计算机组成原理教学精选(九篇)
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第1篇：计算机组成原理教学范文
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的核心基础课程。通过该课程的学习，可以使学生掌握计算机单处理机系统的组成和工作原理，建立计算机系统的整机概念，为其他专业课的学习奠定基础。但是，经笔者的调查发现，被调查者对该课程的最深记忆是“理论性太强，基本概念太抽象，教学信息量大，教学内容更新快，与实践脱节严重，学习用处不大”等等，所以，该课程给人留下了“学生难学，老师难教”的印象，这种“两难”似乎已经成为计算机组成原理课程发展的瓶颈，甚至于成了计算机科学与技术专业发展的一个难以回避的尴尬。在此，笔者产生了一个疑惑：既然该课程作为核心基础课程，地位如此重要，为何学生觉得学了没有用，甚至成了师生的“共苦”？笔者认为，学生对课程的“无用感”更多来自于学习中的无趣，这种无趣则源自对所学知识的“未来预期”产生了失望，而这些“失望”或是源自客观上的教材建设、教学内容、教学方法、教学实践，抑或来自个人主观上的兴趣、能力、努力等。所谓的“未来预期”是指学生对所学知识之未来价值的期待，其产生的“失望”也就意味着“现有学习对未来学习可能会带来无效影响”，实际上，这就涉及到“学习迁移理论”的相关内容。立足学习迁移理论对计算机组成原理课
程的相关问题进行分析，探寻该课程教学中的内在规律，将有助于为该课程摆脱现有困境提供良策。为此，本文试图从“学习迁移”的角度进行问题的阐释，以对问题的解决起抛砖引玉之效。
1学习迁移理论
学习迁移是指在一种情境中获得的知识、技能或态度对另一种情境中知识、技能或态度的获得形成的影响，即一种学习对另一种学习的影响。根据迁移的影响效果，可以把学习迁移分为正迁移和负迁移。在教育工作中所说的“为迁移而教”，就是指正迁移在教学中的应用，在教学中要尽量避免或消除负迁移的影响。
为了把握学习迁移的规律，必须弄清影响迁移产生的因素。迁移并不是在任何情况下都能发生的，它会受到一系列的主客观条件的影响。
1) 学习对象之间的共同因素。共同因素是指学习对象在知识、技能等方面具有相同或相似的成分，不同的学习对象具有共同因素就容易产生学习迁移，两种学习之间所包含的共同要素越多，迁移也就越容易产生。
2) 已有经验的概括水平。根据概括化理论，产生学习迁移的关键是学习者能概括出两种学习存在的共同原理，也就是对已有经验的概括水平。对原有的知识经验的概括水平越高，迁移的可能性也越大，效果也就越好[1]。
3) 理解能力和智力水平。理论能力是知识学习的基本前提，只有当学生真正理解了基本概念和原理时，才能产生正向迁移。而且，在同等条件下，每个人迁移的效果总是不尽相同，即迁移还受个人的智力水平这一主体条件影响，许多心理学家(如桑代克)的实验研究都证实了这一点。
4) 思维定势。思维定势是由先前学习引起的对后继学习活动产生影响的一种思想准备状态。它对学习迁移的影响有积极的一面，体现为心理活动的稳定性和前后一致性；同时，也有消极的一面，即妨碍学生思维的灵活性和智力发展，使思维活动表现出惰性，不利于知识迁移的灵活性和有效性。
虽然学习迁移存在各种不同的理论，但它们都存在一个共同的理论预设：学习迁移是客观存在的，且有规可循，只要把握其内在规律，就可以切实提高学习迁移的效率。因此，对教师来说，掌握迁移规律，有利于激发学生学习的兴趣，提高学生对所学知识的迁移能力，进而提高教学工作的效率。在教学中，“授人以鱼，不如授之以渔”，教师不仅要教给学生各种知识，更重要的是教会学生各种学习方法，提高学习能力，尤其是提高知识的迁移能力。在计算机组成原理教学中运用学习迁移理论，不仅有助于从源头上分析教学的现有困境，提高解决问题的能力，而且对培养学生的学习兴趣和能力，以及对知识的迁移和应用都有着重要的促进作用。因此，运用学习迁移理论对解决该课程的“两难困境”意义深远。
2基于“学习迁移”的计算机组成原理教学困境分析
2.1教材建设滞后
教材是达成教学佳境不可缺少的基本教学工具，也是师生对话的一个重要平台，它对基础知识的组织和重难点的梳理都将起到不可忽视的作用。然而，对于计算机组成原理课程来说，教材建设可以说是一个非常薄弱的环节，大多数教材的知识结构和内容组织都存在问题。
1) 知识结构的通用性不强。计算机组成原理作为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术等计算机及相关专业公共的基础核心课，由于各专业的培养目标不同，对该课程的教材编选也有所侧重，所以，面世的教材也就五花八门，现有教材基本上不符合CC2005核心课程知识体系。加之，教育部规定，从2009年起计算机专业考研中的专业基础课实行全国统一命题，但却没有给出统一的参考教材，这便进一步体现了问题的严重性[2]。知识结构如果没有很强的通用性，就使得学生很难找到有助于迁移的“共同因素”，这对后续学习的迁移来说绝对不利。
2) 教材内容抽象。很多教材的知识点表述不够详尽，理论推导删减过多，尤其在运算器和运算方法章节。如：二进制数补码与真值的关系，0、1、2、3四类全加器的实现原理，ALU(多功能算数逻辑运算单元)的输入输出关系等知识点，若老师没有补充相关知识，学生就很难理解。
3) 教材内容陈旧。教材内容缺乏与前沿技术的结合，可谓是教材建设面临的最大困境。无法与前沿技术结合的教材最终是难以引领时代潮流的，从而也就难以激发学生的学习兴趣，学习迁移的效果也就无从谈起。就现有的教材改革来看，实践者们对于这些方面的滞后问题似乎都显得无所适从。
2.2教学内容理论性强
在教学过程中，大多数教师惟教材是重，直接将教材的“抽象理论”搬到课堂，使得教学内容知识点过多，概念性过于抽象，理论与实践严重脱节，以致学生在知识学习的过程中感到难以理解甚或排斥。很多老师在介绍相联存储器概念时，仅仅说明相联存储器是按照内容来访问存储单元的一种存储器，学生对此很难透彻理解。如果能够结合高速缓冲存储器中块表的实现过程来讲解相联存储器的应用，这就便于学生理解此概念。对任何一个学习者来说，抽象理论的接受都是有限度且需要一定情景的，将枯燥的概念生硬的传给学生，最终的“学习迁移”恐怕更多是负向的。因为过于抽象的理论不利于学生识别各知识点之间的关系以形成“基于共同要素的迁移”，过多的知识点也不利于学生的及时掌握和理解，加之理论与实践的脱节更是加重了学生对系统知识的把握难度，于是，学生对知识的经验概括能力更是难以得到锻炼，学习的正迁移也就无法产生。就学习迁移而言，基本概念和知识结构作为学习迁移的基础，理解该课程的“原码、补码、反码、移码”等基本概念，把握“数的编码方法和运算方法、指令的构成与设计、指令的执行过程”等系统知识，对该课程的学习迁移至关重要。缺乏基本概念和知识结构，实际上迁移是不可能发生的，正如认知结构的迁移理论所认为的，有意义的学习都是在原有基础上进行的，没有“基础”哪里谈得上有助于学习的迁移发生呢？也更谈不上将课程的相关知识应用到实践并推进实践。因此，教学中不可回避理论的抽象和概念本身存在的问题，而问题的解决还需立足迁移而教才可。
2.3教学方式单调
由于计算机组成原理课程的基础性和理论性等特点，使得大多数授课老师习惯于采取传统的“填鸭式”教学方式，缺乏灵活而富启发的讨论和互动环节，没有充分调动学生的主观能动性。即便是当前许多课堂已经引入了多媒体教学，而实际上多媒体的幻灯片只充当了传统黑板的角色，多媒体的生动性和灵活性等优势并没有表现出来，多媒体使用形同虚设，学生在这种多媒体教学中仍是一个被动的接受者。大多数学生对“CPU(中央处理器)的功能和组成”学习感到极为枯燥，仅靠填鸭式教学和多媒体幻灯片难以讲授清楚，必须精心设计一些互动环节，让学生在深刻理解核心内容的基础上学习。否则，学生在整个课程结束后对知识的把握似懂非懂，不知所云，完全靠死记硬背记住一些知识点，各个知识点之间无法衔接，难以形成该课程的整体框架。就学习迁移理论的“建构主义”观点来看，要真正产生学习的正迁移，当然应以学生为中心，但是，教师的作用不可忽视，尤其是适当而灵活的教学方法对正迁移的影响至关重要。在整个教学过程中，教师应该充当组织者、指导者和促进者，为培养学生的积极性和首创性提供条件，以最终实现学生对当前知识的意义建构[3]。教师的角色是一个主导者而非主体，以教师为中心的填鸭式教学方法抹杀了学生的自主学习能力，呆板乏味的教学方法无法激起学生的学习兴趣，因此，传统的教学方法根本无助于知识学习的正向迁移。
2.4实践环节力不从心
计算机组成原理是一门技术性、实践性和工程性较强的硬件课程，实践应用不容忽视，学生的动手能力或许是检验课程质量的一个重要指标。该课程实践环节存在的主要问题如下。
1) 实验课薄弱。当前CPU芯片的研发和生产仍然是制约我国计算机产业发展的主要瓶颈，尽管中科院计算机所已开发出了具有完全自主知识产权的“龙芯”系列CPU芯片，但要将其用于实际并带动CPU芯片的产业发展尚有一定的距离，产业发展的滞后制约了学生对该课程实践环节的热情，也使实践环节缺乏充分的案例设计和软硬件基础。
2) 实践内容与最新理论发展不同步。受“摩尔定律”的影响，计算机更新换代非常快，新概念、新内容不断涌现，但由于国内相关技术领域发展滞后，大部分教学理论仍然停留于传统知识，理论教学很难跟上实际应用，所以，学生对课程实践性的怀疑乃至否定也很自然[4]。基于此条件下的实验课程，要么流于形式，要么与实际应用有很大差距，这样，实验效果欠佳，难以真正发挥实验课程的应有作用。这些对于课程本身来说很多时候都是身不由己，因为其发展受制于学科应用领域的发展困境。
学习迁移是先前学习对后续学习的影响，先前的认知结构对迁移效果来说非常重要，但是，“实验课程的薄弱”及“理论知识的日益更新”使得认知结构的三个变量“可利用性、可辨别性和稳定性”无从凸显，于是，原有认知结构无法成型，基于认知结构的学习迁移也就严重受阻。因此，该课程的整个实践环节对课程改革来说有着力不从心的困境。
3“为迁移而教”的计算机组成原理教学改革之出路
3.1选择适当的教材和资料，促进知识的意义建构
教材和学习资料可以直接引导学生进行知识的意义建构，合理选择教材和学习资料需从如下几个方面着手。
1) 教材选择要体现基础性和前沿性，不仅要把最基本、最具迁移价值的理论成果放在首位，而且还要注意用学科发展的新成果替换陈旧的教学内容。讲清楚计算机组成体系的知识体系、基本原理和方法，紧跟时代步伐，描述计算机组成体系的最新研究动态。
2) 教材和学习资料选择要突出知识链上的共同因素，以及教学内容的体系结构和实际应用价值，这将有助于正迁移的产生。
3) 学习资料选择要注重因材施教，考虑学生的实际能力，针对不同专业方向和不同层次的学生要选择与之相适应的参考资料，因为学习者自身的能力将直接影响迁移的效率，所以，作为组织者和指导者的教师必须从学习资料的选择上关注学习迁移的影响因素。
3.2合理组织教学内容，体现知识的内在联系和规律
