計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的幾點(diǎn)體會

　　摘要：總結(jié)作者多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出本課程的關(guān)鍵在于知識學(xué)習(xí)應(yīng)該注意與有關(guān)課程知識的聯(lián)系、同時(shí)緊密聯(lián)系計(jì)算機(jī)應(yīng)用的實(shí)際、注重課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、關(guān)注本課程的特點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞：組成與結(jié)構(gòu)；知識的聯(lián)系；教學(xué)體會
　　
　　計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課之一，在整個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，它起到一個(gè)承前啟后的作用，由此可見計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)這門課的重要性。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念，深入理解計(jì)算機(jī)的工作原理，掌握計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和方法，以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，從而為計(jì)算機(jī)專業(yè)其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。
　　學(xué)生獲得某個(gè)新知識，既是原有舊知識的引伸和擴(kuò)展的結(jié)果，又為進(jìn)一步掌握新知識打下了基礎(chǔ)。不孤立的講解新知識，可以使學(xué)生更容易的掌握、理解和接受新知識，同時(shí)也能夠?qū)σ延械闹R進(jìn)一步鞏固。且可以擴(kuò)展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力[2]。
　　1抓住本課程特點(diǎn)
　　計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程是核心課程。特點(diǎn)是概念多，另外，本課程中引入的許多概念都是圍繞著同一個(gè)中心問題，就是如何提高計(jì)算機(jī)的性能，而計(jì)算機(jī)的各種性能中，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度是其中最重要的一個(gè)性能，如高速緩沖器的概念、多總線技術(shù)、流水線技術(shù)等。充分地抓住這些特點(diǎn)是學(xué)習(xí)和理解好本課程的基礎(chǔ)。
　　計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容從總體上可以分為計(jì)算機(jī)的硬件和軟件兩大部分。該課程在整個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，它起到一個(gè)承前啟后的作用。
　　2與計(jì)算機(jī)有關(guān)課程知識的聯(lián)系
　　觀念的落后才是真正的落后，觀念轉(zhuǎn)變的程度就是發(fā)展的速度。更新觀念是教師實(shí)施課堂教學(xué)創(chuàng)新的前提條件，教師觀念的陳舊老化，勢必造成課堂教學(xué)的因循守舊、墨守成規(guī)[3]。從整體上把握計(jì)算機(jī)知識的聯(lián)系，有助于學(xué)生能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)從單一學(xué)科向多學(xué)科的知識遷移，提高主體行為的主動性和靈活性。與計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程的聯(lián)系密切的課程主要有操作系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、微機(jī)原理、程序設(shè)計(jì)語言。在教學(xué)過程中注意與有關(guān)課程的聯(lián)系，可使課程的內(nèi)容前后銜接，由前導(dǎo)知識自然過渡到要介紹的計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)中，既可以使學(xué)生較好地理解計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)知識，加深對前導(dǎo)課程的理解與運(yùn)用，又可以使學(xué)生體會各門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生把各門課程的知識有機(jī)地聯(lián)系在一起，使知識點(diǎn)連成知識線，再由知識線組成知識面，進(jìn)而由知識面構(gòu)成知識體，從而提高學(xué)生思維的能力、知識運(yùn)用能力和科學(xué)研究能力。計(jì)算機(jī)各門課程的知識之間都是存在著有機(jī)地聯(lián)系的。這樣就使學(xué)生認(rèn)識到各科知識點(diǎn)是相輔相成的，而不是相互獨(dú)立的，讓學(xué)生充分體會到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的本質(zhì)，這樣才能真正理解計(jì)算機(jī)基本理論及實(shí)際計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
　　計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程中包含中斷和外設(shè)與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等的相關(guān)問題，而這些問題也是操作系統(tǒng)課程中的內(nèi)容。由此在計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程中就可以把這些內(nèi)容與操作系統(tǒng)原理課程中的相關(guān)問題進(jìn)行比較介紹。同樣計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路設(shè)計(jì)這兩門課程也有一些相關(guān)問題，也可以采用比較介紹的方法。這樣既可使學(xué)生對課程之間的相關(guān)性有更深的了解，使學(xué)生加深對知識的理解程度，同時(shí)對已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識又能起到復(fù)習(xí)和鞏固的作用。
　　與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，在計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)中講到“總線”的概念時(shí)，可以聯(lián)系到個(gè)人電腦中的主板知識，這樣就可以把“總線”這個(gè)看不見的概念具體化。主板實(shí)際上就是一個(gè)總線控制系統(tǒng)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考為什么個(gè)人電腦中的所有部件(如CPU、內(nèi)存條和硬盤等)都安裝在主板上，說明總線在計(jì)算機(jī)中的重要作用，把總線和主板聯(lián)系起來，能夠使學(xué)生更具體的來理解總線的概念。另一個(gè)例子是：把存儲系統(tǒng)中的ROM和主板中的ROMBIOS聯(lián)系起來，同時(shí)也可以講到計(jì)算機(jī)的啟動過程，讓學(xué)生了解ROM存儲器在計(jì)算機(jī)中的具體應(yīng)用，能夠使學(xué)生加深對ROM存儲器的理解。
