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解争龙
［摘要］文章根据该课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段和教学实践环节等几个方面，介绍了学院计算机科学系《计算机组成原理》课程的教学改革，以期加强《计算机组成原理》课程建设。
［关键词］计算机组成原理 教学改革
［作者简介］解争龙（1961-
），男，陕西咸阳人，咸阳师范学院计算机科学系主任，副教授，研究方向为计算机网络与信息安全。（陕西 咸阳 712000）
［课题项目］本文系咸阳师范学院重点课程建设项目。（项目编号：2004020223）
［中图分类号］G624.0 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2006）36-0127-01
《计算机组成原理》是计算机科学与技术及其相关专业的本科生必修的专业基础课，也是该专业的核心课程之一。它不仅可使学生从底层剖析电子数字计算机的基本组成和工作原理，掌握计算机系统的基本设计技术，而且可以培养学生分析和解决数字系统实际问题的能力，是培养计算机系统分析、系统设计和系统继承技术人员的一个有效的教育环节，从而打破学生对计算机的神秘感。它在整个专业课的教学中起到了承上启下的作用，为后继的《微机原理及应用》、《接口技术》、《汇编语言程序设计》等课程的教学奠定了基础。
随着计算机技术和电子技术的飞速发展，计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化，这使学生普遍感到《计算机组成原理》这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差，教师在教学中使用传统的教学方法和教学手段很难实现教学目标。如何改革《计算机组成原理》课程教学，以提高其教学效果和教学效率，使它跟上计算机技术的发展是我们当前亟待解决的问题。经过对该课程进行的教改探索，笔者认为要达到培养学生具有扎实的理论基础和良好的实践动手能力的教学目的，应从以下几个方面对该课程的教学进行改革。
一、教学内容的改革
在计算机技术快速发展的今天，新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。如何在有限的教学时间内，在学生理解掌握基本知识技能的基础上，引入新知识、新技术的教学内容，增强学生的学习兴趣，使学生能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题，是《计算机组成原理》这门课程的教学内容改革的关键。因此，我们在教学内容的选择上应该遵守如下两个原则：（1）讨论单机系统范围内计算机各部件和系统的组成原理以及内部工作机制，掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成整机系统的技术；（2）讨论计算机组成中具有共性的问题，注意把教学重点放在基本概念、基本原理和具体的实现方法上，适当地介绍一些体现当代计算机发展特征的新知识和新技术。
二、教学方法的改革
《计算机组成原理》课程的教学方法的改革应包括采用启发式教学法、突出理论知识的实际应用以及采用习题检测教学效果三个方面。
1.采用启发式教学法。启发式教学法是教师启发学生积极思维，使他们主动掌握知识的一种教学方法。在《计算机组成原理》课程教学过程中，为了达到较好的教学效果，教师一方面要深刻理解《计算机组成原理》课程的基本理论，另一方面要了解计算机科学的最新发展和应用情况；同时，教师应该注重知识的逻辑组织形式，采用多种多样的形式将枯燥的理论知识与灵活的实际应用相结合，使教师和学生之间形成流畅的信息流动，从而最大限度地调动学生的主动性，营造出积极、和谐的课堂教学气氛。例如，在这个过程中，教师可以不失时机地设置一些问题情境，引导学生进行积极思考，进而实现观点的撞击。
2.突出理论知识的实际应用。在教学过程中，教师在讲授计算机的基本组成原理和工作原理的同时，也要注意理论知识的实现环节，使学生的感性认识与理性认识结合起来，使理论知识的学习可以用于指导实践操作，以激发学生学习的积极性和主动性。例如在控制器教学环节，教师在讲授完控制器的基本组成和工作原理后，可以出示一个能执行六条指令的简单模型机，指导学生按照控制器的设计步骤完成控制器的设计，然后，再出示一个较复杂的模型机，让学生独立完成整个设计过程。这样一种理论与实际相结合的教学过程，能够极大地激发学生的学习兴趣，达到较好的教学目的。
