例，通過軟件演示的方式讓學生能看到實際結果，吸引學生的學習興趣然后再深入淺出的講解相關理論知識。同時，教師需要及時了解學生的學習情況，了解學生對學習內容（特別是重難點）的接受、理解情況。最后，積極組織學生參與到各種實踐活動中來，讓學生的學習成果得到檢驗，提高他們的學習動力。

加強實踐教學，提高學生創新能力。強大的師資力量是培養高素質人才的重要前提，近年來，我院不斷加強師資建設，積極鼓勵教師申報和參與各種院級、省級教科研項目，提高自身的實踐經驗。同時，我院不斷加強實驗室建設，積極為學生提供良好的實驗環境，在實驗內容上，不斷加大設計性試驗和創新性實驗比例；另外，在實驗課程外還通過課程設計等實踐教學活動加強對學生動手能力的培訓。

積極引導學有余力的學生去學習各種新的技術（比如ZigBee技術、射頻識別技術）；同時，鼓勵學生積極參加學科競賽，讓學生能夠運用所學的知識，提高自己的實際動手能力，在近幾年參與的“賽佰特杯”全國大學生物聯網創新設計大賽中均有學生獲獎。

本文以長江大學工程技術學院為例分析了計算機硬件類課程教學中存在的一些問題，并在實際教學過程中從教學體系、教學內容、教學方式、實踐教學等方面進行了一些探索；從近年畢業生就業情況和學科競賽情況來看，這些教學改革實踐取得了一定的效果。