知識點(diǎn)融合在《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)中應(yīng)用的探討

摘 要：本文從研究生入學(xué)考試改革出發(fā)，以考試內(nèi)容之一的《計(jì)算機(jī)組成原理》為例，對研究生統(tǒng)考形勢下計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課多知識點(diǎn)融合的課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討，希望能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；知識點(diǎn)融合；研究生入學(xué)考試

中圖分類號：TP301-4

從2009年開始，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，《計(jì)算機(jī)組成原理》也成為了研究生入學(xué)考試中的考試內(nèi)容之一。然而，作為一門重要的課程，很多計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍認(rèn)為該課程內(nèi)容抽象，理論性強(qiáng)，知識點(diǎn)廣，在學(xué)習(xí)過程中很難激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，考研復(fù)習(xí)時(shí)，該課程往往成為專業(yè)課程的軟肋。那么提高教學(xué)質(zhì)量，成為了擺在很多授課老師面前的一個(gè)問題。

1 課程特點(diǎn)及問題

《計(jì)算機(jī)組成原理》主要講述了計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分的組成以及工作原理。在本科階段該課程既是《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》、《高級語言程序設(shè)計(jì)》、《電子技術(shù)》的后續(xù)課程，又是《操作系統(tǒng)原理》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理》等課程的先導(dǎo)課程；但是，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)內(nèi)部的集成度相當(dāng)高，這些內(nèi)容太抽象，相對于學(xué)生難以理解和想象，在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中很難有激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣，且學(xué)生又覺得學(xué)了后沒多大用處，因此該課程學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直不盡人意，同時(shí)也對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)造成了影響。

2 基于《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的多知識點(diǎn)融合的教學(xué)內(nèi)容改革的探討

學(xué)生學(xué)習(xí)提不起興趣的根本原因有二：第一，學(xué)生不理解該課程在計(jì)算機(jī)整個(gè)知識體系中的重要性，第二，在計(jì)算機(jī)高集成度的今天，該課程中的知識相對抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常因概念理解不透徹而碰壁，無法提高學(xué)習(xí)積極性。

因此，在教學(xué)過程中，一方面可以嘗試用學(xué)生熟悉的內(nèi)容講解新知識，將先續(xù)課程中的知識融入到課程教學(xué)當(dāng)中，另一方面，將后續(xù)課程中的知識點(diǎn)用生活中熟悉的例子加以必要的引入和講解，讓學(xué)生有一個(gè)感性認(rèn)識，為后續(xù)課程做好鋪墊。本文以《計(jì)算機(jī)組成原理》的幾個(gè)基本知識點(diǎn)出發(fā)，對課程的知識融合進(jìn)行嘗試，希望能探索出提高教學(xué)質(zhì)量的方法。

2.1 前導(dǎo)課程與計(jì)算機(jī)組成原理的結(jié)合

（1）計(jì)算機(jī)組成原理中IEEE754標(biāo)準(zhǔn)與浮點(diǎn)型變量在內(nèi)存中的存放形式的結(jié)合

授課問題：

IEEE754標(biāo)準(zhǔn)是我院學(xué)生在計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)當(dāng)中碰見的第一個(gè)IEEE標(biāo)準(zhǔn)，在課程引入的時(shí)候如果直接介紹IEEE754學(xué)生會(huì)覺得十分突兀：感覺需要強(qiáng)記IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)格式，學(xué)生就會(huì)先入為主的簡單認(rèn)為后面的學(xué)習(xí)也是強(qiáng)記，從而失去學(xué)習(xí)的“積極性”，為后面的倦怠學(xué)習(xí)埋下伏筆。

解決方案：

在先導(dǎo)課程C語言中關(guān)于知識點(diǎn)浮點(diǎn)數(shù)的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)存放形式教材中有介紹。在課程引入的時(shí)候可以直接使用C語言學(xué)習(xí)中的例子作為知識點(diǎn)的導(dǎo)入，這樣省去了很多解釋工作，一方面提高的教學(xué)效率，另一方面也從例子本身告訴了學(xué)生課程之間是相互聯(lián)系的，引導(dǎo)學(xué)生將已有的知識和新知識結(jié)合起來學(xué)。

