彭雅琴+王萬生

【摘 要】一個好的老師不僅要熟悉教學(xué)內(nèi)容，而且還要有好的教學(xué)方法和教學(xué)手段。本文就《計算機(jī)組成原理》課程教學(xué)如何采用問題教學(xué)方法來組織課堂教學(xué)進(jìn)行了研究，探討了問題教學(xué)法的一般要求，并將其實際應(yīng)用于教學(xué)中，獲得了良好的教學(xué)結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】問題教學(xué)法；計算機(jī)組成原理；教學(xué)方法

1 問題教學(xué)法的核心

所謂問題教學(xué)法，是以提出問題→分析問題→找出解決問題的方法為主線來組織教學(xué)和展開教學(xué)的一種教學(xué)模式。首先根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容，將所要講解課程的核心內(nèi)容以問題的形式提出，然后探討解決問題的具體方法，最后針對每一種具體方法存在的不足之處，再啟發(fā)學(xué)生去思考、并探索新的解決問題的方法。

問題教學(xué)法的關(guān)鍵要求是老師必須對所教課程內(nèi)容非常熟悉，要能夠從整體出發(fā)，根據(jù)所教課程的教學(xué)內(nèi)容和要求，結(jié)合現(xiàn)實生活的實際需求提出具體問題，而后需要老師就如何解決這個問題提出解決這個問題方法和設(shè)想。解決一個問題可能有很多方法，每個方法的具體實現(xiàn)，就是這門課程中的主要教學(xué)內(nèi)容。每一方法的優(yōu)點、缺點是什么？針對缺點提出新的解決方法，這可能就是本學(xué)科的發(fā)展歷史和將來的發(fā)展趨勢。根據(jù)這樣的教學(xué)思路，不僅可以使學(xué)生知道本門課程主要講授內(nèi)容、與所學(xué)專業(yè)之間的關(guān)系，以及該學(xué)科目前最新的發(fā)展動態(tài)，而且可以引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生獨立思考，提高分析問題和解決實際問題的能力。

2 問題教學(xué)法中設(shè)置問題的一般要求

2.1 問題的難度要適宜

學(xué)生的知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力不盡相同，所以教師在設(shè)計問題時，應(yīng)該從大多數(shù)同學(xué)的認(rèn)知能力出發(fā)，設(shè)置難度適宜的問題，使得每一位學(xué)生都能夠通過問題教學(xué)法得到收益。太簡單的問題，比如書上能直接找到答案的問題意義不大，這樣的問題學(xué)生不需要思考，因此能力得不到提高；太復(fù)雜的問題，比如需要多個課程知識綜合解決的題目，在課堂上比較費時間，而且不能很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最好是能夠課后先布置，給學(xué)生準(zhǔn)備的時間。最好的方法是由淺入深，循序漸進(jìn)地設(shè)計問題，而且將多個問題串成一條線，讓學(xué)生感覺在蓋房子，堆建知識的大樓，從而形成一個完整、牢固的知識體系。

2.2 多種形式的問題相結(jié)合

教學(xué)中設(shè)置問題的最終目的都是為了幫助學(xué)生更好地掌握知識，因此在不同的環(huán)節(jié)可以設(shè)置不同形式的問題，使其更加具備針對性。在課程的第一節(jié)課設(shè)置的問題應(yīng)該是讓學(xué)生明白這門課程的意義和基本內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)。在理論課復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)時，就可以設(shè)置答案指向性較強(qiáng)的題目來考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。而在新課環(huán)節(jié)時，教師應(yīng)該注重準(zhǔn)備能夠培養(yǎng)學(xué)生思維能力、引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散性思維能力的題目，最好是開發(fā)式的題目，這類題目沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，但是能夠非常有效地引導(dǎo)學(xué)生去思考，而且學(xué)生有時候的想法會非常有創(chuàng)意，對教師的能力提高也是很有幫助。在實驗課上，可以讓學(xué)生自己思考題目的條件，比如給出題目的部分要求，然后給出實驗結(jié)果，讓學(xué)生思考為了得到這個實驗結(jié)果，題目中還應(yīng)該增加的條件和步驟，以結(jié)果反向推導(dǎo)問題會激發(fā)學(xué)生的斗志，從而非常地投入實驗中，獲得很好的實驗效果。

