摘要：針對目前計算機組成原理課程教學模式中存在的授課方式單一、重概念、輕能力培養(yǎng)等問題，分析研究性教學的起源及思想，討論研究性教學活動的實施方法。

關(guān)鍵詞：計算機組成原理；教學模式；研究性教學；實施方法

0 引言

計算機組成原理課程是計算機專業(yè)的一門核心硬件課，是全國計算機類考研專業(yè)課的統(tǒng)考課程之一。該課程重點介紹微型計算機硬件系統(tǒng)的基本組成原理和內(nèi)部運行機制，教學的主要目的是培養(yǎng)學生對計算機硬件的分析設計能力，為開發(fā)硬件打好基礎。無論是從學校建設計算機學科的角度考慮，還是從學生考研及就業(yè)的角度考慮，計算機組成原理在專業(yè)課中都占有很重要的地位，但是概念多和原理性強是這門課程最大的2個特點。授課教師如果只是被動地講述計算機硬件系統(tǒng)的基本知識，那么就無法實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)的教學目標。因此，我們引入研究性教學方法，即在教師傳授計算機組成原理基本知識的同時，教師和學生均以研究的態(tài)度參與教和學，教師在教學過程中逐步滲入科學研究的各個元素，教學重心從讓學生單純地獲取知識轉(zhuǎn)移到掌握基本科學方法、提高綜合運用知識解決實際問題能力上來。

1 研究性教學的起源及思想

“大學存在的理由在于，它聯(lián)合青年人和老年人共同對學問進行富有想象的研究，以保持知識和火熱的生活之間的聯(lián)系。大學傳授知識，但它是富有想象力地傳授知識。至少，這就是大學對社會應履行的職責。一所大學若做不到這一點，它就沒有理由存在下去”。教學是教與學相互融合和相互統(tǒng)一的教育活動，需要師生共同參與。研究性教學是指在教學過程中，以教學內(nèi)容和學生的認識水平為基礎，創(chuàng)設一種類似于科學研究的教學環(huán)境和氛圍，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生主動思考和主動實踐，自主地應用知識并解決問題，從而達到積累知識、發(fā)展能力和提高素質(zhì)的教學要求。開展研究性教學活動的主要目的就在于將學生單一的知識接受性、記憶性的學習方式轉(zhuǎn)變成基于自身興趣掌握基本科學研究方法和主動獲取知識的學習方式。

2 研究性教學活動在計算機組成原理課程中的實施方法

2.1 教學內(nèi)容設計

在傳統(tǒng)的以知識傳授為目的的教學模式中，首先學校會根據(jù)課程選擇教材，然后教師根據(jù)教材選擇講授內(nèi)容，最后學生根據(jù)講授的內(nèi)容完成該門課程的學習。在現(xiàn)代社會追求應用型人才培養(yǎng)目標的要求下，我們應構(gòu)建開放式教學與自主性學習方式相適應的教學模式。因此，根據(jù)教材選擇教學內(nèi)容的方式必須被淘汰。

2.1.1 理論教學內(nèi)容設計

關(guān)于理論教學內(nèi)容的設計，我們有3點考慮：①計算機組成原理課程在全國計算機類碩士研究生考試的統(tǒng)考專業(yè)課中占有很大比重，因此課堂教學內(nèi)容應涵蓋該課程在此考試中的所有知識點；②每年有越來越多的學生參加國家計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試，學生如果能通過此考試，不僅是對學習的最好肯定，而且為就業(yè)奠定了一定的知識基礎，因此理論教學內(nèi)容也應涵蓋該課程在此考試中的所有知識點；③要注意先修課程、后續(xù)課程與計算機組成原理課程在教學內(nèi)容上的銜接，避免重復?；谝陨?點，我們確定了計算機組成原理課程54學時理論教學的基本內(nèi)容。當然，我們在理論教學過程中要側(cè)重技巧和突出重點而不是面面俱到，要理論聯(lián)系實際，將學以致用的教學思想貫穿始終，根據(jù)學科發(fā)展對教學內(nèi)容進行有選擇的更新，注重教學內(nèi)容的基礎性、研究性和應用性。

2.1.2 實驗教學內(nèi)容改革

實驗教學共24學時，全部在計算機組成原理專業(yè)實驗室完成。教師在實驗教學上要構(gòu)建層次化實驗內(nèi)容，應既有基礎驗證性實驗，又有綜合創(chuàng)新性實驗。教師在基礎驗證性實驗中，要讓每名學生獨立完成計算機系統(tǒng)各基本部件的實驗，如運算器、存儲器、控制器、時序電路、總線等部件的實驗；在綜合創(chuàng)新性實驗中，可以讓學生分組完成簡單模型機到復雜模型機的設計與實現(xiàn)實驗。教師在實驗過程中要注重培養(yǎng)學生的工程推理和解決問題能力，認真設計實驗成績評價方法，力圖體現(xiàn)學生的真實能力。

