計算機組成原理教學方法和教學手段的研究與探索

徐興梅

（吉林農業大學信息技術學院，吉林長春 130118）

計算機組成原理課程是硬件系列課程中的核心課程，是計算機專業及相關專業本科生的一門統設必修的專業基礎課程。從課程地位上來說，它對先導課和后繼課程起著承上啟下的作用，先導課程包括匯編語言、數字電路、模擬電路等，后繼課程包括計算機體系結構、計算機網絡、嵌入式系統等。針對計算機組成原理課程的重要地位，本文分析了本門課程目前存在的問題，并著重從教學方法和教學手段等方面進行了研究與探索。

1 存在的問題

1.1 理論教學中存在的問題

計算機組成原理課程知識范圍廣、知識容量大、難度高，這門課程要求學生系統地了解計算機的基本概念、基本結構，對組成計算機的各個部件的功能和工作過程及部件間的連接有較全面系統的認識，建立計算機系統的整機概念。它的知識體系要求應具備系統性、科學性和完整性的特點，這些特點決定了要將知識點分為“了解”“理解”“掌握”三個不同層次[1]，這就要求教師在講解內容的時候要有側重點，有針對性地引導學生進行學習。對于一些零碎枯燥的概念和抽象的原理教師不容易講解，學生更難于理解，使學生產生了畏難情緒，學習態度上受“重轉輕硬”的思想影響，沒有正確認識本門課程的重要性，直接導致了學生學習效果不佳，授課方式和考核方式欠缺活力。雖然很多高校現在已經采用現代化的教學手段，但是仍然缺乏師生互動，未能很好地將理論與實踐有機結合。在考核方式上，仍然采用傳統的閉卷考試為主，學生也主要是為修學分而學習，主動學習的積極性不高。

1.2 實踐教學中存在的問題

計算機組成原理課程實踐教學相對于理論教學而言，相對較弱。一些學校存在“重軟輕硬”的思想，對硬件課程實驗設備的經費投入遠遠達不到實踐教學的要求，對實驗教學重視程度不夠，實驗教學設備老化，對于更新速度很快的一些芯片及集成電路的性能無法在舊的設備上體現，更與日益更新的課程教材不相匹配，導致學生缺乏利用先進設備進行研究與開發的教學平臺。這種思想也影響了學生對硬件課程學習的積極性，對硬件課程的實驗不夠重視，應付了事，實驗效率低下，達不到鞏固理論知識的目的，嚴重影響了理論教學的效果。實驗內容缺乏先進性，屬于驗證性實驗，很難進行結構性設計，傳統的實驗過程基本上就是通過插拔導線、按動開關與實驗器材進行溝通，缺乏先進性[2]，因而學生無法形成一個完整的真正意義上的整機概念。而且實驗內容與課堂理論內容銜接不夠緊密，不利于知識的真正理解與掌握。

2 教學方法、教學手段的研究與探索

2.1 教學方法的研究與探索

在教學過程中采用增加新知識、新技術，結合科研課題，增強實踐教學環節等方法，改善了教學質量的同時，提高了學生的學習興趣，培養了學生分析問題、解決問題的能力，鍛煉了學生的創造性思維。

2.1.1 增加新知識、新技術，提高學生學習興趣

在教學過程中，在突出重點的同時要不斷增加一些前沿的知識和最新的技術。也就是在掌握基本的知識點的基礎上兼顧新知識、新方法和新技術[3]。由于計算機學科是發展迅速的一門學科，因此在教學的過程當中，適時地引入了一些最新研究成果（例如CPU的雙核技術及多核技術），提供關于學科發展的最新文獻資料，讓學生明確研究的方向，這樣可以提高學生學習的興趣，增強學生學習的動力。

2.1.2 結合科研課題，培養學生分析問題、解決問題的能力

在教學的過程中，學生是學習的主體，教師則起到引導的作用。在教授一些抽象概念或重要理論時，教師可以向學生提出相關的問題，引導學生正確理解和深入思考。根據學生的具體情況，教師將一些科研題目結合到教學當中來，啟發并引導學生運用本課程的知識來解決問題，真正將所學應用于實踐。這種啟發與引導相結合的教學方法有利于培養學生勤于思考、主動探索的精神和分析問題、解決問題的能力[4]。