合适的教材并不代表教学内容的安排一定合理。要使知识学习产生正向迁移，必须保证教学内容的各构成要素具有科学而合理的逻辑关系，充分体现各知识点的内在联系。教师要根据教材的难点和重点，结合学生的智力水平和知识结构，将具有最大迁移价值的基本知识和基本技能的学习放在首位，并把那些概括性高、派生性强的主要内容凸显出来。无论计算机技术如何发展，也不管形式是单片机、DSP还是一些嵌入式处理器或巨型机，当前计算机基本都是遵循冯诺依曼结构(或哈佛结构)。因此，教学中必须使学生明白这个道理，要注意学习计算机组成的最基本原理和各种计算机的共有知识，在掌握这些基础知识的前提下，才能针对具体领域学习专门性的计算机知识。对于“中央处理器、存储器、指令系统的基本原理和实现方法”等基本知识点必须放在首位，将“计算机整机构成的基本框架和思路”凸显出来，以体现不同计算机的内在联系。共同因素是学习迁移的一个基本条件，当先前学习与后续学习之间有相同或相似的内在联系时，就容易产生互相迁移，而且它们之间所包含的共同因素越多，学习迁移也就越容易产生[5]。学生往往不注意用已有知识来帮助新知识的学习，教师在教学过程中一定要把对新知识的讲解同学生已有的背景知识相联系，尽量找出新旧知识的共同因素，引导学生产生学习迁移。对于计算机组成原理的基础知识学习也是如此，因为不管哪一部分基础知识，各知识点都有一定的联系性，不同的只是其面向的问题和阐述的内容不同而已。
3.3改革教学方式，培养学生的自主性和概括能力
大学教育应更多培养学生的自主学习能力，传统的讲授式课堂已经不利于发挥学生的主体性，结合学习迁移的特征，为推进计算机组成原理教学方式的改革，应尽量减少传统的“单向式教学”，适当采用“参与式教学”让学生参与“知识传授”的过程，将教师的主导作用与学生的主体作用相结合，将传授知识与培养技能相结合，提高学生的学习迁移能力。
首先，积极引进讨论式教学方法，从课堂教学为主迈向小组互动教学为主。尽量采取小班授课，增加讨论课的比重。积极推进讨论式教学、实例教学等教学方法与合作式教学方式，如：讲授Cache虚拟存储器之前，可以先让学生自己讨论如何更有效的使用内存，这样更有利于知识的把握，进而引导学生追踪本学科领域的最新进展和前沿理论，培养学生的自主性。
其次，注重引导学生对知识的概括。根据学习迁移的概括化理论，对所学习内容概括总结得越好，学习迁移就越容易产生。因此，在计算机基础理论的教学过程中，老师要安排专门时间训练学生对知识的总结和概括，尤其是“运算方法、内部存储器、中央处理器、指令系统”等核心内容更应注意训练学生的概括能力。
再次，积极开发和大力推进基于网络和多媒体技术的教学手段，改善课堂教学的效果，增强知识学习的趣味性。
最后，采用比较方法，引导学生分析不同情境中教学内容的相同点和不同点。参与比较的教学内容在性质上应该具有联系性和明确的比较标准，否则，比较就难以进行。对教学内容进行系统的比较，有助于学生深入掌握基本知识点，避免新旧知识之间的干扰，促进新旧知识之间正迁移的发生。
3.4加强实践环节，创建良好的学习迁移平台
由于国内计算机核心技术发展的滞后性，导致了相关支撑产业发展的落后，这也使得计算机基础理论学习缺乏良好的迁移土壤，进而实践环节严重受挫。为此，该课程需要从以下方面加强实践环节。
1) 重视实验课教学。切实保证实验课的学时数和有效性，关注学生对实验课的学习效果，以弥补实验课存在的不足，保证理论知识得以切实应用。
2) 加强理论与实践的联系性。在国内计算机技术发展的现有背景下，加强计算机基础知识的实践性对教师来说的确是一项艰巨的任务。但是，结合学科发展的条件，我们可以找到解决问题的突破口，如关注学科发展前沿，将前沿理论引入课堂，并创设相应的虚拟实验，使学生既能关注到理论知识的进展又能亲自体验新技术的发展，于是，学生的学习兴趣和主动性自然便得以提升，积极的学习迁移也就容易产生，而积极的学习迁移又可以反过来促进学生创新能力的提高和新知识的增长。
3) 建立理论与实践结合的有利平台。知识学习的正迁移单凭课堂教学是远远不够的，应从学生自身实际出发，建立良好的教学与实践结合的平台，有针
对性地进行学生实践能力的培养，开展与课程相关的校园科技活动，成立科研与实践结合的学生科技活动团体，以提高学生学习迁移和解决实际问题的能力。
4) 建立校外实习基地。积极拓展校际之间、校企之间、高校与科研院所之间的合作[6]，加强各种形式的实践教学基地和实验室建设，为学生提供更多的将学习和技能迁移到实践的条件。
4结语
随着计算机技术的日新月异，计算机组成原理课程的“渐进式”教学改革也必将成为计算机科学与技术专业发展面临的一项长期而艰巨的任务。为提高学生学习知识的自主性和技术应用的创造性，立足“学生中心”的学习迁移能力的培养将会成为新时期进行该课程教学改革的一个重要切入点，也势必成为该课程师生跨越“两难”的助推器。
参考文献：
[1] 索里•特尔福特. 教育心理学[M]. 高觉敷,等译. 北京:人民教育出版社,1983:342-412.
[2] 陈智勇. “计算机组成原理”的教材建设[J]. 计算机教育,2009(18):147.
[3] David A.Sousa. How the Brain Learns:A Classroom Teacher’s Guide[M]. Thousand Oaks：Corwin Press,2001:136.
[4] 刘建英,徐爱萍. 计算机组成原理实验课教改方案的设计[J]. 实验室研究与探索,2005(2):57-58.
[5] 王文静. 促进学习迁移的策略研究[J]. 教育科学,2004(2):26-29.
[6] 李林,唐雪峰. 学习迁移理论及对研究生教育改革的启示[J]. 学术论坛,2006(8):191.
The Predicaments and Strategies of Teaching Reform to the Course of Computer
LI Min-zheng, CHEN Zhi-yong
(School of Computer Science and technology, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
第2篇：计算机组成原理教学范文
关键词：计算机组成原理；教学水平；教学方法；课程改革
作者简介：向征（1980-），男，广东广州人，广东药学院医药信息工程学院，讲师；余华芳（1975-），女，广东广州人，广东药学院医药信息工程学院，讲师。（广东 广州 510006）
基金项目：本文系广东药学院校级优质课程项目（52159505）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0061-02
“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课。在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要的地位和作用。学好该课程对于提高学生的理论认识水平和实践能力将起到极为重要的作用，因此该课程的教学目标是使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。
对于该类课程，各高等院校都从自身条件与角度给出了该类课程的教学改革或教学方法。清华大学提出了自己的建设目标和步骤，按照研究型大学的教学理念进一步向研究型教学模式转化，全面深入地开展教学改革，将本课程建设成教学特色突出、教学效果优良、在全国有较强辐射作用的精品课，进一步增强和完善研究型教学的成效，力争使学生可以掌握本课程的主要专业知识，具备设计简单可用的计算机系统的工作能力，培养良好的团队精神和高度责任心，成为具有开创意识和一定创新能力的高素质人才。[1]
广东药学院医药信息工程学院是个年轻的学院，在建院伊始，为计算机科学与技术专业的学生开设了计算机组成原理的课程，但上课效果一直不是很好。一方面是教师自身水平的问题，一方面是教学辅助材料的问题，当然还有其他问题。为了进一步改进教学质量，有效培育学生，有必要对该课程的教学进行探讨。
一、“计算机组成原理”的课程特点
“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的核心课程，其重要性已经得到广泛认识。但怎样才能取得良好的教学效果，这一问题是每一个任课教师不得不面对的问题。要想破解该问题，必须首先全面把握该课程的特点。[2]经过长时间的研究与教学实践，笔者认为，该课程主要包含以下特点：
1.抽象性
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包括了很多对程序员来说是透明的硬件细节。例如，指令系统体现了机器的属性，这是属于计算机结构的问题。但指令的实现，即如何取指令、分析指令、取操作数、如何运算、如何送结果等等，这些都属于计算机组成问题。因此，当两台机器指令系统相同时，只能认为它们具有相同的结构。由于课程涉及到很多计算机体系的技术理论，而这些理论单纯理解的话比较晦涩难懂，因此在设计具体实现这些属性的架构过程中会出现很多理解性的问题，这就是人们经常说的抽象。在实际的上课中，这基本上是最大的问题。
2.关联性
计算机组成原理并不是一门独立的课程，其实要彻底学好弄明白这门课，必须学习其他很多课程，如操作系统、编译原理、计算机体系结构、汇编语言和微机原理等。只有把这些课程都学过之后才能在脑中有很清晰的概念或者框架，才能知道其所以然，不然总会有模糊不清的地方。另外，由于该课程的核心部分是CPU的设计，因此还要对CPU的发展历史以及指令集的演化有深入的了解，不然也可能只能观其一点而不得全貌。这些也间接导致了这门课的难度。
3.层次性
苏轼在《题西林壁》中有诗云：横看成岭侧成峰，远近高低各不同。对计算机的视野也一样，不同的人看计算机的时候可能看到的东西是不一样的。一万个人读哈姆雷特有一万种看法。从普通用户来看计算机就是一台电脑，是辅助做事情的，看不出计算机背后的东西；而从程序员的角度看，他可以把计算机分层。分层结构如图1所示。其中虚拟机器M4是高级语言机器，负责把高级语言程序翻译成汇编语言程序；虚拟机器M3是汇编语言机器，负责把汇编语言程序翻译成机器语言程序；虚拟机器M2是操作系统机器，负责用机器语言解释操作系统；传统机器M1用微程序解释机器指令；微程序机器M0由硬件直接执行微指令。从下层向上层发展反映了计算机系统逐级生成的过程，而从下层往上层观察则有助于了解应用计算机求解问题的过程。因此，“计算机组成原理”的教学必须体现这种层次性。
二、计算机组成原理的教材体系及其问题
目前最常见的计算机组成原理教材主要有唐朔飞和白中英版，两者各有特点。其中唐朔飞版采用从整体框架入手，自顶向下、由表及里、层层细化的叙述方法，通过对计算机系统概述、总线系统、存储系统、输入输出系统、中央处理器、控制单元的深入剖析和详细讲解，条理清晰，脉络鲜明，使读者能形象地理解计算机的基本组成和工作原理。[3]但经过学习之后感觉作为考试的复习书尚可，想要深入学习的人会发现教材中后面几章有关模型机的设计部分讲得太少，这不利于建立整机观念。如果只是把计算机的各个部分当成分立的器件来看待，那也就失去了学习组成原理的意义。
第3篇：计算机组成原理教学范文
