关于《计算机组成原理》课程教学改革的探讨与实践

张妍琰 郭 猛

摘要:《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的必修课,同时也是该专业考研要求的统考专业课之一。通过对《计算机组成原理》课程现状的分析,指出了传统教学模式的不足。从教学内容、方法和实践教学环节等方面对该课程提出了改革的构想,并在实际教学过程中加以实践,从而提高了该门课程的教学质量。

关键词:计算机组成原理;教学改革;教学实践

1引言

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业(本科) 必修课程。它《电工学》、《数字逻辑》的后继课程,同时又是《计算机操作系统》、《计算机系统结构》等课程的先导课程,与多门专业课有着紧密的联系。本课程有着工程性、实践性、技术性比较强的特点,是一门难度较高的专业课程。这门课程可以培养学生的动手、动脑能力,提高实验技能。而且该课程是各高校考研要求的统考专业课之一。所以,如何引导学生学好这门专业课,对于他们日后专业的学习和进一步深造都有着重要的意义

2传统课程教学过程中存在的问题

《计算机组成原理》课程教学长期以来以理论教学为主, 辅以少量实验教学。对于学生而言, 学习过程具有较大的难度, 教学效果很难达到理想的水平, 教学中存在的问题主要表现在以下几个方面。

2.1缺乏好的《计算机组成原理》教材和课件。长期以来,专业课教材的选定都比较随意,由任课教师自己指定,而大多数《计算机组成原理》课程的教材都是理论性较强, 内容抽象, 较陈旧或较窄,缺乏与前沿技术的结合,教材中的知识点多且杂。目前,多数老师在授课时已经结合了多媒体的教学方式,但对于多媒体的利用还不够充分,多媒体课件的内容多数是以文本为主,配合少量的图形和动画,跟以前的“板书”差不多,很难激发学生的学习热情。

2.2教学方法不够灵活。长期以来,组成原理课程主要采取的都是一种“灌输式”的教学方法, 对启发式、讨论式的教学方法采用得比较少, 没有充分调动学生的主观能动性, 忽略了学生的主体地位。

2.3教学内容理论性过强。由于该课程知识点多、概念性强而抽象,多数教师在教学中又缺少理论与实践相结合的具体内容, 授课枯燥抽象, 学生在学习过程中感到不易理解。实践性环节也薄弱。学生缺少自己动手设计一个具体实例的过程, 参与研究性学习的机会太少, 不能激发学生学习的兴趣。据学生反映, 虽然学了《计算机组成原理》课程,但是由于没有亲手实践,或实践太少,所以只掌握了一些基本的概念, 而对组成原理的原理和高级应用仍是似懂非懂, 学习效果不佳。

2.4缺乏互动。组成原理课程传统的教学模式是以理论课为主,辅以少量实验,与学生的互动只能通过作业和实验,所以很多学生在完成作业的时候遇到困难无法及时解决,只能留待下一次理论教学时,听老师讲解。无法做到有问题及时问,及时解决,这样就在很大程度上打击了学生学习该课程的积极性。

3为改革该课程而采取的措施

3.1理论教学过程中采取的措施。

3.1.1选择合适的教材。从课本内容出发,并综合考虑了各个高校指定的考研参考教材之后,笔者偏向选择高等教育出版社出版,由唐朔飞主编的《计算机组成原理》。该教材内容丰富,涵盖的知识点比较全面,在授课的时候可以根据课时的多少对授课内容进行适当的选择,将重点放在难度较高的七、八、九、十这四章,而前面较为简单的六章,可以分配较少的学时。

3.1.2充分利用多媒体教学。“工欲善其事,先利其器”,对于教师来说,课件就是我们的“器”。现在制作课件的软件越来越多,教师应该采用更为先进的技术来制作课件,而不能仅限于使用PPT的文档。PPT虽然使用简单,容易上手,但是能制作的动画效果非常有限。笔者尝试使用了FLASH制作的一些实例,如寻址方式这一节,在授课时,学生听课的积极性果然有所提高。FLASH制作的动画,不仅色彩丰富,而且动感十足,以往在讲解寻址方式这一节时,因为概念过于抽象,即使配合图解,学生也很难理解,但是FLASH不同于静态的图片,它采用动画的形式,形象的解释了寻址的原理,让学生真正看到了寻址的整个过程,让他们留下了深刻的印象。

