“計算機原理”課程教學模式的新探索

摘要：本文介紹了我院“計算機原理”課程組在總結(jié)課程教學特點的基礎(chǔ)上大膽改革，創(chuàng)新性地提出了四維教學模式。通過兩年教學實踐表明，新的教學模式可以極大提高學生學習興趣、鞏固課本知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：原理課程；教學模式；教學改革；創(chuàng)新實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1引言

“計算機原理”作為計算機專業(yè)的核心課，學生對其內(nèi)容掌握的好壞程度直接影響到其后續(xù)課程的學習。然而反饋調(diào)查和課堂跟蹤發(fā)現(xiàn)，學生在傳統(tǒng)的“課堂講授+課后實驗”的教學模式下并不能深入體會計算機系統(tǒng)的工作原理和運行過程，尤其對計算機軟硬件如何配合、網(wǎng)絡(luò)遠程計算、多核計算等內(nèi)容掌握不夠。如若在課堂教學中擴充這方面的內(nèi)容，教師又沒有充足的時間讓學生掌握經(jīng)典的計算機原理知識。如何讓學生既深入掌握基本的原理知識，又了解最新的設(shè)計技術(shù)；既理解現(xiàn)有計算機運行模式，又結(jié)合未來發(fā)展鍛煉創(chuàng)新思維？這一直是課程組在“計算機原理”課程教學中深入思考的問題[1][2]。為此課程組經(jīng)過多次研討，深入分析原理課程教學的難點，并提出了適應(yīng)本課程的新教學模式，即“課堂講授+綜合設(shè)計+創(chuàng)新實踐+網(wǎng)絡(luò)教學”的四維教學模式。經(jīng)過兩年多時間的實踐，思維教學模式取得了良好的效果，學生掌握的知識面更寬了；對經(jīng)典原理知識的理解更深了；對未來計算機的設(shè)計更有主見了?！坝嬎銠C原理”課程也相繼被評為湖南省精品課程和國家精品課程[3]。在此，本人就這種新的教學模式作一個簡單闡述，希望得到各位同行的批評與指正。

2“計算機原理”課程教學特點分析

與其他類型課程不同，原理類課程教學必須一絲不茍、按部就班、環(huán)環(huán)相扣；同時又要深入淺出，啟迪思維。因此，“計算機原理”課程教學是對教師整體水平的巨大挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)要求教師不能僅僅通過課堂把知識灌輸給學生，也要求教師必須不斷更新教學和實驗內(nèi)容，跟上計算機發(fā)展步伐。概括起來說，“計算機原理”課程教學具有如下幾個要求：

1) 深入淺出，把經(jīng)典原理知識講深講透。由于學生是初次接觸深奧的專業(yè)技能，課程教學的目的就是要讓學生了解計算機工作的基本原理和基本過程，教師必須讓學生深入掌握經(jīng)典的原理知識。

2) 靈活運用，把前述基礎(chǔ)課程的知識貫穿起來。在講述“計算機原理”課程前，學生學習了“電路分析”、“數(shù)字電子技術(shù)”、匯編語言等專業(yè)基礎(chǔ)課程，但他們并不能深入理解這些知識對掌握計算機系統(tǒng)工作原理的作用，課程教學必須要把這些知識穿插起來，靈活運用，讓學生感覺到學有所用。

3) 適時發(fā)揮，把前沿技術(shù)與經(jīng)典原理相結(jié)合。由于計算機發(fā)展速度之迅猛，教師需要結(jié)合經(jīng)典原理講解，并進行適當延伸，引導學生利用課余時間學習一些新的技術(shù)，以作為課堂教學的有意補充。

4) 啟迪思維，把探索與創(chuàng)新作為教學的根本宗旨。不論課程教學如何改革，學生永遠是學習的主體，發(fā)揮學生的主觀能動性，積極思考、勇于探索，并通過網(wǎng)絡(luò)信息檢索、課程綜合設(shè)計、課余實踐等活動強化課堂學習內(nèi)容，拓寬知識面才是“計算機原理”教學的根本宗旨。

從上述分析可以看出，傳統(tǒng)“課堂教授+課后實驗”的教學方法顯然不能適應(yīng)課程在新時期建設(shè)的需要，導致學生一方面感覺“說不清”、即理解得不夠深入，另一方面感覺“吃不飽”、即了解得不夠?qū)挿?。為此，我們必須從教學時間、教學場地和教學手段上對課程教學方法進行拓展，探索新的教學模式和方法。

3四維教學模式闡述

“計算機原理”的四維教學模式從傳統(tǒng)的“課堂講授+綜合設(shè)計”的二維拓展為“課堂講授+綜合設(shè)計+創(chuàng)新實踐+網(wǎng)絡(luò)教學”的四維，其中課堂講授是基礎(chǔ)，幫助學生建立計算機系統(tǒng)整機工作原理和過程的概念；綜合設(shè)計是關(guān)鍵，讓學生通過綜合實驗驗證計算機系統(tǒng)的工作原理和過程；創(chuàng)新實踐是動力，依托學校大學生創(chuàng)新實驗基地和教研室科研條件，提供各種創(chuàng)新實踐機會，以此激發(fā)學生學習課程的動力；網(wǎng)絡(luò)教學是平臺，為學生營造一個隨時隨地學習、按需學習的集中的資源平臺。