摘要：本文在分析信息化时代对人才全方位要求的基础上，指出了“计算机组成原理”课程的传统教学中的不足，结合多年“计算机组成原理”课程教学的体会和经验，就信息化环境下教学改革中的教育模式、教学内容、教学方法、教学手段和考核方法等有关问题进行了探讨和研究，为“计算机组成原理”课程的教学改革提供了新的思路。
关键词：“计算机组成原理”课程；教学改革；教学模式；教学方法；教学手段
中图分类号：G642
文献标识码：A
“计算机组成原理”课程是计算机专业的一门重要的专业必修课程，是很多课程的前导课，也是计算机专业研究生入学考试的课程之一，因此学好这门课程对后面课程的学习和深造有着至关重要的作用。随着信息化社会的发展和计算机科学技术的广泛应用，在担负着培养计算机专业人才的一流高等学校里,“计算机组成原理”课程教学改革的主要目的是使“计算机组成原理”教学跟上计算机科学与技术的发展步伐，适应当前计算机硬件的更新速度和软件发展的需要，因此传统的教育模式、教学内容和教学方法已不适应信息化时代对人才培养发展的需要。本文结合多年“计算机组成原理”课程教学的体会和经验，就信息化环境下教学改革中的有关问题进行探讨和研究。
1教学模式的改革
1.1教学模式由灌输型向引导型转变
传统的教学模式是以教师为中心，教师通过讲授、板书等多种媒体的辅助，将教学内容传递给学生或灌输给学生。在这样一种模式下，教师是主动施教者，学生是被动的外部刺激接受者即灌输对象，媒体则是教师向学生灌输的工具，教材则是灌输的内容。表面上学生参与教学活动，但这是一种被动的参与。它的优点是有利于教师主导作用的发挥，有利于教师对课堂的组织、管理与控制，有利于教师系统的传授知识;缺点是忽视学生的主动性、创造性能力的培养，不能把学生的认识主体作用很好地体现出来，学生缺乏主动的思考、探索，其自主性、积极性难以发挥，不利于学生创新能力的培养与创造性人才的成长。因此在教学中我们尝试了由灌输型教学模式向引导型教学模式的转变。比如：在讲述二进制加法器时，我们引导学生设计十进制加法器；在介绍设计既能按8位访问又能按16位访问的存储器时，引导学生设计既能按8位访问又能按16位访问还能按32位访问的存储器；在介绍完Cache存储器的工作原理后引导学生分析实际微型计算机系统中的Cache存储器；在介绍完所用教材里CPU结构下指令流程图后引导学生分析其他CPU结构的指令流程图；在介绍完微程序地址安排的基本技术后，引导学生安排实际微型计算机系统中指令流程图的微地址，这些引导的内容都是课本之外的，我们在教学中教的是方法和技术，因此学生发挥主观能动性后便可以解决课本之外的有关问题。
这种教学模式是一种教与学双向互动的教学模式，其核心在于既要发挥教师的指导作用，又要充分体现学生的主体作用。在这样一种模式下，学生是信息加工的主体，是知识意义的主动建构者；教师是课堂教学的组织者、指导者，是学生建构意义的帮助者、促进者。学生主动地参与到教学过程中，教师则对教学内容及教学媒体进行总体的指导与把握，教师职责逐步从传道、授业、解惑转变为指导、咨询、组织、主持和设计教学上来。实践证明这种模式的优点是有利于学生的积极性、自主性的发挥，有利于学生主动思考、主动探索、主动发现，有利于学生的创新能力的培养及创造性人才的培养。
1.2教学模式由理论主导向能力主导转变
“计算机组成原理”课程所用教材绝大部分都是介绍理论知识，如果仍多采用传统的教育模式，过多地注重于知识的传授、理论的灌输，而对于学生是否能够消化、是否能够吸收、是否能够将所学的知识结合到实践中去进行创造，则注重不够。这样的人才只能单纯地重复知识、记忆知识、进行模仿，其适应性及创新能力都不够。培养的学生死记硬背的多、高分低能的多、知其然而不知其所以然的多，学生缺乏创造性，许多毕业学员在工作岗位上无法开展创造性工作。因此大力推进现代教学模式，在传授知识的同时，注重学生能力的培养，注重理论联系实际、注重与学生的生产生活相联系、注重学生对知识的驾驭非常重要。信息化时代培养的人才是复合型、应用型、创造型三者的整合统一，必须具备较强的适应性和较好的创新性，不仅熟悉和掌握一门专业、技术，而且熟悉和掌握相关学科的知识和技术，能够将所学知识运用到生产、生活中，具有不断创造的能力。
明确了教学的目标和现代的教学模式，在教学中我们不完全介绍书本上的纯理论，不强调死记硬背，而是给学生自我发挥的空间。因此在介绍运算方法和实现后，对运算器的设计进行了练习；在介绍主存储器的组成原理后，对实际存储器的设计技术，比如模块化存储器设计、动态存储器设计和交叉存储器设计都进行了训练；在介绍指令系统时，在将操作码的设计和寻址方式的设计介绍完后，对指令系统的设计进行了训练；在介绍控制器的设计技术后，对控制器的完整设计进行了训练。这样的理论与实际相结合的方法即能把所学的理论融会贯通又能激发学生的学习兴趣，学生感到自己所学的东西不是空洞的，而是学有所用的。
2教学手段的改革
教学手段已经成为制约教学质量、教学效益和教学模式的重要方面，因此在计算机课程的教学改革中，教学手段的改革也是刻不容缓的。传统的教学手段是“粉笔+ 黑板”，不仅书写黑板要花很多课题时间，而且老师面对的是很多粉笔灰和不停的写了擦、擦了写，学生看到的是死板的黑底白字。随着科学技术的发展，越来越多的教师已经充分运用多媒体、远距离通讯等现代技术，改变传统教学的局限与不足。课件教学已经成为最主要的教学手段，但又出现了另外的极端，很多老师过分的依赖幻灯片，做在机器旁边念课件，而学生把课件拷贝回去后有的干脆就不来听课，因此出勤率大大下降。为此，我们采用了“课件+黑板”的教学手段，大部分内容在课件上出现，但细节部分在黑板上给予适当补充，而且一些临时需要增加的内容必须借助于黑板来发挥。采用黑板还可以让学生有思考的余地，在黑板上我们可以让学生指挥粉笔，由他们来告诉解题下面的答案，这种方法的试用效果很好，所以我们认为不能完全摒弃黑板，两者的结合可以发挥到最好的教学效果。
3教学方法的改革
教学方法是教育思想、教育观念在教学过程中的体现，是一种经验的积累，针对不同层次的学生和不同的能力需要实施不同的教学方法。在“计算机组成原理”课程的教学中我们尝试了下列的几种不同的教学方法:
(1) 问题式教学
在教学过程中我们经常会提出与讲解相关的问题，把学习引入到复杂的、有意义的问题情境中，学生通过互相合作来解决这些问题，发现隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。在设计中我们会给出一些故障问题，让学生找出其中的错误，从而开启学生的思维。比如某微机的寻址范围为64KB，由8片8KB的芯片组成，如果运行时发现无论往哪个芯片存放8KB数据，寻址地址大于等于A000H起始地址的存储芯片都有相同的数据，分析故障的原因；若发现译码器中的地址线A13与CPU断开，并搭接到了高电平，分析其后果将如何。
(2) 任务式教学
任务式教学从实际问题入手，采取提出任务、分析任务、设计任务、解决任务、归纳规律的方法，让学生在解决任务的过程中掌握知识。如在学习完控制器设计技术后，我们给学生提出任务，设计一个能控制完成10条指令的控制器，包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址等4种寻址方式。学生先进行总体方案设计、指令操作流程设计、微指令格式设计、微地址的设计和微程序控制器的设计，从解决任务中学生归纳出控制器设计的方法和步骤，即指令流程的设计从取指令开始、然后根据寻址方式取数、最后进行运算并存结果，设计过程与CPU结构图中的数据流通路有关，不能死记硬背，CPU结构图不同，同一条指令其操作流程图相同，但微操作流程不一定相同；同样微指令格式也与CPU结构图密切相关，与数据通路相对应；微地址安排时一般采用下址和计数结合的方法。
(3) 讨论式教学
传统的教学一般是满堂灌，学生完全处于被动的听状态，有时听得直打瞌睡，为了避免这种状况，我们必须让学生的脑子有事可做，要让他们思考，因此必要的时候我们会采取讨论方式，让学生发言或提问，大家都可以提出自己的想法。比如“某主存储器访问一次存储器时传送地址一个时钟周期、读/写4个时钟周期、数据传送1个时钟周期，如果采用4字宽主存、一次只能读/写4个字、但CPU与主存的数据传送宽度为1个字的存储器结构，则读取16个数据，需要多少时钟周期；如果采用4体交叉存储器、每个存储体为单字宽的存储器结构，则读取16个数据，又需要多少时钟周期。”，书上对这两个问题的解答与学生们的想法有出入，因此我们交给学生去讨论，大家对后续指令如何重叠展开了讨论，各抒己见。通过讨论式教学，学生可互相激励、探讨问题，增加了学生的参与度，使其全身心地投入到学习中去，充分调动了学生的学习热情，开发了其自身的潜能，提高了教学效率。
(4) 实践式教学
眼过千遍，不如手动一遍 ，学生在学完了相关知识后，通过自己动手操作和深入实践，能巩固所学的知识。如在学习完运算器后，安排运算器的实验，使学生了解运算器的组成、掌握运算器串并行进位方式组装方法、掌握使用运算器进行各种运算的方法；学完存储器后，安排了存储器的实验，使学生了解存储器的组成、掌握字向扩展和位向扩展的电路组装方法和存储器的读写方法；在学完系统总线后安排了总线传输实验，使学生掌握数据在存储器模块和运算器模块这两个模块之间传递方法；在学完控制器设计后安排了微程序控制器的实验，使学生了解微程序控制器的概念、微程序控制器的使用方法，微程序和指令程序的输入方法和微程序的调试方法。各种实验有效地调动了学生的主观能动性和学习积极性，有的学生在实践中显示出其独特的创造性，对学生的后续学习起到了很好的促进作用。
4考核方式的改革
考试对学生起着重要的引导作用，考试不仅是评价学生的知识和能力，而且还应推动学生的学习向最佳方向发展，同时也是对教学效果的信息反馈，可以促进教学工作的改善。新的教学观念考核不是检测记住了多少知识，而是检测获取知识和应用知识的能力。由于计算机组成原理是偏向于原理，所以传统的考试都是理论偏多，大部分考生内容需要死记硬背，学生感觉和考政治差不多，很是头痛。针对我们改革的教学模式和方法，既然我们的教学并不强调死记硬背，而是培养复合型、应用型和创造型三者统一的人才，我们的考题以考学生对知识的综合应用能力为主导，考试的内容尽量少考或不考抽象的概念，而是倾向于分析和设计，一般在对知识的理解基础上就能完成，而死记硬背的东西在考试时不能完全照搬，解题的灵活性能充分发挥学生的能力，使优秀的学生脱颖而出。
成绩的评定采用综合成绩，而不是一张试卷定乾坤，我们根据期末考试成绩、平时测验成绩、作业成绩和出勤等多项因素，综合评定学习成绩。通过考核激发学生学习的主动性和积极性，全面考核学生的能力和素质。一般考试成绩占70%，而平时成绩占总成绩的30%，这样学生就会重视上课的出勤和平时的练习。
5结语
本文所提出的信息化时代“计算机组成原理”课程的教学改革模式、方法和手段都是我们实际教学经验总结，在教学中取得了较好的效果，在此旨在与各位同仁和专家进一步探讨和研究。本人从事“计算机组成原理”课程的教学长达二十多年，深感教学的模式、方法和手段不能一层不变，必须跟上时展的步伐，与社会对人才的要求相适应，这样才能培养出时代所需要的人才，当然仅这一门课程的改革是远远不够的，希望起到抛砖引玉的作用。
参考文献：
[1] 李西平. 成人教育计算机课程教学改革的构想[J]. 福建经济管理干部学院学报,2005(11):19-20.
