計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)方法和教學(xué)手段的研究與探索

徐興梅

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130118）

計(jì)算機(jī)組成原理課程是硬件系列課程中的核心課程，是計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)本科生的一門統(tǒng)設(shè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。從課程地位上來說，它對(duì)先導(dǎo)課和后繼課程起著承上啟下的作用，先導(dǎo)課程包括匯編語言、數(shù)字電路、模擬電路等，后繼課程包括計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等。針對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理課程的重要地位，本文分析了本門課程目前存在的問題，并著重從教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行了研究與探索。

1 存在的問題

1.1 理論教學(xué)中存在的問題

計(jì)算機(jī)組成原理課程知識(shí)范圍廣、知識(shí)容量大、難度高，這門課程要求學(xué)生系統(tǒng)地了解計(jì)算機(jī)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)，對(duì)組成計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件的功能和工作過程及部件間的連接有較全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念。它的知識(shí)體系要求應(yīng)具備系統(tǒng)性、科學(xué)性和完整性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了要將知識(shí)點(diǎn)分為“了解”“理解”“掌握”三個(gè)不同層次[1]，這就要求教師在講解內(nèi)容的時(shí)候要有側(cè)重點(diǎn)，有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。對(duì)于一些零碎枯燥的概念和抽象的原理教師不容易講解，學(xué)生更難于理解，使學(xué)生產(chǎn)生了畏難情緒，學(xué)習(xí)態(tài)度上受“重轉(zhuǎn)輕硬”的思想影響，沒有正確認(rèn)識(shí)本門課程的重要性，直接導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳，授課方式和考核方式欠缺活力。雖然很多高校現(xiàn)在已經(jīng)采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，但是仍然缺乏師生互動(dòng)，未能很好地將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。在考核方式上，仍然采用傳統(tǒng)的閉卷考試為主，學(xué)生也主要是為修學(xué)分而學(xué)習(xí)，主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性不高。

1.2 實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

計(jì)算機(jī)組成原理課程實(shí)踐教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)而言，相對(duì)較弱。一些學(xué)校存在“重軟輕硬”的思想，對(duì)硬件課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備的經(jīng)費(fèi)投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)踐教學(xué)的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備老化，對(duì)于更新速度很快的一些芯片及集成電路的性能無法在舊的設(shè)備上體現(xiàn)，更與日益更新的課程教材不相匹配，導(dǎo)致學(xué)生缺乏利用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行研究與開發(fā)的教學(xué)平臺(tái)。這種思想也影響了學(xué)生對(duì)硬件課程學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)硬件課程的實(shí)驗(yàn)不夠重視，應(yīng)付了事，實(shí)驗(yàn)效率低下，達(dá)不到鞏固理論知識(shí)的目的，嚴(yán)重影響了理論教學(xué)的效果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏先進(jìn)性，屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，很難進(jìn)行結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程基本上就是通過插拔導(dǎo)線、按動(dòng)開關(guān)與實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行溝通，缺乏先進(jìn)性[2]，因而學(xué)生無法形成一個(gè)完整的真正意義上的整機(jī)概念。而且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課堂理論內(nèi)容銜接不夠緊密，不利于知識(shí)的真正理解與掌握。

2 教學(xué)方法、教學(xué)手段的研究與探索

2.1 教學(xué)方法的研究與探索

在教學(xué)過程中采用增加新知識(shí)、新技術(shù)，結(jié)合科研課題，增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方法，改善了教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2.1.1 增加新知識(shí)、新技術(shù)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在教學(xué)過程中，在突出重點(diǎn)的同時(shí)要不斷增加一些前沿的知識(shí)和最新的技術(shù)。也就是在掌握基本的知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上兼顧新知識(shí)、新方法和新技術(shù)[3]。由于計(jì)算機(jī)學(xué)科是發(fā)展迅速的一門學(xué)科，因此在教學(xué)的過程當(dāng)中，適時(shí)地引入了一些最新研究成果（例如CPU的雙核技術(shù)及多核技術(shù)），提供關(guān)于學(xué)科發(fā)展的最新文獻(xiàn)資料，讓學(xué)生明確研究的方向，這樣可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

