導(dǎo)語：如何才能寫好一篇計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)觀；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

一、引言

計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)核心基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)上主要講述構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的各功能部件的基本工作原理以及互連構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)。從2009年至今，在計(jì)算機(jī)考研統(tǒng)考中，計(jì)算機(jī)組成原理內(nèi)容占了約1/3的分值比例。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)內(nèi)涵和外延的擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)組成原理傳統(tǒng)的教學(xué)模式也有了改變，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上都有一定的改進(jìn)。從計(jì)算機(jī)科學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)情況來看，未來的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、應(yīng)用更需要從系統(tǒng)角度考慮，所以對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理進(jìn)行教W改革很有必要。

二、教學(xué)改革原因分析

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，但隨著計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大化，通常用層次結(jié)構(gòu)來描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)描述如圖1所示，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理主要討論傳統(tǒng)機(jī)器M1和微程序機(jī)器M0的組成原理和設(shè)計(jì)思想。

但這種主要關(guān)注硬件部分的教學(xué)思想，弊端早就被感知，在國外的教學(xué)中也早被擯棄。如Patterson和Hennessy教授曾指出，“軟件設(shè)計(jì)者對(duì)軟件系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的硬件技術(shù)是否了解、了解多少，會(huì)很大程度地影響軟件系統(tǒng)的性能。同樣，硬件設(shè)計(jì)者必須了解設(shè)計(jì)決策將對(duì)軟件產(chǎn)生怎樣的影響”。這種硬件、軟件應(yīng)一起考慮的思想，在我國正逐步推廣。如清華大學(xué)科教儀器廠所生產(chǎn)的TEC-XP計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既包括對(duì)CPU結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、機(jī)器指令的設(shè)計(jì)等，也包括使用Basic語言的軟件設(shè)計(jì)。

從計(jì)算機(jī)考研統(tǒng)考對(duì)一般教師的教學(xué)及學(xué)生的學(xué)習(xí)所起的指導(dǎo)性作用來看，也在強(qiáng)化這種軟硬件結(jié)合，即不能把計(jì)算機(jī)組成原理只作為一門硬件課程來看待。表1統(tǒng)計(jì)了2009～2014年計(jì)算機(jī)考研統(tǒng)考試卷中軟硬件內(nèi)容相結(jié)合的題目。

表1 軟硬內(nèi)容結(jié)合題目統(tǒng)計(jì)

而從計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用的發(fā)展來看，20世紀(jì)80年代，信息技術(shù)和通信為互聯(lián)網(wǎng)打開了大門，到了90年代，一個(gè)很重要的革命始于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的傳播。現(xiàn)在值得期待的是嵌入式和互聯(lián)網(wǎng)融合的成果――物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。很難想象未來20年計(jì)算機(jī)科學(xué)會(huì)是什么模樣，但2007年圖靈獎(jiǎng)獲得者約瑟夫?斯法科思指出：計(jì)算機(jī)科學(xué)的范圍正從算法和程序逐漸向系統(tǒng)轉(zhuǎn)移。在這樣的系統(tǒng)發(fā)展觀下，對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理這樣的基礎(chǔ)課程所進(jìn)行的教學(xué)改革就具有非常重要的意義。

三、教學(xué)改革探討

1.教學(xué)內(nèi)容的改革

最初的計(jì)算機(jī)專業(yè)人員對(duì)計(jì)算機(jī)的工作原理和工作方式了如指掌。計(jì)算機(jī)體系中的硬件、軟件、編譯器以及操作系統(tǒng)之間的交互既簡(jiǎn)單又透明。然而，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的日趨復(fù)雜，這種明晰性不復(fù)存在，導(dǎo)致一種無法避免的結(jié)果，即領(lǐng)域?qū)I(yè)化，使多門計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生，每個(gè)領(lǐng)域只涵蓋學(xué)科的某一個(gè)方面。如果學(xué)生或計(jì)算機(jī)從業(yè)人員不能把多門課程知識(shí)融合到一起，他們常會(huì)產(chǎn)生不安的感覺，因?yàn)樗麄儧]有完全透徹地理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是如何緊緊地關(guān)聯(lián)在一起的。

21世紀(jì)的社會(huì)結(jié)構(gòu)中，計(jì)算機(jī)將成為關(guān)鍵支柱。過去的計(jì)算機(jī)研究以性能作為主要的優(yōu)化目標(biāo)，現(xiàn)在必須認(rèn)識(shí)到常規(guī)的計(jì)算機(jī)已經(jīng)被上下文計(jì)算（如傳感器、移動(dòng)終端、客戶端、數(shù)據(jù)中心）所取代。這種轉(zhuǎn)變更強(qiáng)調(diào)超越性能的以人為本的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在這樣的背景下，作為基礎(chǔ)課程的計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)內(nèi)容就應(yīng)強(qiáng)調(diào)多門計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容的綜合理解。比如，計(jì)算機(jī)運(yùn)算器部分內(nèi)容的講解，既需要基本的數(shù)字電路知識(shí)，也需要介紹基于FPGA或CPLD的電路設(shè)計(jì)，因?yàn)閷淼南到y(tǒng)應(yīng)用可直接采用可重用的IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）核。在基于FPGA的電路基礎(chǔ)上，可以讓學(xué)生從基本功能部件設(shè)計(jì)開始，設(shè)計(jì)CPU、存儲(chǔ)器和接口，最終將CPU、存儲(chǔ)器和I/0接口通過總線互連為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。

進(jìn)一步考慮我們培養(yǎng)的學(xué)生，大多數(shù)人沒有機(jī)會(huì)構(gòu)造計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，他們未來主要的工作只是使用計(jì)算機(jī)或編寫計(jì)算機(jī)程序，所以在教學(xué)中對(duì)內(nèi)容的選取也應(yīng)從程序員的角度來講解。比如，數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算內(nèi)容的講解，應(yīng)該考慮在實(shí)際語言程序中的執(zhí)行情況，分析實(shí)際程序中常見的問題與誤解。針對(duì)流水線等處理技術(shù)與編譯優(yōu)化相關(guān)，可以以MIPS為模型機(jī)進(jìn)行介紹，利用MIPS模擬器為編譯技術(shù)的實(shí)驗(yàn)提供可驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2.教學(xué)方法的改革

在教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，重視多門計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容的綜合理解，增加了很多教學(xué)內(nèi)容，這無疑會(huì)加重教師和學(xué)生的負(fù)擔(dān)，所以此時(shí)的教學(xué)方法也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改革。

（1）采用啟發(fā)式教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)方法是教師啟發(fā)學(xué)生積極思維，使他們主動(dòng)掌握知識(shí)的一種教學(xué)方法。在較多的教學(xué)內(nèi)容下，教師不可能進(jìn)行知識(shí)的詳細(xì)講解、分析，所以應(yīng)該深刻理解課程的重點(diǎn)，了解計(jì)算機(jī)科學(xué)的最新發(fā)展和知識(shí)的應(yīng)用情況，在必要時(shí)拋出一些問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極思考，主動(dòng)探究問題的解決方法。如針對(duì)無符號(hào)數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算，可啟發(fā)學(xué)生分析C語言下和JAVA語言下的不同處理，最終理解計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算的處理本質(zhì)。

（2）突出理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)內(nèi)容多較抽象，學(xué)生理解的難度較大。教學(xué)中要注意理論知識(shí)的實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，針對(duì)一個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)，給出其在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，這會(huì)引起學(xué)生的興趣。如浮點(diǎn)數(shù)的IEEE754表示，單純通過講授來掌握其表示特點(diǎn)非常困難，如果在實(shí)際語言環(huán)境中（比如C語言）讓學(xué)生看到浮點(diǎn)數(shù)在機(jī)器中的二進(jìn)制表示，就會(huì)非常直觀。

（3）重視實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐是計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一方面，可以進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握；另一方面，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。如利用一套承上啟下的基于FPGA開發(fā)板的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅能完成計(jì)算機(jī)各功能部件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，也能創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)CPU及整機(jī)系統(tǒng)。但現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還有不完善的地方，在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的課時(shí)是受限的，能突破課時(shí)限制的開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境比較匱乏。

四、小結(jié)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是軟件和硬件的組合，但未來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不應(yīng)只考慮系統(tǒng)軟件和硬件的交互，還要考慮系統(tǒng)和它的受控環(huán)境。目前的計(jì)算機(jī)科學(xué)教師常忽略對(duì)學(xué)科的宏觀描繪，這也限制了課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)效果。本文立足于計(jì)算機(jī)組成原理，探討了系統(tǒng)觀下的教學(xué)改革情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬輝，王丁磊.計(jì)算機(jī)組成原理[M].北京：中國水利水電出版社，2010：10-11.

[2]王丁磊.統(tǒng)考下的“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)方法探討[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（6）：91-93.

[3]王志英.計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)和系統(tǒng)課程體系設(shè)置研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2013（9）：1-6.

篇2

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；哲學(xué)思想；唯物辯證法；教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP399文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2007)12-21765-02

In Computer Teaching Philosophy View

LIU Zhi-fang

(Tangshan teacher’s college,Tangshan 063000,China)

Abstract:According to "Computer Organization Principle" this curriculum characteristic and the author teaching process practice, it is proposed in the curriculum contains the philosophy thought in "Computer Organization Principle", and introduces the philosophy thought "Computer Composition Principle" in the curriculum teaching, has the enormous promoter action to the teaching process implementation and student's study.

Key words:Computer Organization Principle; Philosophy view; Materialistic dialectics; Epistemology；teaching.

1 引言

“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是“操作系統(tǒng)”、“接口技術(shù)”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程的先修課程，具有理論性強(qiáng)，內(nèi)容多，難度大等特點(diǎn)，學(xué)生理解顯得很吃力。但將貫穿在計(jì)算機(jī)組成原理課程中的哲學(xué)思想挖掘出來并運(yùn)用于教學(xué)中，將對(duì)教學(xué)的實(shí)施和學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到事半功倍的作用。

“哲學(xué)是關(guān)于世界觀的學(xué)問，是世界觀的系統(tǒng)化和理論化?！盵1]它是研究自然界、人類社會(huì)、思維三大領(lǐng)域的普遍本質(zhì)及其規(guī)律的科學(xué)。計(jì)算機(jī)是研究將現(xiàn)實(shí)世界用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和表現(xiàn)，并能反映現(xiàn)實(shí)世界的具體科學(xué)。哲學(xué)為計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究提供了理論基礎(chǔ)與背景，提供了世界觀和方法論基礎(chǔ)，促進(jìn)著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展。

2 哲學(xué)思想在計(jì)算機(jī)組成原理中的體現(xiàn)

任何科學(xué)學(xué)科的發(fā)展都是在哲學(xué)思想的導(dǎo)引下進(jìn)行的，計(jì)算機(jī)也不例外。尤其在計(jì)算機(jī)組成原理課程中，哲學(xué)思想與原理無處不在。

2.1 內(nèi)部的矛盾性促使技術(shù)的發(fā)展在計(jì)算機(jī)組成原理中的體現(xiàn)

事物發(fā)展的動(dòng)力在于事物內(nèi)部的矛盾性，矛盾的同一性和斗爭(zhēng)性在事物發(fā)展中起著重要作用。計(jì)算機(jī)組成原理中，講到系統(tǒng)整體上分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件與軟件在功能上是等價(jià)的。但二者之間又是對(duì)立的，硬件要求軟件要短小精悍，運(yùn)行效率要高，而軟件則要求硬件大空間，電路快，支持的功能多，性能穩(wěn)定。正是這種矛盾性，軟件促使硬件技術(shù)不斷進(jìn)步，而硬件技術(shù)的發(fā)展又推動(dòng)了軟件的進(jìn)步，目前硬件可滿足軟件實(shí)現(xiàn)的功能越來越多，軟件系統(tǒng)也越來越完善。雙方在矛盾運(yùn)動(dòng)中，不斷提升著自身的檔次和品位。

與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)組成原理課程中，還體現(xiàn)著矛盾發(fā)展的不平衡性。早先計(jì)算機(jī)硬件制作、生產(chǎn)成本高，主要矛盾為軟件占用硬件資源的多少。隨著硬件的發(fā)展，主次矛盾發(fā)生轉(zhuǎn)化，這主要表現(xiàn)在人們不斷追求計(jì)算機(jī)速度的加快，因?yàn)橘Y源已不成問題，人們希望其越快越好。軟、硬件作為矛盾雙方，是相互影響、相互作用，主次地位在一定條件下是相互轉(zhuǎn)化的。

2.2 否定之否定規(guī)律在計(jì)算機(jī)組成原理課程中的體現(xiàn)

