計算機組成原理教學精選(九篇)
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第1篇：計算機組成原理教學范文
計算機組成原理是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。通過該課程的學習，可以使學生掌握計算機單處理機系統(tǒng)的組成和工作原理，建立計算機系統(tǒng)的整機概念，為其他專業(yè)課的學習奠定基礎(chǔ)。但是，經(jīng)筆者的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，被調(diào)查者對該課程的最深記憶是“理論性太強，基本概念太抽象，教學信息量大，教學內(nèi)容更新快，與實踐脫節(jié)嚴重，學習用處不大”等等，所以，該課程給人留下了“學生難學，老師難教”的印象，這種“兩難”似乎已經(jīng)成為計算機組成原理課程發(fā)展的瓶頸，甚至于成了計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展的一個難以回避的尷尬。在此，筆者產(chǎn)生了一個疑惑：既然該課程作為核心基礎(chǔ)課程，地位如此重要，為何學生覺得學了沒有用，甚至成了師生的“共苦”？筆者認為，學生對課程的“無用感”更多來自于學習中的無趣，這種無趣則源自對所學知識的“未來預期”產(chǎn)生了失望，而這些“失望”或是源自客觀上的教材建設(shè)、教學內(nèi)容、教學方法、教學實踐，抑或來自個人主觀上的興趣、能力、努力等。所謂的“未來預期”是指學生對所學知識之未來價值的期待，其產(chǎn)生的“失望”也就意味著“現(xiàn)有學習對未來學習可能會帶來無效影響”，實際上，這就涉及到“學習遷移理論”的相關(guān)內(nèi)容。立足學習遷移理論對計算機組成原理課
程的相關(guān)問題進行分析，探尋該課程教學中的內(nèi)在規(guī)律，將有助于為該課程擺脫現(xiàn)有困境提供良策。為此，本文試圖從“學習遷移”的角度進行問題的闡釋，以對問題的解決起拋磚引玉之效。
1學習遷移理論
學習遷移是指在一種情境中獲得的知識、技能或態(tài)度對另一種情境中知識、技能或態(tài)度的獲得形成的影響，即一種學習對另一種學習的影響。根據(jù)遷移的影響效果，可以把學習遷移分為正遷移和負遷移。在教育工作中所說的“為遷移而教”，就是指正遷移在教學中的應用，在教學中要盡量避免或消除負遷移的影響。
為了把握學習遷移的規(guī)律，必須弄清影響遷移產(chǎn)生的因素。遷移并不是在任何情況下都能發(fā)生的，它會受到一系列的主客觀條件的影響。
1) 學習對象之間的共同因素。共同因素是指學習對象在知識、技能等方面具有相同或相似的成分，不同的學習對象具有共同因素就容易產(chǎn)生學習遷移，兩種學習之間所包含的共同要素越多，遷移也就越容易產(chǎn)生。
2) 已有經(jīng)驗的概括水平。根據(jù)概括化理論，產(chǎn)生學習遷移的關(guān)鍵是學習者能概括出兩種學習存在的共同原理，也就是對已有經(jīng)驗的概括水平。對原有的知識經(jīng)驗的概括水平越高，遷移的可能性也越大，效果也就越好[1]。
3) 理解能力和智力水平。理論能力是知識學習的基本前提，只有當學生真正理解了基本概念和原理時，才能產(chǎn)生正向遷移。而且，在同等條件下，每個人遷移的效果總是不盡相同，即遷移還受個人的智力水平這一主體條件影響，許多心理學家(如桑代克)的實驗研究都證實了這一點。
4) 思維定勢。思維定勢是由先前學習引起的對后繼學習活動產(chǎn)生影響的一種思想準備狀態(tài)。它對學習遷移的影響有積極的一面，體現(xiàn)為心理活動的穩(wěn)定性和前后一致性；同時，也有消極的一面，即妨礙學生思維的靈活性和智力發(fā)展，使思維活動表現(xiàn)出惰性，不利于知識遷移的靈活性和有效性。
雖然學習遷移存在各種不同的理論，但它們都存在一個共同的理論預設(shè)：學習遷移是客觀存在的，且有規(guī)可循，只要把握其內(nèi)在規(guī)律，就可以切實提高學習遷移的效率。因此，對教師來說，掌握遷移規(guī)律，有利于激發(fā)學生學習的興趣，提高學生對所學知識的遷移能力，進而提高教學工作的效率。在教學中，“授人以魚，不如授之以漁”，教師不僅要教給學生各種知識，更重要的是教會學生各種學習方法，提高學習能力，尤其是提高知識的遷移能力。在計算機組成原理教學中運用學習遷移理論，不僅有助于從源頭上分析教學的現(xiàn)有困境，提高解決問題的能力，而且對培養(yǎng)學生的學習興趣和能力，以及對知識的遷移和應用都有著重要的促進作用。因此，運用學習遷移理論對解決該課程的“兩難困境”意義深遠。
2基于“學習遷移”的計算機組成原理教學困境分析
2.1教材建設(shè)滯后
教材是達成教學佳境不可缺少的基本教學工具，也是師生對話的一個重要平臺，它對基礎(chǔ)知識的組織和重難點的梳理都將起到不可忽視的作用。然而，對于計算機組成原理課程來說，教材建設(shè)可以說是一個非常薄弱的環(huán)節(jié)，大多數(shù)教材的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容組織都存在問題。
1) 知識結(jié)構(gòu)的通用性不強。計算機組成原理作為計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息技術(shù)等計算機及相關(guān)專業(yè)公共的基礎(chǔ)核心課，由于各專業(yè)的培養(yǎng)目標不同，對該課程的教材編選也有所側(cè)重，所以，面世的教材也就五花八門，現(xiàn)有教材基本上不符合CC2005核心課程知識體系。加之，教育部規(guī)定，從2009年起計算機專業(yè)考研中的專業(yè)基礎(chǔ)課實行全國統(tǒng)一命題，但卻沒有給出統(tǒng)一的參考教材，這便進一步體現(xiàn)了問題的嚴重性[2]。知識結(jié)構(gòu)如果沒有很強的通用性，就使得學生很難找到有助于遷移的“共同因素”，這對后續(xù)學習的遷移來說絕對不利。
2) 教材內(nèi)容抽象。很多教材的知識點表述不夠詳盡，理論推導刪減過多，尤其在運算器和運算方法章節(jié)。如：二進制數(shù)補碼與真值的關(guān)系，0、1、2、3四類全加器的實現(xiàn)原理，ALU(多功能算數(shù)邏輯運算單元)的輸入輸出關(guān)系等知識點，若老師沒有補充相關(guān)知識，學生就很難理解。
3) 教材內(nèi)容陳舊。教材內(nèi)容缺乏與前沿技術(shù)的結(jié)合，可謂是教材建設(shè)面臨的最大困境。無法與前沿技術(shù)結(jié)合的教材最終是難以引領(lǐng)時代潮流的，從而也就難以激發(fā)學生的學習興趣，學習遷移的效果也就無從談起。就現(xiàn)有的教材改革來看，實踐者們對于這些方面的滯后問題似乎都顯得無所適從。
2.2教學內(nèi)容理論性強
在教學過程中，大多數(shù)教師惟教材是重，直接將教材的“抽象理論”搬到課堂，使得教學內(nèi)容知識點過多，概念性過于抽象，理論與實踐嚴重脫節(jié)，以致學生在知識學習的過程中感到難以理解甚或排斥。很多老師在介紹相聯(lián)存儲器概念時，僅僅說明相聯(lián)存儲器是按照內(nèi)容來訪問存儲單元的一種存儲器，學生對此很難透徹理解。如果能夠結(jié)合高速緩沖存儲器中塊表的實現(xiàn)過程來講解相聯(lián)存儲器的應用，這就便于學生理解此概念。對任何一個學習者來說，抽象理論的接受都是有限度且需要一定情景的，將枯燥的概念生硬的傳給學生，最終的“學習遷移”恐怕更多是負向的。因為過于抽象的理論不利于學生識別各知識點之間的關(guān)系以形成“基于共同要素的遷移”，過多的知識點也不利于學生的及時掌握和理解，加之理論與實踐的脫節(jié)更是加重了學生對系統(tǒng)知識的把握難度，于是，學生對知識的經(jīng)驗概括能力更是難以得到鍛煉，學習的正遷移也就無法產(chǎn)生。就學習遷移而言，基本概念和知識結(jié)構(gòu)作為學習遷移的基礎(chǔ)，理解該課程的“原碼、補碼、反碼、移碼”等基本概念，把握“數(shù)的編碼方法和運算方法、指令的構(gòu)成與設(shè)計、指令的執(zhí)行過程”等系統(tǒng)知識，對該課程的學習遷移至關(guān)重要。缺乏基本概念和知識結(jié)構(gòu)，實際上遷移是不可能發(fā)生的，正如認知結(jié)構(gòu)的遷移理論所認為的，有意義的學習都是在原有基礎(chǔ)上進行的，沒有“基礎(chǔ)”哪里談得上有助于學習的遷移發(fā)生呢？也更談不上將課程的相關(guān)知識應用到實踐并推進實踐。因此，教學中不可回避理論的抽象和概念本身存在的問題，而問題的解決還需立足遷移而教才可。
2.3教學方式單調(diào)
由于計算機組成原理課程的基礎(chǔ)性和理論性等特點，使得大多數(shù)授課老師習慣于采取傳統(tǒng)的“填鴨式”教學方式，缺乏靈活而富啟發(fā)的討論和互動環(huán)節(jié)，沒有充分調(diào)動學生的主觀能動性。即便是當前許多課堂已經(jīng)引入了多媒體教學，而實際上多媒體的幻燈片只充當了傳統(tǒng)黑板的角色，多媒體的生動性和靈活性等優(yōu)勢并沒有表現(xiàn)出來，多媒體使用形同虛設(shè)，學生在這種多媒體教學中仍是一個被動的接受者。大多數(shù)學生對“CPU(中央處理器)的功能和組成”學習感到極為枯燥，僅靠填鴨式教學和多媒體幻燈片難以講授清楚，必須精心設(shè)計一些互動環(huán)節(jié)，讓學生在深刻理解核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上學習。否則，學生在整個課程結(jié)束后對知識的把握似懂非懂，不知所云，完全靠死記硬背記住一些知識點，各個知識點之間無法銜接，難以形成該課程的整體框架。就學習遷移理論的“建構(gòu)主義”觀點來看，要真正產(chǎn)生學習的正遷移，當然應以學生為中心，但是，教師的作用不可忽視，尤其是適當而靈活的教學方法對正遷移的影響至關(guān)重要。在整個教學過程中，教師應該充當組織者、指導者和促進者，為培養(yǎng)學生的積極性和首創(chuàng)性提供條件，以最終實現(xiàn)學生對當前知識的意義建構(gòu)[3]。教師的角色是一個主導者而非主體，以教師為中心的填鴨式教學方法抹殺了學生的自主學習能力，呆板乏味的教學方法無法激起學生的學習興趣，因此，傳統(tǒng)的教學方法根本無助于知識學習的正向遷移。
2.4實踐環(huán)節(jié)力不從心
計算機組成原理是一門技術(shù)性、實踐性和工程性較強的硬件課程，實踐應用不容忽視，學生的動手能力或許是檢驗課程質(zhì)量的一個重要指標。該課程實踐環(huán)節(jié)存在的主要問題如下。
1) 實驗課薄弱。當前CPU芯片的研發(fā)和生產(chǎn)仍然是制約我國計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，盡管中科院計算機所已開發(fā)出了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“龍芯”系列CPU芯片，但要將其用于實際并帶動CPU芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚有一定的距離，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的滯后制約了學生對該課程實踐環(huán)節(jié)的熱情，也使實踐環(huán)節(jié)缺乏充分的案例設(shè)計和軟硬件基礎(chǔ)。
2) 實踐內(nèi)容與最新理論發(fā)展不同步。受“摩爾定律”的影響，計算機更新?lián)Q代非常快，新概念、新內(nèi)容不斷涌現(xiàn)，但由于國內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展滯后，大部分教學理論仍然停留于傳統(tǒng)知識，理論教學很難跟上實際應用，所以，學生對課程實踐性的懷疑乃至否定也很自然[4]。基于此條件下的實驗課程，要么流于形式，要么與實際應用有很大差距，這樣，實驗效果欠佳，難以真正發(fā)揮實驗課程的應有作用。這些對于課程本身來說很多時候都是身不由己，因為其發(fā)展受制于學科應用領(lǐng)域的發(fā)展困境。
學習遷移是先前學習對后續(xù)學習的影響，先前的認知結(jié)構(gòu)對遷移效果來說非常重要，但是，“實驗課程的薄弱”及“理論知識的日益更新”使得認知結(jié)構(gòu)的三個變量“可利用性、可辨別性和穩(wěn)定性”無從凸顯，于是，原有認知結(jié)構(gòu)無法成型，基于認知結(jié)構(gòu)的學習遷移也就嚴重受阻。因此，該課程的整個實踐環(huán)節(jié)對課程改革來說有著力不從心的困境。
3“為遷移而教”的計算機組成原理教學改革之出路
3.1選擇適當?shù)慕滩暮唾Y料，促進知識的意義建構(gòu)
教材和學習資料可以直接引導學生進行知識的意義建構(gòu)，合理選擇教材和學習資料需從如下幾個方面著手。
1) 教材選擇要體現(xiàn)基礎(chǔ)性和前沿性，不僅要把最基本、最具遷移價值的理論成果放在首位，而且還要注意用學科發(fā)展的新成果替換陳舊的教學內(nèi)容。講清楚計算機組成體系的知識體系、基本原理和方法，緊跟時代步伐，描述計算機組成體系的最新研究動態(tài)。