當然，四維教學模式不是簡單的孤立的四個方面，而是有機協(xié)調(diào)的整體。教師掌握四維教學模式必須把握好如下幾個方面：

3.1發(fā)揮課堂教學的基礎(chǔ)和引導作用

課堂教學就是要給學生一個清晰的整體概念，告訴學生課程的學習目標、學習范圍、學習方法，并對重點難點內(nèi)容進行詳細闡述，幫助學生真正理解計算機的工作原理。同時，課堂教學中需要把本課程與前述課程所學知識貫穿起來，并對后續(xù)即將學習的“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程進行簡單說明，讓學生明確知識的組織脈絡(luò)，理順各門課程間的關(guān)系和作用。此外一點，也是課堂教學最重要的一點，即需要充分發(fā)揮課堂教學的啟發(fā)和引導作用，站在學生學習的角度，逐步啟發(fā)和引導他們對計算機系統(tǒng)工作原理中的各種問題進行探索和思考，激發(fā)他們在課余時間查閱資料，自主學習并創(chuàng)新實踐。

3.2通過綜合設(shè)計強化動手能力

單純講解枯燥的原理知識顯然難以激發(fā)學生的學習熱情，也不能消除學生在學習中的各種疑問?！坝嬎銠C原理”課程還需要發(fā)揮綜合設(shè)計的強化作用，一方面幫助學生驗證各種原理，并切身感受計算機的工作過程；另一方面可以通過調(diào)整和補充實驗內(nèi)容，訓練他們的動手設(shè)計能力，檢驗他們對所學知識的理解。由于“計算機原理”綜合課程設(shè)計的內(nèi)容具有一定的綜合性和復(fù)雜性，因此課程教學中需要對學生進行分組，并安排專門的實驗輔導老師進行指導。在具體實踐中，課程組采用了自主研發(fā)的綜合實驗平臺，設(shè)計了一個8位CPU設(shè)計實驗，使學生真正了解了CPU的工作過程和設(shè)計方法。

3.3鼓勵創(chuàng)新實踐，激發(fā)學習動力

學以致用，這是原理課程教學中必須堅持的基本觀念。那么怎樣才能讓學生把所學的知識應(yīng)用起來呢？一個簡單有效的辦法就是讓學生開闊思維，按照自己的靈感和創(chuàng)意進行一定的設(shè)計和制作。課程組在具體教學中采用了如下幾個途徑：①讓學生參與各種科研活動，和本專業(yè)的博士、碩士一道探尋各種前沿問題；②鼓勵學生參加大學生電子設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯等學科競賽活動；③充分利用學院微電子創(chuàng)新中心，讓學生參與各種創(chuàng)新活動，進行學術(shù)論文閱讀和交流。通過上述三個方面的努力，大大地激發(fā)了學生的學習動力，課堂氣氛也逐漸活躍，大家在學習書本知識的同時，還會積極思考自己的作品該如何設(shè)計和改進。

3.4豐富網(wǎng)絡(luò)教學資源，滿足多樣化學習需要

借助網(wǎng)絡(luò)教學平臺進行教學是未來教學的必備條件。開展網(wǎng)絡(luò)教學的前提是豐富網(wǎng)絡(luò)教學資源，以滿足不同學生對相關(guān)知識的多樣需求。課程組充分利用學校網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化教學平臺積極開展網(wǎng)絡(luò)教學活動。先后開辟了“計算機歷史溯源”，“光計算機技術(shù)”，“生物計算機技術(shù)”和“多核計算機技術(shù)”等專題欄目，由專門教師負責收集、整理相關(guān)材料。由于課堂教學電腦已經(jīng)接入教學平臺所在網(wǎng)絡(luò)，教師上課也可以利用豐富的網(wǎng)絡(luò)教學資源對課堂內(nèi)容進行補充。學生可以隨時隨地查閱相關(guān)資料，開展相關(guān)討論和交流。網(wǎng)絡(luò)教學平臺的建設(shè)與利用大大拓展了教學空間。

4結(jié)束語

原理課程教學天生存在內(nèi)容抽象、講述枯燥、疑難點多等問題。課程組對“計算機原理”課程教學進行了歷時兩年的大膽改革，通過總結(jié)歸納本課程教學特點，創(chuàng)新性地提出了“計算機原理”課程四維教學模式。文章對這種新的教學模式進行了詳細闡述，給出了相關(guān)注意事項。四維教學模式強調(diào)了網(wǎng)絡(luò)教學和實踐教學思想[4][5]，可以應(yīng)用到其他原理類課程教學中。下一步教學研究將更多關(guān)注該教學模式中四個方面的內(nèi)部關(guān)系，力爭四個方面相互配合、形成整體合力。

參考文獻

[1] 姚偉. 計算機教育應(yīng)用發(fā)展模式的現(xiàn)實思考[J]. 開封大學學報，2005，19(4).

[2] 韓君，張淑芳. 也談在計算機課程教學中實施創(chuàng)新教育[J]. 宿州教育學院學報，2006，9(3).

[3] 彭麗英. 從做精品課程看計算機課程教學[J]. 電腦知識與技術(shù)(學術(shù)交流)，2007，3(18).

[4] 張小巧，郭根生. 淺析網(wǎng)絡(luò)教學與傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢互補關(guān)系[J]. 電化教育研究，2008，(2).

[5] 印文霞. 強化實踐教學培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J]. 成人教育，2008，(6).