[2] 徐爱萍,刘建英,吴松梅. 计算机组成原理课程教学改革研究[J]. 高等建筑教育,2004,13(1):53-55.
[3] 刘建英,徐爱萍. 计算机组成原理实验课教改方案的设计[J]. 实验室研究与探索，2005,24(2):57-58.
[4] 赵灵锴,郭红霞. 高校计算机组成原理教学改革教学探讨[J]. 福建电脑,2005(10):162-163.
The Educational Research on the Course of Computer Organization Principle in the Information Age
XU Ai-ping , XU Xian-bin, CAI Zhao-hui, HUANG yuan
(School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430079 , China )
第4篇：计算机组成原理教学范文
关键词：计算机组成原理；课程设计；知识体系
现代社会计算机技术发展一日千里，计算机的组成结构与过去的小规模集成电路相比已不可同日而语，它已经是超大规模的集成电路。高校开设“计算机组成原理”课程，其主要目的是学生通过该课程的学习，可以深入了解计算机的各功能部件，对每个部件在整机中起到的作用以及对应需完成的任务进行学习[1]。
1 课程特点及教学任务
“计算机组成原理”是高校计算机专业的一门核心课程。它在先导课与后续课间起着承上启下的重要作用，它的课程地位决定其知识范围广、知识容量大、更新速度快以及难度高的特点[2]。因此在本课程中，教师更应该注意学生主体作用的体现。计算机技术日新月异，老师所传授的知识要与时代的发展同步，使学生在校园内接触到的是新知识、新技术和新理念。
“计算机组成原理”是计算机本科专业必修的硬件课程。学生通过本课程的学习，可以了解计算机常用的逻辑器件、部件的基本原理、基本结构和初步设计方法，了解简单、完备的单台计算机组成原理。教学要求可以按照高、中、低分为三个层次，即“掌握”、“理解”和“了解”：“掌握”即要求学生对所学内容进行熟练掌握和深入理解，并且可以利用所学知识对相关的应用、初步设计等问题做出
分析和解答；而“理解”要求学生可以利用所学内容对相关问题做简单的判断分析；“了解”则是对所学内容进行初步的了解[3]。
2 课程知识体系设计
常规的课程知识体系都要求具备一定的系统性、科学性以及完整性。不过相对于学习计算机原理的课程来说，上述也提到该课程的特点决定将其教学要求分为三个层次，因此，笔者认为可以将科学性标准作为需要主要把握的课程特性，而其系统性和完整性可以根据本课程的特点做适当的调整。
2.1 课程知识体系的构成
课程知识体系由若干知识单元(如总线、存储器等)构成，知识单元由若干知识点(如总线结构、特性等)构成，知识单元的每个知识点间又有着内在逻辑关系，每个知识单元中的知识点与其他单元的各知识点同样有一定联系，并且各知识单元之间同样存在着相应的关系，正是这些内在的逻辑关系组成了一个完整的网状系统，其所反映的就是课程知识体系结构。新的知识要藉由长时记忆中的知识向学生自身的知识结构转变，因此，在进行课程设计时要以这个观点为基础，强调学习该课程的知识体系结构[4]，如图1所示。
基金项目：黑龙江省智能教育与信息工程重点实验室；黑龙江省重点学科(081203)。
作者简介：李丽萍，女，教授，研究方向为计算机科学教育、计算机体系结构。
2.2 建立课程知识体系结构的方法
首先利用任务分析这一教学设计理论技术，采用教研组老师集体研究、分析的模式，确定出该课程的教学范围以及课程深度[5]。再通过解释结构模型法，对教学顺序以及教学内容的关联结构做进一步确定。在确定教学顺序时，通常由专业人员以及课程教师来进行：先分析主题，把课程内容的各知识点抽出，确定出各个知识点的内部逻辑关系，即建立有向图；通过矩阵运算初步整理有向图，求取各知识点间教学关联结构，绘出整体知识点层级网络图；最后再进行整体的审查以及局部修改。知识体系结构中的每个知识点都要做任务目标的分析，进一步确定出具体教学内容，参照上述确定的教学关联结构，建立起教学目标和教学任务的关联图，最后就可以进行“计算机组成原理”的课程体系设计。
3 课程分析
3.1 教材分析
《计算机组成原理》教材经过多次的改版和演变，已经增加了很多的内容。通过分析所用《计算机组成原理》教材，我们可以把教材全部10大章内容先分为26个教学单元，每个单元再细分为若干个知识点。选择每个单元内容的主要知识点，再针对这些知识点间的内在逻辑关系组织学习顺序。在教学设计上强调清晰、简洁、明确，使学生可以从整体把握该课程的知识结构。因为学习过程中的每个知识点有着不同的难易程度，通常关键的知识点往往也是难点，因此在设计中要针对重点知识提供多层次、多形式的学习和练习。
3.2 学生特征分析
课程设计中确定教学进度、完成教学任务的第一步，就是对学生特征做出科学、准确的分析，只有对学生进行充分的了解，才能确定哪些学习内容是可以通过学生自学完成的，哪些任务是需要老师加以引导的。分析学生特征可以充分激发学生的学习内动力，引导学生编制自学计划，在有限的时间实现教学目标。
学生特征信息通常来源于以下两个渠道：
1) 通过老师和学生的面对面交谈或者利用邮件、及时通讯工具等所做的交流。
2) 通过问卷调查，问卷的内容主要包括学生在学习“计算机组成原理”时的态度、目的以及方法，还有具备相应基础知识的程度。采用问卷的形式与学生进行交流，可以直接掌握学生的具体情况，包括学生的认知结构、基础知识以及设计能力。老师可以以此为参照进行教学目标的设计。要先促使基础知识相对欠缺的学生对相关知识点进行补充学习，学生在具备了前导知识后，才能克服后续学习过程中的畏难心理，使得课程得以顺利开展。而对于一部分学习热情高、基础扎实、喜欢计算机专业的学生，则可以引导他们制定一些综合性的、有一定难度的自学计划。学生在解决实际问题时，提高创新能力和学习能力，从而激发其求知欲，体会到学习的成就感，最终提高设计能力。
3.3 学习目标分析
本课程的学习目标按照上述课程体系结构的组成，设计为“课程学习目标”、“单元学习目标”和“知识点学习目标”。可以先在学期初提出课程学习目标，使学生对于课程的学习目的了然于胸；单元学习目标可以在学习各单元内容之前呈现；而每个知识点的学习目标要在知识点的学习过程中呈现，并且将知识点的学习目标对照上述教学特点进行层次的划分，使学生明确知道知识点是属于“掌握”还是“理解”还是“了解”。老师给出相应的引导和建议，学生按照不同的层次目标确定自己适用的学习策略。
4 教学系统设计
4.1 组织教学内容
在实施本课程的教学活动时，除了引导学生在课堂这种正式渠道获取理论知识外，还要充分利用校园局域网、因特网等网络形式和网络资源加以学习辅助。例如，计算机发展与展望、汉字在计算机中的处理、外部设备等一些与现代技术联系密切的知识点，多采用学生分组学习讨论方式。学生搜集查找的资料内容远比课本丰富，这种学习方式，既开拓了学生的知识面，也锻炼了学生初步进行信息检索归类的科研探索能力。老师在课堂中通过精心制作的课件，采用知识可视化、信息可视化等先进的方法，向学生传递知识点；或者利用BBS、电子邮件等方式，与学生进行非正常渠道的沟通，在传递教材各显性知识点的同时，还向学生传授分析问题、解决问题的策略[6]。学生通过掌握这些隐性知识，不仅加快了知识点向自身知识结构转化的过程，还提高了实际解决问题的能力。
4.2 设计学习环境
学习环境通常由自主学习和协作学习两部分组成。自主学习环境的设计，除了老师引导学生制定相应的学习计划外，还可以针对学生的阶段测试、日常学习中的反馈信息设计出自学自测学习模式：收集每个阶段测试以及日常练习中经常出错的习题，开发设计出自测试题库，促使学生自觉进入该试题库进行自我测试，通过对比发现不足，从而提高学习效率和学习积极性。而协作学习环境的设计，则可以采用项目教学法、任务驱动法等各种教学方法[7]，加强学生协作能力的锻炼，培养其团队精神。也可以在校内局域网建立课程论坛、学习社区等，利用发贴与学分挂钩的形式，提高学生的参与度。
4.3 开发教学资源
老师要采用多种教学策略为学生搭建一个理想的学习平台。深入开发素材性课程资源，可以说课程资源是课程实施的基本条件之一，素材性课程资源是开展教学活动直接来源，学生转化为自身知识结构的对象。素材性课程资源分为静态和动态两种，很多老师比较侧重于静态资源(如讲义、课件)的利用，而忽略了动态资源。所谓动态资源就指师生交互过程中所形成的资源，例如，学生时实的信息反馈等。其实动态资源的利用正是突出了“学生为学习主体”这一全新教学理念，它使学生和老师情感交流更为丰富，也提高学生的学习兴趣。
4.4 设计教学方法
由于“计算机组成原理”课程有很多抽象性的概念，笔者通过实践发现，类比法对帮助学生理解抽象概念起着非常有效的作用。所谓类比法，是把计算机原理课程中的知识内容与日常生活中接近的例子作对比，使得相关理论概念变得具像化，更容易理解和掌握[8]。类比法又分为对象方法类比及对象属性类比两种。其中对象属性类比是利用该对象的属性，与另外一个与其属性特征相接近或者完全相同的对象做比较，使得具有抽象属性的对象具像化，对该对象的属性特征加以说明。如教材中对CPU内部结构和功能的描述都比较抽象，有时候仅用一个模型图来说明其内部结构，学生理解起来比较困难。此时可以分析该知识单元：CUP的内部结构是一个互相协作但又相对独立的整体，其各部分都有自己的功能特点，那么就可以将其与一家制造企业公司做类比。一家制造厂由经理部、财务管理部、生产部、车间、企划部、采购部等各部门组成，每个部门的职责范围也不尽相同，如果把公司的组织架构和CPU内部结构的组成做类比，则理解起来就相对容易，因此可以做如表1所示的类比。
这种类比教学方法在课堂实施后，学生都认为对于CPU的内部结构理解比较透彻。
而对象类比则是对某对象所具备的行为或过程与另外一个对象所具备的抽象性过程或行为进行类比，进而对抽象概念加以说明。
4.5 实验设计
该课程是一门实践性非常强的课程，因此，实验的设计就尤为重要，这里按照开设实验课程的时期提出几种设计方法。
4.5.1 验证式实验
