“計算機組成與匯編語言”課程教學(xué)改革的探討

摘要：計算機組成與匯編語言是比較難教和難學(xué)的一門課程，本文結(jié)合校級教改課題“計算機硬件原理課程體系的改革”，對計算機組成與匯編語言課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：計算機組成原理；匯編語言；互動式教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 引言

計算機組成與匯編語言課程包括兩部分內(nèi)容：計算機組成原理與匯編語言程序設(shè)計。計算機組成原理課程是硬件設(shè)計的基礎(chǔ)，而匯編語言程序設(shè)計是進(jìn)行硬件設(shè)計所使用的開發(fā)語言，二者在計算機專業(yè)課程體系中都是十分重要的課程。由于我校計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)方案的定位是培養(yǎng)軟件人才，因此硬件課程相對薄弱。針對目前學(xué)生在專業(yè)課的學(xué)習(xí)上“重軟件，輕硬件”的思想，怎樣使學(xué)生能夠喜歡上這門課的學(xué)習(xí)是任課教師應(yīng)該研究和進(jìn)行教學(xué)改革應(yīng)該探討的問題。

2 教學(xué)過程中存在的問題

(1)課程本身的特點造成學(xué)習(xí)困難

計算機組成與匯編語言是一門非常抽象的課程，學(xué)生在日常生活中很少接觸到利用匯編語言編寫的程序，也很少對一臺計算機進(jìn)行硬件設(shè)計，對于課程中所講授的內(nèi)容，例如尋址方式、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、匯編語言語句等，看不見摸不著，難以理解，很容易感到枯燥、厭煩，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難。

(2)傳統(tǒng)教學(xué)模式不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性

采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式(課堂教授為主、作業(yè)和實驗為輔)，學(xué)生往往是被動接受知識，容易養(yǎng)成依賴教師的心理，另外大部分學(xué)生對硬件課程不感興趣，不能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

3 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

(1)與后續(xù)課相聯(lián)系

教師要告知學(xué)生，計算機組成與匯編語言是某些專業(yè)課的先修課，如操作系統(tǒng)、計算機接口技術(shù)、單片機原理等，學(xué)好本課程對學(xué)習(xí)后面專業(yè)課的幫助很大。

(2)與就業(yè)相聯(lián)系

教師要告知學(xué)生匯編語言是進(jìn)行硬件設(shè)計的開發(fā)語言，有些芯片設(shè)計公司還在使用匯編語言進(jìn)行編程，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的熱情。

(3)與熱點問題相聯(lián)系

教師在授課過程中利用適當(dāng)?shù)臋C會就本課程與社會熱點問題相聯(lián)系，有助于引導(dǎo)學(xué)生牢固樹立為探求技術(shù)發(fā)展而努力學(xué)習(xí)的信心和決心。

4 教學(xué)內(nèi)容的改革

(1)合理安排教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容的安排上，一定要抓重點內(nèi)容進(jìn)行講解。例如模型機的指令流程是重點也是難點，對于這部分內(nèi)容就要詳細(xì)講解，直到學(xué)生完全理解。再如，因為計算機組成原理與匯編語言合成一門課程，匯編語言是在微機80×86機型上進(jìn)行編程的，所以在講解尋址方式時重點講解80×86機型的尋址方式。

(2)加強實驗課的練習(xí)

該課程的實驗只有利用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計的實驗，而缺少計算機組成原理的實驗。鑒于這種情況，為了使學(xué)生更好地理解計算機的組成原理，設(shè)想構(gòu)建一個計算機組成原理實驗系統(tǒng)，進(jìn)行仿真實驗。教師應(yīng)該精心選取一些實驗放在教學(xué)系統(tǒng)上，要求學(xué)生在網(wǎng)上做實驗，通過這些實驗加深對課堂內(nèi)容的理解。

匯編語言程序設(shè)計是一門實踐性很強的課程，既要掌握概念，又要動手編程，還要上機調(diào)試運行，因此培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力尤為重要。在實驗課的教學(xué)過程中應(yīng)該做到：

①教師應(yīng)為每次上機精心設(shè)計實驗內(nèi)容，在實驗內(nèi)容的設(shè)置上應(yīng)顧全驗證性、綜合性和設(shè)計性實驗的比例，盡量將所學(xué)的知識綜合，達(dá)到系統(tǒng)化。

②將上機情況與期末成績掛鉤，調(diào)動學(xué)生的上機興趣。

③在上機過程中，教師經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生在電腦前并不是編寫程序，而是看上課的課件。問其原因，告知這部分內(nèi)容還沒有掌握，不會編寫程序。針對這種情況，要求學(xué)生在課下先將算法的流程圖畫出來，寫出完整的上機程序，在上實驗課時只是進(jìn)行調(diào)試，從而提高學(xué)生上實驗課的效率。

(3)教材的選取

目前書店里有很多關(guān)于計算機組成原理與匯編語言程序設(shè)計的教材，但是將兩門課程銜接在一起的教材比較少。對于計算機本科專業(yè)的學(xué)生來說，徐潔、俸遠(yuǎn)禎主編，電子工業(yè)出版社出版的《計算機組成原理與匯編語言程序設(shè)計》(第2版)是一本不錯的教材。但是由于這是一本將兩門課程組合在一起的教材，因此這兩門課有的內(nèi)容就不能在教材里完全體現(xiàn)出來，所以在上課時除了指定這本書作為教材外，還需要另外指定一些輔導(dǎo)教材。例如針對本專業(yè)沒有開設(shè)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程的情況，選擇了王愛英的《計算機組成與結(jié)構(gòu)》，匯編語言程序設(shè)計的參考書選擇了沈美明、溫冬嬋編著的《IBM－PC匯編語言程序設(shè)計》(第2版)。因為計算機組成原理是某些高校考研的課程，所以對于將來要考研的同學(xué)，建議他們平時看一些計算機組成原理的習(xí)題書。

