關(guān)于《計算機(jī)組成原理》課程教學(xué)改革的探討與實踐

張妍琰 郭 猛

摘要:《計算機(jī)組成原理》是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修課,同時也是該專業(yè)考研要求的統(tǒng)考專業(yè)課之一。通過對《計算機(jī)組成原理》課程現(xiàn)狀的分析,指出了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。從教學(xué)內(nèi)容、方法和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面對該課程提出了改革的構(gòu)想,并在實際教學(xué)過程中加以實踐,從而提高了該門課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:計算機(jī)組成原理;教學(xué)改革;教學(xué)實踐

1引言

《計算機(jī)組成原理》是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(本科) 必修課程。它《電工學(xué)》、《數(shù)字邏輯》的后繼課程,同時又是《計算機(jī)操作系統(tǒng)》、《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等課程的先導(dǎo)課程,與多門專業(yè)課有著緊密的聯(lián)系。本課程有著工程性、實踐性、技術(shù)性比較強的特點,是一門難度較高的專業(yè)課程。這門課程可以培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦能力,提高實驗技能。而且該課程是各高?？佳幸蟮慕y(tǒng)考專業(yè)課之一。所以,如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好這門專業(yè)課,對于他們?nèi)蘸髮I(yè)的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步深造都有著重要的意義

2傳統(tǒng)課程教學(xué)過程中存在的問題

《計算機(jī)組成原理》課程教學(xué)長期以來以理論教學(xué)為主, 輔以少量實驗教學(xué)。對于學(xué)生而言, 學(xué)習(xí)過程具有較大的難度, 教學(xué)效果很難達(dá)到理想的水平, 教學(xué)中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1缺乏好的《計算機(jī)組成原理》教材和課件。長期以來,專業(yè)課教材的選定都比較隨意,由任課教師自己指定,而大多數(shù)《計算機(jī)組成原理》課程的教材都是理論性較強, 內(nèi)容抽象, 較陳舊或較窄,缺乏與前沿技術(shù)的結(jié)合,教材中的知識點多且雜。目前,多數(shù)老師在授課時已經(jīng)結(jié)合了多媒體的教學(xué)方式,但對于多媒體的利用還不夠充分,多媒體課件的內(nèi)容多數(shù)是以文本為主,配合少量的圖形和動畫,跟以前的“板書”差不多,很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2教學(xué)方法不夠靈活。長期以來,組成原理課程主要采取的都是一種“灌輸式”的教學(xué)方法, 對啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法采用得比較少, 沒有充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性, 忽略了學(xué)生的主體地位。

2.3教學(xué)內(nèi)容理論性過強。由于該課程知識點多、概念性強而抽象,多數(shù)教師在教學(xué)中又缺少理論與實踐相結(jié)合的具體內(nèi)容, 授課枯燥抽象, 學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到不易理解。實踐性環(huán)節(jié)也薄弱。學(xué)生缺少自己動手設(shè)計一個具體實例的過程, 參與研究性學(xué)習(xí)的機(jī)會太少, 不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。據(jù)學(xué)生反映, 雖然學(xué)了《計算機(jī)組成原理》課程,但是由于沒有親手實踐,或?qū)嵺`太少,所以只掌握了一些基本的概念, 而對組成原理的原理和高級應(yīng)用仍是似懂非懂, 學(xué)習(xí)效果不佳。

2.4缺乏互動。組成原理課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以理論課為主,輔以少量實驗,與學(xué)生的互動只能通過作業(yè)和實驗,所以很多學(xué)生在完成作業(yè)的時候遇到困難無法及時解決,只能留待下一次理論教學(xué)時,聽老師講解。無法做到有問題及時問,及時解決,這樣就在很大程度上打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性。

3為改革該課程而采取的措施

3.1理論教學(xué)過程中采取的措施。

3.1.1選擇合適的教材。從課本內(nèi)容出發(fā),并綜合考慮了各個高校指定的考研參考教材之后,筆者偏向選擇高等教育出版社出版,由唐朔飛主編的《計算機(jī)組成原理》。該教材內(nèi)容豐富,涵蓋的知識點比較全面,在授課的時候可以根據(jù)課時的多少對授課內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇,將重點放在難度較高的七、八、九、十這四章,而前面較為簡單的六章,可以分配較少的學(xué)時。

3.1.2充分利用多媒體教學(xué)。“工欲善其事,先利其器”,對于教師來說,課件就是我們的“器”?，F(xiàn)在制作課件的軟件越來越多,教師應(yīng)該采用更為先進(jìn)的技術(shù)來制作課件,而不能僅限于使用PPT的文檔。PPT雖然使用簡單,容易上手,但是能制作的動畫效果非常有限。筆者嘗試使用了FLASH制作的一些實例,如尋址方式這一節(jié),在授課時,學(xué)生聽課的積極性果然有所提高。FLASH制作的動畫,不僅色彩豐富,而且動感十足,以往在講解尋址方式這一節(jié)時,因為概念過于抽象,即使配合圖解,學(xué)生也很難理解,但是FLASH不同于靜態(tài)的圖片,它采用動畫的形式,形象的解釋了尋址的原理,讓學(xué)生真正看到了尋址的整個過程,讓他們留下了深刻的印象。

