《計算機組成原理》課程教學改革探索

畢 琳

(1．長春理工大學計算機科學技術學院，長春 130022;2．中國科學院大學，北京 100049)

《計算機組成原理》是計算機科學與技術專業的核心基礎課程，同時也是非計算機專業學生需要掌握的專業選修課程，作為研究生入學考試中的專業科目之一，在計算機科學與技術專業人才培養方案中具有重要作用［1］。該門專業課的首要任務是使學生了解計算機的基本組成結構和工作原理，掌握計算機各部件的硬件組成、相互聯系和作用，培養學生對計算機硬件結構的分析、應用、設計、開發能力［2］。由此可見，該門課程在計算機科學與技術專業中占據重要地位。

然而在實際教學中，由于《計算機組成原理》理論性強、知識面寬、信息量大，傳統的教學理念、教學模式和教學條件已無法調動學生的積極性和主觀能動性，所以學生常常覺得該門課枯燥無味，其學習的目的僅僅是為了應付期末考試和考研［3］。另外，學生的學習態度和學習效果也會在一定程度上影響授課教師的積極性，進而影響教學效果。針對上述問題，本文從激發學生積極性和改進教學技術的角度對《計算機組成原理》教學改革進行了探索。

一、從激發學生積極性的角度進行教學改革

(一)激發學生的學習興趣

學習興趣的培養對于學生全面理解課程的內容至關重要。因此，在講授《計算機組成原理》課程之前，讓學生提前搜集和整理課程的相關內容，以便學生主動發現問題，從而激發學生的學習興趣。同時，向學生介紹該門課程的特點及重要性，使學生明確課程的學習目的和意義。在課程講授過程中，應向學生展示計算機組成部件的實物，并介紹各個部件之間的聯系，引導學生進一步思考，使其由被動學習轉變為主動思考，從而誘發學生的學習興趣。同時，充分運用多媒體進行教學，按照教學大綱，準備一些計算機組成原理部件的工作原理等演示動畫，以圖文并茂的表現形式向學生展示學習內容，引導學生討論，激活學生的思維。通過討論和反饋，補充和完善原來學習過的知識點，達到學習消化的目的。

(二)培養學生的自主學習能力，拓展知識視野

《計算機組成原理》課程理論性強、知識面寬、信息量大，傳統的教學方式無法激勵學生自主思考。針對這一情況，在講授課程內容中可穿插向學生提出一些問題，激活學生的思維，從而培養學生主動探究問題、獨立解決問題的能力。為了培養學生的團隊協作精神，拓展學生的知識視野，在教學中，可將班級的學生分成若干個小組，并選拔出組長。各小組的劃分需要綜合考慮學生的性格、興趣、學習能力等因素，確保每個小組的整體水平均衡，組內的各成員優勢互補。劃分完小組之后，可定期安排以小組為單位的課程訓練，結合課程內容并根據每個小組成員的興趣愛好，擬定課程訓練題目，并在規定的時間內完成課程訓練，以各成員分工討論的形式完成任務，最后各個小組的組長進行匯報總結，授課教授進行點評打分［4］。這種模式不但培養了學生的團隊合作精神，還激發了學生的學習熱情，加深了對課程的理解。

(三)加強實驗教學，培養學生的創造力

《計算機組成原理》課程不但具有較強的理論性，實踐性也較強，因此在課堂教學強調掌握理論知識的同時，也要注重實驗教學。理論與實踐在課程教學中的作用都很重要，實驗教學可以促進學生更好地理解理論知識，而理論知識的提高又能促進學生更深層次的實踐。

在教學安排上，要盡量讓理論教學和實驗教學課時平衡，從而提高實驗課的教學地位，使學生重視自身的動手能力。首先要使學生對實驗教學課堂中的實驗平臺有一定了解，使學生掌握實驗平臺中各器件的功能和工作原理，以及它們之間的連接方式和工作方式。然后根據教學內容，在各個實驗教學階段設計從易到難的實驗項目，使學生做的實驗逐漸從驗證性過渡到設計性，激發學生的創新思維，培養學生的自主創新能力，從而加深對理論知識的理解，提高學習效果。為了便于學生課后消化理解，可對實驗課程進行錄像，把教學視頻放在網站上共享，學生課后可以反復觀看視頻，達到消化理解的目的。

