廖紹雯

（河西學(xué)院信息技術(shù)與傳媒學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)質(zhì)量的改進(jìn)*

廖紹雯

（河西學(xué)院信息技術(shù)與傳媒學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

《計(jì)算機(jī)組成原理》是一門研究計(jì)算機(jī)的基本硬件組成和內(nèi)部運(yùn)行原理的課程，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)各專業(yè)課的學(xué)習(xí)具有重要的作用。但是，部分老師和學(xué)生沒有充分認(rèn)識(shí)到該科目的重要性，使得教學(xué)質(zhì)量下降。本文通過對(duì)該科目的現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析，從改進(jìn)教學(xué)方法的角度來探討如何提高教學(xué)質(zhì)量。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)方法；教學(xué)質(zhì)量

《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門研究計(jì)算機(jī)的基本硬件組成和內(nèi)部運(yùn)行原理的核心課程，在整個(gè)課程體系中具有承上啟下的作用。包括計(jì)算機(jī)五大部件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方法以及相互連接構(gòu)成計(jì)算機(jī)整機(jī)的技術(shù)，具有理論性強(qiáng)、難度大、內(nèi)容復(fù)雜抽象等特點(diǎn)，是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門核心課程。它在一系列軟硬件課程中發(fā)揮著重要的作用，為后續(xù)硬件專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。但是，近年來普遍存在“老師難教”、學(xué)生“重軟輕硬”的現(xiàn)象，教學(xué)效果不明顯，不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，嚴(yán)重影響了后續(xù)硬件專業(yè)課的教學(xué)。針對(duì)本人在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，本文就如何提高該課程的課堂及實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行下列探討。

1 課程現(xiàn)狀

本課程能使學(xué)生系統(tǒng)地理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，幫助學(xué)生建立整機(jī)概念，培養(yǎng)學(xué)生分析、應(yīng)用、設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力。因此，在課堂教學(xué)過程中使用傳統(tǒng)教學(xué)方法往往很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。如何通過改進(jìn)教學(xué)方法來保證預(yù)期的教學(xué)質(zhì)量，是我們?nèi)涨氨仨毥鉀Q的問題。通過對(duì)國內(nèi)外多所高校中《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)質(zhì)量的研究分析，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外教學(xué)存在著較大的差異。

1.1 國外教學(xué)現(xiàn)狀

國外的教學(xué)大多采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式，如給學(xué)生指派研究型課題、仿真模擬性課題、閱讀類題目等[1-6]。教師通過這種將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的教學(xué)方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有利于樹立工程理念、培養(yǎng)工程素養(yǎng)，能取得較好的教學(xué)效果從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)目標(biāo)。

1.2 國內(nèi)教學(xué)現(xiàn)狀

國內(nèi)普遍采用理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。目前許多《計(jì)算機(jī)組成原理》的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是商業(yè)化產(chǎn)品，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)屏蔽了很多細(xì)節(jié)[1-6]，而學(xué)校的教學(xué)資源建設(shè)又相對(duì)落后，缺乏適用的教材及實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不能滿足老師和學(xué)生有效結(jié)合工程實(shí)踐理念進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，這種理論和實(shí)踐脫節(jié)的教學(xué)模式，導(dǎo)致教師難以達(dá)到《計(jì)算機(jī)組成原理》課程預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。另外，學(xué)生對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的認(rèn)識(shí)存在偏差，更加加重了這種問題的突出。

隨著我國高等教育體制的改革，學(xué)生的理論知識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合能力的提高引起了教育部和各高校的高度重視。以下就從改革理論教學(xué)方法和完善實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

2 針對(duì)理論教學(xué)，尋求有效的教學(xué)方法

教學(xué)質(zhì)量必須通過開展相關(guān)的教學(xué)工作來提高，筆者從合理選取教學(xué)內(nèi)容、對(duì)教學(xué)方法的改革及如何合理安排實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

2.1 合理組織教學(xué)內(nèi)容，增加內(nèi)容的趣味性

目前，我校計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)該課程的是本科生,使用由科學(xué)出版社出版，白中英主編的教材。本教材既強(qiáng)調(diào)了基本概念和基礎(chǔ)知識(shí),又注意與實(shí)際應(yīng)

