創(chuàng)新素質(zhì)教育下的計算機(jī)組成原理教學(xué)改革研究

摘 要: 本文作者調(diào)查了學(xué)生在學(xué)習(xí)《計算機(jī)組成原理》課程中遇到的困難，發(fā)現(xiàn)該課程教學(xué)中存在的問題，針對該課程的特點和教學(xué)難點，研究了教學(xué)改革方法，提出從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等幾個方面進(jìn)行改革，從而不斷提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新素質(zhì)能力。

關(guān)鍵詞: 《計算機(jī)組成原理》 創(chuàng)新素質(zhì)教育 啟發(fā)式 實踐教學(xué)

1.引言

創(chuàng)新素質(zhì)教育在國外起步較早。德國柏林大學(xué)最早于19世紀(jì)初推出了“教學(xué)與科研相統(tǒng)一”的辦學(xué)原則;美國哈佛大學(xué)早在1945年發(fā)表的哈佛“紅皮書”——《自由社會中的一般教育》中提出了知識和能力協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，把教育分成一般教育和專門教育，其中的專門教育即注重學(xué)生創(chuàng)新能力的訓(xùn)練;美國麻省理工學(xué)院致力于給學(xué)生打下牢固的科學(xué)、技術(shù)和人文知識基礎(chǔ)，培養(yǎng)創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。20世紀(jì)70年代，美國教育界就明確提出了培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才的目標(biāo)。斯坦福大學(xué)在美國硅谷成功過程中發(fā)揮了巨大的作用，則更加證明了創(chuàng)新素質(zhì)教育對國家的發(fā)展極為重要。

我國在20世紀(jì)80年代中期開始倡導(dǎo)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，但對創(chuàng)造型人才培養(yǎng)這一問題的深入研究，卻是20世紀(jì)90年代以后。1999年10月，中國比較教育研究會第十屆學(xué)術(shù)年會在西南師大召開，大會的主題是“跨世紀(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的國際比較”，并在會后出版了年會的學(xué)術(shù)論文選《跨世紀(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的國際比較》。2006年7月，在上海舉行的第三屆中外大學(xué)校長論壇以“創(chuàng)新與服務(wù)”為主題，關(guān)于創(chuàng)新人才的研究再一次成為研究的熱點。

從目前計算機(jī)組成原理的教學(xué)情況來看，國內(nèi)外有較大的差異。國外的教學(xué)通常是通過以下幾種方式進(jìn)行的:1.給學(xué)生指派研究性課題。這種課題涉及文獻(xiàn)檢索，銷售產(chǎn)品的Web檢索，實驗室的研究活動等。2.給學(xué)生指派仿真性課題。領(lǐng)悟處理器的內(nèi)部操作，學(xué)習(xí)和評價某些設(shè)計性能的最好方法之一就是仿真處理器的某些關(guān)鍵元器件，因此，這也是國外教學(xué)的主要方式之一。3.給學(xué)生指派閱讀、報告類題目，即要求學(xué)生閱讀并分析文獻(xiàn)中的論文。而國內(nèi)的教學(xué)基本上是以教師講授基本原理和學(xué)生做實驗相結(jié)合的方式進(jìn)行的。

在全社會提倡創(chuàng)新素質(zhì)教育的前提下，地方高校的《計算機(jī)組成原理》課程教學(xué)也應(yīng)有所改革。高校教師應(yīng)該把創(chuàng)新教育融入到《計算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)工作中，讓學(xué)生在每一次的學(xué)習(xí)過程中，都能夠欣賞到前人創(chuàng)新的經(jīng)歷與成果培養(yǎng)起他們創(chuàng)新的興趣和勇氣，初步領(lǐng)略到創(chuàng)新的思路和方法，使學(xué)生在畢業(yè)走出校門時，具備基本的創(chuàng)新素質(zhì)，成為建設(shè)創(chuàng)新型國家的棟梁之才。

我通過對創(chuàng)新素質(zhì)教育下的計算機(jī)組成原理教學(xué)改革的研究，對《計算機(jī)組成原理》教學(xué)存在的一些問題進(jìn)行了分析和討論，并提出了一些改進(jìn)措施和方法，以促進(jìn)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的提高。學(xué)生通過感受到創(chuàng)新在推動技術(shù)進(jìn)步中的巨大作用，從而培養(yǎng)起的創(chuàng)新興趣與創(chuàng)新意識，初步掌握創(chuàng)新的能力與方法，可為將來在建設(shè)創(chuàng)新型國家的偉大事業(yè)中建功立業(yè)打下扎實的基礎(chǔ)。

2.教學(xué)中存在的問題

2.1《計算機(jī)組成原理》是硬件系列課程中的核心課程，是計算機(jī)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它需要以《匯編語言》、《模擬電路》、《數(shù)字邏輯電路》、《微機(jī)原理》等課程為基礎(chǔ)，它又與《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》、《操作系統(tǒng)》、《微機(jī)接口技術(shù)》、《單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用》等課程密切相關(guān)，所以是一門難度較大的課程。由于先修課程知識不扎實，硬件課程自身的特點決定了它跟其他計算機(jī)課程相比，既零碎又比較枯燥和抽象，容易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，而且隨著計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜和龐大而且高度集成化，學(xué)生對硬件課程認(rèn)識不足，普遍感到《計算機(jī)組成原理》這門課難學(xué)、難懂、概念抽象。