对于初期实验课程来说，这种实验方法比较常用，它可以帮助学生熟练掌握基础实验的步骤及方法。其实验证式实验就是老师先给出实验的步骤、方法以及试验目的，并绘出线路图，在上面写出汇编程序，给出实验结果，学生按照老师提供的思路进行试验验证。比如，一块EPROM的芯片，由0地址开始写上内容，学生按照老师提供的电路图构成电路，读出地址内容单元，并与老师所写的内容做比较。这个试验可以帮助学生初步了解单元电路的构造及调试方法，及时排除错误。
4.5.2 模仿式实验
开设中期实验课程，学生可以参照一些程序或电路，对其进行改造或模仿，设计出类似的实验程序和电路，得出课程要求的实验结果，并对该结果进行观察、分析和研究，这种方法就是模仿式实验。
4.5.3 探索式实验
实验课程的后期阶段，可以要求学生参照教材内容，自行设计出实验方案，对实验电路、实验流程、实验程序进行自主的调试和构造，从中获取老师所要求的实验结果。这种探索式实验对于学生解决问题、分析问题的能力要求比较高，并且还要有较强的计算机软件、硬件知识做支撑。学生经过该阶段实验课程的训练，其动手能力、设计能力都会得到很大的提高。根据长期的计算机组成原理课程教学实践，我们开发了基于EDA技术的教学实验板，在实验课中开展了新教学方法的教学实验和研究，摸索和设计出了一套新型的计算机组成原理实验课教学方法与模式。实践表明，采用这种教学方法的突出特点是充分体现和发挥了学生的创新设计能力，达到了加强学生综合素质的提高和实践能力培养的目标。
4.6 教学评价体系设计
在设计教学评价体系时，老师要注意将多种评价方式相结合。在学习过程中运用形成性评价，老师可以设计出诸如“电子档案袋”等形式的程序，对学生的学习过程做详细记录；在学习活动告一段落时，可以采用总结性评价方法，指出各阶段性学习的不足，对学生的学习效果加以验证。评价的手段也不能只采用考试一种，可以结合日常教学中的项目完成成果、在课程论坛中发帖的数量和质量等，对学生的学习态度、学习方法做出全面评价。而评价的主体也要多样化，不能仅以老师为评价的主体，学生也要真正参与到评价活动中来，如设计问卷调查，或者项目教学法中，让学生作为评价的主体，进行各项目小组间的互相评价等。
5 结语
第5篇：计算机组成原理教学范文
关键词：阶梯化教学；教学实践；“计算机组成原理”课程
中图分类号：G642.4 文献标识码：B
文章编号：1672-5913 (2007) 20-0050-03
1引言
足够长的杠杆可以撬动地球，足够多的阶梯可以攀登顶峰。
如果说计算机科学是一个金字塔，“计算机组成原理”课程无疑是这个耸入云天的金字塔的底座之一。无论是计算机硬件技术还是软件技术，无一不与“计算机组成原理”课程直接或间接相关。在计算机教育大环境悄然改变的今天，像“计算机组成原理”这样传统的基础课程教育模式的改进也需要与时俱进。
阶梯化教学模式是指对一门课的教学在不同的阶段针对不同的学生以多种多样的且逐阶向上的形式开展起来，以达到最大限度地理论联系实际，科研结合教学，培养学生综合素质之目的的一种教学方法。
2 “计算机组成原理”阶梯化教学的特点
对于“计算机组成原理”课程而言，阶梯化教学的实现包含多方面含义：
(1) 多样化。打破以往“计算机组成原理”课程理论讲授配合少量实验的单一形式，增加了课程设计、开放实验室项目和毕业设计等多个实践教学环节，实现了教学环节的多样化。
(2) 最大化。最大可能地发挥学生的主观能动性，最大程度地理论联系实践，最大限度地与最新技术接轨，以达到培养学生兴趣，开发其潜能的目的。
(3) 阶梯化最重要的一个含义是“逐阶向上”的含义，也就是多种教学方法应用的几个层次是逐渐升高的，就像上楼梯一样。如图1所示，理论教学无疑是第一个台阶，实验教学就是第二个台阶，其余逐渐升高的台阶顺次是课程设计，开放实验室项目，毕业设计环节。一个学生在这几个环节中拾阶而上，终于登顶的时候，他将看到一个无比广阔的发展空间。
(4) 合理的阶梯宽度分布。阶梯的宽度表现为持续时间的长短，参与学生的人数，教师辅导的程度等。由于每一级台阶的性质、目的、内容不同，每一级台阶的宽度也不相同，选择一个合适的宽度比例对于最终阶梯化教学的成功也是非常重要的。
(5) 必需的硬件设施。“欲善其工，先利其器”，一种教学改革方法如果没有相适应的硬件设施，那么就只能是纸上谈兵了。“计算机组成原理”多媒体教学软件和一种或几种实验系统对实现这种阶梯化教学是非常必要的。
3阶梯化教学的具体实现
下面就详细介绍一下各步阶梯的具体实现。
(1) 第一层阶梯：减而弥精的理论教学
由于“计算机组成原理”课程的重要基础课位置，以往该课程的理论学时是非常大的，伴随计算机教育环境的变化，理论课时的压缩是必然的。理论课时一般由64~72压缩至48~56。但压缩不意味着粗糙，也不意味着缩减。在缩小的课时里完成大纲要求，且求精求全，这就需要充分利用计算机。多媒体教学软件可以在很短时间内生动形象地解释复杂知识点，帮助学生快速掌握重点，难点。而网络教学平台的应用则可以通过帮助学生做好预习、复习、测试、解惑等来实现课堂教学的辅助。计算机手段的应用可以使理论教学缩而不少，减而弥精。
(2) 第二层阶梯：推而广之的实验教学
缩减理论课时的同时，实验教学要推而广之。这里的推广包括两个方面，一个是在有可能的情况下适当地提高实验学时；另一方面要加大有限实验课时的无限空间，内容加多、知识加深、范围加大。实验课时可在10~16学时之间。在教学中有一个普遍的问题就是如何因材施教的问题。实验课程是面向所有学生的。在学生中，接受能力、动手能力、自身努力的程度就有很大差异，在确保规定课时中完成教学任务的同时，还要求最大限度地发挥学生的主观能动性是我们面临的一个问题。为此可采取如下措施：
其一，修订适合本校特色的实验指导书。
其二，严抓学生的预习工作。
实验教学是阶梯教学的第二级台阶，却是实验教学的第一级台阶，在这个层次上可以使每一位学生对理论教学有一个感性的认识，初步建立整机结构思想。很多理论课上抽象的知识在实验课上得到了具体的体现。实验课常常是使学生感到豁然开朗的一个环节。
(3) 第三层阶梯：渐入佳境的课程设计
“计算机组成原理”课程的实验教学的特点是每个实验只涉及计算机组成结构中一个或几个设备的工作原理。增加一种面向所有学生的课程设计，以完成一个较为综合的题目是使组成原理实践教学渐入佳境的关键一步。课程设计时间及题目在各个学校有着很大区别，一般说1~2周较为合适。本学校应根据实验学时长短及后续实验环节设置情况相应调整。进入课程设计环节的学生已经有了一定实践经验，加之课程设计时间相对较长，所以教学方法就要变化了。课程设计指导书的内容要比实验指导书粗略，只应该包括设计任务和一些设计所需的数据，指导教师也仅对学生进行方向性指导，全部设计原理图、连线、设计步骤、设计测试都由学生自行完成。指导教师仅对其进行关键技术的指导。充分放手让学生自行设计。
通过课程设计这一环节，应该说每一个按照要求走完这三步台阶的同学都掌握了计算机整体结构的概念，且具备了相当强的动手能力。他们关于组成原理的知识结构，知识体系已达到了本科计算机专业的要求。如果还想更进一步的话，就可以登上下面的阶梯。
(4) 第四层阶梯：更上层楼的开放实验
“计算机组成原理”开放实验室项目可以只对部分感兴趣的同学开展。这里开放的含义就是实验室每天至少8小时开放，教师有针对性地指定一个或几个题目，并选择固定的时间进行指导，而学生可以在实验室开放的任意时间到实验室完成项目，以培养对硬件具有特殊兴趣的同学向更深更广的知识领域发展。
其一，人员以每位教师指导15人，3人为1组最适宜。
其二，设计题目可以运用EDA技术对ISP芯片进行开发。
其三，整个项目的实现分为4个阶段：熟悉题目、设计逻辑和写代码、代码调试与测试、总结并写出设计报告。
这一级台阶的设立可以有效地改变学生心中“计算机组成原理”离实际太远的一种印象，同时学生可以建立起硬件软化的概念。这是使参与到项目中的学生完成量变到质变飞跃的一个环节。
(5) 第五层阶梯：已入佳境的毕业设计
计算机本科生的毕业设计题目在各个院校都极少有与“计算机组成原理”或者系统结构直接相关的题目。除了教师重视不够以外，缺乏相应的设备也是一个客观的原因。伴随着实验系统的改进，EDA技术的发展，综合运用计算机组成原理、计算机系统结构、数字逻辑与数字系统、硬件描述语言的毕业设计题目已经成为可能。作为教师，提供一个平台、一个指引、一个机会就很有可能成就一个计算机应用领域的栋梁之才。
毕业设计题目的完成是培养真正的硬件人才的有效途径。能够走完这一步台阶的学生具有更强大的就业竞争力。五层台阶总结如下图：
4实践效果
“计算机组成原理”课程的阶梯化教学改革在辽宁工业大学计算机科学与工程学院进行了3年的试点研究，取得了较好的效果。理论课时完成了基础理论的讲授，实验课上学生理论应用于实践，验证了书本上的理论知识，也真正理解了理论。在课程设计中，学生在课外查找各种资料，使自己在实验室的设计和实践尽善尽美。每年有15名同学参与到开放实验活动中，培养了自主分析问题、解决问题的能力。有少数同学在毕业设计中选择了与组成原理有关的题目，其中有一名同学的毕业设计论文获得了校优秀毕业设计论文一等奖荣誉。
两位笔者直接主持和参与了这三年的试点研究工作，在此之前笔者有十年的“计算机组成原理”教学经验，可是采取阶梯化教学之后，笔者才真正感受到为人师的成就感。尤其是在开放实验和毕业设计工作中，学生由最初的茫然无知，经过不断的实践与理论相印证，一直到最终的深刻认识，他们几乎是非常兴奋地感受着求知的乐趣。学生中有多人考取了研究生，进一步深造。可以说他们的成功也部分归功于“计算机组成原理”阶梯化教学手段的开展。
“计算机组成原理”的课堂教学、实验教学、课程设计、开放实验室项目和毕业设计这五个环节面向不同的学生，从不同的层面实现了“计算机组成原理”课程教学的阶梯化理念，从根本上解决了专业基础课理论脱离实践和学生不重视、学习无兴趣的弊端。
为人师者不仅要用知识丰富学生的大脑，增长其才干，更应该用为学生搭建通往成功之路的阶梯，在能力范围内尽可能地将学生送入更高的平台。“计算机组成原理”的阶梯化教学就是一个很好的尝试，并在实践中取得了一定的成就，其阶梯化的思想可以应用到其他学科、甚至其他专业。
参考文献
[1] 白中英，杨春武. “计算机组成原理”题解、题库、实验[M]. 北京：科学出版社，2004，(6).
