“計算機組織與體系結構”教學方法探討

文章編號：1672-5913(2008)06-0094-02

摘要：本文介紹了我院在“計算機組織與體系結構”課程教學實踐中逐步摸索出的一套行之有效的教學方法。

關鍵詞：計算機組織與體系結構；教學實踐；啟發式教學

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1強調理論與實踐相結合，提高學生的學習興趣

對于“計算機組織與體系結構”這門課程，大家普遍認為非常抽象，理論內容和概念較多，教師授課感覺單調、乏味，學生聽起來也比較困難。但實際上本課程和實踐聯系較為密切，因為計算機現在非常普及，各種部件大家也都熟知，只不過對各部件的工作原理以及相互之間的通信方式還不是太了解，所以有些無所適從。因此，我們在開始講授這門課時，首先從興趣入手，引導學生運用自己以前所學的知識和了解到的一些市場行情，去寫出一臺計算機的配置，看看都需要哪些部件，怎樣配置才是最優最合理的。這樣可以使學生更直觀、更全面、更深入地理解本課程的教學目的，然后再結合教學輔助軟件將計算機的硬件進行分割、拆卸，如硬盤、軟驅、光驅、主機、打印機、顯示器等，將其內部結構展現出來，使學生能夠更好地了解計算機功能部件的內部結構及其之間的聯系。通過這種方式，學生們普遍感到計算機的組成結構原來離自己是很近的，消除了畏懼心理，從主觀上開始重視這門課程，并帶著問題和興趣去學習，這樣就為講好這門課打下了基礎。

2突出重點，講清難點，注意層次分明

在授課過程中把重點放在基本原理和基本概念上，采用總體與局部相結合的教學方法。例如，對于計算機的各個功能部件，應著重講解它在整個計算機系統中的作用，然后再具體了解工作原理。由于有了前面初步的整機概念，在進行功能部件學習時，對一些基本概念就不會感到陌生，對一些信息的流向及控制也易于理解。在了解了各部件之后，再從整機角度出發，綜合分析計算機的組成原理及設計方法。經過這樣一個由整體到部件，再由部件到整體的“迂回戰術”后，學生一般都能建立起對計算機的整機概念，掌握計算機的工作實質，加深課程的理解。

在講課時，注意條理清楚，重點突出，比喻形象。教學手段采用多媒體教學與傳統教學相結合的形式。對適合課堂演示的動態模擬內容，比如像講解“存儲器的讀寫操作”時就采用直觀的多媒體形式；而對于概念性和推理性很強的內容，比如像講解“補碼的加減法”時，則采用板書結合教師的手勢和形體語言，以吸引學生的注意力。

在教學過程中盡量采用“形象教學法”，對于難以理解的內容，用生活中的一些生動形象的具體實例加以解釋說明。比如，中央處理器一章中的流水技術原理，初學者理解起來也比較困難，我們就舉了一個“多人搬磚”的例子：十個人排成一隊，經過第一個人取磚、中間八個人傳遞、第十個人輸出，這樣幾個過程連續進行就可以完成搬磚任務。這樣學生就很容易理解，而且與流水線相關的概念比如吞吐率、流水效率、數據相關等也就可以迎刃而解了。

3注意啟發式教學

(1) 以問促學

為了實現教學互動，在授課過程中，我們故意設置一些問題“陷阱”，多問幾個為什么，引導學生和教師一起思考，變被動式教為主動式學。例如，在存儲系統一章中，講述主存儲器是由半導體讀寫存儲器RAM和半導體只讀存儲器ROM組成，RAM是易失性存儲器，ROM是非易失性存儲器，RAM又分為靜態和動態兩種。為什么靜態RAM不需要刷新，而動態RAM需要刷新？為什么放大器讀出的信息不會送到數據線上？將這樣一系列的問題留給學生討論，調動學生的積極性，讓他們各抒己見，最后得出正確的答案。這樣，不僅活躍了課堂氣氛，提高學習的趣味性，還便于教師及時發現學生存在的問題，達到教學相長的目的。

(2) 培養學生自學能力

對一些簡單的教學內容，要求學生自學，教師只做提示或針對自學內容提出幾個具體問題，由學生討論自己解決。例如在講授中央處理器一章中的傳統CPU一節時，考慮到學生前面已學習CPU的基本組成和功能原理，這一節內容可要求學生自學，并且布置習題要求學生課下完成。

(3) 加強習題討論課教學

組織學生對階段教學中一些尚未透徹理解，容易混淆的概念以及學生自學中沒有解決的問題進行討論。例如，存儲系統一章中的存儲器的字位擴展是一個非常重要的問題，學生在解題時很容易把字擴展和位擴展中的地址線畫錯。我們就針對這個問題進行舉一反三，通過仔細分析，加深學生對基本概念和基本理論的理解，達到觸類旁通，有助于學生解題能力的提高。

4加強實踐環節，促進理論教學，培養學生實際水平

在講授基本概念、基本原理和基本方法的同時，給學生提出一個實際問題，讓他們通過各種信息渠道獨立解決，收到了較好的效果。除此之外，我們還吸收了一部分有興趣的學生組成大學生科研訓練小組，參加教師的科研開發工作。這樣不僅提高了學生的動手能力，而且能及時聽取他們學習過程中的意見反饋，及時發現問題，同時也能測驗他們將所學知識轉化為實際能力的水平，為保障教學的順利進行提供了寶貴資料。

這門課程是理論性和實踐性都很強的一門專業基礎課，因此課程教學與實驗上機相結合顯得尤為必要。為了輔助課程教學，我們使用復旦大學設計生產的FD—CES計算機組織與體系結構實驗儀，共安排了12學時的實驗上機。實驗內容包括驗證性實驗和設計性實驗，比如運算器實驗就是一個驗證性實驗，其目的是讓學生了解實驗儀的基本使用方法和基本原理，同時驗證74181的基本功能。存儲器系統實驗是一個設計性的實驗，學生可以自己設計一個存儲系統，實現存儲器的基本讀寫操作。通過這些實驗，學生對計算機的內部結構有了更明確的了解，同時對計算機的硬件特性也有了比較全面的認識。另外，我們還要求每個學生在獨立完成實驗之后，寫出合格的實驗報告以總結實驗的過程和結論。

5穿插介紹本學科的動向

在授課過程中，我們利用適當的機會向學生介紹本學科發展的新動向、新技術，這樣有助于引導學生牢固樹立為探求技術發展而努力學習的信心和決心。另外，我們注意引導學生閱讀相關參考書目和外文資料，培養學生及時查閱新資料、跟蹤新技術的能力。

參考文獻

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