2.1.3 加強實踐教學環節，鍛煉學生的創造性思維

計算機組成原理課程是一門理論性及實踐性都很強的專業基礎課程。要想深入理解并透徹掌握計算機組成原理的精髓，培養學生建立一個整機的概念，必須要親自動手對計算機各部件和模型機進行設計。這門課程的綜合性實驗題目可以根據實驗指導書在實驗室做相應的實驗，由教師做指導。這種綜合性實驗不僅讓學生對課堂講授的抽象的概念和原理有了進一步的理解，而且還提高了學生實際動手的能力。

在做課程設計的時候，我們將學生分成幾個小組，要求每個小組在規定的時間內完成一個實驗設計題目，并根據實驗設計內容查閱相關資料，撰寫論文。這種創新性實驗不僅可以加深對所學基礎理解知識及其應用的深入理解，更重要的是通過該環節鍛煉了學生的創造性思維[5]。

2.2 教學手段的研究與探索

教學手段上采用多媒體方式進行教學，提高了學生的學習興趣，構建網絡平臺，增強了學生的自主學習能力，跟蹤學科的發展，豐富教學資源，激發了學生的創造性。

2.2.1 利用現代化手段，采用多媒體方式進行教學

采用多媒體課件進行教學，使得計算機各部件抽象的工作原理直觀地展示在學生面前，大大增加了課堂教學的信息量，還可以通過動畫形象生動地描述某些難以用文字和語言表述的知識難點。提高了學生的學習興趣[5]。例如，在講解馮·諾依曼模型機的時候，通過動畫生動地模擬了輸入設備、存儲器、運算器、控制器和輸出設備五大部件之間的有序協調運作，使學生很直觀地了解了馮·諾依曼機的工作原理及各部件的主要作用等。

2.2.2 構建網絡平臺，共享教學資源

通過網絡構建一個計算機組成原理學習平臺，上傳學習資源，學生可以隨時隨地訪問課程資源，進行自主學習[6]。在這個網絡平臺上，師生可以交流互動，加強了學生與老師的聯系，縮短了師生之間的距離。同時通過平臺還建立了相關知識的鏈接，指導學生查閱與課程教學內容相關的文獻，從而培養學生掌握自主學習技能和開拓知識的能力，有效地擴大了教學空間，使更多的學生能夠通過網絡更好地進行學習，進一步掌握本門課程的相關知識。

2.2.3 跟蹤學科的發展，豐富教學資源

計算機學科的發展十分迅速，教材內容與相關知識領域的發展現狀總存在一定的差異，因此及時納入最新的研究和改革成果，將相關領域新的發展狀況、科研與教學改革的新成果融入到教學中就顯得尤為重要。我們可以通過更新教輔教材、錄制視頻課件、研制開發網絡課件等方式，擴大學生的自學空間，激發學生的創造性。

3 結語

針對計算機組成原理教學目前存在的問題，本研究從課程教學方法、教學手段等方面進行了研究與探索。通過改進教學方法和教學手段改善了教學質量，提高了學生的學習興趣，培養了學生分析問題、解決問題的能力，激發了學生的創造力，但要從根本上解決計算機組成原理教學普遍面臨的問題，還有待各方面的不懈努力。

[1]李麗萍.談“計算機組成原理”課程教學設計[J].計算機教育,2011(24):54-57.

[2]袁春風,張澤生,蔡曉燕,等.計算機組成原理課程實踐教學[J].計算機教育,2011(17):110-114.

[3]魯鵬程,易小琳,方娟,等.在計算機組成原理課程中培養學生動手實踐能力[J].計算機教育,2011(12):52-54.

[4]朱凌云.對計算機組成原理教學的思考[J].計算機教育,2011(19):37-39.

[5]陳智勇,李民政,陳宏.計算機組成原理精品課程建設的探索與實踐[J].計算機教育,2011(4):56-59.

[6]徐興梅.網絡環境下學生自主學習能力的培養與研究[J].中國科技信息,2012(22):198.