計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)改革思考

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摘要：闡述了獨(dú)立學(xué)院開(kāi)設(shè)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的重要性，分析課程的教學(xué)現(xiàn)狀，介紹在授課過(guò)程中采用的提高教學(xué)效果的各種教學(xué)方法，如多媒體技術(shù)、對(duì)比式的教學(xué)、分組一幫一等。作者根據(jù)其教學(xué)實(shí)踐提出了針對(duì)該課程的一些教學(xué)改革措施和可行的考核方案。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；獨(dú)立學(xué)院；教學(xué)改革；考核

在工科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中，計(jì)算機(jī)組成原理這門課程是一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其在培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本組成及各個(gè)部件的功能方面起著舉足輕重的作用[1]。近年來(lái)隨著大規(guī)模集成電路以及門陣列芯片的廣泛應(yīng)用，在教學(xué)過(guò)程中已經(jīng)很少見(jiàn)到分立元器件，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能直觀地接觸和了解課程所涉及到的功能器件，使得學(xué)生的積極性大大降低，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果，特別是在三本院校情況更是如此。本文結(jié)合作者自身多年來(lái)對(duì)該課程的授課經(jīng)驗(yàn)以及獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，探索能夠提高該課程教學(xué)效果的教學(xué)方法和手段。

1獨(dú)立學(xué)院開(kāi)設(shè)該課程的重要性及現(xiàn)狀

結(jié)合我院以培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)計(jì)劃，在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，計(jì)算機(jī)組成原理課程在工科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)是一門重要的硬件專業(yè)課程，對(duì)后續(xù)的軟硬件課程（接口、操作系統(tǒng)、軟件工程）產(chǎn)生著重要的影響。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部件及其工作原理，能夠建立一個(gè)完整的整機(jī)概念，讓學(xué)生能夠初步具備相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。同時(shí)由于嵌入式的電子產(chǎn)品的普及，目前對(duì)于硬件方面的人才需求需求量較大。目前各大院校都在不斷地進(jìn)行教學(xué)改革、完善教學(xué)環(huán)境、更新教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，但是由于硬件課程有其自身的特點(diǎn)，比如學(xué)生對(duì)課程中所涉及的元器件沒(méi)有直觀的認(rèn)識(shí)、課程教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件有限等，因此相對(duì)于軟件課程的教學(xué)改革效果不是很明顯，學(xué)生對(duì)硬件課程的積極性不高，三本院校情況•更不理想。首先是硬件教學(xué)需要的經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)條件、師資水平、科研氛圍等方面不足，對(duì)硬件教學(xué)的重視程度不夠，由于實(shí)驗(yàn)條件所限基本只講理論或圖示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根本不懂“接口”這一軟硬件結(jié)合的技術(shù)。其次，大部分學(xué)生從未打開(kāi)過(guò)機(jī)箱，根本不認(rèn)識(shí)CPU、總線、內(nèi)存條，也不知道串口、并口在哪里。因此在獨(dú)立學(xué)院進(jìn)行硬件課程的教學(xué)改革刻不容緩。