[2] 白中英，杨春武，冯一兵. 计算机硬件基础课实验教程[M]. 北京：清华大学出版社，2005，(7).
[3] 刘芳，戴葵，刘芸，王志英. “计算机组成原理”中设计性环节的教学探讨[J]. 计算机教育，2007，(4).
[4] 金海溶，周苏，孟学多. 用实验方法改革汇编语言程序设计的教学[J]. 计算机教育，2007，(1).
作者简介
白媛，辽宁工业大学计算机科学与工程学院计算机科学与技术教研室，从事以“计算机组成原理”为主的计算机应用技术教学与科研工作13年。
第6篇：计算机组成原理教学范文
计算机学科是一门与实践结合非常紧密的课程，纯理论化的教学已经无法满足学生掌握计算机知识以及培养实践能力的需求了。因此，计算机实验课程在现有的计算机教学体系中所占的比例越来越高。该文针对所关注的计算机组成原理课程的教学方法，结合我们自己所开设的组成原理实践课程，针对目前教学中所存在的一些问题，对组成原理的实验课程方法作进一步的改进，使其更符合现在国内教学现状的需求，提高学生的实验效率。
2 CPU实验课程简介
我们的CPU实验课程主要目标为：指导学生设计出一个符合MIPS标准的CPU。从设计初级的数字逻辑器件出发，到实现一个完整的CPU，然后学生们可以围绕自己设计的CPU编写汇编器、高级语言编译器甚至简单的操作系统[1，2]。让学生可以完整地了解计算机的运行原理。
参与本课程的学生所要实现的CPU使用如表1所示的31条指令，可以覆盖大部分简单程序的需求，其具体功能可以参考MIPS指令手册[3-5]。
前两个实验比较简单，主要为了让学生能够熟悉整个的开发环境与流程，而且译码器和选择器也是将来在其他实验中所需要使用到的部件。从第三个实验开始，学生们将从简到难地一步步实现CPU中的各个部件的设计，并在第七个实验中最终完成一个完整的CPU。
3 实验教学存在的问题
3.1 testbench用例不完善
我们的CPU实验课程主要是对于硬件的设计，在硬件设计的过程中，testbench的编写占有着举足轻重的地位。而参与我们课程的学生绝大多数都是第一次接触硬件的设计，并且对于CPU的各个部件并没有一个良好的认识。所以对于这些参与到我们课程的学生来说，有相当一部分学生没有编写完备的testbench的能力与意识。在遇到相对复杂的模块时，学生们可能无法发现自己设计中的缺陷，这为以后的设计留下了一定的隐患。而且随着工程越来越大时，初期的错误就越来越难被发现。
3.2 学生开发机器运行缓慢
我们这门实验课是口袋实验室，参与到我们这项课程的同学都会将实验板带回宿舍作实验，由于，学生各自的计算机性能并不能完全满足CPU实验的设计需求。特别是随着工程的增大，在生成CPU后仿真的模型以及生成开发板所需的电路文件时，往往需要相当长的时间，并且这个过程在CPU的开发过程中往往需要执行很多次。而在此期间，学生往往只能等待而无法进行课程的学习，这会造成极大的时间浪费，降低学习效率的同时也很有可能增加学生的挫败感。
3.3 应用开发效率低下
CPU要执行有一定功能的程序才会显得有意义，我们的课程会鼓励学生在自己设计的CPU上开发一些小应用来显示CPU的实用性。我们目前的课程只提供了基于我们课程所涉及指令的汇编器，但对于参加我们课程的学生而言，使用汇编程序编写应用所需要的技巧与经验往往他们都不具备，这增加了小应用程序开发的难度，不利于学生们创意与想法的拓展。在我们的课程实践中，学生们往往都会选择开发一些类似的容易实现的应用程序，造成了应用程序的同质化。
3.4 没有统一的评分体系
任何课程都要面临的一个考核的问题。如何能够公平客观的评价学生在整个课程中的表现不仅对于参与课程的学生，对于此课程未来的发展都至关重要。目前我们的课程主要依赖学生的自行演示以及助教的手工查看。此方法不仅效率低下，每周都要花大量的时间在实验结果的检查上，而且由于参与检查的人数较多不容易保持评价标准的一致性。
目前我们的课程仍处于试验性阶段，参与的学生人数较少，若未来将此课程推广，手工检查的方式将无法满足课程的需求。
4 针对目前教学中的问题的解决方法
4.1 统一的部件接口和测试平台
通过给学生提供统一的部件接口，我们可以为学生提供统一的测试平台。在完成每个部件的编写后，学生们首先可以使用自己编写的testbench来验证自己设计的正确性，随后再由统一的测试平台来进一步确认部件的设计。这样就可以有效地避免由于testbench的不完善而造成的部件设计缺陷，提高了每次部件实验结果的可靠性，从而为接下来的实验进程打下良好的基础。
4.2 实验结果验证平台
统一的部件接口使得自动化测试以及自动评分成为了可能。学生们可以将自己编写的代码提交到我们的测试平台，运行统一的testbench，通过对比学生代码的运行结果和标准的测试结果就可以为学生们编写的部件提供一个客观合理的评价。
我们可以根据学生每次提交的正确率以及最终通过测试所用的提交次数来作为学生每次实验的评价参考。通过这种方法，我们可以不再逐个检查学生的实验结果，不仅可以免去每次人工检查实验结果的时间，也大大提高了每次实验评价的客观性。
4.3 CPU模拟器
我们的课程设计了一个基于部分MIPS指令集CPU的模拟器，其输入可以为自行编写的汇编程序，模拟器的运行的结果可以作为我们CPU运行结果的参照。同时我们课程中还拥有一个31条指令的汇编器，其输入同样为学生自行编写的汇编程序，而输出是二进制或十六进制的机器码文件，该文件可以导入到学生自己的CPU中运行。然后学生可以通过对比Modelsim的仿真结果与模拟器的运行结果来验证自己所设计的CPU的正确性。我们的课程也提供了一些小程序来帮助学生进行CPU的验证。
4.4 综合任务服务器
大多数情况下，学生们所使用的PC的性能进行完整的综合与布线任务时往往都会花费很长的时间。我们可以为他们提供一个专门进行繁重计算任务的服务器。
学生们可以提交自己的设计到服务器上，通过服务器来生成所需的电路文件，将此文件下载到本地后载入FPGA，完成下板工作。鉴于服务器相对学生PC有着更出色的性能以及统一的工作环境，可以大大节省学生们完成一次设计修改的时间，提高学生们的开发效率。
4.5 合理使用C语言开发环境
高级语言可以大大降低程序的开发难度，而且通过完善的IDE（集成开发环境）可以更方便的确保程序的正确性。目前大部分学生所编写的小程序都不会超出我们课程所使用的指令集。GCC编译器在默认的配置下其编译出的MIPS指令集不会超出MIPS-I中的所有指令。经过多次测试，在多数情况下编译出的指令多并不会超出我们目前所使用的31条指令。对于那些不在我们31条指令集范围内的MIPS-I指令，其中有相当一部分指令是可以使用现有的指令组合来完成其功能的，我们仅需对GCC所编译出的汇编程序进行一定的修改即可使用。这为我们使用C语言编写开发板程序提供了很好的前提。
学生们可以首先使用C语言在现有的成熟IDE上进行编程，在验证了程序的正确性后使用GCC将C语言编译为MIPS-I的汇编程序，在对编译完成的汇编程序进行一些修改后可以使用我们课程提供的汇编器生成机器码来运行在学生自己设计的CPU上。
由于学生们对于C语言的熟悉程度要远高于MIPS的汇编指令，通过合理使用C语言进行编程，可以大大降低学生们编写应用程序的难度。
第7篇：计算机组成原理教学范文
关键词:医学信息;计算机组成原理;教学改革
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0924-02
Teaching Discussion of the Course of Principles of Computer Organization in the Specialty of Medicine and Information
YU Lei, WANG Zong-dian, YANG Song-tao, KAN Hong-xing, DU Chun-min
(Institute of Medicine and Information Technology, Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230031, China)
Abstract: Combined with the situation of high medical college, aimed at the characteristic of the specialty of medicine and information, the teaching experience of the course of principles of computer organization has been discussed and it has been elaborated in the aspects of the selection of teaching contents, the improvement of teaching method and the reform of teaching practice.