5 教學(xué)方法的改革

(1)采用互動式教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

互動教學(xué)法可以使學(xué)生參與到教學(xué)過程中，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量?；咏虒W(xué)法的方式多樣，例如課堂提問、課堂練習(xí)等。教師在上課過程中應(yīng)該設(shè)計一些有意義的提問，利用提問將要講的知識點引出來，避免平鋪直敘地講解知識點，這樣讓學(xué)生帶著問題來學(xué)習(xí)知識點，會起到事半功倍的作用。例如在講解計算機的5大硬件組成時，計算機是由控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。在此可以提出這樣一個問題：你們知道平時人們說的主機是由哪些部件組成的嗎?在提問的時候暗示他們想一下自己的電腦，有的同學(xué)馬上就能反映出主機是由控制器、運算器和存儲器組成。通過這樣的學(xué)習(xí)方式，可以加深學(xué)生的印象。

課堂練習(xí)也是互動式教學(xué)一個非常重要的方法。在講解完某一個例題后，出一道類似的習(xí)題讓學(xué)生在課上完成，請學(xué)生上講臺在黑板上寫出解題步驟并進(jìn)行講解，然后再請另一個學(xué)生上來對此進(jìn)行講評。這樣可以檢驗學(xué)生的掌握情況，找到學(xué)生理解錯誤的地方，從而對癥下藥，就學(xué)生理解錯誤的知識點再進(jìn)行講解，除了能讓學(xué)生當(dāng)堂能夠掌握所學(xué)的知識點，還能舉一反三地理解知識點。

(2)在教學(xué)過程中多舉例，便于學(xué)生理解相對抽象的內(nèi)容

由于本課程基本概念多、專業(yè)術(shù)語多，是一門比較抽象的課程。因此教師在課堂講授中應(yīng)該盡量用一些通俗易懂的例子進(jìn)行教學(xué)。

例如在講解指令流水線的時候，為了便于學(xué)生理解，借助學(xué)生們?nèi)粘Ｉ钪袗酆鹊娘嬃线M(jìn)行舉例。將飲料的制作過程分為三步：生產(chǎn)瓶子、罐飲料、密閉，恰好與指令的執(zhí)行過程：取指令、分析指令、執(zhí)行指令相對應(yīng)。為了提高飲料的生產(chǎn)速度，當(dāng)?shù)谝黄匡嬃线M(jìn)行到罐飲料的步驟時，開始生產(chǎn)第二瓶飲料的瓶子；當(dāng)?shù)谝黄匡嬃线M(jìn)行到密閉的步驟時，第二瓶飲料開始罐飲料而第三瓶飲料的瓶子開始生產(chǎn)。通過這個例子，使學(xué)生易于理解指令流水線的原理。

再如在講解模型機的數(shù)據(jù)通路時，CPU與主存和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送是通過三條系統(tǒng)總線(地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線)來實現(xiàn)的。傳送地址信號的是地址總線；傳送數(shù)據(jù)信號的是數(shù)據(jù)總線；傳送控制信號的是控制總線。但是當(dāng)CPU發(fā)送數(shù)據(jù)的地址到總線時，總是有學(xué)生將地址發(fā)送到數(shù)據(jù)總線上。為了學(xué)生更好地理解這個問題，特將三種總線與城市交通相聯(lián)系進(jìn)行講解。三種總線就好比機動車道、非機動車道和人行道，自行車只能上非機動車道，人只能上人行道，汽車只能上機動車道。通過類比，將難理解的知識點與日常生活中的小事相聯(lián)系，從而既使學(xué)生學(xué)到扎實的理論知識，又不會使學(xué)生學(xué)得吃力。

(3)寓教于樂，學(xué)生在游戲中輕松掌握知識

為了便于學(xué)生掌握抽象的內(nèi)容，可以在課堂上做一些小游戲，通過游戲?qū)W生在玩樂中輕松掌握知識。

例如在講解cache的地址映像時，可以通過小游戲使學(xué)生輕松掌握地址映像的原理。cache的地址映像有直接映像、全相聯(lián)映像和組相聯(lián)映像3種。請兩組學(xué)生到講臺上，一組學(xué)生表示cache的字塊，另一組學(xué)生代表主存的字塊，要求表示主存字塊的學(xué)生在3種不同的地址映像方式下分別與哪個表示cache字塊的學(xué)生配成一對。學(xué)生在這個游戲中輕松地掌握了cache地址映像的原理。

6 結(jié)束語

本文對計算機組成與匯編語言課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了探討，通過教學(xué)改革，促進(jìn)了課程的建設(shè)與發(fā)展，為學(xué)生學(xué)好后續(xù)課程打下了一個良好的基礎(chǔ)。但是社會不斷向前發(fā)展，教學(xué)改革不是一蹴而就的，是一個長期的過程，因此加強計算機組成與匯編語言課程的教學(xué)研究在今后仍然是一項有意義的工作。