　　3注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)的聯(lián)系
　　積極推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。改革陳舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和模式，積極采用現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息量，為學(xué)生提供更多的獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、獨(dú)立解決問題的機(jī)會，提高學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力[3]。在本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們非常重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)中的有關(guān)知識點(diǎn)的聯(lián)系。比如，在做運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生用手動操作，通過實(shí)驗(yàn)用的模型計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，分兩次輸入兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)到運(yùn)算器的兩個(gè)暫存器里，然后在運(yùn)算器中實(shí)現(xiàn)算數(shù)或者邏輯運(yùn)算。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的每一步的手動操作就是一個(gè)微命令，微命令就是一個(gè)非常重要的計(jì)算機(jī)控制器設(shè)計(jì)理論中的基本概念(微命令即控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令)。當(dāng)把一個(gè)實(shí)現(xiàn)基本運(yùn)算的一系列的微命令連接起來就可以成為一條計(jì)算機(jī)的運(yùn)算指令。而且，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中需要學(xué)生清楚計(jì)算機(jī)每一步操作前和操作后的工作狀態(tài)，以及每一步操作需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)操作中數(shù)據(jù)在模型計(jì)算機(jī)中的位置和通路。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的位置就是計(jì)算機(jī)的存儲單元，而通路就是計(jì)算機(jī)的總線，存儲單元和總線都是計(jì)算機(jī)理論中的最重要和最基本的概念。通過實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合，即達(dá)到了實(shí)驗(yàn)促進(jìn)理論教學(xué)的目的，有提高了實(shí)驗(yàn)效果。用圖描述上述的實(shí)驗(yàn)操作過程如圖1所示。圖中的虛線框中所描述的即為手動運(yùn)算實(shí)驗(yàn)所需要的操作，而實(shí)線框卻是數(shù)據(jù)在模型計(jì)算機(jī)中的位置或者通路(圖1中暫存器1和暫存器2為運(yùn)算器中的一個(gè)部件)。
　　圖1手動運(yùn)算實(shí)驗(yàn)操作步驟圖
　　4注意培養(yǎng)學(xué)生的思維能力
　　啟發(fā)學(xué)生肯于動腦筋想問題，是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的第一步，更重要的一步是引導(dǎo)學(xué)生思考問題的思路。由于學(xué)生思考問題有時(shí)帶有一定的盲目性，在思考問題時(shí)，有時(shí)思之無路、束手無策；有時(shí)思不擇路、急于求成。因此要發(fā)展學(xué)生的思維能力就要促其善思、會思。教學(xué)中，我們抓住知識生長點(diǎn)、連接點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生從已知出發(fā)，把新知識轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決的問題或是能夠解決的問題，從而尋找出解決新知識的途徑。在此過程中，要注意培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會有條理、有根據(jù)的思考問題。例如：教學(xué)“存儲器”時(shí)要求學(xué)生每人列舉幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)存儲的例子，啟發(fā)學(xué)生利用自己掌握的數(shù)據(jù)存儲的知識，獨(dú)立思考計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲所需要的各種操作步驟。整個(gè)學(xué)習(xí)過程分為三個(gè)層次：第一層次，請學(xué)生把數(shù)據(jù)存儲比照為日常生活中的物體存儲；第二層次，請學(xué)生觀察、比較物體存儲和數(shù)據(jù)存儲的各特性間的關(guān)系及它們對計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)操作之間的不同；第三層次，利用已掌握的數(shù)據(jù)存儲的例子找到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲操作所需要的操作步驟和數(shù)據(jù)存儲器的性能要求。
　　學(xué)生通過有序的操作、觀察、分析、表達(dá)等活動，不僅歸納出計(jì)算機(jī)存儲器的工作原理，而且把計(jì)算機(jī)數(shù)
　　據(jù)存儲和存儲器之間內(nèi)在聯(lián)系理解得更深刻、更透徹，同時(shí)也訓(xùn)練了學(xué)生的推理能力，發(fā)展了學(xué)生的思維。
　　5結(jié)語
　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，要求我們從事計(jì)算機(jī)教學(xué)的教師能夠?qū)ふ倚碌慕虒W(xué)方法、教育理念要能夠經(jīng)常的更新，使教學(xué)內(nèi)容和方法不斷適應(yīng)社會發(fā)展的要求。從國外著名大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的成功經(jīng)驗(yàn)來看，教學(xué)內(nèi)容、教育理念需要持續(xù)的更新。本文結(jié)合作者講授計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從本課程特點(diǎn)和教學(xué)方法的更新、理論和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，思維能力的培養(yǎng)等方面分別進(jìn)行討論，并結(jié)合課程實(shí)例進(jìn)行了闡述。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]王麗芳. 計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)研究與實(shí)踐[J]. 計(jì)算