3.1.3打破传统教学模式,调动学生的主观能动性。“授之以鱼不如授之以渔”,传统的“灌输式”只是把知识点生硬的“交”给了学生,而没有把学习的方法教给学生。建议采用提问式授课方式, 不仅可以在课堂中实现互动,还可以培养学生自学的能力。每次开始授课前,教师提一些与上次授课有关的内容, 这样一方面可以了解学生课后的复习惰况, 另一方面可以更好地与新课内容衔接起来。在讲授新内容的时候, 设计好各种问题, 将原理用一个个问题引出来。在讲述答案前, 请学生自己考虑一下可以用什么方法解决提出的问题。通过提问, 让学生主动去思考解决的方法比较自己的解决方法和已有方法的不同, 从而学到好的思维方法。

3.1.4利用网络增强互动,设立网上答疑机制。教师可以通过自己建立网站或开设博客的形式,建立网上答疑区。随着Internet的普及应用,上网已经成为了人们生活的一部分,而校园网的建设也使得学生们上网越来越方便。通过网上答疑的形式,可以让学生第一时间将学习中遇到的问题反映给教师,有什么好的学习建议也可以随时与教师进行交流互动,从而大大提高他们的学习积极性。

3.1.5综合利用多种教学方法,不再一味地灌输和死记硬背。组成原理中很多的所谓“原理”,其实都是大家在日常生活中司空见怪的东西,只是没有引起大家的思考和重视。比如,在讲解《总线判优控制》部分的时候,教材上只对集中控制的3种优先权仲裁方式进行了较简单的叙述,另配有3个图解,学生不太好理解。笔者尝试,在课堂教学进行到这一节时,先按照课本上的内容把概念讲一遍,然后引入生活中的一个实例:假如老师在教室内,学生在门外,某学生(或某些)过来敲门想要进入教室——敲门就相当于总线请求,老师若听不出来具体是哪个(或哪些)学生,那么接下来,他可以采用三种方案确定门外学生的身份:①掏出点名册,按顺序询问,学生只回答是或不是,直到查出某个学生的名字;②掏出点名册,不是从1号开始,而是随机从点名册中选取学生姓名进行核对,可以正序也可以倒序,直到询问出结果;③学生自报家门。前面两种方法,我们日常生活中根本不用的,因为太笨太不灵活了。类似的情况很多,我们在同步通讯、异步通讯、CACHE映射的几种方式、虚拟存储器的段式、页式管理方式等等方面,都可以采用类似的教学手法。

3.2实践教学环节采取的措施。

《计算机组成原理》课程是一门技术学科, 不但要有相当的科学成分, 而且从实现来看工程技术的含义更多, 对学生的动手能力有较高的要求。然而目前, 我系的《计算机组成原理》课程仍然是以实践性实验为主,设计性,研究性试验较少。而且受实验条件所限,学生很少有机会自己设计一个实验。目前,我系配套的实验设备是启东计算机总厂的DICE-2型计算机组成原理实验箱。以前的实验环节,采用的是学生在实验箱上连线路,拨动拨码开关,通过发光管来显示输出。一般在学生不熟悉的情况下,光是讲解系统结构和电路连线就需要费用很大的时间。

笔者考虑,通过软件的方式,加大虚拟实验的比例,即在计算机上通过软件来完成相应的实验。如联机微指令这个实验,原来需要在实验箱上拨动开关,通过数码管显示输出结果,不太方便和直观,现在通过使用FLASH制作的交互式动画,只需学生将屏幕上出现的虚拟芯片正确设置,就可以得到实验结果。这样不仅在实验“硬”条件不足的情况下仍能进行试验,而且可以借助软件在学生操作错误的时候给出错误提示,大大减轻了教师的负担。

目前,我校对于课程实践方面也越来越重视, 一直在加强教学活动中学生的实践环节和动手能力的培养。相信随着实验室的完善,可以开展的实验的类型也将会越来越多。

4结束语

《计算机组成原理》课程的教学改革是一个复杂的系统工程。笔者力图从教学内容、教学方式以及实践教学环节的制定等方面对该课程进行深入改革, 给学生建立一个完整的学习架构,同时提高学生的动手能力,自学能力。计算机专业人才的培养, 实际上是多门单独的课程堆砌而成, 在对《计算机组成原理》课程进行建设的同时, 也必须对计算机学科其他课程进行建设,这样才能真正提高计算机专业目前的教学水平。

参考文献:

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