辯證唯物主義認(rèn)為事物的發(fā)展是經(jīng)過兩次辯證的否定，由肯定階段到否定階段，再到否定之否定階段，從而使事物的發(fā)展表現(xiàn)為螺旋式上升和波浪式前進(jìn)的過程。計(jì)算機(jī)組成原理課程中，在虛擬存儲(chǔ)器管理方式這節(jié)內(nèi)容中很好地體現(xiàn)了這一思想。如虛擬存儲(chǔ)器管理方式最早是段式管理，后來應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)很多缺點(diǎn)，發(fā)展成為頁式管理，而頁式管理中又有新的矛盾，為此發(fā)展為現(xiàn)在普遍使用的段式頁管理。它是以段式管理為主，但又與原來的段式管理不同，是帶有改進(jìn)與創(chuàng)新的?！胺路鹗菍?duì)舊事物的恢復(fù)”，而整體卻是螺旋式上升的。

2.3 在計(jì)算機(jī)組成原理課程中體現(xiàn)事物之間的相互聯(lián)系性

計(jì)算機(jī)組成課程中，主要講解計(jì)算機(jī)的基本組成與工作原理，而其組成本身就體現(xiàn)了事物之間的普遍聯(lián)系性。計(jì)算機(jī)本身是物理與數(shù)學(xué)兩大學(xué)科發(fā)展與交叉而產(chǎn)生的。又如計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)的結(jié)合形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這樣一個(gè)嶄新的通訊系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)的交叉產(chǎn)生了“計(jì)算數(shù)學(xué)”這樣一個(gè)新的研究領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享及協(xié)同工作等，這些發(fā)現(xiàn)和發(fā)明無不體現(xiàn)事物之間聯(lián)系的普遍性。

3 哲學(xué)思想引入教學(xué)有助于學(xué)生各種能力的培養(yǎng)和思維的擴(kuò)展

唯物辯證法是用聯(lián)系的、發(fā)展的觀點(diǎn)看世界，它研究自然、社會(huì)和人類思維發(fā)展的一般規(guī)律。在計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)中合理地運(yùn)用唯物辯證法及其基本規(guī)律的哲學(xué)思想，對(duì)教學(xué)過程的實(shí)施與學(xué)生的學(xué)習(xí)有以下重要作用。

（1）幫助學(xué)生了解計(jì)算機(jī)。教師將計(jì)算機(jī)科學(xué)理論在實(shí)踐中的產(chǎn)生、發(fā)展的歷史介紹給學(xué)生，不僅有助于學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣。

（2）引導(dǎo)學(xué)生把計(jì)算機(jī)的五大組成部分統(tǒng)一結(jié)合起來，建立起計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)框架，從整體上理解和掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的精髓。

（3）能使學(xué)生在學(xué)習(xí)中善于發(fā)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，能從不同的角度分析所給問題，掌握靈活多變的方法。

（4）使學(xué)生知道學(xué)習(xí)過程是一個(gè)由量變到質(zhì)變的積累過程，對(duì)于計(jì)算機(jī)這門理論抽象、實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，不能急于求成，而要耐心學(xué)習(xí)、逐步提高。

（5）有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。如在計(jì)算機(jī)組成原理課程中講解有關(guān)內(nèi)存與CPU之間的矛盾問題及解決方法中，為了解決CPU與內(nèi)存間速度不匹配而又不增加大量成本的情況下，計(jì)算機(jī)中采用了加入CAHCE技術(shù)，很好地解決了這個(gè)問題。又為了解決內(nèi)存容量不足而又不大量增加成本的情況下，采用外存儲(chǔ)器（硬盤），并加入了虛擬內(nèi)存技術(shù)，成功的解決了這一問題。將這些思想讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)，有助于提高學(xué)生分析問題、解決問題的創(chuàng)新能力。

（6）提高學(xué)生的思維能力。辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論有著一系列科學(xué)的邏輯思維方法，如分析與綜合、歸納與演繹。從抽象上升到具體、歷史的與邏輯的統(tǒng)一。掌握了這些科學(xué)的邏輯思維方法，學(xué)生的思維會(huì)更開闊，學(xué)習(xí)方法會(huì)更靈活。

4 結(jié)束語

辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論深刻地闡述了實(shí)踐與理論之間的關(guān)系，指出了人類認(rèn)識(shí)發(fā)展的普遍規(guī)律，強(qiáng)調(diào)了非理性因素在人類認(rèn)識(shí)過程中的積極作用。計(jì)算機(jī)組成原理課程中無處不蘊(yùn)含著哲學(xué)，而且計(jì)算科學(xué)的發(fā)展也在不斷推動(dòng)著哲學(xué)的發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)高度抽象，內(nèi)部原理性東西不可見，使學(xué)生學(xué)習(xí)困難，枯燥乏味。將哲學(xué)融入計(jì)算機(jī)教學(xué)中，在教學(xué)過程中運(yùn)用唯物辯證法的思想觀點(diǎn)，不僅使學(xué)生能系統(tǒng)全面地掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，還能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)理論等相關(guān)教學(xué)活動(dòng)變得生動(dòng)具體，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成辯證的思維方式、掌握科學(xué)的思維方法、培養(yǎng)自己的創(chuàng)新精神與能力、堅(jiān)固自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，最終能成為計(jì)算機(jī)專業(yè)的高級(jí)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝辛現(xiàn)，王道君．哲學(xué)原理[M].北京：廣播電視大學(xué)出版社，1998.

[2]王愛英．計(jì)算機(jī)組成原理[M]（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社．1999.

篇3

計(jì)算機(jī)組成原理在我院的軟件工程系被定為專業(yè)基礎(chǔ)課，在學(xué)科體系中起著基礎(chǔ)性和準(zhǔn)備指導(dǎo)性的作用。目標(biāo)是通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)各功能部件及整機(jī)運(yùn)行的工作原理和方法，并為學(xué)生建立起整機(jī)的概念。為后期的系統(tǒng)開發(fā)的理論、實(shí)踐的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。但該門課程具有概念多、知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，加上學(xué)生思想上有“偏軟”現(xiàn)象，使該課程的組織教學(xué)有一定難度。本文將對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)現(xiàn)狀、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、及通過實(shí)踐等輔助教學(xué)手段來改進(jìn)教學(xué)等方面進(jìn)行闡述，以期對(duì)一般本科院校的計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)有一定借鑒促進(jìn)作用。

一、計(jì)算機(jī)組成原理的課程的教學(xué)現(xiàn)狀

（一）課程本身的特點(diǎn)決定這門課程教學(xué)難度大

1、基礎(chǔ)概念多的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)組成原理這門課程由于內(nèi)容較多，所涉及的基礎(chǔ)概念也較多。在cpu模塊有微程序、微指令及流水線等系統(tǒng)類概念，其中alu部分有原碼、補(bǔ)碼等與編碼相關(guān)的概念；在存儲(chǔ)器部分，與存儲(chǔ)器單元相關(guān)的有ram、sram、dram、rom及各種rom設(shè)備，與存儲(chǔ)系統(tǒng)相關(guān)的有cache存儲(chǔ)器、虛擬存儲(chǔ)器等概念；外設(shè)部分有中斷等信息的各種傳送方法。對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)的各種性能指標(biāo)。對(duì)各個(gè)概念，靠單本文由收集整理純記憶的方法很難掌握，必須放在系統(tǒng)中學(xué)習(xí)。

2、理論性強(qiáng)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)組成原理這門課程首先要考慮其原理性，現(xiàn)在仍然采用馮.諾依曼式計(jì)算機(jī)模型作為基本模型，但也要考慮現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展，以融入實(shí)際的需要。如何對(duì)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排、銜接，對(duì)任課教師來說，是一不小的挑戰(zhàn)。

3、內(nèi)容抽象的特點(diǎn)

要讓學(xué)生明白計(jì)算機(jī)的工作原理、方法和實(shí)現(xiàn)，需弄清數(shù)據(jù)和信號(hào)在計(jì)算機(jī)各部件件間的流動(dòng)情況，對(duì)學(xué)生來說，這看不見也摸不著，如何將信息流動(dòng)的復(fù)雜情況形象、生動(dòng)地向?qū)W生展示、講解，教師對(duì)此需要作出相當(dāng)?shù)呐Α?/p>

（二）學(xué)生對(duì)該們課程的認(rèn)識(shí)誤區(qū)

大部分的學(xué)生認(rèn)為，我們學(xué)的專業(yè)是軟件工程，專業(yè)是“偏軟”的，而計(jì)算機(jī)組成原理這門課程是“偏硬”的，對(duì)其轉(zhuǎn)為實(shí)際能力表示懷疑。由于對(duì)這門課程在學(xué)科中的作用認(rèn)識(shí)不明確，在學(xué)生中就有一種印象，學(xué)習(xí)這門課程主要目的是修學(xué)分的需要，另外還有考研的需要，但考研的學(xué)生比例較小，再加上這門課程本身的學(xué)習(xí)難度，因此認(rèn)真學(xué)習(xí)且能學(xué)好這門課程的人數(shù)就不多了。

二、對(duì)組成原理教學(xué)的幾點(diǎn)建議

（一）對(duì)學(xué)生對(duì)該門課程的認(rèn)識(shí)進(jìn)行相應(yīng)正確引導(dǎo)

由于是一門基礎(chǔ)理論課，加上本身的教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，可能內(nèi)容較為枯燥，因此學(xué)生可能會(huì)因?yàn)檎n程內(nèi)容本身而不感興趣。因此我們要在思想上要對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，學(xué)習(xí)這門課程不僅對(duì)計(jì)算機(jī)本身的運(yùn)轉(zhuǎn)有更深刻的認(rèn)識(shí)，更對(duì)與硬件相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)有基礎(chǔ)指導(dǎo)作用。并為學(xué)生在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)一步研究和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此，學(xué)生不能因?yàn)檫@門課程“偏硬”，而自己的專業(yè)和就業(yè)方向“偏軟”就否定這門課程的重要性。

（二）根據(jù)課程設(shè)置需要對(duì)教學(xué)學(xué)時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整

根據(jù)不同的專業(yè)，學(xué)生的不同層次，及大部分學(xué)生的就業(yè)方向?qū)υ撜n時(shí)設(shè)置不同的教學(xué)學(xué)時(shí)。報(bào)告[3]中指出，對(duì)于多數(shù)調(diào)查對(duì)象為畢業(yè)生的調(diào)查結(jié)果，多數(shù)人認(rèn)為這門課開設(shè)為64、48或32學(xué)時(shí)。而48學(xué)時(shí)的人稍多些。這與本人想法基本一致，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)，作為導(dǎo)論型的，32學(xué)時(shí)足矣；對(duì)于軟件專業(yè)，其目的主要是通過掌握其基本原理，能更好的為軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)服務(wù)，開設(shè)48學(xué)時(shí)，其中8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)較合理。而對(duì)于偏硬件的計(jì)算機(jī)專業(yè)，可以根據(jù)需要，開設(shè)56或64學(xué)時(shí)。

（三）根據(jù)專業(yè)要求及課程設(shè)置對(duì)教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整

計(jì)算機(jī)組成原理在學(xué)科中的地位被定為專業(yè)基礎(chǔ)課，在學(xué)科中具有承上啟下的作用，希望通過本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的組成、各部件及各部件之間運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行了解。對(duì)于軟件專業(yè)的學(xué)生來說，為硬件相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其他軟件的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)組成原理從內(nèi)容上主要分為三部分：cpu、存儲(chǔ)器、外設(shè)。但由于學(xué)時(shí)的限制及課程的安排（本專業(yè)開設(shè)了微機(jī)原理課，外設(shè)是其講授重點(diǎn)），重點(diǎn)講授cpu和存儲(chǔ)器兩部分。存儲(chǔ)器內(nèi)容分為主存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)體系兩部分內(nèi)容。前者講述存儲(chǔ)元器件的基本原理，而后者則是cache、主存和輔存之間的區(qū)別與聯(lián)系，如果開設(shè)了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)這么課程，這存儲(chǔ)體系的內(nèi)容可簡(jiǎn)略介紹，具體內(nèi)容由計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)講解。cpu部分與存儲(chǔ)器一樣，在詳細(xì)介紹完其核心部件alu后，重點(diǎn)即是中央處理器章節(jié)，即指令的運(yùn)行，而指令的運(yùn)行需要訪問存儲(chǔ)器，這就將cpu與存儲(chǔ)體系聯(lián)系起來了。故這兩部分又是有聯(lián)系的。由此有關(guān)硬件的內(nèi)容就脈絡(luò)清晰、分工明確了。