2) 教材和學習資料選擇要突出知識鏈上的共同因素，以及教學內(nèi)容的體系結(jié)構(gòu)和實際應用價值，這將有助于正遷移的產(chǎn)生。
3) 學習資料選擇要注重因材施教，考慮學生的實際能力，針對不同專業(yè)方向和不同層次的學生要選擇與之相適應的參考資料，因為學習者自身的能力將直接影響遷移的效率，所以，作為組織者和指導者的教師必須從學習資料的選擇上關(guān)注學習遷移的影響因素。
3.2合理組織教學內(nèi)容，體現(xiàn)知識的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律
合適的教材并不代表教學內(nèi)容的安排一定合理。要使知識學習產(chǎn)生正向遷移，必須保證教學內(nèi)容的各構(gòu)成要素具有科學而合理的邏輯關(guān)系，充分體現(xiàn)各知識點的內(nèi)在聯(lián)系。教師要根據(jù)教材的難點和重點，結(jié)合學生的智力水平和知識結(jié)構(gòu)，將具有最大遷移價值的基本知識和基本技能的學習放在首位，并把那些概括性高、派生性強的主要內(nèi)容凸顯出來。無論計算機技術(shù)如何發(fā)展，也不管形式是單片機、DSP還是一些嵌入式處理器或巨型機，當前計算機基本都是遵循馮諾依曼結(jié)構(gòu)(或哈佛結(jié)構(gòu))。因此，教學中必須使學生明白這個道理，要注意學習計算機組成的最基本原理和各種計算機的共有知識，在掌握這些基礎(chǔ)知識的前提下，才能針對具體領(lǐng)域?qū)W習專門性的計算機知識。對于“中央處理器、存儲器、指令系統(tǒng)的基本原理和實現(xiàn)方法”等基本知識點必須放在首位，將“計算機整機構(gòu)成的基本框架和思路”凸顯出來，以體現(xiàn)不同計算機的內(nèi)在聯(lián)系。共同因素是學習遷移的一個基本條件，當先前學習與后續(xù)學習之間有相同或相似的內(nèi)在聯(lián)系時，就容易產(chǎn)生互相遷移，而且它們之間所包含的共同因素越多，學習遷移也就越容易產(chǎn)生[5]。學生往往不注意用已有知識來幫助新知識的學習，教師在教學過程中一定要把對新知識的講解同學生已有的背景知識相聯(lián)系，盡量找出新舊知識的共同因素，引導學生產(chǎn)生學習遷移。對于計算機組成原理的基礎(chǔ)知識學習也是如此，因為不管哪一部分基礎(chǔ)知識，各知識點都有一定的聯(lián)系性，不同的只是其面向的問題和闡述的內(nèi)容不同而已。
3.3改革教學方式，培養(yǎng)學生的自主性和概括能力
大學教育應更多培養(yǎng)學生的自主學習能力，傳統(tǒng)的講授式課堂已經(jīng)不利于發(fā)揮學生的主體性，結(jié)合學習遷移的特征，為推進計算機組成原理教學方式的改革，應盡量減少傳統(tǒng)的“單向式教學”，適當采用“參與式教學”讓學生參與“知識傳授”的過程，將教師的主導作用與學生的主體作用相結(jié)合，將傳授知識與培養(yǎng)技能相結(jié)合，提高學生的學習遷移能力。
首先，積極引進討論式教學方法，從課堂教學為主邁向小組互動教學為主。盡量采取小班授課，增加討論課的比重。積極推進討論式教學、實例教學等教學方法與合作式教學方式，如：講授Cache虛擬存儲器之前，可以先讓學生自己討論如何更有效的使用內(nèi)存，這樣更有利于知識的把握，進而引導學生追蹤本學科領(lǐng)域的最新進展和前沿理論，培養(yǎng)學生的自主性。
其次，注重引導學生對知識的概括。根據(jù)學習遷移的概括化理論，對所學習內(nèi)容概括總結(jié)得越好，學習遷移就越容易產(chǎn)生。因此，在計算機基礎(chǔ)理論的教學過程中，老師要安排專門時間訓練學生對知識的總結(jié)和概括，尤其是“運算方法、內(nèi)部存儲器、中央處理器、指令系統(tǒng)”等核心內(nèi)容更應注意訓練學生的概括能力。
再次，積極開發(fā)和大力推進基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的教學手段，改善課堂教學的效果，增強知識學習的趣味性。
最后，采用比較方法，引導學生分析不同情境中教學內(nèi)容的相同點和不同點。參與比較的教學內(nèi)容在性質(zhì)上應該具有聯(lián)系性和明確的比較標準，否則，比較就難以進行。對教學內(nèi)容進行系統(tǒng)的比較，有助于學生深入掌握基本知識點，避免新舊知識之間的干擾，促進新舊知識之間正遷移的發(fā)生。
3.4加強實踐環(huán)節(jié)，創(chuàng)建良好的學習遷移平臺
由于國內(nèi)計算機核心技術(shù)發(fā)展的滯后性，導致了相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的落后，這也使得計算機基礎(chǔ)理論學習缺乏良好的遷移土壤，進而實踐環(huán)節(jié)嚴重受挫。為此，該課程需要從以下方面加強實踐環(huán)節(jié)。
1) 重視實驗課教學。切實保證實驗課的學時數(shù)和有效性，關(guān)注學生對實驗課的學習效果，以彌補實驗課存在的不足，保證理論知識得以切實應用。
2) 加強理論與實踐的聯(lián)系性。在國內(nèi)計算機技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)有背景下，加強計算機基礎(chǔ)知識的實踐性對教師來說的確是一項艱巨的任務。但是，結(jié)合學科發(fā)展的條件，我們可以找到解決問題的突破口，如關(guān)注學科發(fā)展前沿，將前沿理論引入課堂，并創(chuàng)設(shè)相應的虛擬實驗，使學生既能關(guān)注到理論知識的進展又能親自體驗新技術(shù)的發(fā)展，于是，學生的學習興趣和主動性自然便得以提升，積極的學習遷移也就容易產(chǎn)生，而積極的學習遷移又可以反過來促進學生創(chuàng)新能力的提高和新知識的增長。
3) 建立理論與實踐結(jié)合的有利平臺。知識學習的正遷移單憑課堂教學是遠遠不夠的，應從學生自身實際出發(fā)，建立良好的教學與實踐結(jié)合的平臺，有針
對性地進行學生實踐能力的培養(yǎng)，開展與課程相關(guān)的校園科技活動，成立科研與實踐結(jié)合的學生科技活動團體，以提高學生學習遷移和解決實際問題的能力。
4) 建立校外實習基地。積極拓展校際之間、校企之間、高校與科研院所之間的合作[6]，加強各種形式的實踐教學基地和實驗室建設(shè)，為學生提供更多的將學習和技能遷移到實踐的條件。
4結(jié)語
隨著計算機技術(shù)的日新月異，計算機組成原理課程的“漸進式”教學改革也必將成為計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展面臨的一項長期而艱巨的任務。為提高學生學習知識的自主性和技術(shù)應用的創(chuàng)造性，立足“學生中心”的學習遷移能力的培養(yǎng)將會成為新時期進行該課程教學改革的一個重要切入點，也勢必成為該課程師生跨越“兩難”的助推器。
參考文獻：
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The Predicaments and Strategies of Teaching Reform to the Course of Computer
LI Min-zheng, CHEN Zhi-yong
(School of Computer Science and technology, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
第2篇：計算機組成原理教學范文
關(guān)鍵詞：計算機組成原理；教學水平；教學方法；課程改革
作者簡介：向征（1980-），男，廣東廣州人，廣東藥學院醫(yī)藥信息工程學院，講師；余華芳（1975-），女，廣東廣州人，廣東藥學院醫(yī)藥信息工程學院，講師。（廣東 廣州 510006）
基金項目：本文系廣東藥學院校級優(yōu)質(zhì)課程項目（52159505）的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）32-0061-02
“計算機組成原理”是計算機科學與技術(shù)專業(yè)本科教學中的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。在計算機科學與技術(shù)專業(yè)的教學計劃中占有重要的地位和作用。學好該課程對于提高學生的理論認識水平和實踐能力將起到極為重要的作用，因此該課程的教學目標是使學生掌握計算機硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實現(xiàn)技術(shù)，建立計算機系統(tǒng)的整體概念，對培養(yǎng)學生設(shè)計開發(fā)計算機系統(tǒng)的能力有重要作用。該課程為今后學習計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機容錯技術(shù)、計算機并行處理、計算機分布式處理技術(shù)等課程打好基礎(chǔ)。
對于該類課程，各高等院校都從自身條件與角度給出了該類課程的教學改革或教學方法。清華大學提出了自己的建設(shè)目標和步驟，按照研究型大學的教學理念進一步向研究型教學模式轉(zhuǎn)化，全面深入地開展教學改革，將本課程建設(shè)成教學特色突出、教學效果優(yōu)良、在全國有較強輻射作用的精品課，進一步增強和完善研究型教學的成效，力爭使學生可以掌握本課程的主要專業(yè)知識，具備設(shè)計簡單可用的計算機系統(tǒng)的工作能力，培養(yǎng)良好的團隊精神和高度責任心，成為具有開創(chuàng)意識和一定創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。[1]
廣東藥學院醫(yī)藥信息工程學院是個年輕的學院，在建院伊始，為計算機科學與技術(shù)專業(yè)的學生開設(shè)了計算機組成原理的課程，但上課效果一直不是很好。一方面是教師自身水平的問題，一方面是教學輔助材料的問題，當然還有其他問題。為了進一步改進教學質(zhì)量，有效培育學生，有必要對該課程的教學進行探討。
一、“計算機組成原理”的課程特點
“計算機組成原理”是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心課程，其重要性已經(jīng)得到廣泛認識。但怎樣才能取得良好的教學效果，這一問題是每一個任課教師不得不面對的問題。要想破解該問題，必須首先全面把握該課程的特點。[2]經(jīng)過長時間的研究與教學實踐，筆者認為，該課程主要包含以下特點：
1.抽象性
計算機組成是指如何實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性，它包括了很多對程序員來說是透明的硬件細節(jié)。例如，指令系統(tǒng)體現(xiàn)了機器的屬性，這是屬于計算機結(jié)構(gòu)的問題。但指令的實現(xiàn)，即如何取指令、分析指令、取操作數(shù)、如何運算、如何送結(jié)果等等，這些都屬于計算機組成問題。因此，當兩臺機器指令系統(tǒng)相同時，只能認為它們具有相同的結(jié)構(gòu)。由于課程涉及到很多計算機體系的技術(shù)理論，而這些理論單純理解的話比較晦澀難懂，因此在設(shè)計具體實現(xiàn)這些屬性的架構(gòu)過程中會出現(xiàn)很多理解性的問題，這就是人們經(jīng)常說的抽象。在實際的上課中，這基本上是最大的問題。
2.關(guān)聯(lián)性
計算機組成原理并不是一門獨立的課程，其實要徹底學好弄明白這門課，必須學習其他很多課程，如操作系統(tǒng)、編譯原理、計算機體系結(jié)構(gòu)、匯編語言和微機原理等。只有把這些課程都學過之后才能在腦中有很清晰的概念或者框架，才能知道其所以然，不然總會有模糊不清的地方。另外，由于該課程的核心部分是CPU的設(shè)計，因此還要對CPU的發(fā)展歷史以及指令集的演化有深入的了解，不然也可能只能觀其一點而不得全貌。這些也間接導致了這門課的難度。
3.層次性
蘇軾在《題西林壁》中有詩云：橫看成嶺側(cè)成峰，遠近高低各不同。對計算機的視野也一樣，不同的人看計算機的時候可能看到的東西是不一樣的。一萬個人讀哈姆雷特有一萬種看法。從普通用戶來看計算機就是一臺電腦，是輔助做事情的，看不出計算機背后的東西；而從程序員的角度看，他可以把計算機分層。分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中虛擬機器M4是高級語言機器，負責把高級語言程序翻譯成匯編語言程序；虛擬機器M3是匯編語言機器，負責把匯編語言程序翻譯成機器語言程序；虛擬機器M2是操作系統(tǒng)機器，負責用機器語言解釋操作系統(tǒng)；傳統(tǒng)機器M1用微程序解釋機器指令；微程序機器M0由硬件直接執(zhí)行微指令。從下層向上層發(fā)展反映了計算機系統(tǒng)逐級生成的過程，而從下層往上層觀察則有助于了解應用計算機求解問題的過程。因此，“計算機組成原理”的教學必須體現(xiàn)這種層次性。
二、計算機組成原理的教材體系及其問題