2.3 問題有實際相聯(lián)系

“教育即生活，教育即經(jīng)驗的改造”[1]。在設(shè)計問題的時候，如果與學(xué)生的實際生活相結(jié)合會引起學(xué)生的共鳴，促使學(xué)生去思考。因此教師本身要加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，時刻關(guān)注學(xué)生的課外生活和思想動態(tài)，理解學(xué)生的關(guān)注點和熱點，做一名與時俱進(jìn)的教師，在設(shè)計問題時，加入趣味化、多元化、熱門的生活元素，會得到事半功倍的效果，全部學(xué)生的積極性會被調(diào)動，每個人都愿意參與到問題的討論中，課堂的氣氛非?；钴S，學(xué)習(xí)效果非常好。

3 問題教學(xué)法在教學(xué)過程中的具體應(yīng)用

下面以《計算機(jī)組成原理》這門課為例，說明如何運用問題教學(xué)法來組織和展開課堂的教學(xué)。

《計算機(jī)組成原理》這門課是計算機(jī)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其前導(dǎo)課程有《模擬電子技術(shù)》、《匯編語言》等，后續(xù)課程有《操作系統(tǒng)原理》、《接口與通信》、《接口與匯編》、《計算機(jī)硬件技術(shù)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》、《嵌入式控制系統(tǒng)》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》等，本課程在先導(dǎo)課與后續(xù)課之間起著重要的承上啟下作用[2]。所以在第一堂課就要明確：為什么要學(xué)習(xí)計算機(jī)組成原理這門課？根據(jù)這個大問題，可以設(shè)置若干個小問題：

1 C語言教學(xué)中提到的int類型的表示范圍為-32768-32767，為什么是這個范圍？那么就可以初步解釋數(shù)據(jù)在計算機(jī)中數(shù)據(jù)類型的不同，存儲的位數(shù)也是不同的。然后依據(jù)機(jī)器數(shù)的編碼規(guī)則，提及到補(bǔ)碼的簡單概念。這就是計算機(jī)要對信息進(jìn)行處理遇到的第一個問題：必須將被處理的信息表示成計算機(jī)可以接受的形式即“機(jī)器數(shù)”，這正是課程中“數(shù)據(jù)表示方法”章節(jié)要講解的內(nèi)容。

2 我們買的手機(jī)，里面有哪幾種存儲器？學(xué)生對手機(jī)都非常了解，所以這個問題學(xué)生會非常感興趣，然后根據(jù)學(xué)生的回答，可以再擴(kuò)展到U盤、硬盤、光盤等。隨后可以再討論手機(jī)的屏幕發(fā)展史，請同學(xué)們談?wù)勊{(lán)屏和觸摸屏的區(qū)別，以及科技的進(jìn)步帶給用戶的感受。那么這個問題的細(xì)節(jié)內(nèi)容就會出現(xiàn)在“存儲器的存儲原理”和“輸入輸出設(shè)備”章節(jié)。

3 程序最終的執(zhí)行會轉(zhuǎn)化為CPU中指令系統(tǒng)的執(zhí)行，請問如果是你設(shè)計指令系統(tǒng)，指令條數(shù)傾向于多還是少？為什么？那么每個學(xué)生的回答會不一樣，而后需要教師靈活地根據(jù)學(xué)生的回答，再針對性的、有目的的提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考。這個問題就會延伸出“指令系統(tǒng)”章節(jié)和“中央處理器”章節(jié)要講解的內(nèi)容。

最后就可以把問題總結(jié)，告訴學(xué)生為什么要發(fā)明計算機(jī)，就是要將人從繁雜的算術(shù)計算中解脫出來，計算機(jī)就是一個高速的自動連續(xù)的計算工具。作為一個高速的自動的計算工具，計算機(jī)應(yīng)該包括哪些功能部件？一個完整的計算機(jī)硬件系統(tǒng)必須包括運算器，控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備，即馮.若依曼計算機(jī)的結(jié)構(gòu)體系中的組成計算機(jī)的五大功能部件。