（四）對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合理的學(xué)時(shí)分配

實(shí)驗(yàn)課對(duì)于一門課程來說，主要目的是加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)認(rèn)識(shí)，使抽象的理論變得形象、具體。因此，對(duì)本身理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象的計(jì)算機(jī)組成原理課程，實(shí)驗(yàn)課就顯得尤為重要。我們采用的是西安唐都科教儀器公司生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)箱作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備。與其相配套的實(shí)驗(yàn)有9個(gè)，其中主要包括與cpu中的與alu相關(guān)的3個(gè)實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)存儲(chǔ)器存取實(shí)驗(yàn)、微程序控制實(shí)驗(yàn)及4個(gè)模型機(jī)的設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的設(shè)置，只有8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課。8個(gè)學(xué)時(shí)全部完成這些實(shí)驗(yàn)有一定難度，因此，可將這些試驗(yàn)進(jìn)行合理的學(xué)時(shí)分配，如第1、2個(gè)學(xué)時(shí)完成第一、二個(gè)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閯傞_始做硬件實(shí)驗(yàn)不熟悉，但第二個(gè)運(yùn)算器進(jìn)位實(shí)驗(yàn)教簡(jiǎn)單，可順便完成；有了前面的基礎(chǔ)，完成第三個(gè)運(yùn)算器移位控制實(shí)驗(yàn)就簡(jiǎn)單多了，因此和第四個(gè)稍麻煩的靜態(tài)存儲(chǔ)器存取試驗(yàn)合并在第3、4學(xué)時(shí)完成；第5個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較復(fù)雜，可單獨(dú)安排2個(gè)學(xué)時(shí)完成；這樣就留出了2學(xué)時(shí)來研究后面的模型及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)了。

（五）以實(shí)踐為手段帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深對(duì)知識(shí)的掌握，實(shí)踐就顯得尤為重要。對(duì)軟件專業(yè)的學(xué)生來說，利用軟件對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行模擬不失為一種好的辦法。對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理這門課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為抽象，不易被理解，因此，采用“硬件軟化”的方法，對(duì)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等進(jìn)行模擬，既可加深對(duì)知識(shí)的掌握，又可提高大家的軟件設(shè)計(jì)、編程能力。本系為了提高大家參與的積極性，采用了學(xué)生科技立項(xiàng)的辦法，系里拿出一部分資金，將“計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”作為一學(xué)生科技項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)參加，和其他項(xiàng)目一起參加評(píng)比，并進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)的辦法，在學(xué)生中得到了良好的響應(yīng)。學(xué)生做出的項(xiàng)目教師可拿來作為課堂教學(xué)用，并可鼓勵(lì)學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步完善。以后甚至可以將系統(tǒng)分塊，讓學(xué)生分組做，并作為課后作業(yè)的一部分，計(jì)入學(xué)生平時(shí)成績(jī)。以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

三、結(jié)語

篇4

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-2851（2012）05-0150-01

《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)類碩士研究生全國統(tǒng)考課程之一。該課程主要講授信息的表示方法、運(yùn)算方法、CPU與外部的信息交換、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)字計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成，特別是硬件線路的組成和工作原理，對(duì)計(jì)算機(jī)有個(gè)較全面的了解，建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念，為后續(xù)的各門硬件和軟件課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、現(xiàn)狀分析

目前出版的《計(jì)算機(jī)組成原理》教材版本有很多種，各有許多長(zhǎng)處，又存在許多不足。例如，教材中某些章節(jié)與前面課內(nèi)容重復(fù)；教材中各計(jì)算機(jī)組成部分之間的聯(lián)系闡述不夠，特別是控制器作為全機(jī)的控制中心，是怎樣指揮全機(jī)各部分之間協(xié)調(diào)一致地工作的論述不夠，也就是說沒有把控制器的指揮中樞作用突出出來。

歷屆學(xué)生反映：

1.覺得控制器抽象難學(xué)，雖然知曉控制器是全機(jī)的指揮中心，是各種操作命令的機(jī)構(gòu)。但是再一研究，控制器到底是怎樣指揮各部件有條不紊地工作的，就不很清楚。

2.對(duì)指令的執(zhí)行過程和計(jì)算機(jī)工作理解不深。

3.感到學(xué)到的知識(shí)零碎散亂，缺乏系統(tǒng)性。

由于以上原因，致使學(xué)生學(xué)完計(jì)算機(jī)原理之后，尚不清楚計(jì)算機(jī)組成原理和工作原理。建立不起計(jì)算機(jī)整機(jī)概念。

鑒于上述分析，我們認(rèn)真編寫了《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)大綱，整合教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

二、改進(jìn)措施

（一）修改和補(bǔ)充教材內(nèi)容。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有一些計(jì)算機(jī)組成原理教材各具特色。我們認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，博采眾教材之長(zhǎng)，避各教材之短。對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真的整合，以滿足教學(xué)需求，具體做法如下：

1.刪除與前面的課程重復(fù)的內(nèi)容。例如，數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)、基本邏輯單元電路和邏輯部件部分。補(bǔ)充必要的新內(nèi)容。

2.注意各章節(jié)的內(nèi)容銜接。在講清楚計(jì)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備各部件的組成原理和工作原理的基礎(chǔ)上，注意各部分內(nèi)容的銜接和配合，加強(qiáng)知識(shí)的系統(tǒng)性。

3.改進(jìn)和充實(shí)控制器一章的內(nèi)容。我們知道，控制器線路的邏輯關(guān)系和各種信號(hào)時(shí)序關(guān)系異常復(fù)雜，發(fā)出各種信號(hào)很多，不易敘述清楚。也是改進(jìn)的重點(diǎn)。我們認(rèn)為控制器這一章應(yīng)把控制器發(fā)出的各種控制信號(hào)對(duì)機(jī)器各部分控制作用論述透徹，由控制器把全機(jī)各部分之間的關(guān)系有機(jī)結(jié)合起來。這樣就會(huì)使學(xué)生感到脈絡(luò)清晰，前后呼應(yīng)，融為一體，便于掌握。

（二）改進(jìn)教學(xué)方法

1.明確要點(diǎn)、抓住三基、掌握方法，培養(yǎng)能力

要點(diǎn)即主要之點(diǎn)，計(jì)算機(jī)是信息處理的自動(dòng)機(jī)，就必須研究信息表達(dá)方法、信息組織方法、信息加工方法、信息變換方法、信息存儲(chǔ)方法、信息控制方法和信息傳送方法。還必須研究程序存儲(chǔ)技術(shù)、程序控制技術(shù)和程序中斷技術(shù)。這些方法和技術(shù)即關(guān)鍵所在，要點(diǎn)所在。

三基就是計(jì)算機(jī)的基本組成、基本原理和基本方法。把基本東西學(xué)會(huì)、學(xué)透，就能舉一反三。

教學(xué)中采用啟發(fā)式、互動(dòng)式、討論式、案例式等教學(xué)方法。

堅(jiān)持培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本知識(shí)觀察問題、分析問題和解決問題的能力。

2.教師在講授指令執(zhí)行過程和計(jì)算機(jī)工作過程時(shí)，要把指令的流程，數(shù)據(jù)通路和微操作信號(hào)三者有機(jī)結(jié)合起來。指令流程能把指令的執(zhí)行周期、節(jié)拍等時(shí)間關(guān)系清楚地表示出來；從數(shù)據(jù)通路可以看出從何處取操作數(shù)，取出操作數(shù)經(jīng)過哪些路徑送往運(yùn)算器的哪個(gè)部件進(jìn)行加工。其操作結(jié)果又經(jīng)怎樣的路徑送往何處保存；在指令執(zhí)行過程中發(fā)出哪些微操作信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)的作用怎樣，他們之間的時(shí)序關(guān)系怎樣，是怎樣控制數(shù)據(jù)通路的形成和數(shù)據(jù)加工的？這些問題闡述清楚了，主機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)信息和控制信息流動(dòng)和作用的過程也就清楚了。

（三）加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。電子計(jì)算機(jī)是十分復(fù)雜的電子機(jī)器，計(jì)算機(jī)組成原理課工程性比較強(qiáng)，只有通過必要的實(shí)驗(yàn)才能較好的掌握它。許多問題，雖然在課堂上很難真正的理解而通過實(shí)驗(yàn)也就理解了。比如說，在課堂上教師強(qiáng)調(diào)：控制信息處于主動(dòng)地位，數(shù)據(jù)信息處于被動(dòng)地位，數(shù)據(jù)信息是在控制信息的控制下實(shí)現(xiàn)傳遞、加工并產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果。學(xué)生理解的還不十分深刻，而學(xué)生帶著問題，親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證所學(xué)的知識(shí)，問題也就解決了。在實(shí)驗(yàn)中可以通過顯示器進(jìn)行觀察，用儀器進(jìn)行檢測(cè)，并且可以斷開某個(gè)控制信號(hào)，觀察前后有什么不同，數(shù)據(jù)傳遞到什么地方終止了，為什么沒有形成正確的數(shù)據(jù)通路和產(chǎn)生正確結(jié)果？通過學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)、觀察、分析和整理，就會(huì)得出正確的結(jié)論，就能比較牢固地掌握兩種信息流動(dòng)和作用的基本原理，消化和鞏固所學(xué)知識(shí)。

以上僅是本人在教學(xué)實(shí)踐中具體做法和粗淺體會(huì)，有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，望批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；課程；教學(xué)改革；教學(xué)互動(dòng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913（2007）06-0014-03

“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。從課程的地位來說，它是“計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)”、“微機(jī)原理與接口”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程的先導(dǎo)課程，在整個(gè)專業(yè)課的教學(xué)中，起著承上啟下的作用。它的主要教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生能系統(tǒng)地理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的邏輯組成和工作原理，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的分析、應(yīng)用、設(shè)計(jì)及開發(fā)能力。

但是“計(jì)算機(jī)組成原理”這門課程具有知識(shí)面廣、內(nèi)容多、難度大、抽象等特點(diǎn)，在各個(gè)高校中普遍存在著“教師難教，學(xué)生怕學(xué)”的現(xiàn)象。不少學(xué)生剛接觸到這門課時(shí)，學(xué)習(xí)勁頭很足，但一段時(shí)間以后，就覺得這門課枯燥無味，凌亂繁雜，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣下降，甚至學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，還未建立起清晰的整體概念，似懂非懂。為了應(yīng)付考試學(xué)生往往死記硬背，從而難以達(dá)到教學(xué)目的。

因此，如何把握課程的主線和重點(diǎn)，使學(xué)生不但打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)具備一定的開發(fā)設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力，培養(yǎng)并增強(qiáng)學(xué)生的自信心，改變當(dāng)前學(xué)生中“重理論、輕實(shí)踐，偏軟件、怕硬件”的現(xiàn)象，就成為這門課的授課過程中必須解決的問題。針對(duì)課程的特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中探索新的教學(xué)方法和模式，在多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革和實(shí)踐。

1 精選教材與教參

教材改用蔣本珊編著、清華大學(xué)出版社出版的《計(jì)算機(jī)組成原理》。該教材既強(qiáng)調(diào)了基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，又注意與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，并且對(duì)許多新技術(shù)和新的發(fā)展方向作了不同程度的介紹。在精選主教材的同時(shí)，為學(xué)生推薦輔助教材如王愛英編著、清華大學(xué)出版社出版的《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》；William Stallings的《Computer Organization and Architecture》，并引導(dǎo)其閱讀。使學(xué)生們能在學(xué)習(xí)中文教材內(nèi)容的同時(shí)適當(dāng)閱讀英文參考資料，為以后順利查閱專業(yè)英文文獻(xiàn)打好基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，推薦《電腦愛好者》、《PC DIY》、《電腦報(bào)》等相關(guān)課外讀物，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并開闊眼界。

2 課堂授課以整體結(jié)構(gòu)為主線，理論結(jié)合實(shí)際

2.1 總體把握、詳略得當(dāng)，避免“碎繁”

在組成原理課程授課中，前后信號(hào)聯(lián)系頻繁，容易給人以“繁”的感覺。而 CPU、存儲(chǔ)器、接口、外設(shè)等各自成章，零零碎碎，容易給人以“碎”的感覺；學(xué)生容易把每一章內(nèi)容獨(dú)立起來理解和學(xué)習(xí)，結(jié)果只見樹木不見森林，不能很好地從整體上把握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)授課內(nèi)容的組織作一定的改革，在第一章系統(tǒng)概論講解中，多用一至兩次課的時(shí)間將整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)講授清楚，從結(jié)構(gòu)框圖出發(fā)，整體到部分，然后再回到整體。最終使學(xué)生在進(jìn)入各章節(jié)的學(xué)習(xí)前有一個(gè)較明晰的總體概念。并且，在各章節(jié)的授課中注重培養(yǎng)學(xué)生從總體上把握內(nèi)容，理解本章節(jié)的作用和地位以及和其他章節(jié)內(nèi)容在總體結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。

在授課內(nèi)容安排上注意做到詳略得當(dāng)，對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)多作分析和講解，如編碼和譯碼、CPU數(shù)據(jù)通路、輪詢和中斷等概念的講解。

這些概念都比較抽象難懂，可多用生活中的例子作啟發(fā)。例如：編碼和譯碼可以通過實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程搶答系統(tǒng)為例說明編碼譯碼的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)；CPU數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)可通過供水管網(wǎng)控制，或河流渠道的閘門控制比喻說明；輪詢和中斷則通過比較教師挨個(gè)收作業(yè)和科代表收齊作業(yè)后上交兩種方式進(jìn)行說明。而對(duì)比較次要的技術(shù)或在后續(xù)課程中有詳細(xì)講解的內(nèi)容，如磁帶存儲(chǔ)器、ISA總線、虛擬存儲(chǔ)器、流水線等，則在授課時(shí)只作簡(jiǎn)要介紹。