目前最常見的計算機組成原理教材主要有唐朔飛和白中英版，兩者各有特點。其中唐朔飛版采用從整體框架入手，自頂向下、由表及里、層層細化的敘述方法，通過對計算機系統(tǒng)概述、總線系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、中央處理器、控制單元的深入剖析和詳細講解，條理清晰，脈絡(luò)鮮明，使讀者能形象地理解計算機的基本組成和工作原理。[3]但經(jīng)過學習之后感覺作為考試的復習書尚可，想要深入學習的人會發(fā)現(xiàn)教材中后面幾章有關(guān)模型機的設(shè)計部分講得太少，這不利于建立整機觀念。如果只是把計算機的各個部分當成分立的器件來看待，那也就失去了學習組成原理的意義。
第3篇：計算機組成原理教學范文
摘要：本文在分析信息化時代對人才全方位要求的基礎(chǔ)上，指出了“計算機組成原理”課程的傳統(tǒng)教學中的不足，結(jié)合多年“計算機組成原理”課程教學的體會和經(jīng)驗，就信息化環(huán)境下教學改革中的教育模式、教學內(nèi)容、教學方法、教學手段和考核方法等有關(guān)問題進行了探討和研究，為“計算機組成原理”課程的教學改革提供了新的思路。
關(guān)鍵詞：“計算機組成原理”課程；教學改革；教學模式；教學方法；教學手段
中圖分類號：G642
文獻標識碼：A
“計算機組成原理”課程是計算機專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程，是很多課程的前導課，也是計算機專業(yè)研究生入學考試的課程之一，因此學好這門課程對后面課程的學習和深造有著至關(guān)重要的作用。隨著信息化社會的發(fā)展和計算機科學技術(shù)的廣泛應用，在擔負著培養(yǎng)計算機專業(yè)人才的一流高等學校里,“計算機組成原理”課程教學改革的主要目的是使“計算機組成原理”教學跟上計算機科學與技術(shù)的發(fā)展步伐，適應當前計算機硬件的更新速度和軟件發(fā)展的需要，因此傳統(tǒng)的教育模式、教學內(nèi)容和教學方法已不適應信息化時代對人才培養(yǎng)發(fā)展的需要。本文結(jié)合多年“計算機組成原理”課程教學的體會和經(jīng)驗，就信息化環(huán)境下教學改革中的有關(guān)問題進行探討和研究。
1教學模式的改革
1.1教學模式由灌輸型向引導型轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的教學模式是以教師為中心，教師通過講授、板書等多種媒體的輔助，將教學內(nèi)容傳遞給學生或灌輸給學生。在這樣一種模式下，教師是主動施教者，學生是被動的外部刺激接受者即灌輸對象，媒體則是教師向?qū)W生灌輸?shù)墓ぞ撸滩膭t是灌輸?shù)膬?nèi)容。表面上學生參與教學活動，但這是一種被動的參與。它的優(yōu)點是有利于教師主導作用的發(fā)揮，有利于教師對課堂的組織、管理與控制，有利于教師系統(tǒng)的傳授知識;缺點是忽視學生的主動性、創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)，不能把學生的認識主體作用很好地體現(xiàn)出來，學生缺乏主動的思考、探索，其自主性、積極性難以發(fā)揮，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與創(chuàng)造性人才的成長。因此在教學中我們嘗試了由灌輸型教學模式向引導型教學模式的轉(zhuǎn)變。比如：在講述二進制加法器時，我們引導學生設(shè)計十進制加法器；在介紹設(shè)計既能按8位訪問又能按16位訪問的存儲器時，引導學生設(shè)計既能按8位訪問又能按16位訪問還能按32位訪問的存儲器；在介紹完Cache存儲器的工作原理后引導學生分析實際微型計算機系統(tǒng)中的Cache存儲器；在介紹完所用教材里CPU結(jié)構(gòu)下指令流程圖后引導學生分析其他CPU結(jié)構(gòu)的指令流程圖；在介紹完微程序地址安排的基本技術(shù)后，引導學生安排實際微型計算機系統(tǒng)中指令流程圖的微地址，這些引導的內(nèi)容都是課本之外的，我們在教學中教的是方法和技術(shù)，因此學生發(fā)揮主觀能動性后便可以解決課本之外的有關(guān)問題。
這種教學模式是一種教與學雙向互動的教學模式，其核心在于既要發(fā)揮教師的指導作用，又要充分體現(xiàn)學生的主體作用。在這樣一種模式下，學生是信息加工的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者；教師是課堂教學的組織者、指導者，是學生建構(gòu)意義的幫助者、促進者。學生主動地參與到教學過程中，教師則對教學內(nèi)容及教學媒體進行總體的指導與把握，教師職責逐步從傳道、授業(yè)、解惑轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇А⒆稍儭⒔M織、主持和設(shè)計教學上來。實踐證明這種模式的優(yōu)點是有利于學生的積極性、自主性的發(fā)揮，有利于學生主動思考、主動探索、主動發(fā)現(xiàn)，有利于學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。
1.2教學模式由理論主導向能力主導轉(zhuǎn)變
“計算機組成原理”課程所用教材絕大部分都是介紹理論知識，如果仍多采用傳統(tǒng)的教育模式，過多地注重于知識的傳授、理論的灌輸，而對于學生是否能夠消化、是否能夠吸收、是否能夠?qū)⑺鶎W的知識結(jié)合到實踐中去進行創(chuàng)造，則注重不夠。這樣的人才只能單純地重復知識、記憶知識、進行模仿，其適應性及創(chuàng)新能力都不夠。培養(yǎng)的學生死記硬背的多、高分低能的多、知其然而不知其所以然的多，學生缺乏創(chuàng)造性，許多畢業(yè)學員在工作崗位上無法開展創(chuàng)造性工作。因此大力推進現(xiàn)代教學模式，在傳授知識的同時，注重學生能力的培養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實際、注重與學生的生產(chǎn)生活相聯(lián)系、注重學生對知識的駕馭非常重要。信息化時代培養(yǎng)的人才是復合型、應用型、創(chuàng)造型三者的整合統(tǒng)一，必須具備較強的適應性和較好的創(chuàng)新性，不僅熟悉和掌握一門專業(yè)、技術(shù)，而且熟悉和掌握相關(guān)學科的知識和技術(shù)，能夠?qū)⑺鶎W知識運用到生產(chǎn)、生活中，具有不斷創(chuàng)造的能力。
明確了教學的目標和現(xiàn)代的教學模式，在教學中我們不完全介紹書本上的純理論，不強調(diào)死記硬背，而是給學生自我發(fā)揮的空間。因此在介紹運算方法和實現(xiàn)后，對運算器的設(shè)計進行了練習；在介紹主存儲器的組成原理后，對實際存儲器的設(shè)計技術(shù)，比如模塊化存儲器設(shè)計、動態(tài)存儲器設(shè)計和交叉存儲器設(shè)計都進行了訓練；在介紹指令系統(tǒng)時，在將操作碼的設(shè)計和尋址方式的設(shè)計介紹完后，對指令系統(tǒng)的設(shè)計進行了訓練；在介紹控制器的設(shè)計技術(shù)后，對控制器的完整設(shè)計進行了訓練。這樣的理論與實際相結(jié)合的方法即能把所學的理論融會貫通又能激發(fā)學生的學習興趣，學生感到自己所學的東西不是空洞的，而是學有所用的。
2教學手段的改革
教學手段已經(jīng)成為制約教學質(zhì)量、教學效益和教學模式的重要方面，因此在計算機課程的教學改革中，教學手段的改革也是刻不容緩的。傳統(tǒng)的教學手段是“粉筆+ 黑板”，不僅書寫黑板要花很多課題時間，而且老師面對的是很多粉筆灰和不停的寫了擦、擦了寫，學生看到的是死板的黑底白字。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的教師已經(jīng)充分運用多媒體、遠距離通訊等現(xiàn)代技術(shù)，改變傳統(tǒng)教學的局限與不足。課件教學已經(jīng)成為最主要的教學手段，但又出現(xiàn)了另外的極端，很多老師過分的依賴幻燈片，做在機器旁邊念課件，而學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”的教學手段，大部分內(nèi)容在課件上出現(xiàn)，但細節(jié)部分在黑板上給予適當補充，而且一些臨時需要增加的內(nèi)容必須借助于黑板來發(fā)揮。采用黑板還可以讓學生有思考的余地，在黑板上我們可以讓學生指揮粉筆，由他們來告訴解題下面的答案，這種方法的試用效果很好，所以我們認為不能完全摒棄黑板，兩者的結(jié)合可以發(fā)揮到最好的教學效果。
3教學方法的改革
教學方法是教育思想、教育觀念在教學過程中的體現(xiàn)，是一種經(jīng)驗的積累，針對不同層次的學生和不同的能力需要實施不同的教學方法。在“計算機組成原理”課程的教學中我們嘗試了下列的幾種不同的教學方法:
(1) 問題式教學
在教學過程中我們經(jīng)常會提出與講解相關(guān)的問題，把學習引入到復雜的、有意義的問題情境中，學生通過互相合作來解決這些問題，發(fā)現(xiàn)隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。在設(shè)計中我們會給出一些故障問題，讓學生找出其中的錯誤，從而開啟學生的思維。比如某微機的尋址范圍為64KB，由8片8KB的芯片組成，如果運行時發(fā)現(xiàn)無論往哪個芯片存放8KB數(shù)據(jù)，尋址地址大于等于A000H起始地址的存儲芯片都有相同的數(shù)據(jù)，分析故障的原因；若發(fā)現(xiàn)譯碼器中的地址線A13與CPU斷開，并搭接到了高電平，分析其后果將如何。
(2) 任務式教學
任務式教學從實際問題入手，采取提出任務、分析任務、設(shè)計任務、解決任務、歸納規(guī)律的方法，讓學生在解決任務的過程中掌握知識。如在學習完控制器設(shè)計技術(shù)后，我們給學生提出任務，設(shè)計一個能控制完成10條指令的控制器，包括立即尋址、直接尋址、間接尋址、相對尋址等4種尋址方式。學生先進行總體方案設(shè)計、指令操作流程設(shè)計、微指令格式設(shè)計、微地址的設(shè)計和微程序控制器的設(shè)計，從解決任務中學生歸納出控制器設(shè)計的方法和步驟，即指令流程的設(shè)計從取指令開始、然后根據(jù)尋址方式取數(shù)、最后進行運算并存結(jié)果，設(shè)計過程與CPU結(jié)構(gòu)圖中的數(shù)據(jù)流通路有關(guān)，不能死記硬背，CPU結(jié)構(gòu)圖不同，同一條指令其操作流程圖相同，但微操作流程不一定相同；同樣微指令格式也與CPU結(jié)構(gòu)圖密切相關(guān)，與數(shù)據(jù)通路相對應；微地址安排時一般采用下址和計數(shù)結(jié)合的方法。
(3) 討論式教學
傳統(tǒng)的教學一般是滿堂灌，學生完全處于被動的聽狀態(tài)，有時聽得直打瞌睡，為了避免這種狀況，我們必須讓學生的腦子有事可做，要讓他們思考，因此必要的時候我們會采取討論方式，讓學生發(fā)言或提問，大家都可以提出自己的想法。比如“某主存儲器訪問一次存儲器時傳送地址一個時鐘周期、讀/寫4個時鐘周期、數(shù)據(jù)傳送1個時鐘周期，如果采用4字寬主存、一次只能讀/寫4個字、但CPU與主存的數(shù)據(jù)傳送寬度為1個字的存儲器結(jié)構(gòu)，則讀取16個數(shù)據(jù)，需要多少時鐘周期；如果采用4體交叉存儲器、每個存儲體為單字寬的存儲器結(jié)構(gòu)，則讀取16個數(shù)據(jù)，又需要多少時鐘周期。”，書上對這兩個問題的解答與學生們的想法有出入，因此我們交給學生去討論，大家對后續(xù)指令如何重疊展開了討論，各抒己見。通過討論式教學，學生可互相激勵、探討問題，增加了學生的參與度，使其全身心地投入到學習中去，充分調(diào)動了學生的學習熱情，開發(fā)了其自身的潛能，提高了教學效率。
(4) 實踐式教學
眼過千遍，不如手動一遍 ，學生在學完了相關(guān)知識后，通過自己動手操作和深入實踐，能鞏固所學的知識。如在學習完運算器后，安排運算器的實驗，使學生了解運算器的組成、掌握運算器串并行進位方式組裝方法、掌握使用運算器進行各種運算的方法；學完存儲器后，安排了存儲器的實驗，使學生了解存儲器的組成、掌握字向擴展和位向擴展的電路組裝方法和存儲器的讀寫方法；在學完系統(tǒng)總線后安排了總線傳輸實驗，使學生掌握數(shù)據(jù)在存儲器模塊和運算器模塊這兩個模塊之間傳遞方法；在學完控制器設(shè)計后安排了微程序控制器的實驗，使學生了解微程序控制器的概念、微程序控制器的使用方法，微程序和指令程序的輸入方法和微程序的調(diào)試方法。各種實驗有效地調(diào)動了學生的主觀能動性和學習積極性，有的學生在實踐中顯示出其獨特的創(chuàng)造性，對學生的后續(xù)學習起到了很好的促進作用。
4考核方式的改革