3.采用习题检测教学效果。教师可以有选择性地采用习题练习的形式检测教学效果，包括检测学生对基本理论知识与操作技能的掌握情况。为了达到有效的检测目的，教师在选题时应该注意选题的代表性，习题一般应由两部分构成：（1）针对理论课教学中一些比较抽象的、容易混淆的基本概念和基本原理而设计的习题；（2）针对基本理论的操作和应用而设计的习题。针对第二类习题教师可以组织学生讨论，进行集体学习，在这个过程中不断会有多种解决方案的提出、已有问题的解决以及新的问题产生，这样，学生的独立思考能力就能得到锻炼和提高。通过学生对习题的完成情况，教师可以及时地发现教学中所存在的问题，并采取适当的方法进行补救，以达到单元教学的目的。
三、教学手段的改革
由于《计算机组成原理》课程的教学内容具有较强的抽象性和技术性，现有的传统教学手段无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理，教学内容难以通过课堂讲授完全被学生理解和掌握。为此，我们设计制作了计算机组成原理的立体教学模式，制作了计算机组成电子教案，开发了计算机组成原理多媒体课件和仿真系统，从而利用这三个辅助的教学手段完成《计算机组成原理》的课堂教学。电子教案可以加大课堂教学的信息量，多媒体课件的动画形式可以将计算机的比较抽象的工作原理和工作过程直观形象地表示出来，仿真系统可以直观地将各部件内部每一步的信息流动过程以生动形象的方式展示在学生面前，使学生具有身临其境的感觉。例如在“指令的执行过程”这一教学环节中，利用上述的三个辅助教学手段可以让学生更清楚地看到读取指令、分析指令到执行指令的各种信息流的流动过程。教学手段的改革更能发挥学生的能动性，提高学生的学习兴趣，使枯燥乏味的教学变得生动活泼，比较抽象的概念变得十分明确，相当复杂的关系变得十分简单，难以想象的问题变得十分直观。同时，教师还可以建立计算机组成原理教学资源网，补充和扩展课堂教学内容，开辟生动活泼的课外学习天地，使课内与课外相贯通，学习与生活相结合。
四、教学实践环节的改革
教学实践是《计算机组成原理》课程教学内容的一个十分重要的环节。通过教学实践，首先，学生可以在实际操作中深入到计算机的内部，查看、测试各主要信号与部件的工作状态，亲手修改已实现的设计，增加自己的新设计，达到“亲口尝梨”的效果；其次，学生可以把理论知识与社会生产实践相结合，在实际工作中得到锻炼和提高，使学有所用。这样，一方面，可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，增强学生的创新意识。因此，我们在《计算机组成原理》课程的实践教学环节进行改革应该注意以下两个方面的内容：（1）选择合适的实验仪器，即软件、硬件等基本配置应该比较完整，能够覆盖课程的主要教学内容，可以支持数量较多且水平较高的教学实验项目；（2）设计合理的实验项目，所开设的实验项目要具有一定的灵活性，学生可以在简单模型机设计的基础上，根据自己的要求重新设计。例如，我们可以设计一定数量的实验项目、验证性实验，加深学生对各计算机大部件的组成和工作原理的进一步了解；可以设计一定数量的可重设型项目，训练学生对单独部件的独自设计能力。
五、结语
通过几年来的《计算机组成原理》课程的教学实践，深化了课程教学改革，提高了课程的教学水平和教学质量，促进了课程的建设与发展。同时，对培养学生的硬件设计能力和解决实际问题的能力起到了积极的作用。但是教学改革涉及教学活动的各个方面，教学方法、教学内容、教学手段等方面需要改革，广大学生和教师自身的素质有待发展和提高，教学组织和管理工作也需要进一步改善。因此，教学改革是一个逐步深化的长期过程，我们广大教育工作者应该立足于提高教学水平、教学质量，培养全面发展的新型人才的出发点上，进一步推动教育教学改革。
［参考文献］
［1］（美）哈马克等.计算机组成［M］.北京：机械工业出版社，2004.
［2］蒋本珊.计算机组成原理［M］.北京：清华大学出版社，2003.
［3］王成.计算机组成与设计［M］.北京：清华大学出版社，2002.
（栏目编辑:孙世欣） |