2.2 理論推導(dǎo)結(jié)合工程發(fā)展與應(yīng)用避免“亂”

由于“計(jì)算機(jī)組成原理”這門課程幾乎沒有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，工程技術(shù)性強(qiáng)，表面看像各種技術(shù)介紹的簡(jiǎn)單堆疊，容易給人以“亂”的感覺；因此在授課中主要從三個(gè)方面改進(jìn)：

一是對(duì)能推導(dǎo)的部分適當(dāng)給出一定的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，如數(shù)據(jù)校檢原理，指令編碼、數(shù)值的機(jī)器運(yùn)算，Cache訪問時(shí)間等，從而形成較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)。

二是從技術(shù)發(fā)展的角度講解，通過歷史事例說明工程技術(shù)的螺旋上升發(fā)展過程，從而自然引出現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。例如在講解比較RISC和CISC指令系統(tǒng)時(shí)，以及在講解CPU控制器設(shè)計(jì)的微程序與硬布線時(shí)，給出當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，于是就很自然地得出了：在特定的技術(shù)條件下，一種技術(shù)比其對(duì)應(yīng)的技術(shù)更適用，而隨著技術(shù)條件的發(fā)展，適用性可能剛好相反，使得技術(shù)總體呈螺旋上升發(fā)展的趨勢(shì)，從而使學(xué)生能夠用比較辯證的觀點(diǎn)來學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)和知識(shí)，而不是死記硬背。

三是采用啟發(fā)互動(dòng)的方式，讓學(xué)生根據(jù)要求和條件自己設(shè)計(jì)，最終領(lǐng)悟課程中經(jīng)常涉及的“時(shí)間與空間”、“速度與容量”、“性能與價(jià)格”的權(quán)衡技術(shù)和方法。例如在講解存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)時(shí)，給出各種存儲(chǔ)體的訪問速度、價(jià)格、失配率等，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)存儲(chǔ)系統(tǒng)并比較優(yōu)劣。這樣，通過自己實(shí)際設(shè)計(jì)，學(xué)生在掌握相關(guān)知識(shí)的同時(shí)也能深刻體會(huì)到計(jì)算機(jī)組成在很大程度上是一門權(quán)衡的藝術(shù)，而不是凌亂的技術(shù)堆砌，從而培養(yǎng)學(xué)生從多方面思考理解問題。

2.3 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，補(bǔ)充新內(nèi)容，避免“舊”

組成原理課程授課內(nèi)容涉及的技術(shù)發(fā)展很快，教材難以及時(shí)更新，容易給人以“舊”和“過時(shí)”的感覺，極大地妨礙了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此在授課中注意補(bǔ)充技術(shù)的最新發(fā)展?fàn)顩r，補(bǔ)充相關(guān)的新生事物介紹。如在講解主存儲(chǔ)器時(shí)加入DDRII介紹，結(jié)合課本上的SDRAM，介紹它們的技術(shù)異同并比較相關(guān)技術(shù)參數(shù)；在講解中央處理器時(shí)加入市面上流行的CPU的技術(shù)簡(jiǎn)介等。這樣和實(shí)際發(fā)展結(jié)合，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在課程進(jìn)行到期中時(shí)，可以組織同學(xué)進(jìn)行一次“電腦DIY”的討論，要求所選機(jī)器滿足：市場(chǎng)主流配置、性能價(jià)格合理等條件。這樣，可以使同學(xué)們感受到學(xué)以致用的好處，同時(shí)認(rèn)識(shí)到自己知識(shí)的不足。結(jié)果既使全班同學(xué)增長(zhǎng)了實(shí)際技能，又激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情，收到了意想不到的教學(xué)效果。

3 在實(shí)踐環(huán)節(jié)加強(qiáng)硬件動(dòng)手能力

動(dòng)手能力尤其是硬件動(dòng)手能力一直是教學(xué)的軟肋，組成原理的很多概念是在軟件硬件密切配合下形成的，如果脫離實(shí)踐，會(huì)給人以“虛”的感覺。為此，在教學(xué)中加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，我們把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力放在重要地位。實(shí)踐環(huán)節(jié)分課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩部分，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)硬件系統(tǒng)有一定的感性認(rèn)識(shí)并鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，課程設(shè)計(jì)則要求學(xué)生有一定的分析和設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用內(nèi)、外總線結(jié)構(gòu)，按開放式的要求設(shè)計(jì)了各關(guān)聯(lián)的單元實(shí)驗(yàn)電路，系統(tǒng)可按部件層次組合方式逐次構(gòu)造不同結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度的部件實(shí)驗(yàn)電路及模型計(jì)算機(jī)。以此為基礎(chǔ)，有針對(duì)性地編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，讓學(xué)生自己動(dòng)手完成各基本單元的連接并驗(yàn)證通過，如運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和總線、緩沖、指令部件等單元實(shí)驗(yàn)。最后在課程設(shè)計(jì)階段軟硬件結(jié)合構(gòu)造出一個(gè)完整的模型機(jī)系統(tǒng)。

在傳統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生對(duì)硬件系統(tǒng)組成的理解基本停留在原理圖層面，對(duì)實(shí)際的芯片封裝，電氣布線幾乎沒有了解，對(duì)實(shí)際的硬件望而生畏。為此，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)作改進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理圖和實(shí)際使用的器件查閱其實(shí)際電氣參數(shù)及封裝等工程說明文檔，并要求在實(shí)驗(yàn)箱中找出具體的芯片位置，說明實(shí)際的數(shù)據(jù)通路等。這樣既培養(yǎng)學(xué)生查閱相關(guān)英文資料的能力，又在一定程度上改善多數(shù)學(xué)生“偏軟怕硬”的狀況。此外，指導(dǎo)部分學(xué)有余力的學(xué)生參與到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)課題中，以及鼓勵(lì)他們積極參與各種競(jìng)賽活動(dòng)，可以進(jìn)一步培養(yǎng)其動(dòng)手和創(chuàng)新能力。

4 充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段

充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段也在一定程度上提高教學(xué)效果。在組成原理課程中，時(shí)序、數(shù)據(jù)通路、存儲(chǔ)管理過程等概念均比較抽象或難懂。但借助多媒體課件，通過生動(dòng)形象的動(dòng)畫效果演示計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及信號(hào)流程可以變抽象為具體。形象直觀的演示和強(qiáng)大的交互功能，可以使學(xué)生寓教于樂，極大地改善了課程中枯燥、抽象難懂部分的教學(xué)效果。

此外，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)也是改進(jìn)教學(xué)的重要手段。通過網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以下載課件、提交作業(yè)、自我練習(xí)、提出問題和建議。教師可以上傳課件、布置作業(yè)、公布答案、回答問題。通過這種方式，改變了傳統(tǒng)的師生交流方式，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)互動(dòng)，提高了教學(xué)效率，并獲得了良好的教學(xué)反饋。

練習(xí)和考試也是完成教學(xué)任務(wù)的重要手段。通過建立“計(jì)算機(jī)組成原理”試卷庫和試題庫，可以使考試更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。在庫中要力圖體現(xiàn)本課程的特點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)。通過這樣的考試，可以對(duì)考試成績(jī)進(jìn)行分析和總結(jié)，進(jìn)一步反映到教學(xué)中去，促進(jìn)教改，圖1是依托學(xué)校精品課程建設(shè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)。

圖1網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)

總之，“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)應(yīng)在把握總體、調(diào)整優(yōu)化內(nèi)容、結(jié)合實(shí)踐等方面積極探索，并充分利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)和教學(xué)相長(zhǎng)，培養(yǎng)大學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐能力以及創(chuàng)新素質(zhì)。同時(shí)也需要計(jì)算機(jī)教育工作者不斷地追求新知識(shí)，學(xué)習(xí)新技術(shù)，提高自身知識(shí)水平和素養(yǎng)，并積極探索改進(jìn)教學(xué)方式方法，以取得更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn):

[1] 蔣本珊.計(jì)算機(jī)組成原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[2] 王愛英.計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)（第3版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[3] 汪文.“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)探討[J].中國地質(zhì)教育，2002,（1）：31-33.

[4] 李繼芳.“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)方法的實(shí)踐與探索[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,（4）：27.

[5] 鄭玉彤.“計(jì)算機(jī)組成原理”課程實(shí)現(xiàn)的比較研究[J].中央民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2003,（1）：19.

收稿日期：2006-11-13

作者簡(jiǎn)介：

鄭文斌（1973-），男，四川省彭州市人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)、圖像處理；

篇6

關(guān)鍵詞：CP；CA；教學(xué)內(nèi)容；內(nèi)容重復(fù)

中圖分類號(hào)：G642　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1　引言

“計(jì)算機(jī)組成原理”(CP)是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門必修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它不僅可使學(xué)生剖析和體驗(yàn)計(jì).算機(jī)的基本組成和工作原理，掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)技術(shù)，而且可培養(yǎng)學(xué)生分析和解決數(shù)字系統(tǒng)實(shí)際問題的能力，同時(shí)也是培養(yǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成技術(shù)人員的一個(gè)有效的教育環(huán)節(jié)。它在整個(gè)專業(yè)課的教學(xué)中，起到了承上啟下的作用，是“微機(jī)接口技術(shù)”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等后繼課程的基礎(chǔ)。該課程以計(jì)算機(jī)5大部件內(nèi)容為主線，以內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理為重點(diǎn)，介紹計(jì)算機(jī)內(nèi)部各功能部件的結(jié)構(gòu)和工作原理及其構(gòu)成整機(jī)的原理。

“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”(CA)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的一門重要學(xué)科，它強(qiáng)調(diào)從總體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分析這一角度來研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)本課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)地、自上而下地分析和解決問題的能力和抽象思維能力有著非常重要的作用。本課程通過講解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的新發(fā)展，把國內(nèi)外體系結(jié)構(gòu)方面比較成熟的研究成果和關(guān)鍵技術(shù)融入課程當(dāng)中，并把前續(xù)的“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“操作系統(tǒng)”、“編譯原理”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”等課程中所需的軟硬件知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，從而建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念。

由此可見CP與CA有著緊密的聯(lián)系，在現(xiàn)有的教材中甚至出現(xiàn)了比較多的重復(fù)，在學(xué)生中引起比較大的反應(yīng)。本文主要針對(duì)這一問題進(jìn)行研究，擬在理順這兩門課的關(guān)系，調(diào)整好兩門課程的教學(xué)內(nèi)容。

2　教學(xué)內(nèi)容的研究

在cP與CA系列教材中，兩門課程出現(xiàn)重復(fù)的內(nèi)容有：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)；浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的表示、尋址技術(shù)、指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)、復(fù)雜指令系統(tǒng)(CISC)和精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)(RISC)：高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)和虛擬存儲(chǔ)器工作原理和地址的映像與變換；輸入輸出系統(tǒng)的原理和方式、中斷系統(tǒng)的工作原理：流水線工作原理。重復(fù)的結(jié)果不僅占用了CA課程寶貴的課時(shí)，而且使學(xué)生產(chǎn)生了厭學(xué)情緒。CP與cA兩門課程究竟如何分工?該不該重復(fù)?又該怎么重復(fù)?是教學(xué)中值得研究的問題，也是亟待解決的問題。

在課程內(nèi)容的選擇上，以教學(xué)大綱為依據(jù)，按照學(xué)科知識(shí)體系的完整性和適時(shí)性原則組織課程內(nèi)容。在內(nèi)容上做到?jīng)]有知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)、沒有重要知識(shí)的缺失，同時(shí)要?jiǎng)h除已過時(shí)知識(shí)，并補(bǔ)充新知識(shí)，從內(nèi)容方面激發(fā)、吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文重點(diǎn)研究分析重復(fù)內(nèi)容的必要性、可完善性和創(chuàng)新性。

對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，在CP中作為概述來介紹，以了解微程序在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中的位置，可以更好地理解軟件、硬件、固件的地位和作用；而在CA里則是從概念和功能上將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成多級(jí)層次結(jié)構(gòu)，這樣有益于理解各種語言的實(shí)質(zhì)和實(shí)現(xiàn)途徑，探索虛擬機(jī)新的實(shí)現(xiàn)方法和新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。所以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)的概念在CP課程和CA課程中是必需的內(nèi)容。

關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，由于在CP中講述的是馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)各組成部分的工作原理，所以了解各組成部分的性能指標(biāo)是必要的；而在CA課程中用性能指標(biāo)來衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以有必要更深入分析CPU時(shí)間、MIPS、MFLOPS和成本指標(biāo)。

對(duì)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的表示，在CP課程中介紹了浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的表示格式和表示范圍，在CA課程中不必再重復(fù)，只需介紹浮點(diǎn)數(shù)的基數(shù)的選擇、表數(shù)精度和表數(shù)效率，然后介紹浮點(diǎn)數(shù)的IEEE 754表示；當(dāng)然對(duì)于高級(jí)數(shù)據(jù)的表示，在CA課程中是必需的。