考試對學生起著重要的引導作用，考試不僅是評價學生的知識和能力，而且還應推動學生的學習向最佳方向發(fā)展，同時也是對教學效果的信息反饋，可以促進教學工作的改善。新的教學觀念考核不是檢測記住了多少知識，而是檢測獲取知識和應用知識的能力。由于計算機組成原理是偏向于原理，所以傳統(tǒng)的考試都是理論偏多，大部分考生內(nèi)容需要死記硬背，學生感覺和考政治差不多，很是頭痛。針對我們改革的教學模式和方法，既然我們的教學并不強調(diào)死記硬背，而是培養(yǎng)復合型、應用型和創(chuàng)造型三者統(tǒng)一的人才，我們的考題以考學生對知識的綜合應用能力為主導，考試的內(nèi)容盡量少考或不考抽象的概念，而是傾向于分析和設(shè)計，一般在對知識的理解基礎(chǔ)上就能完成，而死記硬背的東西在考試時不能完全照搬，解題的靈活性能充分發(fā)揮學生的能力，使優(yōu)秀的學生脫穎而出。
成績的評定采用綜合成績，而不是一張試卷定乾坤，我們根據(jù)期末考試成績、平時測驗成績、作業(yè)成績和出勤等多項因素，綜合評定學習成績。通過考核激發(fā)學生學習的主動性和積極性，全面考核學生的能力和素質(zhì)。一般考試成績占70%，而平時成績占總成績的30%，這樣學生就會重視上課的出勤和平時的練習。
5結(jié)語
本文所提出的信息化時代“計算機組成原理”課程的教學改革模式、方法和手段都是我們實際教學經(jīng)驗總結(jié)，在教學中取得了較好的效果，在此旨在與各位同仁和專家進一步探討和研究。本人從事“計算機組成原理”課程的教學長達二十多年，深感教學的模式、方法和手段不能一層不變，必須跟上時展的步伐，與社會對人才的要求相適應，這樣才能培養(yǎng)出時代所需要的人才，當然僅這一門課程的改革是遠遠不夠的，希望起到拋磚引玉的作用。
參考文獻：
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The Educational Research on the Course of Computer Organization Principle in the Information Age
XU Ai-ping , XU Xian-bin, CAI Zhao-hui, HUANG yuan
(School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430079 , China )
第4篇：計算機組成原理教學范文
關(guān)鍵詞：計算機組成原理；課程設(shè)計；知識體系
現(xiàn)代社會計算機技術(shù)發(fā)展一日千里，計算機的組成結(jié)構(gòu)與過去的小規(guī)模集成電路相比已不可同日而語，它已經(jīng)是超大規(guī)模的集成電路。高校開設(shè)“計算機組成原理”課程，其主要目的是學生通過該課程的學習，可以深入了解計算機的各功能部件，對每個部件在整機中起到的作用以及對應需完成的任務進行學習[1]。
1 課程特點及教學任務
“計算機組成原理”是高校計算機專業(yè)的一門核心課程。它在先導課與后續(xù)課間起著承上啟下的重要作用，它的課程地位決定其知識范圍廣、知識容量大、更新速度快以及難度高的特點[2]。因此在本課程中，教師更應該注意學生主體作用的體現(xiàn)。計算機技術(shù)日新月異，老師所傳授的知識要與時代的發(fā)展同步，使學生在校園內(nèi)接觸到的是新知識、新技術(shù)和新理念。
“計算機組成原理”是計算機本科專業(yè)必修的硬件課程。學生通過本課程的學習，可以了解計算機常用的邏輯器件、部件的基本原理、基本結(jié)構(gòu)和初步設(shè)計方法，了解簡單、完備的單臺計算機組成原理。教學要求可以按照高、中、低分為三個層次，即“掌握”、“理解”和“了解”：“掌握”即要求學生對所學內(nèi)容進行熟練掌握和深入理解，并且可以利用所學知識對相關(guān)的應用、初步設(shè)計等問題做出
分析和解答；而“理解”要求學生可以利用所學內(nèi)容對相關(guān)問題做簡單的判斷分析；“了解”則是對所學內(nèi)容進行初步的了解[3]。
2 課程知識體系設(shè)計
常規(guī)的課程知識體系都要求具備一定的系統(tǒng)性、科學性以及完整性。不過相對于學習計算機原理的課程來說，上述也提到該課程的特點決定將其教學要求分為三個層次，因此，筆者認為可以將科學性標準作為需要主要把握的課程特性，而其系統(tǒng)性和完整性可以根據(jù)本課程的特點做適當?shù)恼{(diào)整。
2.1 課程知識體系的構(gòu)成
課程知識體系由若干知識單元(如總線、存儲器等)構(gòu)成，知識單元由若干知識點(如總線結(jié)構(gòu)、特性等)構(gòu)成，知識單元的每個知識點間又有著內(nèi)在邏輯關(guān)系，每個知識單元中的知識點與其他單元的各知識點同樣有一定聯(lián)系，并且各知識單元之間同樣存在著相應的關(guān)系，正是這些內(nèi)在的邏輯關(guān)系組成了一個完整的網(wǎng)狀系統(tǒng)，其所反映的就是課程知識體系結(jié)構(gòu)。新的知識要藉由長時記憶中的知識向?qū)W生自身的知識結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此，在進行課程設(shè)計時要以這個觀點為基礎(chǔ)，強調(diào)學習該課程的知識體系結(jié)構(gòu)[4]，如圖1所示。
基金項目：黑龍江省智能教育與信息工程重點實驗室；黑龍江省重點學科(081203)。
作者簡介：李麗萍，女，教授，研究方向為計算機科學教育、計算機體系結(jié)構(gòu)。
2.2 建立課程知識體系結(jié)構(gòu)的方法
首先利用任務分析這一教學設(shè)計理論技術(shù)，采用教研組老師集體研究、分析的模式，確定出該課程的教學范圍以及課程深度[5]。再通過解釋結(jié)構(gòu)模型法，對教學順序以及教學內(nèi)容的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)做進一步確定。在確定教學順序時，通常由專業(yè)人員以及課程教師來進行：先分析主題，把課程內(nèi)容的各知識點抽出，確定出各個知識點的內(nèi)部邏輯關(guān)系，即建立有向圖；通過矩陣運算初步整理有向圖，求取各知識點間教學關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，繪出整體知識點層級網(wǎng)絡(luò)圖；最后再進行整體的審查以及局部修改。知識體系結(jié)構(gòu)中的每個知識點都要做任務目標的分析，進一步確定出具體教學內(nèi)容，參照上述確定的教學關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，建立起教學目標和教學任務的關(guān)聯(lián)圖，最后就可以進行“計算機組成原理”的課程體系設(shè)計。
3 課程分析
3.1 教材分析
《計算機組成原理》教材經(jīng)過多次的改版和演變，已經(jīng)增加了很多的內(nèi)容。通過分析所用《計算機組成原理》教材，我們可以把教材全部10大章內(nèi)容先分為26個教學單元，每個單元再細分為若干個知識點。選擇每個單元內(nèi)容的主要知識點，再針對這些知識點間的內(nèi)在邏輯關(guān)系組織學習順序。在教學設(shè)計上強調(diào)清晰、簡潔、明確，使學生可以從整體把握該課程的知識結(jié)構(gòu)。因為學習過程中的每個知識點有著不同的難易程度，通常關(guān)鍵的知識點往往也是難點，因此在設(shè)計中要針對重點知識提供多層次、多形式的學習和練習。
3.2 學生特征分析
課程設(shè)計中確定教學進度、完成教學任務的第一步，就是對學生特征做出科學、準確的分析，只有對學生進行充分的了解，才能確定哪些學習內(nèi)容是可以通過學生自學完成的，哪些任務是需要老師加以引導的。分析學生特征可以充分激發(fā)學生的學習內(nèi)動力，引導學生編制自學計劃，在有限的時間實現(xiàn)教學目標。
學生特征信息通常來源于以下兩個渠道：
1) 通過老師和學生的面對面交談或者利用郵件、及時通訊工具等所做的交流。
2) 通過問卷調(diào)查，問卷的內(nèi)容主要包括學生在學習“計算機組成原理”時的態(tài)度、目的以及方法，還有具備相應基礎(chǔ)知識的程度。采用問卷的形式與學生進行交流，可以直接掌握學生的具體情況，包括學生的認知結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)知識以及設(shè)計能力。老師可以以此為參照進行教學目標的設(shè)計。要先促使基礎(chǔ)知識相對欠缺的學生對相關(guān)知識點進行補充學習，學生在具備了前導知識后，才能克服后續(xù)學習過程中的畏難心理，使得課程得以順利開展。而對于一部分學習熱情高、基礎(chǔ)扎實、喜歡計算機專業(yè)的學生，則可以引導他們制定一些綜合性的、有一定難度的自學計劃。學生在解決實際問題時，提高創(chuàng)新能力和學習能力，從而激發(fā)其求知欲，體會到學習的成就感，最終提高設(shè)計能力。
3.3 學習目標分析
本課程的學習目標按照上述課程體系結(jié)構(gòu)的組成，設(shè)計為“課程學習目標”、“單元學習目標”和“知識點學習目標”。可以先在學期初提出課程學習目標，使學生對于課程的學習目的了然于胸；單元學習目標可以在學習各單元內(nèi)容之前呈現(xiàn)；而每個知識點的學習目標要在知識點的學習過程中呈現(xiàn)，并且將知識點的學習目標對照上述教學特點進行層次的劃分，使學生明確知道知識點是屬于“掌握”還是“理解”還是“了解”。老師給出相應的引導和建議，學生按照不同的層次目標確定自己適用的學習策略。
4 教學系統(tǒng)設(shè)計
4.1 組織教學內(nèi)容
在實施本課程的教學活動時，除了引導學生在課堂這種正式渠道獲取理論知識外，還要充分利用校園局域網(wǎng)、因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)形式和網(wǎng)絡(luò)資源加以學習輔助。例如，計算機發(fā)展與展望、漢字在計算機中的處理、外部設(shè)備等一些與現(xiàn)代技術(shù)聯(lián)系密切的知識點，多采用學生分組學習討論方式。學生搜集查找的資料內(nèi)容遠比課本豐富，這種學習方式，既開拓了學生的知識面，也鍛煉了學生初步進行信息檢索歸類的科研探索能力。老師在課堂中通過精心制作的課件，采用知識可視化、信息可視化等先進的方法，向?qū)W生傳遞知識點；或者利用BBS、電子郵件等方式，與學生進行非正常渠道的溝通，在傳遞教材各顯性知識點的同時，還向?qū)W生傳授分析問題、解決問題的策略[6]。學生通過掌握這些隱性知識，不僅加快了知識點向自身知識結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的過程，還提高了實際解決問題的能力。
4.2 設(shè)計學習環(huán)境
學習環(huán)境通常由自主學習和協(xié)作學習兩部分組成。自主學習環(huán)境的設(shè)計，除了老師引導學生制定相應的學習計劃外，還可以針對學生的階段測試、日常學習中的反饋信息設(shè)計出自學自測學習模式：收集每個階段測試以及日常練習中經(jīng)常出錯的習題，開發(fā)設(shè)計出自測試題庫，促使學生自覺進入該試題庫進行自我測試，通過對比發(fā)現(xiàn)不足，從而提高學習效率和學習積極性。而協(xié)作學習環(huán)境的設(shè)計，則可以采用項目教學法、任務驅(qū)動法等各種教學方法[7]，加強學生協(xié)作能力的鍛煉，培養(yǎng)其團隊精神。也可以在校內(nèi)局域網(wǎng)建立課程論壇、學習社區(qū)等，利用發(fā)貼與學分掛鉤的形式，提高學生的參與度。
4.3 開發(fā)教學資源
老師要采用多種教學策略為學生搭建一個理想的學習平臺。深入開發(fā)素材性課程資源，可以說課程資源是課程實施的基本條件之一，素材性課程資源是開展教學活動直接來源，學生轉(zhuǎn)化為自身知識結(jié)構(gòu)的對象。素材性課程資源分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，很多老師比較側(cè)重于靜態(tài)資源(如講義、課件)的利用，而忽略了動態(tài)資源。所謂動態(tài)資源就指師生交互過程中所形成的資源，例如，學生時實的信息反饋等。其實動態(tài)資源的利用正是突出了“學生為學習主體”這一全新教學理念，它使學生和老師情感交流更為豐富，也提高學生的學習興趣。
4.4 設(shè)計教學方法
由于“計算機組成原理”課程有很多抽象性的概念，筆者通過實踐發(fā)現(xiàn)，類比法對幫助學生理解抽象概念起著非常有效的作用。所謂類比法，是把計算機原理課程中的知識內(nèi)容與日常生活中接近的例子作對比，使得相關(guān)理論概念變得具像化，更容易理解和掌握[8]。類比法又分為對象方法類比及對象屬性類比兩種。其中對象屬性類比是利用該對象的屬性，與另外一個與其屬性特征相接近或者完全相同的對象做比較，使得具有抽象屬性的對象具像化，對該對象的屬性特征加以說明。如教材中對CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的描述都比較抽象，有時候僅用一個模型圖來說明其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學生理解起來比較困難。此時可以分析該知識單元：CUP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個互相協(xié)作但又相對獨立的整體，其各部分都有自己的功能特點，那么就可以將其與一家制造企業(yè)公司做類比。一家制造廠由經(jīng)理部、財務管理部、生產(chǎn)部、車間、企劃部、采購部等各部門組成，每個部門的職責范圍也不盡相同，如果把公司的組織架構(gòu)和CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成做類比，則理解起來就相對容易，因此可以做如表1所示的類比。