3.1.3打破傳統(tǒng)教學(xué)模式,調(diào)動學(xué)生的主觀能動性?！笆谥贼~不如授之以漁”,傳統(tǒng)的“灌輸式”只是把知識點生硬的“交”給了學(xué)生,而沒有把學(xué)習(xí)的方法教給學(xué)生。建議采用提問式授課方式, 不僅可以在課堂中實現(xiàn)互動,還可以培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。每次開始授課前,教師提一些與上次授課有關(guān)的內(nèi)容, 這樣一方面可以了解學(xué)生課后的復(fù)習(xí)惰況, 另一方面可以更好地與新課內(nèi)容銜接起來。在講授新內(nèi)容的時候, 設(shè)計好各種問題, 將原理用一個個問題引出來。在講述答案前, 請學(xué)生自己考慮一下可以用什么方法解決提出的問題。通過提問, 讓學(xué)生主動去思考解決的方法比較自己的解決方法和已有方法的不同, 從而學(xué)到好的思維方法。

3.1.4利用網(wǎng)絡(luò)增強互動,設(shè)立網(wǎng)上答疑機(jī)制。教師可以通過自己建立網(wǎng)站或開設(shè)博客的形式,建立網(wǎng)上答疑區(qū)。隨著Internet的普及應(yīng)用,上網(wǎng)已經(jīng)成為了人們生活的一部分,而校園網(wǎng)的建設(shè)也使得學(xué)生們上網(wǎng)越來越方便。通過網(wǎng)上答疑的形式,可以讓學(xué)生第一時間將學(xué)習(xí)中遇到的問題反映給教師,有什么好的學(xué)習(xí)建議也可以隨時與教師進(jìn)行交流互動,從而大大提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

3.1.5綜合利用多種教學(xué)方法,不再一味地灌輸和死記硬背。組成原理中很多的所謂“原理”,其實都是大家在日常生活中司空見怪的東西,只是沒有引起大家的思考和重視。比如,在講解《總線判優(yōu)控制》部分的時候,教材上只對集中控制的3種優(yōu)先權(quán)仲裁方式進(jìn)行了較簡單的敘述,另配有3個圖解,學(xué)生不太好理解。筆者嘗試,在課堂教學(xué)進(jìn)行到這一節(jié)時,先按照課本上的內(nèi)容把概念講一遍,然后引入生活中的一個實例:假如老師在教室內(nèi),學(xué)生在門外,某學(xué)生(或某些)過來敲門想要進(jìn)入教室——敲門就相當(dāng)于總線請求,老師若聽不出來具體是哪個(或哪些)學(xué)生,那么接下來,他可以采用三種方案確定門外學(xué)生的身份:①掏出點名冊,按順序詢問,學(xué)生只回答是或不是,直到查出某個學(xué)生的名字;②掏出點名冊,不是從1號開始,而是隨機(jī)從點名冊中選取學(xué)生姓名進(jìn)行核對,可以正序也可以倒序,直到詢問出結(jié)果;③學(xué)生自報家門。前面兩種方法,我們?nèi)粘Ｉ钪懈静挥玫?因為太笨太不靈活了。類似的情況很多,我們在同步通訊、異步通訊、CACHE映射的幾種方式、虛擬存儲器的段式、頁式管理方式等等方面,都可以采用類似的教學(xué)手法。

3.2實踐教學(xué)環(huán)節(jié)采取的措施。

《計算機(jī)組成原理》課程是一門技術(shù)學(xué)科, 不但要有相當(dāng)?shù)目茖W(xué)成分, 而且從實現(xiàn)來看工程技術(shù)的含義更多, 對學(xué)生的動手能力有較高的要求。然而目前, 我系的《計算機(jī)組成原理》課程仍然是以實踐性實驗為主,設(shè)計性,研究性試驗較少。而且受實驗條件所限,學(xué)生很少有機(jī)會自己設(shè)計一個實驗。目前,我系配套的實驗設(shè)備是啟東計算機(jī)總廠的DICE-2型計算機(jī)組成原理實驗箱。以前的實驗環(huán)節(jié),采用的是學(xué)生在實驗箱上連線路,撥動撥碼開關(guān),通過發(fā)光管來顯示輸出。一般在學(xué)生不熟悉的情況下,光是講解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路連線就需要費用很大的時間。

筆者考慮,通過軟件的方式,加大虛擬實驗的比例,即在計算機(jī)上通過軟件來完成相應(yīng)的實驗。如聯(lián)機(jī)微指令這個實驗,原來需要在實驗箱上撥動開關(guān),通過數(shù)碼管顯示輸出結(jié)果,不太方便和直觀,現(xiàn)在通過使用FLASH制作的交互式動畫,只需學(xué)生將屏幕上出現(xiàn)的虛擬芯片正確設(shè)置,就可以得到實驗結(jié)果。這樣不僅在實驗“硬”條件不足的情況下仍能進(jìn)行試驗,而且可以借助軟件在學(xué)生操作錯誤的時候給出錯誤提示,大大減輕了教師的負(fù)擔(dān)。

目前,我校對于課程實踐方面也越來越重視, 一直在加強教學(xué)活動中學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)和動手能力的培養(yǎng)。相信隨著實驗室的完善,可以開展的實驗的類型也將會越來越多。

4結(jié)束語

《計算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)改革是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。筆者力圖從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的制定等方面對該課程進(jìn)行深入改革, 給學(xué)生建立一個完整的學(xué)習(xí)架構(gòu),同時提高學(xué)生的動手能力,自學(xué)能力。計算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng), 實際上是多門單獨的課程堆砌而成, 在對《計算機(jī)組成原理》課程進(jìn)行建設(shè)的同時, 也必須對計算機(jī)學(xué)科其他課程進(jìn)行建設(shè),這樣才能真正提高計算機(jī)專業(yè)目前的教學(xué)水平。

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