2.1.3 實踐課開設

在計算機組成原理課程結(jié)束后，我們開設了32學時的計算機組成原理實踐課，將工程設計的思想和方法引入實踐課的教學活動中。學生根據(jù)所學的計算機組成原理知識，使用VHDL語言進行程序設計，實現(xiàn)一個完整模型機系統(tǒng)的設計，加深對計算機各功能部件工作原理及各部件之間如何相互協(xié)調(diào)工作的理解。該課程緊密聯(lián)系實際，既能夠培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，又能夠提高學生的系統(tǒng)分析、設計和實踐能力。

2.2 教學活動組織

2.2.1 充分發(fā)揮課件和教學網(wǎng)站的作用，提高學生的學習興趣

對于任何學習，只有有興趣才能繼續(xù)，因此培養(yǎng)并激發(fā)學生的學習興趣是授課教師的一項主要任務。在計算機組成原理課程的教學過程中，教師要充分發(fā)揮課件的作用以激發(fā)學生的學習興趣，用動畫演示動態(tài)的過程，如并行通信和串行通信、CPU對內(nèi)存單元的讀/寫過程等。在動畫演示過程中，學生可以非常清晰并直觀地看到指令流和數(shù)據(jù)流在計算機系統(tǒng)內(nèi)的流動過程。動畫演示實現(xiàn)了抽象化到生動化的轉(zhuǎn)變，極大地激發(fā)了學生的學習興趣。教師也可以建立教學網(wǎng)站，上傳所有的教學資源，為學生提供學習交流的平臺，加強師生交流和研討，也便于教師根據(jù)學生在學習中的難點適當?shù)卣{(diào)整教學計劃。

2.2.2 開展研究性教學活動，培養(yǎng)學生科學思維的方法

學生有了學習興趣的同時，教師必須開展合適的教學活動才能達到教與學的完美結(jié)合。教師不能只拘泥于板書及講述的教學方法，而應采用研究性教學方法以激發(fā)學生擁有更大的學習動力。教師可以給學生指定研究性課題以便進行研究，如計算機硬件系統(tǒng)的多總線結(jié)構(gòu)還可以怎么設計、超流水線技術(shù)對緩存的要求等；也可以給學生指定閱讀材料，要求學生閱讀并進行分析；還可以指定當前的某種硬件設計，要求學生進行評價。學生在這樣的教學活動中，既增強了主動學習的動力，又在學習過程中汲取到更多的專業(yè)知識。在這個過程中，學生相信客觀知識的存在并愿意通過自己的研究活動認識客觀世界，這實際上就是使用科學的思維方式獲取知識的過程。

2.2.3 鼓勵學生大膽猜想，通過研究和實踐得出結(jié)論

猜想是一種領(lǐng)悟事物內(nèi)部聯(lián)系的直接思維，常常是證明與計算的先導。猜想的東西不一定是真實的，其真實性最后還要靠邏輯或?qū)嵺`來判定，但它卻有極大的創(chuàng)造性。在計算機組成原理課程的教學中，教師要鼓勵學生對未知的事物作出大膽猜想，然后讓學生通過自己的研究和實踐得出結(jié)論，但是任何結(jié)論都是暫時的，隨著新事物的出現(xiàn)、新技術(shù)的發(fā)展以及新知識的獲取，結(jié)論也有可能被推翻。只有不斷地否定結(jié)論，才會不斷進步。

2.2.4 不斷提高教師素質(zhì)，促進研究性教學深入實施

研究性教學活動的開展需要教師最大程度地發(fā)揮創(chuàng)造力，并從更高的層面和更廣闊的視角出發(fā)對教學內(nèi)容及教學方式作出新的構(gòu)思和處理，設計適合研究性教學的教學方案，根據(jù)方案開展具有特色的教學活動。教師要不斷提高自身素質(zhì)，組織并指導學生參與每一項教學活動。

3 結(jié)語

開展研究性教學活動是各門學科教學改革的方向之一，而教學評價是評估研究性教學成果好與壞的主要手段。研究性教學活動開展一個學期以來，學生的課程平均成績顯著提高，學校專家和同行對研究性教學活動給予很高的評價，通過問卷調(diào)查得出的學生滿意度也有較大幅度提升，因此在計算機組成原理課程的教學過程中開展研究性教學活動具有很好的實施價值。當然，一個學期的教學評價是階段性而非永久性的，我們對于取得的成績要發(fā)揚光大，而對于出現(xiàn)的問題要及時改正，使研究性教學循序漸進地朝著良性循環(huán)的方向發(fā)展。

（編輯：宋文婷）