這種類比教學方法在課堂實施后，學生都認為對于CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)理解比較透徹。
而對象類比則是對某對象所具備的行為或過程與另外一個對象所具備的抽象性過程或行為進行類比，進而對抽象概念加以說明。
4.5 實驗設(shè)計
該課程是一門實踐性非常強的課程，因此，實驗的設(shè)計就尤為重要，這里按照開設(shè)實驗課程的時期提出幾種設(shè)計方法。
4.5.1 驗證式實驗
對于初期實驗課程來說，這種實驗方法比較常用，它可以幫助學生熟練掌握基礎(chǔ)實驗的步驟及方法。其實驗證式實驗就是老師先給出實驗的步驟、方法以及試驗目的，并繪出線路圖，在上面寫出匯編程序，給出實驗結(jié)果，學生按照老師提供的思路進行試驗驗證。比如，一塊EPROM的芯片，由0地址開始寫上內(nèi)容，學生按照老師提供的電路圖構(gòu)成電路，讀出地址內(nèi)容單元，并與老師所寫的內(nèi)容做比較。這個試驗可以幫助學生初步了解單元電路的構(gòu)造及調(diào)試方法，及時排除錯誤。
4.5.2 模仿式實驗
開設(shè)中期實驗課程，學生可以參照一些程序或電路，對其進行改造或模仿，設(shè)計出類似的實驗程序和電路，得出課程要求的實驗結(jié)果，并對該結(jié)果進行觀察、分析和研究，這種方法就是模仿式實驗。
4.5.3 探索式實驗
實驗課程的后期階段，可以要求學生參照教材內(nèi)容，自行設(shè)計出實驗方案，對實驗電路、實驗流程、實驗程序進行自主的調(diào)試和構(gòu)造，從中獲取老師所要求的實驗結(jié)果。這種探索式實驗對于學生解決問題、分析問題的能力要求比較高，并且還要有較強的計算機軟件、硬件知識做支撐。學生經(jīng)過該階段實驗課程的訓練，其動手能力、設(shè)計能力都會得到很大的提高。根據(jù)長期的計算機組成原理課程教學實踐，我們開發(fā)了基于EDA技術(shù)的教學實驗板，在實驗課中開展了新教學方法的教學實驗和研究，摸索和設(shè)計出了一套新型的計算機組成原理實驗課教學方法與模式。實踐表明，采用這種教學方法的突出特點是充分體現(xiàn)和發(fā)揮了學生的創(chuàng)新設(shè)計能力，達到了加強學生綜合素質(zhì)的提高和實踐能力培養(yǎng)的目標。
4.6 教學評價體系設(shè)計
在設(shè)計教學評價體系時，老師要注意將多種評價方式相結(jié)合。在學習過程中運用形成性評價，老師可以設(shè)計出諸如“電子檔案袋”等形式的程序，對學生的學習過程做詳細記錄；在學習活動告一段落時，可以采用總結(jié)性評價方法，指出各階段性學習的不足，對學生的學習效果加以驗證。評價的手段也不能只采用考試一種，可以結(jié)合日常教學中的項目完成成果、在課程論壇中發(fā)帖的數(shù)量和質(zhì)量等，對學生的學習態(tài)度、學習方法做出全面評價。而評價的主體也要多樣化，不能僅以老師為評價的主體，學生也要真正參與到評價活動中來，如設(shè)計問卷調(diào)查，或者項目教學法中，讓學生作為評價的主體，進行各項目小組間的互相評價等。
5 結(jié)語
第5篇：計算機組成原理教學范文
關(guān)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(shù)還是軟件技術(shù)，無一不與“計算機組成原理”課程直接或間接相關(guān)。在計算機教育大環(huán)境悄然改變的今天，像“計算機組成原理”這樣傳統(tǒng)的基礎(chǔ)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(lián)系實際，科研結(jié)合教學，培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)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(xiàn)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(shè)計、開放實驗室項目和畢業(yè)設(shè)計等多個實踐教學環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了教學環(huán)節(jié)的多樣化。
(2) 最大化。最大可能地發(fā)揮學生的主觀能動性，最大程度地理論聯(lián)系實踐，最大限度地與最新技術(shù)接軌，以達到培養(yǎng)學生興趣，開發(fā)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(shè)計，開放實驗室項目，畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。一個學生在這幾個環(huán)節(jié)中拾階而上，終于登頂?shù)臅r候，他將看到一個無比廣闊的發(fā)展空間。
(4) 合理的階梯寬度分布。階梯的寬度表現(xiàn)為持續(xù)時間的長短，參與學生的人數(shù)，教師輔導的程度等。由于每一級臺階的性質(zhì)、目的、內(nèi)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(shè)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(shè)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(tǒng)對實現(xiàn)這種階梯化教學是非常必要的。
3階梯化教學的具體實現(xiàn)
下面就詳細介紹一下各步階梯的具體實現(xiàn)。
(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(chǔ)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(huán)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)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(xiàn)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?shù)靥岣邔嶒瀸W時；另一方面要加大有限實驗課時的無限空間，內(nèi)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(guī)定課時中完成教學任務的同時，還要求最大限度地發(fā)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(jié)構(gòu)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(xiàn)。實驗課常常是使學生感到豁然開朗的一個環(huán)節(jié)。
(3) 第三層階梯：漸入佳境的課程設(shè)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(jié)構(gòu)中一個或幾個設(shè)備的工作原理。增加一種面向所有學生的課程設(shè)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(guān)鍵一步。課程設(shè)計時間及題目在各個學校有著很大區(qū)別，一般說1~2周較為合適。本學校應根據(jù)實驗學時長短及后續(xù)實驗環(huán)節(jié)設(shè)置情況相應調(diào)整。進入課程設(shè)計環(huán)節(jié)的學生已經(jīng)有了一定實踐經(jīng)驗，加之課程設(shè)計時間相對較長，所以教學方法就要變化了。課程設(shè)計指導書的內(nèi)容要比實驗指導書粗略，只應該包括設(shè)計任務和一些設(shè)計所需的數(shù)據(jù)，指導教師也僅對學生進行方向性指導，全部設(shè)計原理圖、連線、設(shè)計步驟、設(shè)計測試都由學生自行完成。指導教師僅對其進行關(guān)鍵技術(shù)的指導。充分放手讓學生自行設(shè)計。
通過課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)，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(jié)構(gòu)的概念，且具備了相當強的動手能力。他們關(guān)于組成原理的知識結(jié)構(gòu)，知識體系已達到了本科計算機專業(yè)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(yǎng)對硬件具有特殊興趣的同學向更深更廣的知識領(lǐng)域發(fā)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(shè)計題目可以運用EDA技術(shù)對ISP芯片進行開發(fā)。
其三，整個項目的實現(xiàn)分為4個階段：熟悉題目、設(shè)計邏輯和寫代碼、代碼調(diào)試與測試、總結(jié)并寫出設(shè)計報告。
這一級臺階的設(shè)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(zhì)變飛躍的一個環(huán)節(jié)。
(5) 第五層階梯：已入佳境的畢業(yè)設(shè)計
計算機本科生的畢業(yè)設(shè)計題目在各個院校都極少有與“計算機組成原理”或者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)直接相關(guān)的題目。除了教師重視不夠以外，缺乏相應的設(shè)備也是一個客觀的原因。伴隨著實驗系統(tǒng)的改進，EDA技術(shù)的發(fā)展，綜合運用計算機組成原理、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)、硬件描述語言的畢業(yè)設(shè)計題目已經(jīng)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(lǐng)域的棟梁之才。
畢業(yè)設(shè)計題目的完成是培養(yǎng)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(yè)競爭力。五層臺階總結(jié)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(yè)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(chǔ)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(shè)計中，學生在課外查找各種資料，使自己在實驗室的設(shè)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(yǎng)了自主分析問題、解決問題的能力。有少數(shù)同學在畢業(yè)設(shè)計中選擇了與組成原理有關(guān)的題目，其中有一名同學的畢業(yè)設(shè)計論文獲得了校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)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(jīng)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(yè)設(shè)計工作中，學生由最初的茫然無知，經(jīng)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(shè)計、開放實驗室項目和畢業(yè)設(shè)計這五個環(huán)節(jié)面向不同的學生，從不同的層面實現(xiàn)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(yè)基礎(chǔ)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(nèi)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(yè)。
參考文獻
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[4] 金海溶，周蘇，孟學多. 用實驗方法改革匯編語言程序設(shè)計的教學[J]. 計算機教育，2007，(1).
