計算機組成原理課程建設研究

摘 要：計算機組成原理作為計算機專業學生的學科基礎課程，是計算機專業課程體系中最接近計算機硬件底層的軟件設計課程。分析了本課程在專業課程體系中的地位及課程之間的關系。針對現行教學大綱、理論教學和實踐環節等課程建設的現狀，提出了未來三年課程建設計劃。

關鍵詞：計算機組成原理 存儲器 課程建設

中圖分類號：G624 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0110-02

本課程主要講述計算機硬件系統的邏輯組成，各部件的工作原理，部件的協同運行機制，分析計算機組成對系統性能的影響。課程實踐設計一個具有特定功能的指令系統（部件）。

讓學生建立計算機整機系統的概念，掌握計算機系統的基本設計方法，為學習系統結構、操作系統等課程打下堅實的基礎。

本課程的培養目標為：培養系統地掌握計算機基礎理論與基本技能、具有較強的計算機系統理解和分析能力、能夠承擔軟硬件系統開發和管理工作的、具有高度社會責任心和國際化視野的、個性與人格健全的創新型計算機應用人才[1-2]。

1 本課程在專業課程體系中的地位及課程之間的關系

本專業的課程體系根據計算機系統的分層結構來設計，如圖1所示，計算機科學與技術專業核心課程群由各層中的主干課程構成，包含五門課程，覆蓋了計算機系統中硬件層、程序設計層、操作系統層、應用軟件層的主要知識領域[3-5]，構成了計算機科學與技術專業課程體系的基本框架。

《計算機組成原理》課程處于計算機科學與技術專業課程體系的信息表示層及硬件層，是計算機科學與技術專業最核心的課程。該課程肩負著三大任務：一是通過講授運算器、控制器、存儲器、輸入輸出接口等計算機各硬件組成部件的基本原理，使學生掌握計算機硬件各子系統的基本組成及實現技術；二是通過講授總線系統，使學生建立起計算機硬件層次的整機概念；三是通過CPU控制單元的講授，使學生理解指令在計算機硬件上的執行過程，從而建立起計算機硬件-軟件層次的整機概念。該課程的三大任務奠定了它在專業課程體系中的核心地位。

2 課程建設現狀

2.1 現行教學大綱情況

本校《計算機組成原理》課程先后制定了3個版本的教學大綱，現在實施的是2011年編訂的教學大綱。該教學大綱以2007年版本教學大綱為基礎，吸納了計算機硬件發展的最新研究成果、兼顧了后續課程及社會對計算機專業人才在計算機硬件方面的需求，是一個能夠體現計算機科學與技術在硬件方面的培養目標同時又體現時代特點的教學大綱。

《計算機組成原理》課程2011版本教學大綱已在2012-2013、2013-2014兩個學年用于計算機科學與技術專業2011級、2012級學生《計算機組成原理》課程的教學。從該大綱的實踐來看，大綱在目標、教學內容、學時分配等方面的設置都是合理的。

2.2 實踐教學環節情況

根據教學目標，開設了“基本運算器實驗”、“靜態隨機存儲器實驗”、“系統總線與總線接口實驗”、“微程序控制器實驗”及“簡單模型機設計實驗”，開設了名為“復雜模型機設計”的課程設計。

前四個實驗涵蓋了運算器、存儲器、控制器、總線及輸入輸出設備等主要計算機組件的驗證和設計。“簡單模型機設計實驗”讓學生綜合利用計算機各組件的原理知識構造一個模型計算機，以建立整機概念。復雜模型機設計是綜合性、設計型的開發項目。每個小組都獨立地設計出不同的機器指令系統，并編寫用戶程序驗證自己所設計的指令系統。

從課程的考試、歷年的考研、后續課程的學習這幾個方面來看，獨立完成實驗和課程設計的同學（在80%左右）對計算機各組件的原理都有較好的理解。

3 未來三年課程建設計劃

3.1 教學內容改革與教學大綱修訂計劃

本課程教學內容改革與教學大綱修訂總的指導思想是保持課程教學內容的穩定性和先進性，即讓學生在掌握傳統部件基本原理的同時，了解計算機硬件的最新發展動態和發展方向。教學大綱修訂力爭做到兩年一微調，四年一大調。具體計劃為：

