面向人才培養目標的《計算機組成原理》課程建設研究與實踐

高揚+宮兵+呂成國

摘要：本文從計算機專業人才培養的角度出發，分析了《計算機組成原理》課程建設中的不足，并提出了以人才培養方案為依據建設教學材料、以“問題驅動法”推動教學內容實施、實踐與理論形成合力互為推動、能力考核與分段考核的解決方案。

關鍵詞：計算機組成原理；人才培養；課程建設

一、引言

《計算機組成原理》是計算機類各專業學生的必修核心基礎課之一，課程主要討論計算機系統中各大部件的基本組成、工作原理及其互連構成整機系統的理論和技術，在計算機及相關專業的課程體系中起著承前啟后的重要作用。然而，根據我校《關于修訂2009版本科專業人才培養方案的原則意見》《2013年本科專業人才培養方案修訂工作方案》要求，培養方案修訂已經進入全面實施階段，該課程在新版培養方案實施中問題不斷凸顯，亟待解決。

二、課程存在的不足

依據新版培養方案中計算機專業的培養目標，課程建設要為專業培養目標服務，課程教學內容的實施要以知識為基礎，對學生進行專業能力與素質的培養，使其不僅能夠掌握專業基礎知識，更要具有較強的表達、溝通及團隊協作能力。《計算機組成原理》在新版培養方案實施中體現的主要問題如下：

（一）教學材料建設不夠

在新版人才培養方案中，已將《匯編語言程序設計》課程內容并入《計算機組成原理》，并對課程的教學大綱、理論學時及實驗學時進行了大幅度調整，每個教學學時也由40分鐘調整為50分鐘。兩門課程的內容要做到無縫銜接和真正融合才能做到為專業培養目標服務，達到專業人才培養的目的。因此，教學材料的重新建設勢在必行。

（二）教學方法弊端凸顯

隨著現代化多媒體教學工具的廣泛使用，授課教師使用幻燈片、視頻進行教學已成為普遍現象，其主要優勢是能夠提高課堂教學效率，但是其弊端也不斷涌現。例如：1.課程的教學內容成為各章知識點的簡單羅列；2.課程內容邏輯性較強，而學生在聽課時沒有時間進行充分的思考；3.學生對課件過分依賴，使其缺乏閱讀教材及查閱課外資料能力的鍛煉。

（三）實踐教學與理論教學相互促進不夠

實踐教學是課程中的重要教學環節，學生可以通過實踐提高動手能力，增強對抽象理論內容的理解，增強對計算機各部件的實感，培養專業學習興趣和大膽實踐的科學精神。但是，由于新版培養方案實驗學時的限制，要完成既定的實驗內容，目前實驗教師只能采取教師講授、學生驗證的授課方案，綜合性、設計性項目無法開展，不利于學生綜合運用所學知識解決實際問題，不利于培養學生獨立分析并解決問題的能力。

（四）課程考核機制有待完善

課程考核不是目的，而是考查學生學習效果的手段。然而，在目前的教學中存在的普遍現象是：學生對考核內容及方法的關注程度往往大于課程內容本身，考核方式直接影響學生的學習方式和狀態。正因如此，要善用考核引導學生掌握專業學習必備的能力與素養，使課程的考核方式、考核內容從知識點的考核轉為學生在完成本門課程學習后應具備的專業技能與素養的考核。

三、課程建設與實踐

基于以上不足，計算機組成原理教學團隊針對新版培養方案的人才培養目標對《計算機組成原理》課程進行了以下幾方面的建設并予以實踐：

（一）以新版培養方案為依據建設教學材料

教學內容的組織與規劃是教學材料建設的重要依據，關系到能否使新方案中“匯編語言”與“組成原理”有效融合，是材料編寫的關鍵問題。經過教學團隊研究與實踐，采用層次化和模塊化的內容組織方法，將教學內容分為軟件、硬件兩個層次，其中硬件部分又分為四個模塊，具體內容安排如圖1所示：

計算機組成原理教學團隊立足計算機專業培養目標并以新版培養方案為依據，根據以上總體內容規劃，整合教學內容，研制教學章節目錄，并建設完成了適應新版培養方案的教學講義、教學課件、習題集、試題庫、考試出題系統等系列教學材料，為該課程的各個教學環節的實施提供了有力的教學資源保障。

（二）以問題驅動法推動教學內容實施

本門課程具有抽象概念多、邏輯性強的特點，教學內容如果缺乏主線、缺乏鮮活生動的實例，會導致學生失去學習興趣、難以跟進課程內容，進而失去學習信心。在教學方法設計上，教學團隊采用問題驅動法貫穿課程始終。首先，在緒論中以實例引出本門課程要解決的問題及后續章節之間的層次關系；然后，在后續章節中層層遞進、逐一展開；最后，在控制器部分綜合運用各章內容。在每一小節的教學設計上，選取學生感興趣的問題環環相扣，展開教學內容，引起學生共鳴，使學生整堂課保持積極的心態去探索新知。

（三）實踐教學與理論教學形成合力、互為推動

實踐課與理論課要形成合力、相互推動，則實驗教師與理論課教師要有共同的教學目標、相同的評價準則約束學生，以達到事半功倍的教學效果。為此，教學團隊以新版培養方案教學目標為依據研制了每個實驗項目的具體評價細則，達到了以下目的：

1.有助于教師間統一評價標準，課程組內教師可以利用評分表進行學生實驗課學習情況評價，有助于同年級多個實驗分組之間評價標準的統一。

2.有助于學生準確把握實驗項目重點，指導學生依據重點學習實驗內容，著重鍛煉相關能力與素質。

3.學生可以利用評分細則進行實驗學習情況“自評”和“互評”，有助于引導學生進行自我評價，培養學生團隊協作能力，并減輕實驗教師繁重的評分任務。

此外，在“存儲器”“控制器”等教學環節，理論課教師授課時以實驗箱電路邏輯進行講授，為相關實驗環節做好理論鋪墊，為后期綜合及設計型實驗項目的開展、提高學生分析問題和解決問題的能力提供了保障。

（四）能力考核與分段考核

課程考核要以考查學生能力為目標，結合課程內容特點采用多元化的分段考核方式，并要善用考核促進學生能力的養成。例如，在匯編語言部分的筆試中，要考核學生利用匯編語言進行程序設計的思想和能力，而不是單純地考查匯編指令的正確使用；在教師指導實驗或檢查實驗的過程中，可以采用答辯或問答的方式，讓學生鍛煉思辨、表達和溝通的能力。點滴的積累塑造符合專業培養目標的人才，也只有這樣才能達到為專業培養目標服務的目的。

在新版培養方案中《計算機組成原理》總學時為100學時，是計算機專業學時最多的專業課，課程內容和知識點較多，為全面考查學生學習效果、減輕學生期末復習壓力，課程采用的分段考核策略，具體方案如表1所示：

四、結語

通過以上改革方案的實施，有利推動了《計算機組成原理》課程教學材料的建設、教學內容和教學方法的優化，使實踐教學與理論教學緊密結合、相互促進，課程考核機制得以完善，為計算機及相關專業學生后續專業課的學習、專業素質的培養奠定了堅實的基礎。

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