2課程教學(xué)改革措施

2.1教學(xué)內(nèi)容的改革。大多數(shù)院校目前在該課程的內(nèi)容安排上，主線以組成計(jì)算機(jī)的五大部件為主，包括了運(yùn)算器和運(yùn)算方法、現(xiàn)代多層次的存儲(chǔ)器、CPU、總線系統(tǒng)以及I/O接口等，介紹了每一個(gè)功能部件的基本工作原理及在整機(jī)系統(tǒng)中的作用。課程的內(nèi)容仍然與過(guò)去大相徑庭，主要以8086為主體，不能與時(shí)俱進(jìn)，陳舊的教學(xué)內(nèi)容雖然比較成熟并具有代表性，但是同時(shí)也會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式的電子產(chǎn)品層出不窮，技術(shù)在不斷地革新[2]。作為培養(yǎng)未來(lái)技術(shù)人才的高校當(dāng)然不能停滯不前，教師需要不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)在授課過(guò)程中引進(jìn)一些目前比較流行的新技術(shù)、新理念、新架構(gòu)，比如微處理器的雙核和多核技術(shù)、串口硬盤和并口硬盤有何區(qū)別、最具實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景的USB接口技術(shù)等。2.2教學(xué)方法及教學(xué)手段的改革。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的教學(xué)平臺(tái)不斷涌現(xiàn)出來(lái)，有效地完善和改進(jìn)了教學(xué)過(guò)程。由于課程本身原理性比較強(qiáng)、內(nèi)容比較抽象、邏輯性差，因此在教學(xué)過(guò)程中容易造成學(xué)生興趣減少，影響教學(xué)效果。先進(jìn)合理的教學(xué)方法和手段會(huì)收到事半功倍的效果，也是學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的必要條件[3]。授課過(guò)程中采用多媒體教學(xué)已經(jīng)常態(tài)化了，它能使學(xué)生直觀有重點(diǎn)地了解教學(xué)內(nèi)容。現(xiàn)在的多媒體不僅能制作靜態(tài)的文字演示，也能制作動(dòng)畫，以動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行教學(xué)演示，例如在介紹運(yùn)算器、CPU的控制器設(shè)計(jì)微程序控制器等內(nèi)容時(shí)可以設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的演示畫面，機(jī)器指令的執(zhí)行周期、CPU內(nèi)容各個(gè)功能部件（PC、AR、IR、CU等）如何協(xié)同工作都能直觀演示出來(lái)，如圖1所示，加深學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。采用對(duì)比式的教學(xué)方式，可以在授課中將課程與其他硬件課程如單片機(jī)、微機(jī)原理、嵌入式等進(jìn)行對(duì)比介紹。同時(shí)也可以在內(nèi)容講解的過(guò)程中進(jìn)行比對(duì)介紹，例如在介紹指令系統(tǒng)時(shí)可以將教材中的模型機(jī)5條指令系統(tǒng)與當(dāng)下常用的處理器進(jìn)行對(duì)比介紹，使學(xué)生了解CPU的指令系統(tǒng)應(yīng)該包括哪些基本類型及主要功能。同時(shí)由于獨(dú)立學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)程度參差不齊，教學(xué)中常常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生對(duì)教學(xué)需求有較大不同。結(jié)合我院學(xué)生的實(shí)際，在教學(xué)中可以采用啟發(fā)式的引導(dǎo)教學(xué)和分組一幫一的教學(xué)，以啟發(fā)學(xué)生思考和提問(wèn)為主，教師講解為輔，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。同時(shí)采用一幫一的分組教學(xué)，讓學(xué)生之間互相影響、互相幫助，提高教學(xué)效果。在課程的教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行角色替換，讓學(xué)生由“被動(dòng)接受者”變成“主動(dòng)探究者”更有利于培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)的能力。例如在總線系統(tǒng)這一部分內(nèi)容針對(duì)總線的基本概念、連接方式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、總線接口、總線的仲裁等問(wèn)題可以讓學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)、分組討論提出問(wèn)題、然后在課堂上由學(xué)生進(jìn)行講解，根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題及講解中存在的問(wèn)題，由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。學(xué)生通過(guò)獨(dú)立探索、協(xié)作學(xué)習(xí)、成果匯報(bào)等環(huán)節(jié)既可以加深對(duì)內(nèi)容的理解，也激發(fā)出學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生找到自身在學(xué)習(xí)中存在的不足之處，從而達(dá)到意想不到的學(xué)習(xí)效果。

3考試制度的改革

考試是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒，以成績(jī)促進(jìn)學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)課程充分重視起來(lái)。因此對(duì)課程的考核要摒棄傳統(tǒng)的單一閉卷考試形式。結(jié)合我院目前倡導(dǎo)的以學(xué)生為主的主題教學(xué)改革，充分重視過(guò)程考核，加大對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的考查，采用每章節(jié)完成進(jìn)行一次小測(cè)驗(yàn)，成績(jī)計(jì)入最終總成績(jī)。同時(shí)秉承獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用型人才的目標(biāo)，注重學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，側(cè)重考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。最終的成績(jī)組成為：卷面成績(jī)+過(guò)程考核成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)作者多年從事計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)體會(huì)，提出了針對(duì)獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生在教學(xué)內(nèi)容、授課方式、教學(xué)手段和課程考核方式等方面的一些觀點(diǎn)。通過(guò)在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選取以及采用對(duì)比式、一幫一分組式的教學(xué)都在教學(xué)過(guò)程中明顯地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。同時(shí)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)硬件專業(yè)基礎(chǔ)課程，更重要的還是要提高學(xué)生的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力，這也是作者后續(xù)在教學(xué)中要繼續(xù)深入研究的。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1]白中英.計(jì)算機(jī)組成原理[M].科學(xué)出版社,2015.

[2]吳方等.獨(dú)立學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)嵌入式方向教學(xué)改革研究[J].教改縱橫,2008.8:150-151

[3]王滿.計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)改革的探討[J].專題策劃,2008:7-8

作者:孟銳 單位:西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院