2.2授課方式和考核方式缺乏活力。盡管現(xiàn)在很多高校已經(jīng)采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，但是仍然缺乏師生互動，在考核方式上，仍然采用傳統(tǒng)的閉卷考試為主，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性不高。

2.3實踐教學(xué)相對較弱。很多高校“重軟輕硬”的觀念也影響到了學(xué)生的認(rèn)知水平，對硬件實驗根本就不重視，而《計算機(jī)組成原理》更多涉及芯片的構(gòu)造、工作原理和應(yīng)用，很多知識只有通過實踐操作和驗證，才能真正理解和掌握。

3.教學(xué)改革與探索

3.1教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

針對《計算機(jī)組成原理》課程的特點和教學(xué)難點，在授課中堅持以系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)組成為主線，以工程應(yīng)用為中心，自頂向下、由表及里，層層細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生一步步地由表層深入計算機(jī)內(nèi)核，從而有利于學(xué)生對計算機(jī)原理的理解，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好計算機(jī)組成原理的信心。改變傳統(tǒng)的教學(xué)計劃，對教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行大膽取舍，對于重點內(nèi)容要講深、講透，對于可講可不講的內(nèi)容要堅決舍棄，使學(xué)生對重點內(nèi)容學(xué)精、學(xué)通、學(xué)透，重視《計算機(jī)組成原理》先導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)。在教學(xué)中常會發(fā)生這樣的情況，例如講到運(yùn)算器，控制器中的部分邏輯電路時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對譯碼器、時序邏輯電路等非常陌生，甚至根本就沒學(xué)過，因此不得不花大量時間給他們復(fù)習(xí)，所以注意先導(dǎo)課程的知識與計算機(jī)組成原理內(nèi)容的相互滲透、融合和課程之間的銜接，避免內(nèi)容的重復(fù)，將會大大提高學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣與信心。

3.2教學(xué)方式的改革與探索

采用啟發(fā)式教學(xué)。所謂啟發(fā)式教學(xué)，是指在課堂上激發(fā)學(xué)生思考問題，然后引導(dǎo)學(xué)生提出問題，又引導(dǎo)學(xué)生去思考如何解決這個問題的教學(xué)方式。教師要注重方法，化難為易。在教學(xué)過程中，應(yīng)注意充分運(yùn)用“分析—綜合、具體—抽象”的邏輯方法，善于使用類比、比喻等方法來表達(dá)概念，對于重點、難點或比較抽象的概念，備課時要考慮在課堂上如何用顯見、易懂的事例或簡明的語言，使學(xué)生比較容易接受。

3.3充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段提高教學(xué)質(zhì)量

由于《計算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)內(nèi)容具有較強(qiáng)的抽象性和技術(shù)性，現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)手段無法直觀、形象地描述計算機(jī)內(nèi)部組成的工作過程和原理，因此，充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段可在一定程度上提高教學(xué)效率。立體化課件形象直觀的演示和強(qiáng)大的交互功能，可以使學(xué)生寓教于樂，極大地改善課程中枯燥、抽象難懂部分的教學(xué)效果。另外，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)也是改進(jìn)教學(xué)的重要手段。教師利用Internet網(wǎng)絡(luò)，在學(xué)校網(wǎng)站上發(fā)布教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教案、多媒體課件等輔導(dǎo)材料指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并提供多層次的自測練習(xí)題，這樣學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況選擇相應(yīng)的層次進(jìn)行練習(xí)。這種方式改變了傳統(tǒng)的師生交流方式，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)互動，可提高教學(xué)效率，推進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)的資源共享，形成豐富的教學(xué)模式，極大地提高教學(xué)質(zhì)量，并獲得良好的教學(xué)反饋。

3.4在實踐環(huán)節(jié)加強(qiáng)硬件動手能力

在學(xué)習(xí)基本原理的基礎(chǔ)上，如何結(jié)合計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，充分體現(xiàn)硬件技術(shù)的系統(tǒng)性和實踐性，是當(dāng)前所面臨的重要問題，也是真正提高計算機(jī)專業(yè)學(xué)生硬件設(shè)計能力所必須解決的問題。轉(zhuǎn)變觀念，把傳統(tǒng)的“閉合式”實驗轉(zhuǎn)換成“開放式”實驗，讓學(xué)生在空余時間隨時可以進(jìn)行硬件實驗。教師除了讓學(xué)生自己動手完成各基本單元的連接并驗證通過，如運(yùn)算器、存儲器、寄存器、總線、控制器、時序控制等單元實驗，而且可以安排課程設(shè)計、小型作業(yè)、畢業(yè)設(shè)計，以及各種社會實踐活動，以工程設(shè)計思想和方法來訓(xùn)練學(xué)生，最后在課程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計階段軟硬件結(jié)合構(gòu)造出一個完整的模型機(jī)系統(tǒng)，是實踐環(huán)節(jié)改革的最終目標(biāo)。

4.結(jié)語

我對《計算機(jī)組成原理》教學(xué)中存在的一些問題進(jìn)行了分析，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)方式、教學(xué)手段和實踐教學(xué)等方面采取了一些改進(jìn)措施和方法，提高了教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率，培養(yǎng)了學(xué)生的獨立分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新開發(fā)能力。但是，教學(xué)改革是一個逐步深化的長期過程，還需要教師立足于提高教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)全面發(fā)展的新型人才的出發(fā)點上，不斷提高自身素質(zhì)，不斷摸索，不斷創(chuàng)新。

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本課題為江西省宜春市社科規(guī)劃課題(2009.5立項)