第一年，修改教學大綱中的相應內容，做到與時俱進，保證課程內容的先進性和相對穩定性。根據計算機硬件理論的發展情況，把計算機硬件發展的的重要成果引入課程之中。

第二年，實施修改后的教學大綱。

第三年，對新教學大綱實施后出現的問題進行調整。

3.2 實踐教學內容與教學方法改革計劃

第一年，修改實驗教學大綱和課程設計教學大綱，提高微控制器設計和簡單模型機設計在實驗教學中的比重，以強化整機概念。

第二年，實施修改后的教學大綱。

第三年，對新教學大綱實施后出現的問題進行調整。

3.3 教材建設和教學參考資料建設計劃

第一年，針對就業、考研等不同要求，修訂實驗指導教材，設計多個選作實驗項目，供學有余力的學生以提高其實踐動手能力，滿足各個層次學生的需求。

第二年，建立《計算機組成原理習題庫》

第三年，收集建立《國內部分高校計算機組成原理課程試題庫》。

3.4 網絡課堂建設計劃

計劃利用三年左右的時間，完成集教學、復習、提問、討論和檢測為一體的教學輔助網站的開發及應用。具體時間安排如下：

第一年，改進現有的“計算機組成原理”教學網站結構，使之更具實用性；

第二年，增加例題、習題、部分研究生考試題、軟件設計人員水平考試題以及在線測試試題庫，供學生練習和參考；

第三年，提供多媒體課件和任課教師的教學錄像，電子教材，以及有關課程內容的網絡課件，動畫演示課件，方便學生在課余時間學習課程內容，通過校園網尋找多種參考資料，達到快速入門、提高，促進學生主動學習。endprint

3.5 課程考核辦法改革計劃

（1）根據教學大綱及學校的相關政策制定統一的評價標準，每個上計算機組成原理課程的班級在最后成績評定時對各項成績的比例安排要一致。

（2）考試的命題及審題要堅持教考分離的原則，每學期由課程執行負責人指定教師根據教學大綱進行出題，再安排另外的教師審題。

（3）采用集中閱卷方式，由命題教師提供參考答案及評分標準，所有閱卷教師都要遵循這個標準。

3.6 教學方法與教學手段改革設想及措施

在教學方法方面，注重將枯燥的原理與生活實際相聯系。比如可將計算機的存儲器想象成一棟教學大樓，存儲器的存儲單元想象成教學大樓里的教室。通過這樣的聯系，可幫助學生對相關原理的理解。

在教學手段方面，除了傳統的面對面交流、教學網站等形式外，還輔以學生喜愛的QQ群進行交流。學生隨時可以將學習情況或疑難問題提交給相應的老師，群里的任何一個老師也可以在適當的時間給予解答。

3.7 師資隊伍建設計劃

（1）在課程建設期爭取每年派出1～2名教師參加與本課程相關的教學研討會和學術交流，不斷開闊教師視野，提升教師專業素養。

（2）建立教學督導制，保證教學質量。

（3）積極引進人才。力爭在3年內引進1名35歲以下的高學歷人才或有豐富實踐工程經驗的高級人才。

通過以上制度和措施，不斷完善和提高師資隊伍的理論和實踐水平，從而帶動提升整個專業教師隊伍的教學科研水平。

4 結語

該文從計算機組成原理課程教學現狀入手，分析了本課程在計算機專業中的作業和地位，在理論教學內容、實驗教學內容、教材建設、網絡課堂建設等方面提出了未來三年課程建設計劃。

參考文獻

[1] 楊欣宇，李誠，宋廣軍，等.計算機組成原理實驗教學改革探索[J].計算機教育，2013（9）：27-30.

[2] 蔡曉燕，袁春風，張澤生.計算機組成原理實驗初探[J].計算機教育，2013（11）：45-48.

[3] 劉小洋，黃賢英.基于計算機組成原理課堂教學的探討[J].科技信息，2014（3）：25-27.

[4] 吳繼娟，劉曉曉.計算機組成原理課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2013（12）：75-77.

[5] 李濤，章偉煊，陳建英.《計算機組成原理》教學中幾個基本概念的分析[J].教育教學論壇，2013（9）：22-25.endprint

3.5 課程考核辦法改革計劃

（1）根據教學大綱及學校的相關政策制定統一的評價標準，每個上計算機組成原理課程的班級在最后成績評定時對各項成績的比例安排要一致。

（2）考試的命題及審題要堅持教考分離的原則，每學期由課程執行負責人指定教師根據教學大綱進行出題，再安排另外的教師審題。

（3）采用集中閱卷方式，由命題教師提供參考答案及評分標準，所有閱卷教師都要遵循這個標準。

3.6 教學方法與教學手段改革設想及措施

在教學方法方面，注重將枯燥的原理與生活實際相聯系。比如可將計算機的存儲器想象成一棟教學大樓，存儲器的存儲單元想象成教學大樓里的教室。通過這樣的聯系，可幫助學生對相關原理的理解。