在實驗教材的編排上，針對以往實驗指導書和實驗報告存在的問題，即學生為了完成實驗報告，有盲目地摘抄實驗指導書上的實驗原理、實驗目的、實驗步驟等現象，于是重新規范了實驗報告內容，對實驗目的、實驗原理、實驗步驟等，只要求簡單記錄，而對實驗現象分析與討論則要求詳細記錄，著重考察和培養學生針對實驗現象，分析與解決實際問題的能力。同時強化實驗預習，這是提高實驗教學質量的必要條件，而實驗教材的質量決定了實驗預習的效果。為此，我們對實驗指導書進行了優化，在原有實驗原理、實驗目的、實驗步驟基礎上增加了較為詳細的實驗步驟和參考代碼，從而增加了學生對實驗的全面理解，提高了預習的效果。

二、從改進教學技術的角度進行教學改革

(一)合理組織教學內容

教學大綱和教學內容的合理與否直接影響著教學質量和學生的學習興趣，因此在教學大綱的編寫和教學內容的安排上要遵循“從淺入深、環環相扣、前后呼應”的原則。計算機組成原理在本質上是指令的執行過程［5］。指令存儲在內存中，只有CPU接收到從內存中讀入的指令后，指令才能運行，因此有必要了解內存的組織結構、讀寫原理、性能指標等;指令運行還需要了解指令的編碼原理，這就要求對指令系統有一定的了解;CPU接收到指令后要進行分析譯碼，因此有必要了解CPU的工作原理和過程;指令分析譯碼后所需要的數據如何執行，需要了解數據在計算機中的表示與運算，數據的輸入與存儲。而這些部件之間要相互聯系就要用到總線。因此根據上述分析，可理清一條主線，在教學中可以根據指令流和數據流來進行講解，同時要注意主次分明、詳略得當，有些知識點不必多講，讓學生有所了解即可，如果感興趣學生可課后自己閱讀，力求在有限的課程安排上達到優化設計。

(二)將現代教學技術引入課堂

現代教學技術已經在教育教學中發揮了不可替代的作用，而如何將這種新興的技術合理地應用在課堂教學上，最大程度地發揮其優勢，已成為現代教學技術研究的熱點問題之一。《計算機組成原理》教學中可充分運用多媒體課件、網絡教學交互平臺等手段激發學生的學習興趣，理順學習思路［6］。

在制作多媒體課件的過程中，要充分考慮所選用的講授內容，要做到主題明確、重點突出，可適當加入動畫效果，激發學生的學習興趣。同時，多媒體還要結合板書，減少單一教學模式給學生帶來的視覺疲勞，在講解例題和布置作業的時候，可以在黑板上書寫，有助于學生理解思考，從而提高教學效果。

授課教師根據教學內容，可通過以下3種方式確定一些學習主題和思考問題并提供相關的信息資源:

(1)可利用網絡構建教學交互平臺，將教學計劃、多媒體課件、視頻教程、作業等上傳到網站上供學生觀看、下載、討論、交流，從而調動學生的學習積極性。

(2)通過建立博客或論壇的方式向學生傳授課程知識點和擴展興趣內容，并留給學生一些問題，使學生掌握利用網絡資源查閱并解決問題的能力。博客是一種新型的網絡信息資源應用模式，在網上十分流行。通過博客可進行校園網和外網學習資源的整合，使學生通過網絡進行學習和交流。

(3)通過建立QQ群的形式，把學生按小組加入到QQ群中，安排學生的學習內容，激發學生的興趣，掌握各學生的學習動態，以資源共享的方式加強教師與學生的互動。

三、結束語

本文從激發學生的學習興趣、培養自主學習能力、拓展知識視野、培養學生的創造力、合理組織教學內容、將現代教學方法引入課堂等幾個方面進行了《計算機組成原理》教學改革探索，打破了傳統的以教為主的教學模式，建立起以學生為主體，師生共同參與的教學氛圍，激發了學生的學習興趣，培養了學生的學習主動性和創新能力。因此，綜合運用各種方式，合理組織和實施教學過程，創新性地改進教學方法，將會大幅提高教學質量，達到良好的教學效果。

［1］ 侯宏霞，松云．“計算機組成原理”精品課程建設的實踐與探索［J］．計算機教育，2010(2):119－121．

［2］ 羅福強，馮裕忠，茹鵬．計算機組成原理［M］．北京:清華大學出版社，2011．

［3］ 莫曉暉，張漪．計算機組成原理課程教學改革［J］．計算機教育，2010(13):101 －103．

［4］ 楊有利，唐麗文，田中青．優化實驗分組法 改善教學效果［J］．重慶與世界:學術版，2013(2)．

［5］ 白中英．計算機組成原理［M］．4版．北京:科學出版社，2009．

［6］ 劉三榮．新考綱下《計算機組成原理》教學改革與探討［J］．電腦知識與技術，2012，30(8):7267 －7268．