用相結(jié)合,并且對(duì)許多新技術(shù)和新的發(fā)展方向做了不同程度的介紹。同時(shí)，它是許多院?？佳械闹贫▍⒖紩?。本書的各章節(jié)中分別介紹了計(jì)算機(jī)的五大部件構(gòu)成，在教學(xué)過程中存在學(xué)生將各章節(jié)的學(xué)習(xí)獨(dú)立化、不善于總結(jié)和貫穿全書內(nèi)容的現(xiàn)象。教師可以采取學(xué)習(xí)完每一章節(jié)后，讓學(xué)生來總結(jié)整個(gè)章節(jié)的內(nèi)容的方式來消除這種現(xiàn)象。另外，教師還可以在講課的過程中，聯(lián)系實(shí)際生活中的例子，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解化抽象為具體。

2.2 靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，充分利用多種教學(xué)手段

1）采用啟發(fā)式教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)方法指教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況和教學(xué)任務(wù)以啟發(fā)學(xué)生的思維為中心，注重學(xué)生對(duì)問題的思考能力的培養(yǎng)，以此來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。這種教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師通過設(shè)置與課堂內(nèi)容相關(guān)的問題來組織課堂教學(xué)。授課過程中，教師在闡明一個(gè)問題時(shí)，應(yīng)該將這個(gè)大的問題拆分為多個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的小問題，教師通過這種引導(dǎo)學(xué)生一起思考、一起解決相關(guān)問題的方式，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有了由淺及深的了解和認(rèn)識(shí)。課后，教師還應(yīng)該給學(xué)生設(shè)置相關(guān)的研究探討性問題，讓學(xué)生通過查閱資料、自主實(shí)驗(yàn)、合作探討等途徑來解決這些問題，從而加深了對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。

2）采用互動(dòng)式教學(xué)方法。改進(jìn)教學(xué)方法是為了提高課堂教學(xué)質(zhì)量，教師在課前應(yīng)該充分備課，對(duì)教學(xué)內(nèi)容要有深刻的理解。在授課過程當(dāng)中，教師應(yīng)積極組織學(xué)生開展課堂討論，讓學(xué)生真正成為課堂教學(xué)過程中的主體，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用。進(jìn)行課堂動(dòng)畫、實(shí)物演示，讓學(xué)生對(duì)部分難以理解的知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)動(dòng)態(tài)的直觀感受，幫助學(xué)生減少對(duì)抽象知識(shí)點(diǎn)的疑惑。例如，在“外圍設(shè)備”章節(jié)的教學(xué)中，采用分組的方式，讓學(xué)生自己制作PPT，然后每組選出一名代表對(duì)外設(shè)的基本概念進(jìn)行介紹，一些典型的外設(shè)，如硬盤、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等的講授交給其他學(xué)生完成，采用自愿報(bào)名、每人負(fù)責(zé)一項(xiàng)講解的方式，介紹其工作原理、最新技術(shù)和產(chǎn)品。最后，教師對(duì)介紹的不完整的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充性演示和指導(dǎo)。在此過程中，應(yīng)注重老師演示、學(xué)生參與和學(xué)生演示、老師指導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和改變學(xué)生習(xí)慣被動(dòng)聽課學(xué)習(xí)的狀況，從而營造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)方法來提高學(xué)習(xí)效率。

3）充分利用多媒體輔助教學(xué)手段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，教學(xué)方式逐步變得豐富起來。在教學(xué)的過程中可以使用多媒體輔助教學(xué)，這種教學(xué)手段已經(jīng)在教育教學(xué)中發(fā)揮了舉足輕重的作用，教學(xué)過程中使用的多媒體演示可以對(duì)宏觀和微觀的事物進(jìn)行模擬，對(duì)抽象、無形的事物進(jìn)行生動(dòng)、直觀的表現(xiàn)等等[3]。例如：在本課程中數(shù)據(jù)通路、指令周期等比較抽象的概念，如果在黑板上畫圖，就會(huì)太過于繁瑣且會(huì)占用大量的課堂教學(xué)時(shí)間，如果使用多媒體FLASH動(dòng)畫方式，便可以節(jié)省大量畫圖時(shí)間，而且通過生動(dòng)形象的動(dòng)畫效果進(jìn)行教學(xué)演示，可以極大地改善本課程帶給大家的枯燥印象，同時(shí)教師也有時(shí)間可以觀察學(xué)生的反應(yīng)，增加師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，使整個(gè)課堂氣氛生動(dòng)、活潑。只有這樣才會(huì)取得高效率、高水平的教學(xué)效果。