Key words: medicine and information; principles of computer organization; teaching reform
随着科学技术的发展,交叉性学科日益增多,医学信息学就是一门涵盖生物、计算机和医学的交叉性学科。随着计算机技术在医疗行业应用的日益广泛,目前国内很多医科类院校相继开设了医学信息类的相关专业。就我校安徽中医学院而言,相继开设了医药信息管理、医药软件开发和医药信息工程监理三个方向的本科专业。由于是培养医药信息的复合型人才,在课程的设置上,除了计算机专业的主干课程外,还有一些医药类及管理类课程,再加上三个方向的本科专业各有侧重点,所以医学信息类专业的课程设置不像工科院校计算机专业那样很深很细。但在我校的教学计划中,三个方向的专业均开设了《计算机组成原理》课程,是三个方向专业中均开设的唯一一门硬件类课。可见,搞好《计算机组成原理》课程教学,对于我校医学信息类专业整体教学质量的提高有着举足轻重的作用。下面,笔者结合本人的实际教学体会,就医科院校医学信息类专业这门课程的教学问题和大家作一下探讨。
1 联系医药背景阐述课程的重要性
目前,有不少学生对硬件类的课程不太重视,认为硬件类课程与他们将来的就业联系不太紧密,可有可无。在一些工科类院校中“重软件、轻硬件”的现象比较普遍,在医学信息类专业中尤为明显。作为该类课程的授课教师,在上课的整个过程中,就应该根据自己的经历告知此类课程的重要性:硬件知识与软件知识如同计算机学科知识的两条手,缺一不可,任何一样学不好,对将来的发展都会有影响。学习计算机,不光要知道“是什么”,还要知道“为什么”。对于医学信息类专业的学生,考虑到他们学习和将来就业的医学背景,特别要联系医药环境说一说:比如作为一个医学信息类专业的学生,将来除了要和医院信息系统HIS打交道外,可能还要接触一些医疗设备,而现在医院的很多检查设备如CT、B超实际上都是计算机,只不过与日常的PC机相比,就是输入设备换了一下。还有在一些沿海城市的医院,医生的处方一开过,护士拿的PDA(实际上就是计算机的一个输出终端)上就显示处方的详细信息,以便护士更好的服务病人。所以,要了解现代化的医疗设备,就必须学习一些计算机的硬件知识,掌握计算机的组成原理。这样比泛泛讲述学生的印象会更深刻。
2 教学内容的选择
就我校而言,医药信息管理、医药软件开发和医药信息工程监理三个方向的本科专业均开设《计算机组成原理》课程,但由于各专业的侧重点不一样,所以在授课的内容和深度上有着不小的区别。
2.1 医药软件开发专业
医药软件开发方向是挂靠在计算机科学与技术专业下,在我校开设的医学信息类的三个专业中,对《计算机组成原理》这门课程要求是最高的,属于专业必修课。
由于本专业的学生在学习这门课程时,已系统学习过《大学物理》、《模拟电子》、《数字电路》、《汇编语言程序设计》等硬件类基础课程,并且在后继课程中将继续学习《微型计算机原理及接口技术》、《计算机系统结构》等硬件类专业课程。而硬件类课程中有些教材上的内容是重复的,所以在上《计算机组成原理》这门课时,要与相关课程的教师沟通,对于前面课程中已系统讲述过和后继课程中将详细讲述的内容可以省略不讲或者一笔带过,而把有限的课时用在《计算机组成原理》这门课本身侧重的内容上。比如:在上第二章运算器时,对于“原码、反码和补码”就可以一笔带过,这部分知识在《汇编语言程序设计》中就已详细讲过;对于“基本逻辑元件”就可以不讲,这部分知识在《数字逻辑》中就已详细讲过;在上第三章存储器时,对于“存储器芯片的扩展”就可以省略不讲,因为在后继课程《微型计算机原理及接口技术》将会详细阐述;在上第四章指令系统时,对于“指令的格式和种类”以及“寻址方式”就省略不讲,这部分知识在《汇编语言程序设计》中就已详细讲过;在上第八章外部设备时,对于每种外设的原理就可以一笔带过,因为后面选修课程《多媒体技术》中会详细阐述。
2.2 医药信息管理方向专业和医药信息工程监理方向专业
医药信息管理方向专业和医药信息工程监理方向专业都是挂靠在信息管理和信息系统专业之下,《计算机组成原理》这门课程在这两个专业中都属专业限选课。在这两个专业中,侧重点与医药软件开发专业不太一样,其开设的计算机类课程主要是软件类的相关课程,而相关的硬件类基础课程没有开设或者要求很低。所以在授课过程中对于所涉及到的硬件基础知识都要讲述,如前面提到的医药软件开发方向专业所省略的内容,而对于一些难度较大的内容,如几种存储器的各自电路组成与结构、硬布线控制器的设计等,就可以不占用上课时间,让有兴趣的学生课下自学。这样,让学生在有限的课时中掌握计算机学科更多的硬件知识,以达到专业选修的目的。
3 教学方法的改进
3.1 运用类比方法帮助学生理解
《计算机组成原理》这门课涉及到的概念较多,非常抽象枯燥。运用类比方法,将难懂的概念和原理类比成他们可理解并接受的事件,然后再扩展成书本上的内容,这样教学效果非常好。
例如,在讲解“总线的仲裁部分”中的“链式查询”方式时,可类比成“学生在食堂排队等着吃午餐”这个情境。餐点是一样一样的出来,每次只能有一个同学吃到(只能有一个部件获得总线的控制权),谁吃到由老师判定(中央仲裁器判定总线的授权)。第一次出来一个包子,因为并不是所有的同学都喜欢吃包子,谁想吃就向老师提出申请(同一时刻,可能有几个部件向总线仲裁器提出总线请求)。在这种方式下,老师会将包子传递给离他最近的同学(链式仲裁优先级最高的部件离仲裁器最近)。如果这个同学刚才没有发出要吃包子的申请,就会传给他的下面同学,依次类推,直到传到刚才第一个发出吃包子请求的同学为止,那么他得到了吃包子的权利(离仲裁器最近的刚才发出请求的部件获得总线的控制权,某个部件只有在它前面所有的部件都没有提出申请的情况下才会获得总线控制权)。这样一来,学生在轻松快乐中就理解了这个原理。
类似的例子还有很多:在讲述“补码”时就可用钟表校准的方法来类比;在讲“总线”时用城市的道路来类比,在讲“CPU内部数据通路”时可用城市自来水管网进行类比[1]等等。这里就不再一一举例了。
3.2 充分利用多媒体课件
《计算机组成原理》课程中很多内容比较抽象、难以理解,如果采用单纯的板书讲述,教学难度很大。为此可充分的利用多媒体课件,将所讲述的内容通过动画并辅以文字解释的形式展现出来,以便学生的理解。如在讲解“指令的执行过程”时,首先将控制器各部分的组成及功能以图解的形式分步显示,然后再以分步动画的形式展示五条典型指令的执行过程,使学生对此内容有更加感性的认识,增强了学习效果。
4 实践环节的改革
在目前很多工科类院校中,《计算机组成原理》的实践环节分为课内实验和课程设计两部分,而由于医学信息类专业的要求不同和课时限制,我校目前仅开设课内实验部分。
首先,为使学生更直观、更全面的理解将要学习的知识,可在讲述该门课程正式内容之前(即在第二章之前)进行2到4个课时的计算机组装实验[2-3]。这个实验是让学生自己动手把计算机的硬件如CPU、内存、硬盘、光驱、主板等进行拆卸及组装,使学生在锻炼实际操作能力的同时也对目前PC 机的内部结构建立起初步的感性认识,为顺利进行后续教学做好铺垫。
接下来的是基于组成原理实验箱的验证性实验,以便学生及时的巩固所学的理论知识。但由于现在的组成原理实验箱元件都是集成好的,无须学生自己动手安装,只要按照原理图正确连线便可看到结果,所以学生对硬件系统组成的理解基本停留在原理图层面。为此,可对实践环节做些改进,引导学生根据原理图和实际使用的器件查阅其实际电气参数及封状等工程说明文档,并要求在实验箱中找出具体的芯片位置,说明实际的数据通路等[4]。这样,在一定程度上改善了医学信息类专业多数学生“偏软怕硬”的状况。
特别提出的是,针对医学信息类专业学生就业的医药背景,可让他们在学习完该课程后参观一下目前医院的几种主要的医疗设备,如CT、B 超等,并请相关医技人员讲一下各种设备的原理及操作方法,以使学生对这门课程的学习意义有更加深刻的认识,真正做到“理论联系实际”。这一点我校正在积极探索中。
参考文献:
[1] 黎慧,刘旭明.计算机组成原理课程教学探讨[J].信息技术,2007(15):85-86.
[2] 穆晓芳,阴桂梅 计算机组成原理在师范院校教学改革的探讨[J].科技信息.2008(35):29-30.