作者簡介
白媛，遼寧工業(yè)大學計算機科學與工程學院計算機科學與技術(shù)教研室，從事以“計算機組成原理”為主的計算機應用技術(shù)教學與科研工作13年。
第6篇：計算機組成原理教學范文
摘 要：本文主要探討了計算機專業(yè)主干課程“計算機組成原理”的課程實現(xiàn)問題，分析比較了University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學和我校等幾所大學“計算機組成原理”課程的教學情況，探討了作為“計算機組成原理”的重要實踐環(huán)節(jié)的“計算機設(shè)計與實踐”課程的綜合性、創(chuàng)新性實踐教學模式，有助于提高“計算機組成原理”課程的教學質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：計算機組成原理；計算機設(shè)計與實踐；實踐教學；綜合能力
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
1 引言
“計算機組成原理”是硬件系列課程中的核心課程，是計算機專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它對其它課程有承上啟下的作用，它的先修課程為“匯編語言”、“數(shù)字邏輯”，它又與“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“操作系統(tǒng)”、“計算機接口技術(shù)”等課程密切相關(guān)。主要教學任務是培養(yǎng)學生對計算機硬件結(jié)構(gòu)的分析、應用、設(shè)計和開發(fā)能力。“計算機設(shè)計與實踐”課程作為“計算機組成原理”課程的后續(xù)課程和實踐環(huán)節(jié)，將計算機組成原理課程的教學內(nèi)容深化到應用實踐，教學過程中不僅僅傳授有關(guān)硬件設(shè)計的課本知識，更重要的是重視理論知識與實踐過程的結(jié)合，實踐教學內(nèi)容不僅要將組成原理知識應用到實踐中，還需將知識綜合靈活運用，重視學生綜合能力和創(chuàng)新能力的訓練和培養(yǎng)[1]。
本文主要探討“計算機組成原理”的課程實現(xiàn)問題，對University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學和我校等幾所國內(nèi)外知名大學所開設(shè)的“計算機組成原理”課程進行多方面的比較、分析研究，以期為“計算機組成原理”這門重要課程的課程設(shè)置和教學實踐提供借鑒，提高課程的教學質(zhì)量，與國際化接軌。
2 國內(nèi)外教學情況
2.1 UC Berkeley
UC Berkeley大學的課程名稱為“Machine Structures[2]”，選用教材為Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface, Third Edition”。參考教材為Kernighan和Ritchie的“The C Programming Language, Second Edition”。
課程從機器結(jié)構(gòu)高層設(shè)計的抽象描述到基本邏輯部
件的CPU設(shè)計，用C語言和MIPS匯編語言來介紹機器的抽象描述。課程內(nèi)容主要有數(shù)的表示、C語言簡介、存儲管理、MIPS、浮點表示、輸入輸出、中斷、磁盤存儲、網(wǎng)絡(luò)、緩存系統(tǒng)、虛擬存儲器、邏輯設(shè)計、CPU結(jié)構(gòu)，包括CPU數(shù)據(jù)通路、CPU控制等和流水線技術(shù)。
對應教學內(nèi)容，都有相關(guān)的實驗教學，培養(yǎng)學生編寫和調(diào)試C和匯編語言的編程能力和用硬件描述語言模擬硬件的能力。相應的作業(yè)和設(shè)計題目強化學生對機器結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)的理解，簡單的設(shè)計包括用C語言寫的機器語言解釋器，緩存模擬器和一個CPU模擬器。
UC Berkeley大學的課程主要講授C和匯編語言編程，高級語言如何轉(zhuǎn)換為機器語言，計算機的體系結(jié)構(gòu)，中斷，緩存，地址映射，CPU設(shè)計等，課程內(nèi)容較廣。
2.2 Carnegie Mellon University
Carnegie Mellon University大學的課程名稱為“Computer Architecture[3]”，選用教材也是Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface”，參考教材為Donald Thomas的“The Verilog Hardware Description Language, Fifth Edition”。
課程講授如何選擇和連接硬件元件來創(chuàng)建一個滿足功能、性能和成本需求的計算機，介紹了現(xiàn)代計算機的基本的硬件結(jié)構(gòu)，如何用Verilog語言設(shè)計處理器的控制單元和數(shù)據(jù)通路，如何使機器指令同時執(zhí)行，以及怎樣設(shè)計快速存儲系統(tǒng)。
教學形式包括課堂講授、作業(yè)、實驗和報告。
為了培養(yǎng)學生的計算機系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)能力，實驗要求學生用Verilog實現(xiàn)一個具有緩存和分支功能的超標量流水線處理器，處理器實現(xiàn)MIPS指令集的一個子集。
成績評定方式為作業(yè)占10%(共有10次作業(yè))，實驗占30%(共有5次實驗)，兩次期中考試(各占15%)，期末考試占30%。
2.3 清華大學
清華大學的課程名稱為“計算機組成原理[4]”，選用教材為王誠的《計算機組成與設(shè)計》。
課程主要介紹簡單、完整、單處理器計算機的基本組成原理和內(nèi)部運行機制，主要講授數(shù)據(jù)表示、運算和運算器部件，指令、指令系統(tǒng)和控制器部件，多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)，輸入/輸出設(shè)備與輸入/輸出系統(tǒng)等。課堂教學48學時，實驗32學時，其中16個課內(nèi)學時和16個課外學時。實驗分為兩部分，第一部分為原理驗證性實驗，第二部分為工程設(shè)計項目，采用教學計算機TEC-2000實驗平臺。驗證性實驗題目為“TEC-2000-16位機教學計算機的簡單用法與運算器實驗(2學時)”和“TEC-2000-16位教學計算機的控制器實驗(2學時)”，工程設(shè)計項目題為“設(shè)計與實現(xiàn)TEC-2000 8位教學計算機系統(tǒng)(28學時)”，要求學生在實驗中，以16位教學計算機及其軟件模擬系統(tǒng)為基礎(chǔ)，獨立設(shè)計和實現(xiàn)一臺8位的計算機。
考核方式包括作業(yè)、驗證實驗，大實驗、學習報告和期末考試。
3 我校“計算機組成原理”教學情況
我校的課程“計算機組成原理”，選用教材為唐朔飛的《計算機組成原理》。
課程旨在使學生掌握計算機硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實現(xiàn)技術(shù)，建立計算機系統(tǒng)的整體概念，主要講授系統(tǒng)總線、存儲器、輸入輸出系統(tǒng)、數(shù)的表示、計算機的運算方法和運算器、指令系統(tǒng)、CPU的結(jié)構(gòu)和功能、控制單元和控制單元的設(shè)計。課堂教學52學時，實驗16學時。為更好突出對學生能力的培養(yǎng)，做到教師與學生按1:15的比例，體現(xiàn)了個性化教學的思想。共有6個實驗題目，包括存儲器實驗(設(shè)計型，3學時)、基本輸入輸出實驗(綜合型，3學時)、中斷實驗(驗證型，2學時)、運算器實驗(綜合型，2學時)、控制器實驗(設(shè)計型，3學時)和綜合設(shè)計(綜合設(shè)計型，3學時)。實驗成績根據(jù)預習、表現(xiàn)、報告等方面綜合打分。
成績評定由三部分組成，.期末考試占總成績的80%，平時作業(yè)占總成績的10%，實驗能力占總成績的10%。
為了進一步提高學生的動手能力和獨立創(chuàng)新地解決實際問題的能力，除了實驗課外，還增設(shè)了實踐性很強的“計算機設(shè)計與實踐”課，作為計算機組成原理的必要補充。該課程是一門以應用為視角，進一步提高學生硬件方面的實際動手能力和設(shè)計能力的課程。課程采用理論和實踐相結(jié)合的方法進行教學，以實踐為主(18學時授課/60學時實驗)，要求學生掌握有關(guān)硬件設(shè)計工具的功能和用法，初步掌握計算機部件和CPU的設(shè)計方法和調(diào)試方法，極有利于提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。
計算機設(shè)計與實踐課程對于提高學生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與科學實踐能力具有特殊的作用，著重培養(yǎng)學生的以下能力。
系統(tǒng)級的認識能力。建立整機概念，掌握自頂向下的問題分析能力，既能理解系統(tǒng)各層次的細節(jié)，又能站在系統(tǒng)總體的角度從宏觀上認識系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)很好的分解為功能模塊。這種理解必須超越各組成部分的實現(xiàn)細節(jié)，而認識到計算機的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及它們建立和分析的過程，這一過程是應該以深入理解計算機組成原理為基礎(chǔ)的。
培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。計算機實踐教學是計算機課程的重要環(huán)節(jié)，學好計算機僅靠理論知識是不夠的，課堂講授是使學生掌握計算機的基本知識和基本技能，而計算機實踐教學的目的是要通過實際操作將所學到的知識付諸實際，是課堂教學的延伸和補充[5]。計算機設(shè)計與實踐就是從理論、抽象、設(shè)計三個方面將計算機系統(tǒng)內(nèi)部處理器、存儲器、控制器、運算器、外設(shè)等各個部分聯(lián)系起來，達到互相支撐、互相促進的目的。
培養(yǎng)學生完成工程項目能力。計算機設(shè)計與實踐課程不僅僅是對理論的驗證，重要的是技術(shù)訓練和能力培養(yǎng)，包括動手能力、分析問題和解決問題的能力、書寫能力和表達能力、團隊協(xié)作能力等的培養(yǎng)，也就是要注重學生的工程能力，培養(yǎng)學生完成項目實踐的能力。
在計算機設(shè)計與實踐課程中，對學生來說，要求學生完成的設(shè)計內(nèi)容是一個相對較大的設(shè)計項目，這樣的項目涉及到不同課程中所學原理的應用，從而可以使學生把各階段所學的內(nèi)容都聯(lián)系起來，達到綜合應用的目的。
4 教學分析
從上述幾所學校的課程教學情況可以看出，目前“計算機組成原理”課程的教學基本上都是采用“課堂教學+課程項目實驗”的模式，課堂教學講授基本概念和理論知識，項目實驗主要是為了加深對基本概念和理論知識的理解及培養(yǎng)動手能力。教學的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)信息的表示，運算器，指令流程，微程序控制，組合邏輯控制，存貯系統(tǒng)，I/O，基本外設(shè)等。國外大學側(cè)重于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，側(cè)重于軟硬件接口，而國內(nèi)大學側(cè)重于組成，側(cè)重于邏輯實現(xiàn)。比較而言，國外的教材在新技術(shù)的介紹、教材的更新?lián)Q代方面較有優(yōu)勢。
從實驗內(nèi)容的設(shè)計上，基本都涵蓋了驗證型、設(shè)計型和綜合型實驗內(nèi)容，最終都以實現(xiàn)一個處理器作為綜合設(shè)計型實驗內(nèi)容。我校在“計算機組成原理”課程之后更開設(shè)了一門實踐性為主的“計算機設(shè)計與實踐”課程，來加強實踐教學。
從考核方式看，考核形式都比較多樣，包括作業(yè)、實驗、報告和考試等。在考核方式上，我校的計算機組成原理課程略顯單一，主要以期末考試成績?yōu)橹鳌?/p>
通過以上各學校課程教學情況的分析，可以看出，我校的計算機組成原理課程在教學模式、教學內(nèi)容和實驗內(nèi)容上都基本與國外一流大學接近。
在教學內(nèi)容上，我們應適當引進介紹當前計算機發(fā)展的新技術(shù)，或指定一兩本課外參考書，使學生除了掌握計算機的基本原理和理論外，還能了解當前計算機的新進展、新技術(shù)。
在考核方式上適當增加實驗的比重，增加大作業(yè)、報告等考核形式，使考核形式更多樣化。
參考文獻
第7篇：計算機組成原理教學范文
關(guān)鍵詞:醫(yī)學信息;計算機組成原理;教學改革
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0924-02
Teaching Discussion of the Course of Principles of Computer Organization in the Specialty of Medicine and Information
YU Lei, WANG Zong-dian, YANG Song-tao, KAN Hong-xing, DU Chun-min
(Institute of Medicine and Information Technology, Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230031, China)
Abstract: Combined with the situation of high medical college, aimed at the characteristic of the specialty of medicine and information, the teaching experience of the course of principles of computer organization has been discussed and it has been elaborated in the aspects of the selection of teaching contents, the improvement of teaching method and the reform of teaching practice.
