獨(dú)立學(xué)院“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)改革的研究

孟銳

摘 ?要： 闡述了獨(dú)立學(xué)院開(kāi)設(shè)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的重要性，分析課程的教學(xué)現(xiàn)狀，介紹在授課過(guò)程中采用的提高教學(xué)效果的各種教學(xué)方法，如多媒體技術(shù)、對(duì)比式的教學(xué)、分組一幫一等。作者根據(jù)其教學(xué)實(shí)踐提出了針對(duì)該課程的一些教學(xué)改革措施和可行的考核方案。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)組成原理; 獨(dú)立學(xué)院; 教學(xué)改革; 考核

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2019）10-78-02

Abstract： This paper expounds the importance of offering the "Principles of Computer Composition" course in independent colleges， analyses the current teaching situation of the course， and introduces various teaching methods used in the teaching of course for improving the teaching effect， such as multimedia technology， comparative teaching， grouped one help one， etc. According to the teaching practice， some teaching reform measures and feasible assessment schemes are put forward for the course.

Key words： principles of computer composition; independent colleges; teaching reform; assessment

0 引言

在工科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中，計(jì)算機(jī)組成原理這門(mén)課程是一門(mén)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其在培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本組成及各個(gè)部件的功能方面起著舉足輕重的作用[1]。近年來(lái)隨著大規(guī)模集成電路以及門(mén)陣列芯片的廣泛應(yīng)用，在教學(xué)過(guò)程中已經(jīng)很少見(jiàn)到分立元器件，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能直觀地接觸和了解課程所涉及到的功能器件，使得學(xué)生的積極性大大降低，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果，特別是在三本院校情況更是如此。本文結(jié)合作者自身多年來(lái)對(duì)該課程的授課經(jīng)驗(yàn)以及獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，探索能夠提高該課程教學(xué)效果的教學(xué)方法和手段。

1 獨(dú)立學(xué)院開(kāi)設(shè)該課程的重要性及現(xiàn)狀

結(jié)合我院以培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)計(jì)劃，在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，計(jì)算機(jī)組成原理課程在工科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)是一門(mén)重要的硬件專業(yè)課程，對(duì)后續(xù)的軟硬件課程（接口、操作系統(tǒng)、軟件工程）產(chǎn)生著重要的影響。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部件及其工作原理，能夠建立一個(gè)完整的整機(jī)概念，讓學(xué)生能夠初步具備相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。同時(shí)由于嵌入式的電子產(chǎn)品的普及，目前對(duì)于硬件方面的人才需求需求量較大。

目前各大院校都在不斷地進(jìn)行教學(xué)改革、完善教學(xué)環(huán)境、更新教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，但是由于硬件課程有其自身的特點(diǎn)，比如學(xué)生對(duì)課程中所涉及的元器件沒(méi)有直觀的認(rèn)識(shí)、課程教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件有限等，因此相對(duì)于軟件課程的教學(xué)改革效果不是很明顯，學(xué)生對(duì)硬件課程的積極性不高，三本院校情況更不理想。首先是硬件教學(xué)需要的經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)條件、師資水平、科研氛圍等方面不足，對(duì)硬件教學(xué)的重視程度不夠，由于實(shí)驗(yàn)條件所限基本只講理論或圖示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根本不懂“接口”這一軟硬件結(jié)合的技術(shù)。其次，大部分學(xué)生從未打開(kāi)過(guò)機(jī)箱，根本不認(rèn)識(shí)CPU、總線、內(nèi)存條，也不知道串口、并口在哪里。因此在獨(dú)立學(xué)院進(jìn)行硬件課程的教學(xué)改革刻不容緩。

2 課程教學(xué)改革措施

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

大多數(shù)院校目前在該課程的內(nèi)容安排上，主線以組成計(jì)算機(jī)的五大部件為主，包括了運(yùn)算器和運(yùn)算方法、現(xiàn)代多層次的存儲(chǔ)器、CPU、總線系統(tǒng)以及I/O接口等，介紹了每一個(gè)功能部件的基本工作原理及在整機(jī)系統(tǒng)中的作用。課程的內(nèi)容仍然與過(guò)去大相徑庭，主要以8086為主體，不能與時(shí)俱進(jìn)，陳舊的教學(xué)內(nèi)容雖然比較成熟并具有代表性，但是同時(shí)也會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式的電子產(chǎn)品層出不窮，技術(shù)在不斷地革新[2]。作為培養(yǎng)未來(lái)技術(shù)人才的高校當(dāng)然不能停滯不前，教師需要不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)在授課過(guò)程中引進(jìn)一些目前比較流行的新技術(shù)、新理念、新架構(gòu)，比如微處理器的雙核和多核技術(shù)、串口硬盤(pán)和并口硬盤(pán)有何區(qū)別、最具實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景的USB接口技術(shù)等。

