創新素質教育下的計算機組成原理教學改革研究

摘 要: 本文作者調查了學生在學習《計算機組成原理》課程中遇到的困難，發現該課程教學中存在的問題，針對該課程的特點和教學難點，研究了教學改革方法，提出從教學內容、教學方法、教學手段、實踐教學環節等幾個方面進行改革，從而不斷提高學生的動手能力和創新素質能力。

關鍵詞: 《計算機組成原理》 創新素質教育 啟發式 實踐教學

1.引言

創新素質教育在國外起步較早。德國柏林大學最早于19世紀初推出了“教學與科研相統一”的辦學原則;美國哈佛大學早在1945年發表的哈佛“紅皮書”——《自由社會中的一般教育》中提出了知識和能力協調發展的原則，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生創新能力的訓練;美國麻省理工學院致力于給學生打下牢固的科學、技術和人文知識基礎，培養創造性地發現問題和解決問題的能力。20世紀70年代，美國教育界就明確提出了培養具有創新精神的人才的目標。斯坦福大學在美國硅谷成功過程中發揮了巨大的作用，則更加證明了創新素質教育對國家的發展極為重要。

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

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

在全社會提倡創新素質教育的前提下，地方高校的《計算機組成原理》課程教學也應有所改革。高校教師應該把創新教育融入到《計算機組成原理》課程的教學工作中，讓學生在每一次的學習過程中，都能夠欣賞到前人創新的經歷與成果培養起他們創新的興趣和勇氣，初步領略到創新的思路和方法，使學生在畢業走出校門時，具備基本的創新素質，成為建設創新型國家的棟梁之才。

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

2.教學中存在的問題

2.1《計算機組成原理》是硬件系列課程中的核心課程，是計算機專業重要的專業基礎課，它需要以《匯編語言》、《模擬電路》、《數字邏輯電路》、《微機原理》等課程為基礎，它又與《計算機系統結構》、《操作系統》、《微機接口技術》、《單片機系統及應用》等課程密切相關，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課程相比，既零碎又比較枯燥和抽象，容易讓學生產生畏難情緒，而且隨著計算機技術和電子技術的飛速發展，計算機內部結構日趨復雜和龐大而且高度集成化，學生對硬件課程認識不足，普遍感到《計算機組成原理》這門課難學、難懂、概念抽象。

2.2授課方式和考核方式缺乏活力。盡管現在很多高校已經采用現代化的教學手段，但是仍然缺乏師生互動，在考核方式上，仍然采用傳統的閉卷考試為主，學生學習的積極性和主動性不高。

2.3實踐教學相對較弱。很多高校“重軟輕硬”的觀念也影響到了學生的認知水平，對硬件實驗根本就不重視，而《計算機組成原理》更多涉及芯片的構造、工作原理和應用，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.教學改革與探索

3.1教學內容與教學方法的改革

針對《計算機組成原理》課程的特點和教學難點，在授課中堅持以系統整體結構組成為主線，以工程應用為中心，自頂向下、由表及里，層層細化教學內容，使學生一步步地由表層深入計算機內核，從而有利于學生對計算機原理的理解，增強學生學好計算機組成原理的信心。改變傳統的教學計劃，對教學內容應進行大膽取舍，對于重點內容要講深、講透，對于可講可不講的內容要堅決舍棄，使學生對重點內容學精、學通、學透，重視《計算機組成原理》先導課程的學習。在教學中常會發生這樣的情況，例如講到運算器，控制器中的部分邏輯電路時，發現學生對譯碼器、時序邏輯電路等非常陌生，甚至根本就沒學過，因此不得不花大量時間給他們復習，所以注意先導課程的知識與計算機組成原理內容的相互滲透、融合和課程之間的銜接，避免內容的重復，將會大大提高學生對本課程的學習興趣與信心。

3.2教學方式的改革與探索

采用啟發式教學。所謂啟發式教學，是指在課堂上激發學生思考問題，然后引導學生提出問題，又引導學生去思考如何解決這個問題的教學方式。教師要注重方法，化難為易。在教學過程中，應注意充分運用“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，使學生比較容易接受。

3.3充分利用現代教學手段提高教學質量

由于《計算機組成原理》課程的教學內容具有較強的抽象性和技術性，現有的傳統教學手段無法直觀、形象地描述計算機內部組成的工作過程和原理，因此，充分利用現代教學手段可在一定程度上提高教學效率。立體化課件形象直觀的演示和強大的交互功能，可以使學生寓教于樂，極大地改善課程中枯燥、抽象難懂部分的教學效果。另外，進行網絡課程建設也是改進教學的重要手段。教師利用Internet網絡，在學校網站上發布教學大綱、教學內容、教案、多媒體課件等輔導材料指導學生學習，并提供多層次的自測練習題，這樣學生可根據自己的學習情況選擇相應的層次進行練習。這種方式改變了傳統的師生交流方式，實現了網絡化的教學互動，可提高教學效率，推進優質教學的資源共享，形成豐富的教學模式，極大地提高教學質量，并獲得良好的教學反饋。

3.4在實踐環節加強硬件動手能力

在學習基本原理的基礎上，如何結合計算機技術的發展，充分體現硬件技術的系統性和實踐性，是當前所面臨的重要問題，也是真正提高計算機專業學生硬件設計能力所必須解決的問題。轉變觀念，把傳統的“閉合式”實驗轉換成“開放式”實驗，讓學生在空余時間隨時可以進行硬件實驗。教師除了讓學生自己動手完成各基本單元的連接并驗證通過，如運算器、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計、小型作業、畢業設計，以及各種社會實踐活動，以工程設計思想和方法來訓練學生，最后在課程設計畢業設計階段軟硬件結合構造出一個完整的模型機系統，是實踐環節改革的最終目標。

4.結語

我對《計算機組成原理》教學中存在的一些問題進行了分析，在教學內容、教學方法、教學方式、教學手段和實踐教學等方面采取了一些改進措施和方法，提高了教學質量、教學效率，培養了學生的獨立分析問題、解決問題的能力和創新開發能力。但是，教學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水平、教學質量、培養全面發展的新型人才的出發點上，不斷提高自身素質，不斷摸索，不斷創新。

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本課題為江西省宜春市社科規劃課題(2009.5立項)