Key words: medicine and information; principles of computer organization; teaching reform
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,交叉性學科日益增多,醫(yī)學信息學就是一門涵蓋生物、計算機和醫(yī)學的交叉性學科。隨著計算機技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)應用的日益廣泛,目前國內(nèi)很多醫(yī)科類院校相繼開設(shè)了醫(yī)學信息類的相關(guān)專業(yè)。就我校安徽中醫(yī)學院而言,相繼開設(shè)了醫(yī)藥信息管理、醫(yī)藥軟件開發(fā)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理三個方向的本科專業(yè)。由于是培養(yǎng)醫(yī)藥信息的復合型人才,在課程的設(shè)置上,除了計算機專業(yè)的主干課程外,還有一些醫(yī)藥類及管理類課程,再加上三個方向的本科專業(yè)各有側(cè)重點,所以醫(yī)學信息類專業(yè)的課程設(shè)置不像工科院校計算機專業(yè)那樣很深很細。但在我校的教學計劃中,三個方向的專業(yè)均開設(shè)了《計算機組成原理》課程,是三個方向?qū)I(yè)中均開設(shè)的唯一一門硬件類課。可見,搞好《計算機組成原理》課程教學,對于我校醫(yī)學信息類專業(yè)整體教學質(zhì)量的提高有著舉足輕重的作用。下面,筆者結(jié)合本人的實際教學體會,就醫(yī)科院校醫(yī)學信息類專業(yè)這門課程的教學問題和大家作一下探討。
1 聯(lián)系醫(yī)藥背景闡述課程的重要性
目前,有不少學生對硬件類的課程不太重視,認為硬件類課程與他們將來的就業(yè)聯(lián)系不太緊密,可有可無。在一些工科類院校中“重軟件、輕硬件”的現(xiàn)象比較普遍,在醫(yī)學信息類專業(yè)中尤為明顯。作為該類課程的授課教師,在上課的整個過程中,就應該根據(jù)自己的經(jīng)歷告知此類課程的重要性:硬件知識與軟件知識如同計算機學科知識的兩條手,缺一不可,任何一樣學不好,對將來的發(fā)展都會有影響。學習計算機,不光要知道“是什么”,還要知道“為什么”。對于醫(yī)學信息類專業(yè)的學生,考慮到他們學習和將來就業(yè)的醫(yī)學背景,特別要聯(lián)系醫(yī)藥環(huán)境說一說:比如作為一個醫(yī)學信息類專業(yè)的學生,將來除了要和醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS打交道外,可能還要接觸一些醫(yī)療設(shè)備,而現(xiàn)在醫(yī)院的很多檢查設(shè)備如CT、B超實際上都是計算機,只不過與日常的PC機相比,就是輸入設(shè)備換了一下。還有在一些沿海城市的醫(yī)院,醫(yī)生的處方一開過,護士拿的PDA(實際上就是計算機的一個輸出終端)上就顯示處方的詳細信息,以便護士更好的服務病人。所以,要了解現(xiàn)代化的醫(yī)療設(shè)備,就必須學習一些計算機的硬件知識,掌握計算機的組成原理。這樣比泛泛講述學生的印象會更深刻。
2 教學內(nèi)容的選擇
就我校而言,醫(yī)藥信息管理、醫(yī)藥軟件開發(fā)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理三個方向的本科專業(yè)均開設(shè)《計算機組成原理》課程,但由于各專業(yè)的側(cè)重點不一樣,所以在授課的內(nèi)容和深度上有著不小的區(qū)別。
2.1 醫(yī)藥軟件開發(fā)專業(yè)
醫(yī)藥軟件開發(fā)方向是掛靠在計算機科學與技術(shù)專業(yè)下,在我校開設(shè)的醫(yī)學信息類的三個專業(yè)中,對《計算機組成原理》這門課程要求是最高的,屬于專業(yè)必修課。
由于本專業(yè)的學生在學習這門課程時,已系統(tǒng)學習過《大學物理》、《模擬電子》、《數(shù)字電路》、《匯編語言程序設(shè)計》等硬件類基礎(chǔ)課程,并且在后繼課程中將繼續(xù)學習《微型計算機原理及接口技術(shù)》、《計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等硬件類專業(yè)課程。而硬件類課程中有些教材上的內(nèi)容是重復的,所以在上《計算機組成原理》這門課時,要與相關(guān)課程的教師溝通,對于前面課程中已系統(tǒng)講述過和后繼課程中將詳細講述的內(nèi)容可以省略不講或者一筆帶過,而把有限的課時用在《計算機組成原理》這門課本身側(cè)重的內(nèi)容上。比如:在上第二章運算器時,對于“原碼、反碼和補碼”就可以一筆帶過,這部分知識在《匯編語言程序設(shè)計》中就已詳細講過;對于“基本邏輯元件”就可以不講,這部分知識在《數(shù)字邏輯》中就已詳細講過;在上第三章存儲器時,對于“存儲器芯片的擴展”就可以省略不講,因為在后繼課程《微型計算機原理及接口技術(shù)》將會詳細闡述;在上第四章指令系統(tǒng)時,對于“指令的格式和種類”以及“尋址方式”就省略不講,這部分知識在《匯編語言程序設(shè)計》中就已詳細講過;在上第八章外部設(shè)備時,對于每種外設(shè)的原理就可以一筆帶過,因為后面選修課程《多媒體技術(shù)》中會詳細闡述。
2.2 醫(yī)藥信息管理方向?qū)I(yè)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理方向?qū)I(yè)
醫(yī)藥信息管理方向?qū)I(yè)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理方向?qū)I(yè)都是掛靠在信息管理和信息系統(tǒng)專業(yè)之下,《計算機組成原理》這門課程在這兩個專業(yè)中都屬專業(yè)限選課。在這兩個專業(yè)中,側(cè)重點與醫(yī)藥軟件開發(fā)專業(yè)不太一樣,其開設(shè)的計算機類課程主要是軟件類的相關(guān)課程,而相關(guān)的硬件類基礎(chǔ)課程沒有開設(shè)或者要求很低。所以在授課過程中對于所涉及到的硬件基礎(chǔ)知識都要講述,如前面提到的醫(yī)藥軟件開發(fā)方向?qū)I(yè)所省略的內(nèi)容,而對于一些難度較大的內(nèi)容,如幾種存儲器的各自電路組成與結(jié)構(gòu)、硬布線控制器的設(shè)計等,就可以不占用上課時間,讓有興趣的學生課下自學。這樣,讓學生在有限的課時中掌握計算機學科更多的硬件知識,以達到專業(yè)選修的目的。
3 教學方法的改進
3.1 運用類比方法幫助學生理解
《計算機組成原理》這門課涉及到的概念較多,非常抽象枯燥。運用類比方法,將難懂的概念和原理類比成他們可理解并接受的事件,然后再擴展成書本上的內(nèi)容,這樣教學效果非常好。
例如,在講解“總線的仲裁部分”中的“鏈式查詢”方式時,可類比成“學生在食堂排隊等著吃午餐”這個情境。餐點是一樣一樣的出來,每次只能有一個同學吃到(只能有一個部件獲得總線的控制權(quán)),誰吃到由老師判定(中央仲裁器判定總線的授權(quán))。第一次出來一個包子,因為并不是所有的同學都喜歡吃包子,誰想吃就向老師提出申請(同一時刻,可能有幾個部件向總線仲裁器提出總線請求)。在這種方式下,老師會將包子傳遞給離他最近的同學(鏈式仲裁優(yōu)先級最高的部件離仲裁器最近)。如果這個同學剛才沒有發(fā)出要吃包子的申請,就會傳給他的下面同學,依次類推,直到傳到剛才第一個發(fā)出吃包子請求的同學為止,那么他得到了吃包子的權(quán)利(離仲裁器最近的剛才發(fā)出請求的部件獲得總線的控制權(quán),某個部件只有在它前面所有的部件都沒有提出申請的情況下才會獲得總線控制權(quán))。這樣一來,學生在輕松快樂中就理解了這個原理。
類似的例子還有很多:在講述“補碼”時就可用鐘表校準的方法來類比;在講“總線”時用城市的道路來類比,在講“CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路”時可用城市自來水管網(wǎng)進行類比[1]等等。這里就不再一一舉例了。
3.2 充分利用多媒體課件
《計算機組成原理》課程中很多內(nèi)容比較抽象、難以理解,如果采用單純的板書講述,教學難度很大。為此可充分的利用多媒體課件,將所講述的內(nèi)容通過動畫并輔以文字解釋的形式展現(xiàn)出來,以便學生的理解。如在講解“指令的執(zhí)行過程”時,首先將控制器各部分的組成及功能以圖解的形式分步顯示,然后再以分步動畫的形式展示五條典型指令的執(zhí)行過程,使學生對此內(nèi)容有更加感性的認識,增強了學習效果。
4 實踐環(huán)節(jié)的改革
在目前很多工科類院校中,《計算機組成原理》的實踐環(huán)節(jié)分為課內(nèi)實驗和課程設(shè)計兩部分,而由于醫(yī)學信息類專業(yè)的要求不同和課時限制,我校目前僅開設(shè)課內(nèi)實驗部分。
首先,為使學生更直觀、更全面的理解將要學習的知識,可在講述該門課程正式內(nèi)容之前(即在第二章之前)進行2到4個課時的計算機組裝實驗[2-3]。這個實驗是讓學生自己動手把計算機的硬件如CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、主板等進行拆卸及組裝,使學生在鍛煉實際操作能力的同時也對目前PC 機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)建立起初步的感性認識,為順利進行后續(xù)教學做好鋪墊。
接下來的是基于組成原理實驗箱的驗證性實驗,以便學生及時的鞏固所學的理論知識。但由于現(xiàn)在的組成原理實驗箱元件都是集成好的,無須學生自己動手安裝,只要按照原理圖正確連線便可看到結(jié)果,所以學生對硬件系統(tǒng)組成的理解基本停留在原理圖層面。為此,可對實踐環(huán)節(jié)做些改進,引導學生根據(jù)原理圖和實際使用的器件查閱其實際電氣參數(shù)及封狀等工程說明文檔,并要求在實驗箱中找出具體的芯片位置,說明實際的數(shù)據(jù)通路等[4]。這樣,在一定程度上改善了醫(yī)學信息類專業(yè)多數(shù)學生“偏軟怕硬”的狀況。
特別提出的是,針對醫(yī)學信息類專業(yè)學生就業(yè)的醫(yī)藥背景,可讓他們在學習完該課程后參觀一下目前醫(yī)院的幾種主要的醫(yī)療設(shè)備,如CT、B 超等,并請相關(guān)醫(yī)技人員講一下各種設(shè)備的原理及操作方法,以使學生對這門課程的學習意義有更加深刻的認識,真正做到“理論聯(lián)系實際”。這一點我校正在積極探索中。
參考文獻:
[1] 黎慧,劉旭明.計算機組成原理課程教學探討[J].信息技術(shù),2007(15):85-86.
[2] 穆曉芳,陰桂梅 計算機組成原理在師范院校教學改革的探討[J].科技信息.2008(35):29-30.