2.1.2 結(jié)合科研課題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力

在教學(xué)的過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師則起到引導(dǎo)的作用。在教授一些抽象概念或重要理論時(shí)，教師可以向?qū)W生提出相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生正確理解和深入思考。根據(jù)學(xué)生的具體情況，教師將一些科研題目結(jié)合到教學(xué)當(dāng)中來，啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用本課程的知識(shí)來解決問題，真正將所學(xué)應(yīng)用于實(shí)踐。這種啟發(fā)與引導(dǎo)相結(jié)合的教學(xué)方法有利于培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、主動(dòng)探索的精神和分析問題、解決問題的能力[4]。

2.1.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維

計(jì)算機(jī)組成原理課程是一門理論性及實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。要想深入理解并透徹掌握計(jì)算機(jī)組成原理的精髓，培養(yǎng)學(xué)生建立一個(gè)整機(jī)的概念，必須要親自動(dòng)手對(duì)計(jì)算機(jī)各部件和模型機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這門課程的綜合性實(shí)驗(yàn)題目可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書在實(shí)驗(yàn)室做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，由教師做指導(dǎo)。這種綜合性實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生對(duì)課堂講授的抽象的概念和原理有了進(jìn)一步的理解，而且還提高了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的能力。

在做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們將學(xué)生分成幾個(gè)小組，要求每個(gè)小組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容查閱相關(guān)資料，撰寫論文。這種創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)不僅可以加深對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理解知識(shí)及其應(yīng)用的深入理解，更重要的是通過該環(huán)節(jié)鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)造性思維[5]。

2.2 教學(xué)手段的研究與探索

教學(xué)手段上采用多媒體方式進(jìn)行教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，跟蹤學(xué)科的發(fā)展，豐富教學(xué)資源，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性。

2.2.1 利用現(xiàn)代化手段，采用多媒體方式進(jìn)行教學(xué)

采用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，使得計(jì)算機(jī)各部件抽象的工作原理直觀地展示在學(xué)生面前，大大增加了課堂教學(xué)的信息量，還可以通過動(dòng)畫形象生動(dòng)地描述某些難以用文字和語言表述的知識(shí)難點(diǎn)。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。例如，在講解馮·諾依曼模型機(jī)的時(shí)候，通過動(dòng)畫生動(dòng)地模擬了輸入設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器和輸出設(shè)備五大部件之間的有序協(xié)調(diào)運(yùn)作，使學(xué)生很直觀地了解了馮·諾依曼機(jī)的工作原理及各部件的主要作用等。

2.2.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，共享教學(xué)資源

通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)計(jì)算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)平臺(tái)，上傳學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以隨時(shí)隨地訪問課程資源，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)[6]。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，師生可以交流互動(dòng)，加強(qiáng)了學(xué)生與老師的聯(lián)系，縮短了師生之間的距離。同時(shí)通過平臺(tái)還建立了相關(guān)知識(shí)的鏈接，指導(dǎo)學(xué)生查閱與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)技能和開拓知識(shí)的能力，有效地?cái)U(kuò)大了教學(xué)空間，使更多的學(xué)生能夠通過網(wǎng)絡(luò)更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)一步掌握本門課程的相關(guān)知識(shí)。

2.2.3 跟蹤學(xué)科的發(fā)展，豐富教學(xué)資源

計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展十分迅速，教材內(nèi)容與相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀總存在一定的差異，因此及時(shí)納入最新的研究和改革成果，將相關(guān)領(lǐng)域新的發(fā)展?fàn)顩r、科研與教學(xué)改革的新成果融入到教學(xué)中就顯得尤為重要。我們可以通過更新教輔教材、錄制視頻課件、研制開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課件等方式，擴(kuò)大學(xué)生的自學(xué)空間，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。

3 結(jié)語

針對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)目前存在的問題，本研究從課程教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了研究與探索。通過改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段改善了教學(xué)質(zhì)量，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，但要從根本上解決計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)普遍面臨的問題，還有待各方面的不懈努力。

[1]李麗萍.談“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(24):54-57.

[2]袁春風(fēng),張澤生,蔡曉燕,等.計(jì)算機(jī)組成原理課程實(shí)踐教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(17):110-114.

[3]魯鵬程,易小琳,方娟,等.在計(jì)算機(jī)組成原理課程中培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(12):52-54.

[4]朱凌云.對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)的思考[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(19):37-39.

[5]陳智勇,李民政,陳宏.計(jì)算機(jī)組成原理精品課程建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(4):56-59.

[6]徐興梅.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)與研究[J].中國科技信息,2012(22):198.