第8篇：计算机组成原理教学范文
关键词：计算机组成原理；教学模式；研究性教学；实施方法
0 引言
计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心硬件课，是全国计算机类考研专业课的统考课程之一。该课程重点介绍微型计算机硬件系统的基本组成原理和内部运行机制，教学的主要目的是培养学生对计算机硬件的分析设计能力，为开发硬件打好基础。无论是从学校建设计算机学科的角度考虑，还是从学生考研及就业的角度考虑，计算机组成原理在专业课中都占有很重要的地位，但是概念多和原理性强是这门课程最大的2个特点。授课教师如果只是被动地讲述计算机硬件系统的基本知识，那么就无法实现应用型人才培养的教学目标。因此，我们引入研究性教学方法，即在教师传授计算机组成原理基本知识的同时，教师和学生均以研究的态度参与教和学，教师在教学过程中逐步渗入科学研究的各个元素，教学重心从让学生单纯地获取知识转移到掌握基本科学方法、提高综合运用知识解决实际问题能力上来。
1 研究性教学的起源及思想
“大学存在的理由在于，它联合青年人和老年人共同对学问进行富有想象的研究，以保持知识和火热的生活之间的联系。大学传授知识，但它是富有想象力地传授知识。至少，这就是大学对社会应履行的职责。一所大学若做不到这一点，它就没有理由存在下去”。教学是教与学相互融合和相互统一的教育活动，需要师生共同参与。研究性教学是指在教学过程中，以教学内容和学生的认识水平为基础，创设一种类似于科学研究的教学环境和氛围，激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考和主动实践，自主地应用知识并解决问题，从而达到积累知识、发展能力和提高素质的教学要求。开展研究性教学活动的主要目的就在于将学生单一的知识接受性、记忆性的学习方式转变成基于自身兴趣掌握基本科学研究方法和主动获取知识的学习方式。
2 研究性教学活动在计算机组成原理课程中的实施方法
2.1 教学内容设计
在传统的以知识传授为目的的教学模式中，首先学校会根据课程选择教材，然后教师根据教材选择讲授内容，最后学生根据讲授的内容完成该门课程的学习。在现代社会追求应用型人才培养目标的要求下，我们应构建开放式教学与自主性学习方式相适应的教学模式。因此，根据教材选择教学内容的方式必须被淘汰。
2.1.1 理论教学内容设计
关于理论教学内容的设计，我们有3点考虑：①计算机组成原理课程在全国计算机类硕士研究生考试的统考专业课中占有很大比重，因此课堂教学内容应涵盖该课程在此考试中的所有知识点；②每年有越来越多的学生参加国家计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试，学生如果能通过此考试，不仅是对学习的最好肯定，而且为就业奠定了一定的知识基础，因此理论教学内容也应涵盖该课程在此考试中的所有知识点；③要注意先修课程、后续课程与计算机组成原理课程在教学内容上的衔接，避免重复。基于以上3点，我们确定了计算机组成原理课程54学时理论教学的基本内容。当然，我们在理论教学过程中要侧重技巧和突出重点而不是面面俱到，要理论联系实际，将学以致用的教学思想贯穿始终，根据学科发展对教学内容进行有选择的更新，注重教学内容的基础性、研究性和应用性。
2.1.2 实验教学内容改革
实验教学共24学时，全部在计算机组成原理专业实验室完成。教师在实验教学上要构建层次化实验内容，应既有基础验证性实验，又有综合创新性实验。教师在基础验证性实验中，要让每名学生独立完成计算机系统各基本部件的实验，如运算器、存储器、控制器、时序电路、总线等部件的实验；在综合创新性实验中，可以让学生分组完成简单模型机到复杂模型机的设计与实现实验。教师在实验过程中要注重培养学生的工程推理和解决问题能力，认真设计实验成绩评价方法，力图体现学生的真实能力。
2.1.3 实践课开设
在计算机组成原理课程结束后，我们开设了32学时的计算机组成原理实践课，将工程设计的思想和方法引入实践课的教学活动中。学生根据所学的计算机组成原理知识，使用VHDL语言进行程序设计，实现一个完整模型机系统的设计，加深对计算机各功能部件工作原理及各部件之间如何相互协调工作的理解。该课程紧密联系实际，既能够培养学生的团队协作能力，又能够提高学生的系统分析、设计和实践能力。
2.2 教学活动组织
2.2.1 充分发挥课件和教学网站的作用，提高学生的学习兴趣
对于任何学习，只有有兴趣才能继续，因此培养并激发学生的学习兴趣是授课教师的一项主要任务。在计算机组成原理课程的教学过程中，教师要充分发挥课件的作用以激发学生的学习兴趣，用动画演示动态的过程，如并行通信和串行通信、CPU对内存单元的读/写过程等。在动画演示过程中，学生可以非常清晰并直观地看到指令流和数据流在计算机系统内的流动过程。动画演示实现了抽象化到生动化的转变，极大地激发了学生的学习兴趣。教师也可以建立教学网站，上传所有的教学资源，为学生提供学习交流的平台，加强师生交流和研讨，也便于教师根据学生在学习中的难点适当地调整教学计划。
2.2.2 开展研究性教学活动，培养学生科学思维的方法
学生有了学习兴趣的同时，教师必须开展合适的教学活动才能达到教与学的完美结合。教师不能只拘泥于板书及讲述的教学方法，而应采用研究性教学方法以激发学生拥有更大的学习动力。教师可以给学生指定研究性课题以便进行研究，如计算机硬件系统的多总线结构还可以怎么设计、超流水线技术对缓存的要求等；也可以给学生指定阅读材料，要求学生阅读并进行分析；还可以指定当前的某种硬件设计，要求学生进行评价。学生在这样的教学活动中，既增强了主动学习的动力，又在学习过程中汲取到更多的专业知识。在这个过程中，学生相信客观知识的存在并愿意通过自己的研究活动认识客观世界，这实际上就是使用科学的思维方式获取知识的过程。
2.2.3 鼓励学生大胆猜想，通过研究和实践得出结论
猜想是一种领悟事物内部联系的直接思维，常常是证明与计算的先导。猜想的东西不一定是真实的，其真实性最后还要靠逻辑或实践来判定，但它却有极大的创造性。在计算机组成原理课程的教学中，教师要鼓励学生对未知的事物作出大胆猜想，然后让学生通过自己的研究和实践得出结论，但是任何结论都是暂时的，随着新事物的出现、新技术的发展以及新知识的获取，结论也有可能被。只有不断地否定结论，才会不断进步。
2.2.4 不断提高教师素质，促进研究性教学深入实施
研究性教学活动的开展需要教师最大程度地发挥创造力，并从更高的层面和更广阔的视角出发对教学内容及教学方式作出新的构思和处理，设计适合研究性教学的教学方案，根据方案开展具有特色的教学活动。教师要不断提高自身素质，组织并指导学生参与每一项教学活动。
第9篇：计算机组成原理教学范文
关键词：计算机组成原理；教学改革；启发式教学
一
“计算机组成原理”是计算机专业的专业基础课，学生通过本课程的学习，可以从层次的观点掌握计算机组成和运行机制方面的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法等系统知识，奠定必要的专业知识基础；可以从系统的观点，理解提高计算机整机的软硬件性能的各种可行途径，了解计算机系统中软件、硬件的功能划分和相互配合关系；从计算机系统结构的角度初步了解进一步提高系统性能的主体思想，能站在更高层次上思考和解决工作中遇到的问题。
本课程是计算机专业的核心课程之一，在整个计算机专业课教学中起着承上启下的作用，为后续课程的学习打下重要的基础。但是在实际教学过程中，往往不能达到预期的理想教学效果。主要包括以下一些问题：
一是课程内容比较抽象，学生不易理解，且课程的内容比较死板，往往无法激发学生的学习兴趣。
二是与其他相关课程联系紧密，在教学中往往会较多涉及其他相关课程的内容，而受到课时限制不可能讲授所有知识点。
三是课程有些内容相对陈旧，跟不上计算机技术发展的最新趋势，尤其实践教学环节薄弱。
二
对“计算机组成原理”课程教学进行改革，提高课程的教学质量、达到预期的教学效果是当前急需解决的问题。
1.合理安排教学内容
一方面，“计算机组成原理”课程的特点是内容较多、概念抽象，难学，难懂。为了搞好“计算机组成原理”的课程建设，教师必须与时俱进，改进教学内容，对于教材的内容做适当删减和补充。比如在“指令格式”举例中，教材所介绍的机型目前已经很少使用了，可以适当缩减内容；而对于一些应用比较多的机型的指令格式可以适当增加，这样学生既了解了不同机器指令格式设计上的差别，也对当前应用较多的机器指令格式有所认识，具有更好的实用效果。
再比如在讲解“存储器”这部分内容时，软盘存储器、磁带存储器等也已经很少被使用，对这些内容也可以适当删减，而补充闪存的存储原理，这样学生在学习理论知识的同时也学到与实践和应用相关的知识。
另一方面，“计算机组成原理”课程与其他一些专业课程密切相关，在安排教学内容时要尽量考虑与其先修及后续课程的融合。“计算机组成原理”课程的先修课程包括模拟电子技术、数字逻辑、汇编语言程序设计等；后续课为程操作系统、计算机网络、计算机体系结构，各专业课程知识之间是密切联系的，如果教学只局限于本课程，就会造成学生知识结构过于单一，不能很好地融会贯通，形成完整的科学体系，因此，讲授中应重视与其他相关课程的衔接与融合。比如讲解“虚拟存储器”时，可以与操作系统课程中的多任务管理相结合；讲解“指令系统”时，可以引用汇编程序设计课程中的一些80×86中的指令实例等。
2.采用启发式教学方法
启发式教学是教师启发学生积极思维，使学生主动掌握知识的教学方法。启发式教学应做到内容突出，通过问题引出重点和难点内容，然后分析问题并启发学生解决问题，达到更好的效果。比如在讲解“溢出”这部分内容时，如果只是简单介绍溢出的概念，学生就不容易理解。我们可以通过实际补码加减运算时两个正数相加结果为负数，以及两个负数相加结果却为正数来引入溢出的概念，引导学生分析溢出产生的原因是什么，这样就会收到更好的教学效果。
教师在授课时应与学生互动，避免教师一味讲解的情况发生，充分激发学生的主动性。对一些重点内容，教师可以多提出一些问题让学生思考，这样当教师再讲解答案时，学生可以有更深刻的印象。比如讲解“寻址方式”这部分内容时，可以让学生比较各种寻址方式的特点，然后再讲解各种寻址方式的主要应用领域，如此就容易记忆了。
“计算机组成原理”课程理论性强，概念比较多且比较抽象，由于计算机设计与实现的很多方法和技术就是来源于日常生活，因此，在讲解时可以尽量拿日常生活中的一些例子来进行类比，帮助学生理解概念。比如可以用钟表的时间校准来类比补码的实现；用宾馆的房间来类比存储器单元的编址；用交通道路来类比总线；用员工职务高低来类比优先级别等。教师对课程的内容做到充分掌握，讲课时就可以用一些通俗易懂的实例来解释复杂的概念，真正提高教学质量。
3.采用多媒体与黑板相结合的教学手段
充分采用多媒体的手段来授课是必要的，因为通过多媒体课件的演示，可以给学生一个感性、直观的认识，使学生集中注意力加深对内容的理解。比如在讲解“指令周期”的数据流时，通过一个工作流程动画的演示，从取指到分析译码到最后指令的执行过程一目了然，学生很容易理解整个过程。但是教师并不能完全依赖于多媒体手段，而是要与黑板讲授方式结合起来。因为某些推导过程如果通过多媒体课件来放映，不利于学生理解结果是如何推导出来的。比如Booth法，它是由校正法推导得来的，因此最好在黑板上讲解整个推导过程，学生才能有深刻的印象。
4.实验教学注重实用性
“计算机组成原理”这门课属于工程性、技术性和实践性都特别强的一门课。因此，在开展好课堂教学的同时，必须对实验教学环节给以足够的重视，要有充足的实验学时，提供实验性能良好的实验计算机系统或实验装置，能进行反映主要教学内容的、水平较高的实验项目。教学的整个过程中，在深化计算机各功能部件实验的同时，加强对计算机整机硬件系统组成与运行原理有关内容的实验；在坚持以硬件知识为主的同时，加深对计算机系统中软硬件的联系与配合的认识。因此，在实践教学中要注重做到：
（1）及时更新实验设备，实验设备的选择要考虑是否能利用计算机新的技术，是否能开发学生的实践能力。
（2）设置合理的实验项目，实验的内容应与课程重点内容相对应，除了运算器、存储器、数据通路等基本验证性实验外。还应适当增加设计性实验，以增强学生的实际动手能力。
（3）从根本上改变学生“重理论，轻实验”的态度，要求大家必须完整记录并整理实验数据，认真完成实验报告。
改进后的计算机组成原理实验教学将应用性、技术的前沿性和趣味性很好地结合在一起，与课程内容完全对应，使学生更容易理解相关理论知识。
计算机技术的发展日新月异，计算机教育也应该与时俱进，跟上计算机发展的步伐。作为一名教师，应该从课程的内容，授课方法，教学手段等多方面积极进行改革，从而提高教学质量，培养出优秀的计算机人才。
参考文献：
[1]唐朔飞.计算机组成原理(第2版)[M].北京：高等教育出版社,2008.