第8篇：計算機組成原理教學范文
關(guān)鍵詞：計算機組成原理；教學模式；研究性教學；實施方法
0 引言
計算機組成原理課程是計算機專業(yè)的一門核心硬件課，是全國計算機類考研專業(yè)課的統(tǒng)考課程之一。該課程重點介紹微型計算機硬件系統(tǒng)的基本組成原理和內(nèi)部運行機制，教學的主要目的是培養(yǎng)學生對計算機硬件的分析設(shè)計能力，為開發(fā)硬件打好基礎(chǔ)。無論是從學校建設(shè)計算機學科的角度考慮，還是從學生考研及就業(yè)的角度考慮，計算機組成原理在專業(yè)課中都占有很重要的地位，但是概念多和原理性強是這門課程最大的2個特點。授課教師如果只是被動地講述計算機硬件系統(tǒng)的基本知識，那么就無法實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)的教學目標。因此，我們引入研究性教學方法，即在教師傳授計算機組成原理基本知識的同時，教師和學生均以研究的態(tài)度參與教和學，教師在教學過程中逐步滲入科學研究的各個元素，教學重心從讓學生單純地獲取知識轉(zhuǎn)移到掌握基本科學方法、提高綜合運用知識解決實際問題能力上來。
1 研究性教學的起源及思想
“大學存在的理由在于，它聯(lián)合青年人和老年人共同對學問進行富有想象的研究，以保持知識和火熱的生活之間的聯(lián)系。大學傳授知識，但它是富有想象力地傳授知識。至少，這就是大學對社會應履行的職責。一所大學若做不到這一點，它就沒有理由存在下去”。教學是教與學相互融合和相互統(tǒng)一的教育活動，需要師生共同參與。研究性教學是指在教學過程中，以教學內(nèi)容和學生的認識水平為基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)一種類似于科學研究的教學環(huán)境和氛圍，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生主動思考和主動實踐，自主地應用知識并解決問題，從而達到積累知識、發(fā)展能力和提高素質(zhì)的教學要求。開展研究性教學活動的主要目的就在于將學生單一的知識接受性、記憶性的學習方式轉(zhuǎn)變成基于自身興趣掌握基本科學研究方法和主動獲取知識的學習方式。
2 研究性教學活動在計算機組成原理課程中的實施方法
2.1 教學內(nèi)容設(shè)計
在傳統(tǒng)的以知識傳授為目的的教學模式中，首先學校會根據(jù)課程選擇教材，然后教師根據(jù)教材選擇講授內(nèi)容，最后學生根據(jù)講授的內(nèi)容完成該門課程的學習。在現(xiàn)代社會追求應用型人才培養(yǎng)目標的要求下，我們應構(gòu)建開放式教學與自主性學習方式相適應的教學模式。因此，根據(jù)教材選擇教學內(nèi)容的方式必須被淘汰。
2.1.1 理論教學內(nèi)容設(shè)計
關(guān)于理論教學內(nèi)容的設(shè)計，我們有3點考慮：①計算機組成原理課程在全國計算機類碩士研究生考試的統(tǒng)考專業(yè)課中占有很大比重，因此課堂教學內(nèi)容應涵蓋該課程在此考試中的所有知識點；②每年有越來越多的學生參加國家計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試，學生如果能通過此考試，不僅是對學習的最好肯定，而且為就業(yè)奠定了一定的知識基礎(chǔ)，因此理論教學內(nèi)容也應涵蓋該課程在此考試中的所有知識點；③要注意先修課程、后續(xù)課程與計算機組成原理課程在教學內(nèi)容上的銜接，避免重復。基于以上3點，我們確定了計算機組成原理課程54學時理論教學的基本內(nèi)容。當然，我們在理論教學過程中要側(cè)重技巧和突出重點而不是面面俱到，要理論聯(lián)系實際，將學以致用的教學思想貫穿始終，根據(jù)學科發(fā)展對教學內(nèi)容進行有選擇的更新，注重教學內(nèi)容的基礎(chǔ)性、研究性和應用性。
2.1.2 實驗教學內(nèi)容改革
實驗教學共24學時，全部在計算機組成原理專業(yè)實驗室完成。教師在實驗教學上要構(gòu)建層次化實驗內(nèi)容，應既有基礎(chǔ)驗證性實驗，又有綜合創(chuàng)新性實驗。教師在基礎(chǔ)驗證性實驗中，要讓每名學生獨立完成計算機系統(tǒng)各基本部件的實驗，如運算器、存儲器、控制器、時序電路、總線等部件的實驗；在綜合創(chuàng)新性實驗中，可以讓學生分組完成簡單模型機到復雜模型機的設(shè)計與實現(xiàn)實驗。教師在實驗過程中要注重培養(yǎng)學生的工程推理和解決問題能力，認真設(shè)計實驗成績評價方法，力圖體現(xiàn)學生的真實能力。
2.1.3 實踐課開設(shè)
在計算機組成原理課程結(jié)束后，我們開設(shè)了32學時的計算機組成原理實踐課，將工程設(shè)計的思想和方法引入實踐課的教學活動中。學生根據(jù)所學的計算機組成原理知識，使用VHDL語言進行程序設(shè)計，實現(xiàn)一個完整模型機系統(tǒng)的設(shè)計，加深對計算機各功能部件工作原理及各部件之間如何相互協(xié)調(diào)工作的理解。該課程緊密聯(lián)系實際，既能夠培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，又能夠提高學生的系統(tǒng)分析、設(shè)計和實踐能力。
2.2 教學活動組織
2.2.1 充分發(fā)揮課件和教學網(wǎng)站的作用，提高學生的學習興趣
對于任何學習，只有有興趣才能繼續(xù)，因此培養(yǎng)并激發(fā)學生的學習興趣是授課教師的一項主要任務。在計算機組成原理課程的教學過程中，教師要充分發(fā)揮課件的作用以激發(fā)學生的學習興趣，用動畫演示動態(tài)的過程，如并行通信和串行通信、CPU對內(nèi)存單元的讀/寫過程等。在動畫演示過程中，學生可以非常清晰并直觀地看到指令流和數(shù)據(jù)流在計算機系統(tǒng)內(nèi)的流動過程。動畫演示實現(xiàn)了抽象化到生動化的轉(zhuǎn)變，極大地激發(fā)了學生的學習興趣。教師也可以建立教學網(wǎng)站，上傳所有的教學資源，為學生提供學習交流的平臺，加強師生交流和研討，也便于教師根據(jù)學生在學習中的難點適當?shù)卣{(diào)整教學計劃。
2.2.2 開展研究性教學活動，培養(yǎng)學生科學思維的方法
學生有了學習興趣的同時，教師必須開展合適的教學活動才能達到教與學的完美結(jié)合。教師不能只拘泥于板書及講述的教學方法，而應采用研究性教學方法以激發(fā)學生擁有更大的學習動力。教師可以給學生指定研究性課題以便進行研究，如計算機硬件系統(tǒng)的多總線結(jié)構(gòu)還可以怎么設(shè)計、超流水線技術(shù)對緩存的要求等；也可以給學生指定閱讀材料，要求學生閱讀并進行分析；還可以指定當前的某種硬件設(shè)計，要求學生進行評價。學生在這樣的教學活動中，既增強了主動學習的動力，又在學習過程中汲取到更多的專業(yè)知識。在這個過程中，學生相信客觀知識的存在并愿意通過自己的研究活動認識客觀世界，這實際上就是使用科學的思維方式獲取知識的過程。
2.2.3 鼓勵學生大膽猜想，通過研究和實踐得出結(jié)論
猜想是一種領(lǐng)悟事物內(nèi)部聯(lián)系的直接思維，常常是證明與計算的先導。猜想的東西不一定是真實的，其真實性最后還要靠邏輯或?qū)嵺`來判定，但它卻有極大的創(chuàng)造性。在計算機組成原理課程的教學中，教師要鼓勵學生對未知的事物作出大膽猜想，然后讓學生通過自己的研究和實踐得出結(jié)論，但是任何結(jié)論都是暫時的，隨著新事物的出現(xiàn)、新技術(shù)的發(fā)展以及新知識的獲取，結(jié)論也有可能被。只有不斷地否定結(jié)論，才會不斷進步。
2.2.4 不斷提高教師素質(zhì)，促進研究性教學深入實施
研究性教學活動的開展需要教師最大程度地發(fā)揮創(chuàng)造力，并從更高的層面和更廣闊的視角出發(fā)對教學內(nèi)容及教學方式作出新的構(gòu)思和處理，設(shè)計適合研究性教學的教學方案，根據(jù)方案開展具有特色的教學活動。教師要不斷提高自身素質(zhì)，組織并指導學生參與每一項教學活動。
第9篇：計算機組成原理教學范文
關(guān)鍵詞：對口高考 計算機組成與工作原理 淺談 中職學生
中圖分類號：G42 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.16.061
和普通高考一樣，對口高考也是進入高等學府的一種途徑，許多在初中成績不是太理想的孩子，選擇了中職學校，準備以后參加對口高考。雖然說對口高考主要向高職院校輸送生源，但既然要參加對口高考，考取本科是所有考生的心愿。根據(jù)《考試綱要》要求，《計算機組成與工作原理》科目在計算機應用類專業(yè)的專業(yè)課分值為75分，雖然分值比較少，但是如果想考取本科，分分都彌足珍貴。現(xiàn)結(jié)合筆者近幾年從事《計算機組成與工作原理》的教學工作，淺談幾點教學看法。
1 教學中存在的問題
《計算機組成與工作原理》這門課，中職學生感覺比較抽象，學起來比較難懂，有些專業(yè)課老師也不愿意教，筆者在教學實踐中發(fā)現(xiàn)了其中存在的若干問題，現(xiàn)簡單分析如下：
①對口班生源都是初中成績不理想的學生，基礎(chǔ)非常差，但是有一定的聰明勁。
②沒有計算機公共基礎(chǔ)知識和硬件基礎(chǔ)作為鋪墊，原理課程很難學透徹，以至于考試不能得高分。
③部分學生學習態(tài)度不夠端正，教師教一點，學生就學一點，不能夠主動地去思考，一味的想讓教師去灌輸知識。
④學習資料非常少。
⑤在傳統(tǒng)的《計算機組成與工作原理》課程教學中，過于重視理論教學，而忽略了實踐教學。
2 解決策略
針對教學中存在的問題，提出以下解決方法：
2.1 激發(fā)學習興趣，讓孩子們重拾信心
對口班的孩子基礎(chǔ)差不要緊，初中時候的不成功，讓它留在初中吧，中考的打擊已經(jīng)遠去，就不要去想它了，失敗和成功只代表過去，明天是什么樣子都不確定，沒必要去失去信心，所以一定要讓孩子們重拾信心。另外，要強調(diào)本門課程的重要意義，可以通過各種途徑，向?qū)W生表明學習這門課的重要性。舉例來說，筆者曾經(jīng)給孩子們這么講，等你大學畢業(yè)了，如果想通過公務員考試，或者通過教師編制考試，這門課對你們的幫助非常大，這里面的很多知識都能考到，如果現(xiàn)在學得好，以后就省勁多了。也許這樣的引導比參加高考這樣的激勵更加來得實惠一些，更符合他們的特性，離他們的距離更近，更容易激發(fā)他們的學習積極性。激發(fā)學習興趣，樹立信心，堅定方向，并為之而努力，相信孩子們的高考之路肯定會有更多的收獲。
2.2 先到課程做鋪墊，學習起來更輕松
有的班級開設(shè)本門課程的時間比較晚，如果太晚，就沒有足夠的時間多復習幾遍，應當在高一的第一學期就開設(shè)計算機基礎(chǔ)知識和硬件基礎(chǔ)，讓他們對計算機有初步的了解，知道怎樣打字，了解計算機的基本組成和一些硬件基礎(chǔ)，既可以開拓他們的視野，增強他們的動手能力，又可以培養(yǎng)他們以后學習原理課程的興趣。
2.3 端正態(tài)度，主動思考
某些學生進入對口班，學習態(tài)度仍然不端正，即使以后大學畢業(yè)了，單純依靠一個學歷是遠遠不夠的，必須提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，而提高專業(yè)素養(yǎng)要從平時的一點點積累專業(yè)知識做起。例如講到中央處理器的時候，有的學生就能夠主動去思考其作用，上網(wǎng)查閱資料了解更多關(guān)于中央處理學生的知識，再結(jié)合一定的軟件去分析中央處理器。所以，教師必須要糾正他們的態(tài)度，讓他們主動去思考，主動去涉獵更多的專業(yè)知識。
2.4 資料少，網(wǎng)上找
原理課程相關(guān)的學習資料是非常少的，但幸好有因特網(wǎng)，教師應仔細研讀《考試綱要》，結(jié)合教材，重點講解每章的考點，搜索相關(guān)題目，用以模擬，有些題目可以舉一反三，這樣反復練習，可以彌補學習資料不足的情況。例如在講到主存容量的擴展的時候，從網(wǎng)上下載了一些FLASH動畫演示文件，結(jié)合著教學，效果非常好，學生也很容易理解。
2.5 理論聯(lián)系實踐，效果更好
原理課程概念比較多而且比較抽象，如果能夠和實踐相結(jié)合，效果會更好。我們可以采用“具體――抽象”的講授方法，例如，在學習“補碼”的概念時候，我們可以用順時針和逆時針撥鐘表的具體的實例來比喻，從這個具體的實例中引出“模”的概念，進而引出“補碼”這個抽象的概念。在實際的教學中，我們還應多用類比、比喻的方法來講解一個概念，例如講到指令的尋址方式的時候，我們就可以用我們生活中的實例來比喻，假如你想找某人C，有幾種可能：在你身邊；你已經(jīng)知道他的家庭住址、在301機房上課；此人不在學校，但D老師知道他現(xiàn)在的住址；以上分別對應立即尋址、絕對尋址、直接尋址、間接尋址。在講到第一章和第三章的時候，可以結(jié)合著第六章講，因為第六章是系統(tǒng)測試常用工具，通過測試工具的學習來更好地學習各個部件的組成與功能。
2.6 做好教學計劃，緊扣大綱，突出重點，突破難點
做好教學計劃至關(guān)重要，第一學期上計算機基礎(chǔ)和硬件基礎(chǔ)，然后用三學期的時間把原理這門課程講解透徹，再配合相關(guān)資料加深知識記憶，爭取不留任何死角，讓學生對每個知識點都要有深刻的理解和記憶，第五學期把整本書復習一遍，然后做綜合模擬題，第六學期針對重點和難點做專題講解和討論，例如數(shù)制轉(zhuǎn)換知識是重點，但不是難點，原碼、反碼、補碼、存儲器容量擴展知識是重點也是難點。
3 結(jié)束語