對(duì)于指令系統(tǒng)，在CP中介紹指令的格式、尋址方式和操作碼的擴(kuò)展編碼方式，最后介紹CISC和RISe的概念和示例；在CA課程中主要介紹指令格式的優(yōu)化，CISC和RISC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

輸入輸出系統(tǒng)的原理和方式、中斷系統(tǒng)的工作原理在兩門課程中是重復(fù)最多的一部分，CA較CP多出了通道處理機(jī)和輸入輸出處理機(jī)簡(jiǎn)介，可以歸入CP課程。但考慮到中大型計(jì)算機(jī)的輸入輸出系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中是很重要的部分，所以可以將通道處理機(jī)和輸入輸出處理機(jī)在CA中介紹，同時(shí)將CP中的系統(tǒng)總線簡(jiǎn)介也歸于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度去介紹。

高速緩沖存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器工作原理以及地址的映像和變換在兩門課程中也是重復(fù)較多的。在CP中可以僅介紹其工作原理；而在CA課程中重點(diǎn)在于其性能分析，深入學(xué)習(xí)替換算法及其實(shí)現(xiàn)，分析提高存儲(chǔ)器系統(tǒng)命中率和性能的方法。

對(duì)于流水線工作原理，在CP中僅介紹了流水線、數(shù)據(jù)相關(guān)和控制相關(guān)的概念，但在CA中要學(xué)習(xí)流水線處理機(jī)、超標(biāo)量處理機(jī)與超流水處理機(jī)，其中包括先行控制技術(shù)、流水線原理、流水線性能分析、非線性流水線的調(diào)度方法、局部數(shù)據(jù)相關(guān)和全局?jǐn)?shù)據(jù)相關(guān)、超標(biāo)量超流水超長(zhǎng)指令字處理機(jī)和向量流水和向量處理機(jī)，其內(nèi)容遠(yuǎn)多于CP，因此這部分內(nèi)容完全歸入CA比較合理的。

在CA與CP中的未重復(fù)的內(nèi)容，比如向量處理、SIMD并行計(jì)算機(jī)、SIMD計(jì)算機(jī)的互連網(wǎng)絡(luò)、多處理機(jī)將作為重點(diǎn)內(nèi)容在CA中介紹。而在以上分析中，由于CA課程的內(nèi)容部分歸入了CP，所以可以在CA課程中添入新的內(nèi)容，比如多處理機(jī)算法，包括并行搜索算法、串行算法到并行算法的轉(zhuǎn)換、同步并行算法和異步并行算法，并行程序設(shè)計(jì)語言及其實(shí)現(xiàn)方法。最后可以介紹計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的新發(fā)展，包括數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫機(jī)與知識(shí)庫機(jī)以及面向函數(shù)程序設(shè)計(jì)語言的歸納機(jī)。

以上對(duì)CP與CA兩門課程的重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行了分析研究，擬在理清兩門課程的關(guān)系，合理解決兩門課程的內(nèi)容重復(fù)問題。

3　解決方案

解決該兩門課程內(nèi)容重復(fù)的宗旨在于把握CP注重原理介紹，而CA注重高性能設(shè)計(jì)和并行處理。通過對(duì)兩門課程的內(nèi)容的研究和分析，調(diào)整后的內(nèi)容如表1所示。

將表1中CP的第2、5章與CA的第2章、CP的第7章與CA的第3章、CP的第4章與CA的第4章分別進(jìn)行比較，雖然在章名上有些類似，但其內(nèi)容并沒有重復(fù)。一個(gè)注重原理，另一個(gè)側(cè)重系統(tǒng)性能、并行處理系統(tǒng)以及進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)性能的新技術(shù)。CP是CA的基礎(chǔ)，CA是CP的擴(kuò)展，從提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能的角度出發(fā)，從單處理機(jī)走向并行處理機(jī)，走向新型體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，這正是CA的研究方向，展示了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的美好前程。

篇7

關(guān)鍵詞:成人教育;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法;教學(xué)手段

近幾年我國的高等成人教育在規(guī)模上得到了迅猛發(fā)展,在大發(fā)展的同時(shí),我國的高等成人教育質(zhì)量以及成教學(xué)員的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀不容樂觀,成人教育管理工作者們?cè)絹碓礁械匠扇私逃y于管理,成人教育的各個(gè)環(huán)節(jié)越來越難于保證按質(zhì)按量完成,特別是成教學(xué)員參與學(xué)習(xí)的積極性不高,面授學(xué)習(xí)時(shí)間不能得到根本保證[1]。現(xiàn)有的成人教育內(nèi)容與管理模式難以滿足廣大成教學(xué)員的需求等問題。反映了成人教育的教學(xué)目標(biāo)、教育內(nèi)容、教育方法、教育手段、管理觀念等方面的問題。因此,成人高等教育有自己的特點(diǎn),對(duì)成人高等教育計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)進(jìn)行改革與實(shí)踐是社會(huì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要,本文主要針對(duì)成教生的“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)進(jìn)行研究。

1明確成人高等教育人才的教學(xué)目標(biāo)

成人高等教育是在完成高中階段教育基礎(chǔ)上進(jìn)行的專門教育,培養(yǎng)能夠適應(yīng)生產(chǎn)、社會(huì)和管理等第一線需要的全面發(fā)展的高等技術(shù)應(yīng)用型專門人才,所進(jìn)行的教育應(yīng)該是職業(yè)性教育,受教育者除了應(yīng)掌握一定的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能之外,更重要的是培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)、實(shí)踐能力、應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力。但現(xiàn)行高等成人教育的培養(yǎng)目標(biāo)往往是普通高等教育的翻版[1],只強(qiáng)調(diào)高等教育層次的培養(yǎng)要求,這在同一專業(yè)的培養(yǎng)上表現(xiàn)得尤其明顯;普通高等教育人才培養(yǎng)要達(dá)到何種要求,高等成人教育必須達(dá)到,忽視了高等成人教育的職業(yè)性和多樣性特點(diǎn)。因此,過去那種只注重理論教學(xué)而輕視實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)模式下培養(yǎng)出來的學(xué)生在畢業(yè)后經(jīng)過一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的摸索才能在實(shí)際工作中適應(yīng),真正能夠達(dá)到利用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立工作[2]。信息技術(shù)發(fā)展的日新月異使得信息產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)中變化最快的產(chǎn)業(yè),信息化社會(huì)中所需要的計(jì)算機(jī)人才必須對(duì)新技術(shù)的發(fā)展具有快速的適應(yīng)性,在很短的時(shí)間內(nèi)將科技轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益。因此社會(huì)對(duì)人才的需求迫使我們必須按照信息化社會(huì)的需求重新確立成人教育的培養(yǎng)目標(biāo)。課程體系的改革、建設(shè)、研究與實(shí)踐,都要圍繞成人高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行修訂,以科技的發(fā)展和信息化社會(huì)對(duì)人才的需求為依據(jù),要更加注重培養(yǎng)學(xué)生掌握先進(jìn)技術(shù)和強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手及應(yīng)用的能力。

2加強(qiáng)教育內(nèi)容的實(shí)用性

成人高等教育的特點(diǎn),要求課程的教學(xué)大綱和教材根據(jù)教學(xué)對(duì)象和時(shí)展要求而形成自身的特色,應(yīng)充分考慮成教學(xué)員的基礎(chǔ),充分考慮成教學(xué)員實(shí)際工作的需要,在注意該專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)完整性、系統(tǒng)性的同時(shí),更應(yīng)注意成教學(xué)員的實(shí)用性,應(yīng)避免在成人教育中套用普教模式,應(yīng)避免選擇的內(nèi)容過難而使本來基礎(chǔ)較差的成教學(xué)員望而生畏,無法學(xué)習(xí),應(yīng)避免過于強(qiáng)調(diào)理論的來龍去脈,而忽視該理論的應(yīng)用,對(duì)于應(yīng)用性專業(yè),特別是工科專業(yè),更應(yīng)注意操作、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的環(huán)節(jié),真正讓學(xué)員學(xué)有所用?，F(xiàn)行的教學(xué)

作者簡(jiǎn)介:徐愛萍(1962-),女,副教授,博士,研究方向?yàn)榫W(wǎng)上信息管理、GIS以及“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“匯編語言”、“計(jì)算機(jī)接口技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)。

容,忽視了教學(xué)對(duì)象的差異。盡管成人教育已有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,但還沒有一套規(guī)范的、適合成人教育特點(diǎn)的權(quán)威教材,而是采用普通高教的教材。使本應(yīng)充滿活力和富有時(shí)代氣息的教學(xué)過程變得與普通高等教育區(qū)別甚微,體現(xiàn)不出高等成人教育的職業(yè)性和終身性特點(diǎn)。

陳舊的教學(xué)內(nèi)容不僅影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情, 而且會(huì)影響他們將來無法適應(yīng)社會(huì)的需要。因此根據(jù)成人高校培養(yǎng)目標(biāo)和社會(huì)人才需要,我們修改了“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容。在本課程中運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器是計(jì)算機(jī)組成的三個(gè)重要部分,在運(yùn)算器部分普通高等教育的教學(xué)內(nèi)容包括定點(diǎn)、浮點(diǎn)的加減乘除的各種運(yùn)算方法和實(shí)現(xiàn)原理,最后介紹二進(jìn)制和十進(jìn)制運(yùn)算器的實(shí)現(xiàn)原理和如何用集成芯片實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器;在成人高等教育中我們重點(diǎn)放在運(yùn)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上,讓學(xué)生學(xué)會(huì)用集成芯片去搭接行波、兩重及三重進(jìn)位方式的并行加法器[3]。在介紹存儲(chǔ)器系統(tǒng)這部分,普通高等教育的教學(xué)內(nèi)容包括存儲(chǔ)元的工作原理,存儲(chǔ)器芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),這些對(duì)成教生來說不僅理解上有困難,而且在實(shí)際中也沒有什么應(yīng)用價(jià)值,因此在教學(xué)中我們?nèi)サ袅诉@些內(nèi)容。在介紹控制器這部分,普通高等教育的教學(xué)內(nèi)容全面而深入,從控制器的組成、指令的執(zhí)行過程分析、指令的控制時(shí)序到控制器的硬布線設(shè)計(jì)和微程序控制器設(shè)計(jì),主要介紹的是設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技術(shù),要求學(xué)生靈活掌握,不能死記硬背,根據(jù)不同的CPU結(jié)構(gòu)、不同的指令系統(tǒng)要能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制器。雖然教學(xué)內(nèi)容有所刪減且難度也有所減少,但學(xué)活學(xué)精的宗旨沒有變。

為使計(jì)算機(jī)教育與飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)相適應(yīng),還必須及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,拓寬知識(shí)面,瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展前沿,滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)人才和能力結(jié)構(gòu)的需要。比如在指令系統(tǒng)中我們?cè)黾恿司?jiǎn)指令系統(tǒng)(RISC);在輔助存儲(chǔ)器中我們?cè)黾恿舜疟P冗余陣列(RAID);在外部設(shè)備中我們?cè)黾恿艘壕э@示器和激光打印機(jī)。

3加強(qiáng)教學(xué)方式的靈活性

成人高等教育的教學(xué)方式一直較為落后,主要以課堂教學(xué)為主,采用注入式、教師滿堂灌的教學(xué)方法,重點(diǎn)講授教材上的理論知識(shí),這使得師生缺少互動(dòng),學(xué)生參與程度低,普遍感到所學(xué)知識(shí)在實(shí)際工作中用處不大;同時(shí),重課堂教學(xué)、輕實(shí)驗(yàn)操作使學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)艱難。因此,在教學(xué)中我們不一味介紹書本上的純理論,不強(qiáng)調(diào)死記硬背,而是給學(xué)生自我發(fā)揮的空間。在介紹運(yùn)算方法的實(shí)現(xiàn)后,對(duì)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了練習(xí);介紹主存儲(chǔ)器的組成原理后,對(duì)實(shí)際存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)技術(shù),如模塊化存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)和交叉存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)都進(jìn)行訓(xùn)練;介紹指令系統(tǒng)時(shí),在將操作碼的設(shè)計(jì)和尋址方式的設(shè)計(jì)介紹完后,對(duì)指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行訓(xùn)練;在介紹控制器的設(shè)計(jì)技術(shù)后,對(duì)控制器的完整設(shè)計(jì)進(jìn)行訓(xùn)練[3]。這樣的理論與實(shí)際相結(jié)合的方法既能把所學(xué)的理論融會(huì)貫通又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生感到自己所學(xué)的東西不是空洞的,而是學(xué)有所用的。

