计算机组成原理课程教学改革方案.doc

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1、计算机组成原理课程教改方案计算机组成原理是计算机科学与技术专业本科生必修的核心硬件课程，属于专业基础课。它的先导课程包括C语言、电路与电子学、数字逻辑与汇编语言程序设计；后续课程有计算机体系结构、微型机系统与接口、单片机原理及应用等过渡课程，关系较为密切的课程还有操作系统、嵌入式系统应用及开发等，由此可见，它在先导课与后续课之间起着承上启下的作用，在诸多硬件课程中占有极其重要的地位。1.教学中存在的问题1）学生缺乏基础，学习兴趣不高。课程中讲授计算机各组成部分的硬件电路及其工作原理时，经常用到电路与电子学、数字逻辑等先修课程的相关知识，而这些知识在上述课程中也都是难点，学生对这些知识掌握不够深

2、入，基础没打好，综合运用这些知识时学生感到学习更吃力，兴趣不高。而事实上，信息与计算专业的学生并没有学习数字电路课程。这就需要讲课当中补课。2) 课程抽象。“计算机组成原理”课程中，讲解的许多知识与内容都在芯片内部发生，例如数值在计算机中是如何表示、存储、加减乘除、与或非的，CPU的控制器是如何取指令、分析指令、执行指令的，数字信息、地址信息与控制信息的传递是如何沿着总线进行的，都是看不见的，学习内容很抽象。这就要求教师讲课的手段多样化，吸引学生的注意力，提高教学效果。 3） 教学方法不够灵活。“计算机组成原理”课程的内容广泛，包括计算机硬件系统的基本组成、系统各部分的设计方法、CPU的工作机

3、制与高性能计算机的新技术。然而教材内容滞后于科学技术的发展，现在的教材介绍的机型还是8086系列，很难激发出学生的学习热情。长期以来，计算机组成原理课程主要采取“灌输式”的教学方法，较少采用启发式、任务驱动式、课堂讨论式的教学方法，无法调动学生的主观能动性，且忽略学生的主体地位。2.教学改革与探索针对在计算机组成原理课程教学中存在的问题，我们结合教学实际进行了较深入的研究，并采取了一些相应措施。2.1 合理组织教学内容在教学内容上，依据教学大纲的具体要求，以及计算机组成原理课程同先导、后续课内容的紧密结合程度，我们将计算机组成原理课程的重点放在补码加减乘除运算方法、指令系统、运算器、控制器的设

4、计上，对于重点内容力争讲深、讲透，其他部分则放手让学生自学或讨论，既培养了学生的自学能力，又节约了课时。对于主要的教学内容，我们按照基本通用原理、简明原理示例、真实计算机系统举例3个层次来逐层讲解。基本通用原理是基础，是学习与理解计算机组成与运行机制的核心知识，其特点具有稳定性(不随时间变迁而改变)与通用性(不随具体机型而变化)，是学生一定要掌握的内容。在真实计算机系统举例这个层次，我们只给出计算机系统不同部件的设计、实现结果及其外部特性，可以表达用到的基本原理，更多强调了解计算机当前的技术水平与发展现状，主要以Pentium机为主，这样既提高了学生的学习兴趣，又弥补了教材与实际的脱节，提高了

5、这门课的使用价值。简明原理示例来自实验计算机系统，这个层次处在基本通用原理与真实计算机系统实例这两个层次之间，强调运用学习到的基本原理知识，设计实现一台简单(易学、价廉)实例计算机系统的方法与过程，以增加学生对所学知识的理解深度与应用能力，把学习知识与增长能力结合起来。2.2 采用多种教学方法教学方法的改革是提高教学质量的必要条件。根据课程特点，我们可以采用以下教学方法：1) 课堂理论教学应贯彻问题驱动，实例讲解的教学思想。在每一个新内容讲授之前，教师先对上一个内容进行简单扼要的总结，然后承上启下地诱导出“接下来的内容将要解决的是什么问题”或者“既然用这一种方法来解决问题存在着这样缺点，那么，

6、还有什么更先进的方法”等问题，用问题引出原理。教师在讲述答案前，请学生自己考虑。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与已有方法的不同，从而学到好的思维方法。2) 理论知识讲解应突出其实际应用的教学理念。在教学过程中，教师在讲授计算机的基本组成原理与工作原理的同时，也要注意理论知识的实现环节，使学生的感性认识与理性认识结合起来，使理论知识的学习可以用于指导实践操作，以激发学生学习的积极性与主动性。例如在控制器教学环节，教师在讲授完控制器的基本组成与工作原理后，可以出示一个能执行6条指令的简单模型机，指导学生按照控制器的设计步骤完成控制器的设计，然后，再出示一个较复杂的模型机，

7、让学生独立完成整个设计过程。这样一种理论与实际相结合的教学过程，能够极大地激发学生的学习兴趣，达到较好的教学目的。3) 习题设置应遵循验证所学、启发思考的选题思路。教师在选题时应该注意选题的代表性，习题一般应由两部分构成，一是针对理论课教学中一些比较抽象的、容易混淆的基本概念与基本原理而设计的习题；二是针对基本理论的操作与应用而设计的习题。针对第二类习题教师可以组织学生讨论，进行集体学习，在这个过程中不断会有多种解决方案的提出、已有问题的解决以及新的问题产生，学生的独立思考能力就能得到锻炼与提高。通过了解学生对习题的完成情况，教师可以及时地发现教学中的问题，采取适当的方法补救，以达到单元教学的

8、目的。2.3 充分利用多种教学手段计算机组成原理课程中很多工作过程都发生在芯片内部，看不见也摸不着，内容很抽象，而且电路图、时序图也非常多。为了提高课堂教学效果，很多教师在教学中都采用多媒体教学手段，但如果单纯通过PPT 中的文档与静态图解进行教学，学生很难理解，所以，在多媒体课件的制作过程中，我们需要遵循“少文多图，动比静好”的设计思想。利用计算机动态演示课程中各部件的数据流、控制流以及工作时序等信息，不仅能把高度抽象的知识直观显示出来，而且其较强的刺激作用有助于学生理解概念的本质属性，促进学生知识的建构。例如，我们可以使用Flash 制作指令的执行流程、流水线的工作过程等相关动画，不仅色彩

9、丰富，而且动感十足，学生通过自己观看，就能了解整个工作过程。计算机组成原理课程内容多、难度大，为了更有效地帮助学生学习该课程，我们建设课程网站，把最新的知识资料、文章或网站链接到自己的教学网站上，方便学生课后学习。同时，教师开设QQ群促进教学的互动，学生可以在网站上留言请教，教师可以在线解答，从而立即知道学生在学习中遇到的难点，以此来调整自己的上课进度、难度，提高上课的效率。另外，互联网上有很多著名的硬件知识网站与论坛，教师应鼓励学生通过Internet 自主学习，通过网络检索有关技术的最新知识。3.结语计算机组成原理是一门理论抽象、实践性又很强的课程。要提高“计算机组成原理”课程的教学质量，需要在理论教学与实践教学的内容、教学方法、教学手段、考核方法上进行不断地研究与总结，在进行教学的同时还需要结合社会需要，将计算机硬件技术的最新发展、高性能计算技术引入到教学过程中。第 5 页