2.2 教學(xué)方法及教學(xué)手段的改革

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的教學(xué)平臺(tái)不斷涌現(xiàn)出來(lái)，有效地完善和改進(jìn)了教學(xué)過(guò)程。由于課程本身原理性比較強(qiáng)、內(nèi)容比較抽象、邏輯性差，因此在教學(xué)過(guò)程中容易造成學(xué)生興趣減少，影響教學(xué)效果。先進(jìn)合理的教學(xué)方法和手段會(huì)收到事半功倍的效果，也是學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的必要條件[3]。授課過(guò)程中采用多媒體教學(xué)已經(jīng)常態(tài)化了，它能使學(xué)生直觀有重點(diǎn)地了解教學(xué)內(nèi)容?，F(xiàn)在的多媒體不僅能制作靜態(tài)的文字演示，也能制作動(dòng)畫(huà)，以動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行教學(xué)演示，例如在介紹運(yùn)算器、CPU的控制器設(shè)計(jì)微程序控制器等內(nèi)容時(shí)可以設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的演示畫(huà)面，機(jī)器指令的執(zhí)行周期、CPU內(nèi)容各個(gè)功能部件（PC、AR、IR、CU等）如何協(xié)同工作都能直觀演示出來(lái)，如圖1所示，加深學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

采用對(duì)比式的教學(xué)方式，可以在授課中將課程與其他硬件課程如單片機(jī)、微機(jī)原理、嵌入式等進(jìn)行對(duì)比介紹。同時(shí)也可以在內(nèi)容講解的過(guò)程中進(jìn)行比對(duì)介紹，例如在介紹指令系統(tǒng)時(shí)可以將教材中的模型機(jī)5條指令系統(tǒng)與當(dāng)下常用的處理器進(jìn)行對(duì)比介紹，使學(xué)生了解CPU的指令系統(tǒng)應(yīng)該包括哪些基本類型及主要功能。

同時(shí)由于獨(dú)立學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)程度參差不齊，教學(xué)中常常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生對(duì)教學(xué)需求有較大不同。結(jié)合我院學(xué)生的實(shí)際，在教學(xué)中可以采用啟發(fā)式的引導(dǎo)教學(xué)和分組一幫一的教學(xué)，以啟發(fā)學(xué)生思考和提問(wèn)為主，教師講解為輔，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。同時(shí)采用一幫一的分組教學(xué)，讓學(xué)生之間互相影響、互相幫助，提高教學(xué)效果。

在課程的教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行角色替換，讓學(xué)生由“被動(dòng)接受者”變成“主動(dòng)探究者”更有利于培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)的能力。例如在總線系統(tǒng)這一部分內(nèi)容針對(duì)總線的基本概念、連接方式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、總線接口、總線的仲裁等問(wèn)題可以讓學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)、分組討論提出問(wèn)題、然后在課堂上由學(xué)生進(jìn)行講解，根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題及講解中存在的問(wèn)題，由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。學(xué)生通過(guò)獨(dú)立探索、協(xié)作學(xué)習(xí)、成果匯報(bào)等環(huán)節(jié)既可以加深對(duì)內(nèi)容的理解，也激發(fā)出學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生找到自身在學(xué)習(xí)中存在的不足之處，從而達(dá)到意想不到的學(xué)習(xí)效果。

3 考試制度的改革

考試是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒，以成績(jī)促進(jìn)學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)課程充分重視起來(lái)。因此對(duì)課程的考核要摒棄傳統(tǒng)的單一閉卷考試形式。結(jié)合我院目前倡導(dǎo)的以學(xué)生為主的主題教學(xué)改革，充分重視過(guò)程考核，加大對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的考查，采用每章節(jié)完成進(jìn)行一次小測(cè)驗(yàn)，成績(jī)計(jì)入最終總成績(jī)。同時(shí)秉承獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用型人才的目標(biāo)，注重學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，側(cè)重考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。最終的成績(jī)組成為：卷面成績(jī)+過(guò)程考核成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)作者多年從事計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)體會(huì)，提出了針對(duì)獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生在教學(xué)內(nèi)容、授課方式、教學(xué)手段和課程考核方式等方面的一些觀點(diǎn)。通過(guò)在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選取以及采用對(duì)比式、一幫一分組式的教學(xué)都在教學(xué)過(guò)程中明顯地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。同時(shí)作為一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)硬件專業(yè)基礎(chǔ)課程，更重要的還是要提高學(xué)生的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力，這也是作者后續(xù)在教學(xué)中要繼續(xù)深入研究的。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 白中英.計(jì)算機(jī)組成原理[M].科學(xué)出版社，2015.

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