另外,在目前社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的情況下,一些學(xué)員面臨一邊工作一邊學(xué)習(xí)的境遇,在學(xué)習(xí)時(shí)間上打折扣。學(xué)校為了保證教育質(zhì)量,采取強(qiáng)卡、強(qiáng)壓政策,這種教學(xué)方式使在職學(xué)員不滿意,用人單位不滿意,學(xué)校由于正常教學(xué)秩序得不到保障也不滿意。因此在中教學(xué)中我們采取適當(dāng)壓縮面授時(shí)間的方法,充分利用有限面授時(shí)間進(jìn)行精講,采用自編的自學(xué)輔導(dǎo)資料,加強(qiáng)自學(xué)指導(dǎo),來彌補(bǔ)面授課時(shí)的不足。

再次,由于成教生的基礎(chǔ)一般都比較薄弱,學(xué)生的理解能力有限,常常因?yàn)闆]有把前面的內(nèi)容搞懂而越學(xué)越學(xué)不下去,為了讓學(xué)生能把每次課的內(nèi)容理解透,我們采取模仿練習(xí)的教學(xué)方法,講完一部分內(nèi)容后就讓學(xué)生做同樣的練習(xí),每次課程結(jié)束后都把學(xué)生所做的模擬練習(xí)交給老師,老師認(rèn)真評(píng)閱,發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題所在,以便有針對(duì)性的去調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法。每次交上來的作業(yè)也是對(duì)學(xué)生的一次考勤,作為平時(shí)成績(jī),這樣對(duì)學(xué)生也是個(gè)壓力,該教學(xué)方法收到了比較好的教學(xué)效果。

4加強(qiáng)教學(xué)手段的先進(jìn)性

傳統(tǒng)的教學(xué)手段是“粉筆+黑板”,不僅書寫黑板要花很多課題時(shí)間,學(xué)生看到的是死板的黑底白字。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的教師已經(jīng)充分運(yùn)用多媒體,改變傳統(tǒng)教學(xué)的局限與不足。課件教學(xué)已經(jīng)成為最主要的教學(xué)手段,但又出現(xiàn)了另外的極端,很多老師過分的依賴幻燈片,做在機(jī)器旁邊念課件,而學(xué)生把課件拷貝回去后有的干脆就不來聽課,因此出勤率大大下降。為此,我們采用了“課件+黑板”的教學(xué)手段,大部分內(nèi)容在課件上出現(xiàn),但細(xì)節(jié)部分在黑板上給予適當(dāng)補(bǔ)充,而且一些臨時(shí)需要增加的內(nèi)容必須借助于黑板來發(fā)揮。在黑板上我們可以一步一步給出解題步驟和答案,可以讓學(xué)生有思考的余地,這種方法的試用效果很好,尤其是對(duì)成教生。所以我們認(rèn)為不能完全摒棄黑板,兩者的結(jié)合可以發(fā)揮到最好的教學(xué)效果。

5考核方式的改革

考試是衡量學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度,也是對(duì)教學(xué)效果的信息反饋,可以促進(jìn)教學(xué)工作的改善。根據(jù)我們對(duì)成教生的教學(xué)目標(biāo),我們對(duì)成教生學(xué)習(xí)的考核不是檢測(cè)學(xué)生記住了多少知識(shí),而是檢測(cè)他們獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力;由于成教生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)比較薄

弱,學(xué)習(xí)時(shí)間有限。因此在考核內(nèi)容上避免死記硬背的知識(shí),而是以考學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力為主導(dǎo),考核內(nèi)容也不宜太難。成績(jī)的評(píng)定采用綜合成績(jī),而不是一張?jiān)嚲矶ㄇ?我們根據(jù)期末考試成績(jī)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)成績(jī)、作業(yè)成績(jī)和出勤等多項(xiàng)因素,全面考核學(xué)生的能力和素質(zhì)。一般考試成績(jī)占60% 、平時(shí)成績(jī)占40%來綜合評(píng)定學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī),通過比較好的考核成績(jī)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,也使學(xué)生離自己所追求的目標(biāo)能更進(jìn)一步。

6結(jié)語

本文是我們?cè)谄胀ǜ叩冉逃统扇烁叩冉逃袑?duì)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),在教學(xué)中我們針對(duì)不同層次的學(xué)生采用不同的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段,實(shí)驗(yàn)證明效果比較好。因此,我們認(rèn)為在成人教育的過程中,必須充分考慮學(xué)員的學(xué)習(xí)需求,充分考慮教學(xué)是否有利于學(xué)員學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高,不要不顧實(shí)際的完美形式主義,應(yīng)該提倡成人教育的務(wù)實(shí)和求真。本研究受武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目資助,在此表示感謝!

參考文獻(xiàn):

[1] 銀德輝. 從成教學(xué)員的學(xué)習(xí)心理探析我國高等成人教育改革[J]. 湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2008,29(4):176-178.

[2] 李曉彥,齊保東. 成人高等教育計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐的思考[J]. 繼續(xù)教育研究,2003(6):76-77.

[3] 徐愛萍,劉建英,吳松梅. 計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)改革研究[J]. 高等建筑教育,2004,13(1):53-55.

The Educational Research and Practice on the Courses of Computer Organization

Principle in Adult Higher Education

XU Ai-ping , HUANG Yuan

(School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430079, China)

篇8

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;三級(jí)實(shí)驗(yàn)體系;CAI教學(xué)法;建構(gòu)主義

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1引言

“計(jì)算機(jī)組成原理”作為計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課的核心課程,地位重要,既要注重基礎(chǔ)性,又要體現(xiàn)時(shí)代性。目前學(xué)生就業(yè)以軟件設(shè)計(jì)為主,學(xué)生會(huì)疑問:學(xué)習(xí)本課對(duì)以后工作有什么用處?授課老師不能回避。David A. Patterons指出,“軟件系統(tǒng)性能取決于軟件設(shè)計(jì)者對(duì)系統(tǒng)中硬件的理解程度。操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者、更多的軟件工程師需要有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)組織與設(shè)計(jì)的背景知識(shí)?！币虼艘驹趯W(xué)生個(gè)人發(fā)展制高點(diǎn)上解釋本課程重要性和地位,改變“輕硬件”的錯(cuò)誤觀念。

師生對(duì)本課程普遍反映“難教、難學(xué)”,是由本課自身的特點(diǎn)決定的。首先,計(jì)算機(jī)組成原理的技術(shù)描述占主要,既沒有類似離散數(shù)學(xué)的證明、推導(dǎo),又沒有類似數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法介紹,學(xué)生會(huì)覺得“理論、規(guī)律性不強(qiáng)”。第二,概念多,比較抽象,加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了很多新概念、新技術(shù)。同時(shí),本課程是一門理論與實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課,不但需要精心安排理論授課,還要高度重視實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)。

在國內(nèi)計(jì)算機(jī)硬件人才培養(yǎng)弱化的環(huán)境下,從培養(yǎng)應(yīng)用性人才出發(fā),使學(xué)生既掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部分的工作原理,又具有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力,改變當(dāng)前學(xué)生“重理論、輕實(shí)踐,重軟件、輕硬件”的狀況,就成為我們這次“計(jì)算機(jī)組成原理”課程改革的主要問題。

2教學(xué)改革與實(shí)踐

如何改革“計(jì)算機(jī)組成原理”課程,以提高其教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量,使它跟上計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展步伐,是我們當(dāng)前亟待解決的問題。在多年的教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上,我們對(duì)這門課程的教學(xué)進(jìn)行了一些探索,本文主要從五個(gè)方面討論和總結(jié)本課程教學(xué)改革實(shí)踐情況。

2.1根據(jù)教學(xué)大綱和計(jì)算機(jī)的最新發(fā)展合理組織教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容的編排上,依據(jù)教學(xué)大綱,重點(diǎn)突出,詳略得當(dāng)。每一章的內(nèi)容都分為精講和選講兩部分,選講部分放手讓學(xué)生自學(xué)或討論,既培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力,又節(jié)約了課時(shí),避免了全堂灌輸?shù)摹疤铠喿印笔浇虒W(xué)。精講部分則要求授課老師講細(xì)、講透,并結(jié)合當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài),適當(dāng)增加有關(guān)計(jì)算機(jī)各部件的演變歷史和最新技術(shù)知識(shí),既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又彌補(bǔ)了教材與實(shí)際的脫節(jié),提高了這門課的使用價(jià)值。例如在講各個(gè)部件原理時(shí)候,結(jié)合《ACM圖靈獎(jiǎng)――計(jì)算機(jī)發(fā)展史的縮影》和《IEEE計(jì)算機(jī)先驅(qū)獎(jiǎng)――計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)明史》兩本書,講述計(jì)算機(jī)部件或者重要原理的發(fā)明者或設(shè)計(jì)者是如何攻關(guān)和鉆研的,學(xué)生對(duì)結(jié)合歷史講解原理的方式非常有興趣,教師引導(dǎo)學(xué)生在制定個(gè)人專業(yè)發(fā)展目標(biāo)上要有超越這些杰出人物的設(shè)想,從而引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。

2.2加強(qiáng)三級(jí)實(shí)驗(yàn)體系環(huán)節(jié),注重應(yīng)用能力的培養(yǎng)

“計(jì)算機(jī)組成原理”課程屬于工程性、技術(shù)性和實(shí)踐性都特別強(qiáng)的一門課程,因此,在開展好理論教學(xué)的同時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)必須給予足夠的重視。通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué),使學(xué)生具有較強(qiáng)的分析問題和解決問題的能力,以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。從2000年起,我系開設(shè)了“計(jì)算機(jī)組成原理”實(shí)驗(yàn),并為之配置了配套的清華大學(xué)儀器廠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備TEC-2、TEC-2000,通過近年7個(gè)班的近700名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué),總結(jié)出了“5+1”模式的三級(jí)實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu),即“5個(gè)分解實(shí)驗(yàn)”加“1門課程設(shè)計(jì)”,“5個(gè)分解實(shí)驗(yàn)”分別為:運(yùn)算器、微程序控制器、主存儲(chǔ)器擴(kuò)展、并行接口電路I/O實(shí)驗(yàn)和多級(jí)中斷實(shí)驗(yàn),“一門課程設(shè)計(jì)”即整機(jī)組裝實(shí)驗(yàn)。它們隨課程進(jìn)度分散在不同階段完成,這樣可使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的每一部分都有深入的了解,以加深理解理論知識(shí)。

2.2.1三級(jí)實(shí)驗(yàn)體系

將上述實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)模塊實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的三級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

第一,基礎(chǔ)模塊實(shí)驗(yàn)階段。學(xué)習(xí)基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)、實(shí)驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成。通過設(shè)計(jì)一系列小實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證和應(yīng)用,要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單元模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關(guān)電子芯片的基本邏輯,理解單元模塊的工作原理及該單元模塊在整機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

第二,綜合性實(shí)驗(yàn)階段。學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)組成原理”這門課程的主要目的是讓學(xué)生建立整機(jī)思想,在掌握單元模塊工作原理的基礎(chǔ)上掌握計(jì)算機(jī)整機(jī)系統(tǒng)地協(xié)調(diào)運(yùn)行。為了達(dá)到這一教學(xué)目的,我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容中安排了一定量的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生通過一系列此類實(shí)驗(yàn)掌握整機(jī)運(yùn)行模式,讓學(xué)生通過實(shí)踐,建立牢固的整機(jī)思想,進(jìn)一步深刻理解理論知識(shí)。

第三,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段。這一實(shí)驗(yàn)階段是原理應(yīng)用能力的培養(yǎng)階段。通過這一階段的系列實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生能利用在第二階段建立的整機(jī)思想,對(duì)指導(dǎo)教師提出的課題任務(wù),提出解決方案,陳述原理的應(yīng)用,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所用的單元模塊以及實(shí)驗(yàn)步驟,進(jìn)而通過實(shí)踐得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生在這一階段,通過自主實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),從成功與失敗中受到訓(xùn)練,得到整體素質(zhì)提高。

2.2.2CAI實(shí)驗(yàn)教學(xué)和合理考核

在上述三級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系過程中,我們采用以下的教學(xué)方法和比例合適的考核方法。

第一,采用CAI實(shí)驗(yàn)教學(xué)法,改變學(xué)生“手忙腳亂”的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,如果教師在黑板上使用板書展示實(shí)驗(yàn)儀器,會(huì)使學(xué)生感覺到很枯燥,分組講解又使教師工作量特別大,而且很抽象,影響教學(xué)質(zhì)量。因此我們采用先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段,生動(dòng)形象地反映出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程,利用Authorware、Flash等多媒體開發(fā)軟件,自行設(shè)計(jì)、制作課件(計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)),對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備所提供的功能進(jìn)行全方位的描述。TEC-2000實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一臺(tái)高度集成化的實(shí)驗(yàn)臺(tái),在做手動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)時(shí),必須撥動(dòng)較多開關(guān)、按鈕。以前幾十個(gè)學(xué)生圍擠在一臺(tái)儀器前聽講解,部分學(xué)生根本無法看清聽清,嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。而采用先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段,如采用實(shí)物投影儀或計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng),教師可將儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖、實(shí)物圖、工作原理邏輯框圖等制成幻燈片,上課時(shí)把它投影到大屏幕上,再結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行講解,學(xué)生分散坐在自己座位上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備邊聽邊看,使過去復(fù)雜、單調(diào)的內(nèi)容變得直觀、生動(dòng),充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