（2）計(jì)算機(jī)組成原理中的地址概念與C語言變量定義的結(jié)合

授課問題：

很多學(xué)生對地址的概念不是很清楚，比如地址的作用。僅僅通過課本上的解釋學(xué)生難以深入的了解地址的意義以及作用，需要通過C語言中的部分概念加強(qiáng)理解。

解決方案：

很多教師在講地址的時(shí)候喜歡打門牌號的比方，但是，C語言教材變量的描述中已明確說明“編譯系統(tǒng)給每一個(gè)變量名分配了對應(yīng)的內(nèi)存地址。從變量中取值，實(shí)際上是通過變量名找到相應(yīng)的內(nèi)存地址，從該存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)。”通過對已有教材的知識點(diǎn)的強(qiáng)調(diào)，“喚醒”學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不太注意的問題，加強(qiáng)記憶、理解。

（3）計(jì)算機(jī)組成原理地址線與數(shù)字邏輯中的譯碼器之間的結(jié)合

授課問題：

存儲(chǔ)器的容量擴(kuò)展是一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)，但是這個(gè)內(nèi)容并不難，但是考試做畫圖題時(shí)，學(xué)生往往錯(cuò)漏百出。地址的概念在數(shù)字電路中不止一次提到，它的根本在于譯碼器的使用。

解決方案：

存儲(chǔ)器的容量的擴(kuò)展的實(shí)質(zhì)就是增加地址線，地址線的增加就是在原始地址線的基礎(chǔ)上加上譯碼器，地址的形成也是一個(gè)譯碼的過程，把這個(gè)概念點(diǎn)清楚了，剩下的問題就容易解決了。

（4）計(jì)算機(jī)組成原理中的總線與C語言中的指針的結(jié)合

授課問題：

計(jì)算機(jī)中的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線中數(shù)據(jù)的輸入輸出的方向也是學(xué)生經(jīng)常忽視的內(nèi)容，在畫電路示意圖的時(shí)候往往隨意標(biāo)注方向，尤其是畫地址線的時(shí)候經(jīng)常畫成雙向線。

解決辦法：

C語言中指針的設(shè)置的實(shí)質(zhì)就在于地址是不能修改的，但是可以通過自加自減的方式在不改變物理地址本身的情況下來訪問相鄰的內(nèi)存單元。通過對指針概括性的講述然后與計(jì)算機(jī)中的地址概念進(jìn)行對比學(xué)習(xí)，學(xué)生對C語言以及計(jì)算機(jī)組成原理有了更進(jìn)一步的理解。

用已學(xué)過的知識點(diǎn)甚至是實(shí)例來解釋新的概念，一方面提高了知識本身的“專業(yè)性”，加強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，另一方面，提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題的能力，為研究生階段學(xué)習(xí)打下一個(gè)更寬更堅(jiān)實(shí)專業(yè)知識平臺(tái)。

2.2 后續(xù)課程與計(jì)算機(jī)組成原理之間的結(jié)合

和C語言、數(shù)字電路一樣，作為先導(dǎo)課程計(jì)算機(jī)組成原理中也有很多知識在后續(xù)課程中得到了印證。

（1）計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語言類課程、接口類課程的結(jié)合

計(jì)算機(jī)組成原理課程中有一個(gè)專門的章節(jié)講述指令系統(tǒng)，這與80×86匯編語言中前面的內(nèi)容有一部分是重疊的，以其中的尋址方式知識點(diǎn)為例，在匯編語言以及硬件相關(guān)的后續(xù)課程中（單片機(jī)應(yīng)用，嵌入式等課程）也出現(xiàn)了，但是確又不完全相同，學(xué)生在多次學(xué)習(xí)尋址方式以后對后續(xù)課程中該知識點(diǎn)早已失去學(xué)習(xí)的興趣，往往想當(dāng)然的就把80×86中的尋址方式當(dāng)成了其他機(jī)型里對應(yīng)的尋址方式。