以上這些問題就構(gòu)成了《計算機(jī)組成原理》這門課程各章節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容。

下面再以《第2章：數(shù)據(jù)表示方法》[3]為例，對具體章節(jié)問題做進(jìn)一步細(xì)化。第二章的主要內(nèi)容是探討什么是數(shù)據(jù)，不同的數(shù)據(jù)形式在計算機(jī)中是如何來進(jìn)行存儲的，因此就可以有針對性地設(shè)計一些問題，例如：

1 第二章的要點就是告訴學(xué)生如何將現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能夠識別和存儲的數(shù)據(jù)，因此首先可以設(shè)置問題，請學(xué)生回答，現(xiàn)實中有哪些數(shù)據(jù)？在這個問題中，就可以充分地將學(xué)生感興趣的數(shù)據(jù)形式——電影，歌曲，圖像等加入到問題的回答和討論中，這個環(huán)節(jié)會對拓展學(xué)生對數(shù)據(jù)的認(rèn)識，也會理解不同的數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換到計算機(jī)中會采用不同的辦法，那么這些都為后續(xù)的教學(xué)進(jìn)行了很好的鋪墊。

2 二進(jìn)制可以取代現(xiàn)實生活中的十進(jìn)制嗎？學(xué)生就會思考二進(jìn)制和十進(jìn)制的區(qū)別，然后分析這兩者進(jìn)制的不同，最后給出他的想法。這樣的題目難度不大，可以幫助學(xué)生去總結(jié)進(jìn)制的作用，而且沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生可以有大膽的思考，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力。

3 任何數(shù)據(jù)在計算機(jī)中都是以0、1的二進(jìn)制形式存放，所以接下來可以給學(xué)生介紹數(shù)字化的思想，比如+為0，-為1。然后再探討小數(shù)點的表示，學(xué)生會很自然地想到是不是要用0、或者1表示，所以根據(jù)學(xué)生的選擇就可以設(shè)計問題，比如將小數(shù)1000101機(jī)器數(shù)轉(zhuǎn)化為真值。接下來請多位學(xué)生對比下答案，然后通過分析，就會發(fā)現(xiàn)將小數(shù)點數(shù)字化并不合適，然后就可以介紹定點小數(shù)表示和浮點小數(shù)表示。

4 機(jī)器數(shù)的編碼規(guī)則一般會提到三種：原碼、補(bǔ)碼、反碼，接下來就可以引導(dǎo)學(xué)生，數(shù)據(jù)在計算機(jī)內(nèi)的表示方法其最終目的就是要方便運算器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、方便運算器的實現(xiàn)，以及能夠最大限度地提高運算器的運算速度，接下來就可以請學(xué)生探討對這三種編碼方式的理解，這就是不同編碼表示的機(jī)器數(shù)的運算方法和運算器的實現(xiàn)這一章節(jié)主要討論的問題，這就很自然地過渡到下一章“機(jī)器數(shù)的運算規(guī)律和運算器的設(shè)計”講解的教學(xué)內(nèi)容。

4 結(jié)束語

在計算機(jī)組成原理教學(xué)過程中運用問題教學(xué)法，在課堂教學(xué)中不斷提出問題，并引導(dǎo)學(xué)生去分析問題，提出解決問題的方法，能夠提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生充分地參與到課堂中，從而提高學(xué)習(xí)效果。對于教師，在設(shè)計問題的過程中，能提高對課程知識的認(rèn)識，會拓展對課程的認(rèn)識，從而提高自身的業(yè)務(wù)能力和素質(zhì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高飛，李英平.問題教學(xué)法在高校思政課中的運用[J].山西經(jīng)濟(jì)干部管理學(xué)院學(xué)報，2016（24）：110-114.

[2]鄒紅文，聶雅琳.計算機(jī)組成原理教學(xué)設(shè)計研究與實踐[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2008（1）：87-90.

[3]王萬生.計算機(jī)組成原理實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：李書培]