第二,科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)操作流程和實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方法。

在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)前,由教師布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目的,然后由學(xué)生設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn),這就要求學(xué)生在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)之前查閱大量資料,做好設(shè)計(jì)工作,實(shí)驗(yàn)之后能總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析。期末理論考核成績(jī)占70%,實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)占20%和平時(shí)考核占10%。實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)檢查和實(shí)驗(yàn)報(bào)告,實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備占20%、實(shí)驗(yàn)檢查占60%和實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%。

2.3采用“建構(gòu)主義”的教學(xué)模式,理論推導(dǎo)為主的教學(xué)方法

所謂“建構(gòu)主義”,即以學(xué)生為中心,在整個(gè)教學(xué)過程中由教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用,利用情境、協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素,充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神,最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)的目的。

“計(jì)算機(jī)組成原理”理論性強(qiáng)、概念多、抽象,很多學(xué)生一直到整個(gè)課程學(xué)習(xí)完畢,都不知道學(xué)了什么,似懂非懂,沒有真正參與到學(xué)習(xí)過程中去,完全靠死記硬背記住一些知識(shí)點(diǎn),各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間無法銜接,也就無法形成該課程的整體框架。因此,要改變“計(jì)算機(jī)組成原理”的教學(xué)效果,就必須在教學(xué)過程中充分體現(xiàn)“建構(gòu)主義”的教學(xué)思想,以學(xué)生為中心,實(shí)行以理論推導(dǎo)為主的教學(xué)方法。在每一個(gè)新內(nèi)容講授之前,教師可以先對(duì)上一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單扼要的總結(jié),然后承上啟下地誘導(dǎo)出“接下來的內(nèi)容將要解決的是什么問題”或者“既然用這一種方法來解決問題存在著這樣缺點(diǎn),那么,還有什么更先進(jìn)的方法”等問題,把它作為任務(wù),交給學(xué)生去分析、討論,學(xué)生有了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo),就會(huì)投入到學(xué)習(xí)中去,發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性,這樣既抓住的課程的主線,又極大地培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力。

2.4建立“計(jì)算機(jī)組成原理”試卷庫,提高教學(xué)質(zhì)量

根據(jù)教材及大綱要求,參考往年全國各高?？佳性囶}、2009年以后全國計(jì)算機(jī)專業(yè)課統(tǒng)考試題以及國外教材的習(xí)題,我們建立了60份專門提供給學(xué)生的“計(jì)算機(jī)組成原理”試卷庫,該試題庫每隔2年更新一次。試卷庫涵蓋了學(xué)生必須掌握的所有知識(shí)點(diǎn),但各套試卷中題目并不相同,學(xué)生通過復(fù)習(xí),如果對(duì)60套試卷中的題目達(dá)到“四會(huì)”(計(jì)算、回答、分析、設(shè)計(jì)),我們的教學(xué)目的也就達(dá)到了。為了避免少數(shù)學(xué)生死記硬背,教師手中的期末考試試卷中必須含有一定比例的隨機(jī)補(bǔ)充或更新試題,否則影響教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。試卷庫的建立大大減輕了教師工作量,也保證了教學(xué)質(zhì)量,成為衡量教學(xué)效果的一個(gè)重要指標(biāo)。

2.5改變傳統(tǒng)觀念,強(qiáng)化教師自我素質(zhì),提高教學(xué)能力

教學(xué)改革的成功關(guān)鍵是要提高授課教師的自我素質(zhì),以適應(yīng)現(xiàn)代開放式教學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。作為一個(gè)高校教師,應(yīng)該通過不斷學(xué)習(xí),強(qiáng)化自我素質(zhì),以期達(dá)到教學(xué)思想、教學(xué)理念的更新,教學(xué)模式、教學(xué)方法的更新,知識(shí)結(jié)構(gòu)、技術(shù)層次的更新,教學(xué)技術(shù)、教學(xué)手段的更新。例如2008年4月,本人帶隊(duì)參加了“產(chǎn)學(xué)研多核技術(shù)青年骨干教師高級(jí)研修班”,和兄弟院校及Intel公司技術(shù)人員進(jìn)行了多核新知識(shí)體系的交流與學(xué)習(xí),并且于2008年秋季學(xué)期對(duì)本課程進(jìn)行了多核課程建設(shè)的初步嘗試。

3結(jié)束語

作為研究型大學(xué),在培養(yǎng)學(xué)生過程中,要注意授課模式必須結(jié)合自身科研進(jìn)行講解,授課教師要結(jié)合自己的科研、論文的具體示例來講解課程,提高學(xué)生的課堂聽課效率,讓學(xué)生從本科階段就關(guān)注如何進(jìn)行科研活動(dòng),從而激發(fā)學(xué)生做一個(gè)研究型的學(xué)生。同時(shí)給學(xué)生布置1～2篇綜述性的小文章,讓學(xué)生通過利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)文獻(xiàn),在課程內(nèi)采用Seminar的形式討論交流,以提高學(xué)生分析與交流的能力,從而增強(qiáng)學(xué)生的研究動(dòng)手能力。

總之,利用計(jì)算機(jī)教學(xué)中的創(chuàng)造性因素,大膽地讓學(xué)生自由發(fā)揮,從而改變“滿堂灌”的弊病,形成以學(xué)生為中心的生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)局面,需要我們不斷地努力進(jìn)取,優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì),以先進(jìn)理論來展現(xiàn)全新的教學(xué)思路,從而在計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)中探索出“扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和創(chuàng)新技能相結(jié)合”教育的嶄新天地。

參考文獻(xiàn):

[1] 王愛英.計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)[M].4版.北京:清華大學(xué)出版社,2008.

[2] David A. Patterons,John L. Hennesy. Computer Organization&Design[M]. America: Morgan Kaufmann,2004.

[3] 鄭文斌,陳曉竹,劉硯秋.“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)改革探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2007(6).

[4] 謝俐,楊樂,楊魯. 引入建構(gòu)主義思想實(shí)行計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)改革[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008(8).

[5] 方愷晴,張洪杰. 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新方法的探討[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2007(4).

[6] 陳金兒,王讓定,林雪明,等. 基于CC2005的“計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)”課程改革[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2006(11).

[7] 陽建雄. 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2008(3).

[8] 張連華.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)[J]. 電力學(xué)報(bào),2008(2).

Teaching Reform&Practice of the Course “Computer Organization Principles”

JIANG Yong-guo, GUO Zhong-wen, FENG Yuan, HONG Feng, XU Hui-min

(Information College, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

篇9

關(guān)鍵詞:組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu);實(shí)踐教學(xué);改革

中圖分類號(hào):G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)21-6030-02

The Improvement and Research about Experiment Teaching of the Organization Principle of Computer and System Structure

YANG Hong-jie, YI Ming

(Hunan University of Arts and Science, Department of Computer Science and Technology, Changde 415000, China)

Abstract: This text combine some school " whether computer make up principle and system structure " experimental facilities and experiment current situation of teaching at present, design the experiment content meticulously, put forward some feasible experiment teaching and improve the method, by but assuare the computer makes up the teaching quality of the principle experimenting, improve students' thinking ability and manipulative ability conscientiously.

Key words: organization principle and system structure; practice teaching; educational reform

計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一門重要的核心專業(yè)課程,與之配套的實(shí)驗(yàn)課也是一門重要的實(shí)踐課程。它有著邏輯性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容多難度大的特點(diǎn)。根據(jù)教學(xué)大綱的要求,通過該實(shí)踐課程,使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理、內(nèi)部之間的聯(lián)系、控制信號(hào)的作用等有深刻的理解,建立整機(jī)的概念,培養(yǎng)分析問題、解決問題和實(shí)際動(dòng)手能力。

我系從1998年起,開設(shè)了計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn),配置了TEC-2型實(shí)驗(yàn)設(shè)備,2004年,將計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程合并,并為之新增了DVCC系列實(shí)驗(yàn)設(shè)備。通過幾年時(shí)間的實(shí)踐教學(xué),現(xiàn)就提高計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合技能做一些初步的探討。

新增DVCC系列為學(xué)生提供了創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)平臺(tái),板上擴(kuò)展了在系統(tǒng)可編程大規(guī)模電路CPLD器件ISP1032E。它的全部引腳對(duì)外開放,學(xué)生可采用VHDL或ABLE等設(shè)計(jì)控制邏輯,且在PC機(jī)上有相應(yīng)的可視化的監(jiān)控軟件,PC機(jī)由原來的仿真終端變成了監(jiān)測(cè)和控制部件,是一種軟硬結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式。鑒于現(xiàn)有設(shè)備特點(diǎn),我們精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)課程的主要教學(xué)方式分為驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型。其中設(shè)計(jì)、驗(yàn)證型有運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、FIFO先進(jìn)先出實(shí)驗(yàn)、總線控制實(shí)驗(yàn)、硬部線控制器的實(shí)驗(yàn)、乘法器實(shí)驗(yàn)和微程序控制器實(shí)驗(yàn)。綜合型實(shí)驗(yàn)作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容,如帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、基于流水技術(shù)構(gòu)成模型機(jī)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展I/O的設(shè)計(jì)等。這樣,實(shí)驗(yàn)體系就形成了運(yùn)算器――存儲(chǔ)器――數(shù)據(jù)通路――微程序控制器――基本模型機(jī)――復(fù)雜模型機(jī)系統(tǒng)。

1 運(yùn)算器必做選做并存

DVCC機(jī)運(yùn)算器(74LS181)可實(shí)現(xiàn)8位或16位字長(zhǎng)16種功能運(yùn)算,TEC-2機(jī)運(yùn)算器(AM2901)可實(shí)現(xiàn)16位字長(zhǎng)8種功能運(yùn)算,并可觀察C、Z、V、S等標(biāo)志位的狀況態(tài),據(jù)現(xiàn)有設(shè)備,在運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)中選最基本的8位運(yùn)算器開始,從怎樣加輸入控制信號(hào)入手,再逐步增加到各種寄存器,實(shí)現(xiàn)多種功能這是必做的內(nèi)容。16位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)作為選做內(nèi)容,經(jīng)教師指導(dǎo)同意后可開始實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)比分析可知不論是8位機(jī)還是16位機(jī),用什么器件組成的運(yùn)算器、控制器都與數(shù)據(jù)通路有關(guān),通路越簡(jiǎn)單運(yùn)算器本身越簡(jiǎn)單。

2 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與設(shè)計(jì)并行

存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)是對(duì)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器6264的讀寫驗(yàn)證,即用控制信號(hào)開關(guān)給定存儲(chǔ)地址通過數(shù)據(jù)開關(guān)將數(shù)據(jù)存入,并讀出(原數(shù)據(jù)在LED上顯示),觀察數(shù)據(jù)是否一致。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握RAM的工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法,這是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

TEC-2機(jī)主存儲(chǔ)器擴(kuò)展,TEC-2機(jī)主存儲(chǔ)器由4KROM與2KRAM組成,通過未用的信號(hào)MCS3-MCS7作為內(nèi)存擴(kuò)展的片選信號(hào),可采用6116RAM擴(kuò)展4K內(nèi)存將TEC-2系統(tǒng)內(nèi)存擴(kuò)展板與TEC-2主機(jī)相聯(lián),通過對(duì)6116RAM讀寫信號(hào)、片選信號(hào)及主機(jī)AB15-AB11等的使用,掌握正確的主存擴(kuò)展原理和方法,并進(jìn)入TEC-2監(jiān)控狀態(tài)讀寫8000H-87FFH地址段的數(shù)據(jù),驗(yàn)證其擴(kuò)展電路正確性。

我們還增設(shè)了FIFO先進(jìn)先出存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本實(shí)驗(yàn)是通過對(duì)CPLD器件ISP1032E編程來實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的8位×4位的FIFO。教師通過對(duì)CPLD原理、結(jié)構(gòu)功能的講解,學(xué)生編寫程序,并將編譯文件(.JED)下載,運(yùn)行控制實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握在系統(tǒng)可編程芯片1032E的使用方法。當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí),6264RAM、6116RAM存儲(chǔ)信息丟失。通過“軟件化”來設(shè)計(jì),形成“創(chuàng)新性”實(shí)驗(yàn),通過數(shù)據(jù)寫入方式不同,使學(xué)生擴(kuò)展了存儲(chǔ)器的相關(guān)知識(shí)。

3 微程序控制器與硬布線控制器比較

微程序控制器實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘箤W(xué)生了解微程序控制器的設(shè)計(jì)思想和組成原理、掌握微程序控制器的使用方法,掌握微程序的編制、寫入、觀察微程序的運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)方法是:

1) 根據(jù)機(jī)器指令畫出對(duì)應(yīng)的微程序流程圖;

2) 根據(jù)微程序流程圖設(shè)計(jì)微指令,并按微指令格式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼;