4）利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)增強(qiáng)互動(dòng)。隨著網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，網(wǎng)上學(xué)習(xí)已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)的一種快速、有效的學(xué)習(xí)方式。教師可以通過建立自己的教學(xué)網(wǎng)站或個(gè)人博客，在網(wǎng)站中發(fā)布相關(guān)的教學(xué)課件、教學(xué)視頻及拓展資料，來指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，形成一個(gè)規(guī)范化、科學(xué)化和綜合化的個(gè)人教學(xué)網(wǎng)站。在網(wǎng)站中，逐漸形成相關(guān)試題庫、資料庫供學(xué)生查閱資料和進(jìn)行自學(xué)。另外，設(shè)置專門的網(wǎng)上答疑區(qū)，學(xué)生在第一時(shí)間將學(xué)習(xí)中遇到的問題反饋給教師，有好的建議也可以隨時(shí)與教師進(jìn)行交流和探討，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性[6]。教師還可以嘗試運(yùn)用無紙化考試來促進(jìn)考核的客觀性與公平性，同時(shí)節(jié)約了教師的出題、閱卷時(shí)間。

3 重視實(shí)踐、將實(shí)驗(yàn)與課題訓(xùn)練相結(jié)合

實(shí)踐教學(xué)可以深化課堂教學(xué)效果，讓學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的內(nèi)容理解的更加深刻。更是鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的重要手段[7]。但是部分高校對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏足夠的重視，甚至沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了更好地達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的，筆者從實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)過程的管理及改革實(shí)驗(yàn)考核方式三方面進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)計(jì)，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

3.1 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置

在設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)應(yīng)遵循合理性、應(yīng)用性、綜

合性等方式，有效的選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)相關(guān)的原理進(jìn)行驗(yàn)證，充分理解。如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、控制器實(shí)驗(yàn)、總線實(shí)驗(yàn)和模型機(jī)實(shí)驗(yàn)。

3.2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程管理

實(shí)驗(yàn)過程是實(shí)踐教學(xué)的核心，教師應(yīng)該把握好上課和實(shí)驗(yàn)的時(shí)間比例。首先，學(xué)生要理解實(shí)驗(yàn)中涉及到的功能部件的工作過程，教師再演示實(shí)驗(yàn)；其次，學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，經(jīng)過調(diào)試得到正確的設(shè)計(jì)結(jié)果，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)和重點(diǎn)部分給予相應(yīng)的指導(dǎo)講解；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告[8]。

3.3 改革實(shí)驗(yàn)考核方式

對(duì)于《計(jì)算機(jī)組成原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式應(yīng)該多樣化，僅從實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)是不全面的。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在多數(shù)學(xué)生相互抄襲；實(shí)驗(yàn)過程反映了學(xué)生是否認(rèn)證完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，可以從實(shí)驗(yàn)過程中增設(shè)實(shí)驗(yàn)答辯，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解記憶，也可避免學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中渾水摸魚。

實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)過程的管理及實(shí)驗(yàn)考核方式的改革是能否達(dá)到《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要充分認(rèn)識(shí)到這三個(gè)環(huán)節(jié)的重要性，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置中存在的不足及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，不斷嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)過程管理和逐步改革實(shí)驗(yàn)考核方式，從而真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目的。

4 結(jié)語

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，但近年來教學(xué)效果不明顯。本文就如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)踐教學(xué)等方面提出來一系列的改革思路和方法，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的改進(jìn)具有一定的理論指導(dǎo)和實(shí)踐性作用，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對(duì)該課程建立一個(gè)完整的學(xué)習(xí)架構(gòu)，不斷提高學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力，達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目的。

[1] Jovan D,Bosko N,Aleksandar M.Flexible web-based educational system for teaching computer architecture and organization[J].IEEETransactionsonEducation,2005,48(2):264-273.

[2] Anguita M,Fernandez B.Software optimization for improving student motivation in a computer architecture course[J].IEEE Transactions on Education,2007,50(4):373-378.

[3] 馬達(dá)靈.王順利.《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)改革探索[J].集寧師專學(xué)報(bào)，2010(4):52-54.

[4] Bo?ko N,Nenad G,Jovan.The visual simulators for architecture and computer organization learning[J].Journal of Automatic Control,2010,19(1):31-34.

[5] Carpinelli D.Computer systems organization&architecture [M].New Jersey:Pearson Education,2002:1-25,302-375.

[6] 呂秀榮,張忠生.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程導(dǎo)學(xué)探討[J].山東廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2009,（2）:34～37.

[7] 鄭玉彤.“計(jì)算機(jī)組成原理”課程實(shí)現(xiàn)的比較研究[J].中央民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003(1):79-82.

[8] 侯宏霞,松云.《計(jì)算機(jī)組成原理》精品課程建設(shè)的實(shí)踐與探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2010,(2).

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河西學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目（HXXYJY-2015-025）。