出現(xiàn)問題的原因在于計(jì)算機(jī)組成原理這門課主要是借助80×86機(jī)講清楚尋址方式的概念，但不是所有機(jī)型都與80×86機(jī)尋址方式一樣，在講尋址方式的時(shí)候要最好通過比較讓學(xué)生知道這樣的問題，通過說明尋址方式的必要性講出尋址方式的本質(zhì)，讓學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中能夠舉一反三。

（2）計(jì)算機(jī)組成原理與操作系統(tǒng)的結(jié)合

操作系統(tǒng)原本就是為了加強(qiáng)用戶的體驗(yàn)在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上，加上了很多服務(wù)與功能。在講授計(jì)算機(jī)組成原理時(shí)可以通過列舉日常生活中常見的例子將操作系統(tǒng)相關(guān)知識融入進(jìn)去，讓學(xué)生有一個(gè)感性的認(rèn)識，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的時(shí)候?qū)τ谶@些概念不至于太陌生。

例如，組成原理中并行處理的技術(shù)與操作系統(tǒng)中的程序并發(fā)執(zhí)行十分相似。操作系統(tǒng)的多任務(wù)處理在日常生活當(dāng)中十分常見，在講并行處理技術(shù)的時(shí)候，可以將操作系統(tǒng)的多任務(wù)處理作為知識點(diǎn)的引入，通過對日常生活中常見的現(xiàn)象解釋，來講清楚相應(yīng)的知識點(diǎn)。學(xué)生可以通過理解日?，F(xiàn)象的發(fā)生來理解硬件運(yùn)行的實(shí)質(zhì)。

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的本質(zhì)是通過對80×86機(jī)工作原理的講授，希望學(xué)生了解到一般的計(jì)算機(jī)組成和工作原理。教學(xué)的最終目的是要學(xué)生將學(xué)到的知識舉一反三，能夠應(yīng)用到各類計(jì)算機(jī)當(dāng)中去，這一門課程既是專業(yè)課又是計(jì)算機(jī)知識普及課程，不僅僅要普及硬件知識，另外還要對相關(guān)的知識進(jìn)行引入，讓學(xué)生對后續(xù)的專業(yè)知識有一個(gè)感性認(rèn)識，為后續(xù)課程的講授打好基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程理論性很強(qiáng)，多數(shù)內(nèi)容以理解為主，多專業(yè)課程相互結(jié)合，一方面讓學(xué)生明白課程與課程之間內(nèi)容交叉的現(xiàn)象，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神及綜合能力；另一方面還能提高教師的業(yè)務(wù)水平，提高學(xué)生在社會(huì)環(huán)境中的競爭力。

計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生考試自2009年起將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程進(jìn)行了統(tǒng)考，雖然加大了考試的難度，但是，這恰好反映計(jì)算機(jī)各專業(yè)課之間是緊密聯(lián)系在一起的，缺了任何一門課程都不行，也反映了該專業(yè)對研究生在知識層面上的要求。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中不僅僅拘泥于課程本身，更重要的是對計(jì)算機(jī)專業(yè)知識在更高層次上作出整體的把握。所有的專業(yè)教師在授課過程中也應(yīng)當(dāng)遵循這樣的原則，即除了對本課程的知識掌握熟練以外，還應(yīng)該對課程的知識外延要有一個(gè)全局的認(rèn)識。

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域本身就是一個(gè)講究一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作的領(lǐng)域，教師授課過程當(dāng)中更要注重這一點(diǎn)，一方面應(yīng)用學(xué)生已有的知識來解釋新的知識，另一方面，要做好服務(wù)意識，將本課程與后續(xù)課程中交叉的知識點(diǎn)利用日常的一些應(yīng)用、現(xiàn)象加以介紹，為后續(xù)課程做好鋪墊，只有這樣高校才能培養(yǎng)出適合計(jì)算機(jī)專業(yè)發(fā)展的，能夠在計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟的綜合性人才。

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作者簡介：繆賢浩（1982-），男，湖北黃石人，碩士，講師，主要研究方向：硬件，嵌入式方向。

作者單位：湖北理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北黃石 435003