3) 通過對(duì)以下例子程序的寫入、讀出、單步運(yùn)行與連續(xù)運(yùn)行的調(diào)試,初步建立整機(jī)工作概念,為下一個(gè)模型機(jī)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。例子程序如下:

助記符 機(jī)器指令碼說明

IN 0000 0000 ;"外部開關(guān)量輸入確"KD0～KD7的開關(guān)狀態(tài)R0

ADD addr0001 0000 ×××××××× ; R0+[addr]R0

STA addr0010 0000 ×××××××× ; R0[addr]

OUT addr0011 0000 ×××××××× ; [addr]BUS

JMP addr0100 0000 ×××××××× ; [addr]PC

硬布線控制器實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的硬布線控制器,用開關(guān)置不同的指令,觸發(fā)時(shí)序,就可以實(shí)現(xiàn)不同的指令操作。如所設(shè)計(jì)的三條指令:

指令碼 操作說明

00 INPUT->DR1 將數(shù)據(jù)開關(guān)中的數(shù)送入暫存器DR1中,

INPUT->LED 并由LED數(shù)碼管來顯示

01 INPUT->DR2將數(shù)據(jù)開關(guān)中的數(shù)送入暫存器DR2中,

INPUT->LED 并由LED數(shù)碼管來顯示

10 DR1+DR2->LED將運(yùn)算單元中DR1加DR2的運(yùn)算結(jié)果送入LED數(shù)碼管來顯示

11 00->LED LED數(shù)碼管顯示為00

通過實(shí)驗(yàn)更深入理解了硬布線控制器本質(zhì)上就是一個(gè)組合電路,它將輸入邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成一組輸出邏輯信號(hào)(控制信號(hào)),即根據(jù)指令系統(tǒng)的操作時(shí)間表用組合邏輯線路形成的微命令序列,是所有各部件需要的各種微操作信號(hào)。微程序控制器實(shí)驗(yàn)中首先要設(shè)計(jì)微指令,微指令的設(shè)計(jì)是在硬件形成的基礎(chǔ)上,微指令的格式取決于硬件構(gòu)成,如TEC-2機(jī)每條微指令長(zhǎng)56位,DVCC機(jī)每條微指令長(zhǎng)24位。

4 綜合性實(shí)驗(yàn)中教師的引導(dǎo)作用

在整個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)過程中,教師原則僅作啟發(fā)引導(dǎo) ,以達(dá)到拋磚引玉之目的。鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考 ,獨(dú)立分析故障 ,獨(dú)立解決出現(xiàn)的問題 ,利用所學(xué)到的各種技術(shù)手段進(jìn)行調(diào)試 。

首先,教師要利用很少的時(shí)間,采取多媒體的教學(xué)手段,讓學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、步驟、調(diào)試過程、結(jié)果等有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。由于組成原理實(shí)驗(yàn)儀上配有 CAI 軟件 ,通過CAI介紹實(shí)驗(yàn)的儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作過程等 ,可以很清楚地看到規(guī)范的操作 ,詳細(xì)生動(dòng)的解釋 ,使學(xué)生可以感受到實(shí)驗(yàn)的全部過程 ,產(chǎn)生很烈的實(shí)驗(yàn)欲望。然后學(xué)生開始進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì),教師在輔導(dǎo)時(shí),可以有以下幾點(diǎn)教學(xué)方法。

1) 保持良好的實(shí)驗(yàn)精神:教師在這一過程中工作量是很大的,要按組驗(yàn)收、提問,有的還需要幫助排除錯(cuò)誤,所以教師需要具有較高的思想素質(zhì)、專業(yè)功底,豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)首次失敗的情況下,會(huì)有挫折感、心浮氣躁、慌了手腳,而做實(shí)驗(yàn)就必須靜心、踏實(shí),這時(shí)教師要安撫他們的情緒,然后讓學(xué)生想辦法快速地排除故障。

2) 堅(jiān)持以學(xué)生動(dòng)手為主原則:若硬件無故障,又連線無誤的話,學(xué)生在調(diào)試過程中可通過實(shí)驗(yàn)箱上的LED顯示燈觀察數(shù)據(jù)總線、地址總線數(shù)據(jù)的正確性,或在PC窗口上看到正確的動(dòng)態(tài)的紅色的指令流和數(shù)據(jù)流,形象直觀,學(xué)生可對(duì)指令的執(zhí)行過程一目了然,教師自己也感到很欣慰。但第一次實(shí)驗(yàn)成功的學(xué)生是少數(shù),在這種情況下,教師就要講究教學(xué)策略, 最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性 ,適應(yīng)學(xué)生的心理特點(diǎn),要求學(xué)生可借助反復(fù)觀看CAI 軟件的理論講解和實(shí)驗(yàn)演示,以幫助自己解決所遇到的問題,并且教師對(duì)一些共性的問題可集中講解。

如果在實(shí)驗(yàn)的過程中遇到問題,教師可對(duì)實(shí)驗(yàn)中一些共性的錯(cuò)誤進(jìn)行必要的提示,比如:在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合性實(shí)驗(yàn)中,單股線與排線連線有幾十根,教師要提醒學(xué)生單股線連接位置要正確,排線引腳的連接要對(duì)應(yīng),每根排線引腳的具體數(shù)目只要有細(xì)微的錯(cuò)誤,就可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。此時(shí)教師要及時(shí)提醒學(xué)生,但不能動(dòng)手替學(xué)生接線,要斷絕學(xué)生的依賴性。

3) 組織討論與總結(jié):在設(shè)計(jì)過程中和設(shè)計(jì)完成時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能的組織學(xué)生參與討論和總結(jié) ,這不僅可以使學(xué)生能力的培養(yǎng)更扎實(shí) ,使更多的學(xué)生受益 ,也能夠培養(yǎng)他們的成就感和進(jìn)行科學(xué)研究的能力。

如在學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗又自己找不出原因的情況下,除了教師對(duì)學(xué)生要進(jìn)行耐心引導(dǎo),幫助分析失敗的原因外,還可以采取組織不同層次的相關(guān)學(xué)生進(jìn)行討論的教學(xué)方式,例如在復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中如何判斷硬件的故障還是軟件的故障從而找出失敗的原因,最簡(jiǎn)單的方法是用基本模型機(jī)示例程序運(yùn)行,示例程序能正常執(zhí)行,就可以確定硬件沒有問題。如果是硬件故障,則應(yīng)確定是芯片的問題還是連接線路的問題,同學(xué)之間可以相互檢查連接線路;若是軟件問題,則檢查所設(shè)計(jì)的程序,DVCC模型機(jī)有16條基本指令,要根據(jù)復(fù)雜模型機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)機(jī)器指令,再根據(jù)機(jī)器指令要求微程序流程圖及微程序,最后形成16進(jìn)制文件,同學(xué)們也可一起仔細(xì)觀察指令的執(zhí)行情況,確定哪一條指令或微指令的設(shè)計(jì)出錯(cuò)。

在討論中,教師可就理論與實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題提問,體現(xiàn)設(shè)計(jì)性和啟發(fā)性,例如,如果復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中增加一條指令,那這條指令應(yīng)如何設(shè)計(jì);對(duì)基礎(chǔ)一般的學(xué)生,則要求能說出本實(shí)驗(yàn)中每條指令的執(zhí)行過程,調(diào)試過程中遇到的問題是怎么解決的。通過這種討論教學(xué),能使不同層次學(xué)生受益,既保證了教學(xué)質(zhì)量,也對(duì)學(xué)生進(jìn)行了鍛煉提高。

參考文獻(xiàn):

[1] 任春明,劉軍.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考與改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(10):110-111.

篇10

關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；計(jì)算機(jī)組成原理；主觀能動(dòng)性

作者簡(jiǎn)介：羅慧敏（1980-），女，河南周口人，河南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，講師；閻朝坤（1978-），男，河南開封人，河南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，講師。（河南?開封?475004）

基金項(xiàng)目：本文系河南大學(xué)第十一批教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2011JXGG060）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）22-0073-02

“計(jì)算機(jī)組成原理”不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，也是非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的一門專業(yè)選修課程。它的先導(dǎo)課程包括電路與電子學(xué)、數(shù)字邏輯和匯編語言；后續(xù)課程有微型機(jī)系統(tǒng)與接口、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等，在一系列硬件課程中起著承上啟下的作用。[1]而且該課程內(nèi)容在全國計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生入學(xué)考試中占據(jù)相當(dāng)大的比例（占總分?jǐn)?shù)的1/3份額）。由此可見，該課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的知識(shí)體系中的重要地位。然而，在實(shí)際教學(xué)中，由于其理論性很強(qiáng)、知識(shí)面較寬、信息量較大且學(xué)時(shí)不多，教師難教，學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不理想。傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，且忽略了學(xué)生的主體地位。[2]長(zhǎng)此以往，造成學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)目的僅僅是應(yīng)付期末考試和考研，無法將該課程的作用和本質(zhì)真正融入到整個(gè)專業(yè)知識(shí)體系之中。另外，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果也會(huì)在一定程度上影響教師的教學(xué)積極性，進(jìn)而影響教學(xué)效果。

建構(gòu)主義理論認(rèn)為知識(shí)主要是個(gè)人對(duì)知識(shí)的一種建構(gòu)，而不是源于現(xiàn)實(shí)的意義，這為計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程教學(xué)提供了新的理念。本文利用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及其倡導(dǎo)的教學(xué)模式對(duì)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)進(jìn)行了改革探索，取得了較好的成效。

一、“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)目標(biāo)及現(xiàn)狀

“計(jì)算機(jī)組成原理”的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)以及各功能部件的工作原理，掌握相關(guān)設(shè)計(jì)方法和邏輯實(shí)現(xiàn)，熟悉各功能部件連成整機(jī)的方法、建立起整機(jī)工作的概念，為學(xué)生未來進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析、開發(fā)、使用和設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。[3]

然而在“計(jì)算機(jī)組成原理”的教學(xué)過程中，往往存在各種問題。一方面，學(xué)生普遍抱怨該課程深?yuàn)W，難學(xué)難懂，學(xué)習(xí)熱情不高；另一方面，教師感覺該課程難教，雖然花費(fèi)了較大精力去教授課程內(nèi)容，認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但教學(xué)效果不理想。課程組通過多年對(duì)該課程的教學(xué)總結(jié)以及與學(xué)生的溝通，對(duì)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)其存在的原因進(jìn)行了歸納總結(jié)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1.教材理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，與前沿技術(shù)脫節(jié)

目前，“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教材普遍理論性較強(qiáng)，相對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展來說，講授的內(nèi)容不僅抽象，而且較陳舊，缺乏與當(dāng)前計(jì)算機(jī)最新前沿技術(shù)的連接。一方面，學(xué)生感覺課程內(nèi)容枯燥難懂，不實(shí)用；另一方面，新的硬件技術(shù)知識(shí)的復(fù)雜性增大了教師組織和實(shí)施教學(xué)的難度。

2.課程的“縱向”“橫向”關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)

一方面，該課程與電路與電子學(xué)、數(shù)字邏輯等先修課程有一種縱向的密切關(guān)聯(lián)。這些先修課程本身難度就較大，如果學(xué)生對(duì)這些知識(shí)沒有很好地掌握，基礎(chǔ)沒打好，勢(shì)必影響到對(duì)計(jì)算機(jī)各組成部分的硬件電路及其工作原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)感到學(xué)習(xí)吃力，逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣，這種縱向聯(lián)系也增加了教師的講授難度；另一方面，本課程的各知識(shí)點(diǎn)存在一種橫向的關(guān)聯(lián)性。計(jì)算機(jī)各部件是分別講授的，但是存在相互依賴關(guān)系。例如，運(yùn)算器部分和存儲(chǔ)器部分都用到了控制器部分的相關(guān)基礎(chǔ)內(nèi)容，這些關(guān)聯(lián)使得計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)不同于其他課程，對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的介紹不能一步到位，增加了理解和教學(xué)的難度。

3.實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，與教學(xué)內(nèi)容不能有效結(jié)合

“計(jì)算機(jī)組成原理”課程涉及計(jì)算機(jī)內(nèi)部的構(gòu)造、工作原理及應(yīng)用，理論性很強(qiáng)，必須通過實(shí)踐環(huán)節(jié)幫助學(xué)生真正理解和掌握。然而，目前該課程的教學(xué)安排上，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占據(jù)比例偏少，不能滿足該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。雖然配置了FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，但由于課時(shí)限制以及需要相關(guān)硬件描述語言的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)時(shí)往往參照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)完成，不能使學(xué)生深入理解計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作原理，也無法發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。

4.教考模式的單一老化

“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)主要采取“灌輸式”的教學(xué)方法。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法對(duì)于理論性強(qiáng)、難度大的計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)來說，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，忽略了學(xué)生的主體地位。在考核方式上，傳統(tǒng)的閉卷考試只會(huì)造成學(xué)生忽略實(shí)踐環(huán)節(jié)，局限于對(duì)課本知識(shí)的死記硬背，無法有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

二、建構(gòu)主義理論的主要思想