在教學手段方面，除了傳統的面對面交流、教學網站等形式外，還輔以學生喜愛的QQ群進行交流。學生隨時可以將學習情況或疑難問題提交給相應的老師，群里的任何一個老師也可以在適當的時間給予解答。

3.7 師資隊伍建設計劃

（1）在課程建設期爭取每年派出1～2名教師參加與本課程相關的教學研討會和學術交流，不斷開闊教師視野，提升教師專業素養。

（2）建立教學督導制，保證教學質量。

（3）積極引進人才。力爭在3年內引進1名35歲以下的高學歷人才或有豐富實踐工程經驗的高級人才。

通過以上制度和措施，不斷完善和提高師資隊伍的理論和實踐水平，從而帶動提升整個專業教師隊伍的教學科研水平。

4 結語

該文從計算機組成原理課程教學現狀入手，分析了本課程在計算機專業中的作業和地位，在理論教學內容、實驗教學內容、教材建設、網絡課堂建設等方面提出了未來三年課程建設計劃。

參考文獻

[1] 楊欣宇，李誠，宋廣軍，等.計算機組成原理實驗教學改革探索[J].計算機教育，2013（9）：27-30.

[2] 蔡曉燕，袁春風，張澤生.計算機組成原理實驗初探[J].計算機教育，2013（11）：45-48.

[3] 劉小洋，黃賢英.基于計算機組成原理課堂教學的探討[J].科技信息，2014（3）：25-27.

[4] 吳繼娟，劉曉曉.計算機組成原理課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2013（12）：75-77.

[5] 李濤，章偉煊，陳建英.《計算機組成原理》教學中幾個基本概念的分析[J].教育教學論壇，2013（9）：22-25.endprint

3.5 課程考核辦法改革計劃

（1）根據教學大綱及學校的相關政策制定統一的評價標準，每個上計算機組成原理課程的班級在最后成績評定時對各項成績的比例安排要一致。

（2）考試的命題及審題要堅持教考分離的原則，每學期由課程執行負責人指定教師根據教學大綱進行出題，再安排另外的教師審題。

（3）采用集中閱卷方式，由命題教師提供參考答案及評分標準，所有閱卷教師都要遵循這個標準。

3.6 教學方法與教學手段改革設想及措施

在教學方法方面，注重將枯燥的原理與生活實際相聯系。比如可將計算機的存儲器想象成一棟教學大樓，存儲器的存儲單元想象成教學大樓里的教室。通過這樣的聯系，可幫助學生對相關原理的理解。

在教學手段方面，除了傳統的面對面交流、教學網站等形式外，還輔以學生喜愛的QQ群進行交流。學生隨時可以將學習情況或疑難問題提交給相應的老師，群里的任何一個老師也可以在適當的時間給予解答。

3.7 師資隊伍建設計劃

（1）在課程建設期爭取每年派出1～2名教師參加與本課程相關的教學研討會和學術交流，不斷開闊教師視野，提升教師專業素養。

（2）建立教學督導制，保證教學質量。

（3）積極引進人才。力爭在3年內引進1名35歲以下的高學歷人才或有豐富實踐工程經驗的高級人才。

通過以上制度和措施，不斷完善和提高師資隊伍的理論和實踐水平，從而帶動提升整個專業教師隊伍的教學科研水平。

4 結語

該文從計算機組成原理課程教學現狀入手，分析了本課程在計算機專業中的作業和地位，在理論教學內容、實驗教學內容、教材建設、網絡課堂建設等方面提出了未來三年課程建設計劃。

參考文獻

[1] 楊欣宇，李誠，宋廣軍，等.計算機組成原理實驗教學改革探索[J].計算機教育，2013（9）：27-30.

[2] 蔡曉燕，袁春風，張澤生.計算機組成原理實驗初探[J].計算機教育，2013（11）：45-48.

[3] 劉小洋，黃賢英.基于計算機組成原理課堂教學的探討[J].科技信息，2014（3）：25-27.

[4] 吳繼娟，劉曉曉.計算機組成原理課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2013（12）：75-77.

[5] 李濤，章偉煊，陳建英.《計算機組成原理》教學中幾個基本概念的分析[J].教育教學論壇，2013（9）：22-25.endprint