計算機組成原理的教學實踐分析與探討

熊禮治

【摘要】計算機組成原理是計算機科學與工程技術專業的一門核心課程，它的特點是面廣、內容多、難度大、更新快、是基礎課與專業課承上啟下的部分。本文介紹計算機組成原理教學實踐中會經常遇到的問題及解決方法的探討，為合理規劃教學內容，優化教學方法提供新思路。

【關鍵詞】計算機組成原理 教學實踐 教學方法

【中圖分類號】TP301-4；G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）11-0238-02

前言

“計算機組成原理”是計算機科學與工程技術專業的主干核心基礎課，包含硬件部分和軟件部分，起著承上啟下的作用。如何把握課程的主線和重難點，對各知識點進行整體分析，構建知識圖譜，讓學生扎實掌握計算機系統各部分的工作原理，培養創新理念和創新能力，是該課程教學實踐中需要探討和解決的問題。

一、教學實踐中存在的問題

（一）教學內容安排不夠合理

目前很多高校所用的教材是以前的版本，沒有及時更新。當前的計算機技術發展迅速，原先的硬件設備都發生了非常大的變化[1]。如何在教學過程中引入新技術、新計算機硬件系統以開闊學生的視野、培養學生的創新能力是一個挑戰。這樣需要讓學生從簡單的內容一步一步過渡到新技術的內容上。此外，教學內容的重難點劃分不夠清晰，導致學生把握不住重難點。

（二）知識結構圖沒有形成

計算機組成原理課程具有面廣、內容多、抽象枯燥、難理解、更新快等特點，這樣就對知識結構圖的形成是非常必要的。計算機的五大部件內容是相互聯系的，不是獨立的。通過構建不同層級的知識圖譜能讓學生更好的理解計算機組成的各個部件。

（三）教學方法單一

傳統的教學方法都是采用講授式方式，給學生灌輸相關的概念，而沒有讓學生理論聯系實際的去理解計算機組成的原理。比如，講授運算器和運算方法時，單一的闡述計算機的運算器是怎么工作的，而不對運算器為什么會這么工作進行講解。學生只知其然而不知其所以然。計算機的運算器和普通人工計算的規則是緊密結合的。只有先歸納出人工計算的特點，才發展得到計算機的運算規則。如果采用對比方法和計算的演化方法去講解，可以讓學生理解得更加透徹。

二、教學過程改進的措施

（一）優化教學內容

在傳統教學內容的基礎上，應結合當今計算機技術的發展，適當增加有關計算機各部件的演變歷史和最新技術的知識。“計算機組成原理”課程的內容組織及重難點的劃分，應該從整機概念出發，是以“馮諾依曼“計算機體系結構的五大部件內容為主線，以其內部結構和工作原理為重難點，然后對每一部件的重難點也需要進行明確劃分。

（二）創建整體知識結構圖

知識結構圖是通過可視化技術描述知識資源及其載體，挖掘、分析、構建、繪制和顯示知識及它們之間的相互聯系。是對知識理解的一種非常好的方法。此外，為了更好加深對知識的理解，還應當加上一些對比的內容，讓很容易混淆的知識點能夠更好的掌握。如在存儲器的知識結構中，會有Cache與內存層次，和內存與外存層次。這兩者在映射方式，替換策略上是相同的，但兩者產生的目的不一樣。前者是為了彌補CPU速度上的差異，后者是為了彌補內存容量大小上的差異；如在指令系統的知識結構中，會有機器指令系統和微指令系統，這兩者都是指令，但作用的對象不同。一條機器指令對應的是一個微程序，而一個微程序是有多個微指令構成的，兩者不在一個層級上。并且兩者的指令格式也不盡相同。因此，在講解上述內容時，需要對這些易混淆的知識進行區別講解，并構建知識結構圖。

（三）使用多元的教學方法

啟發式教學是指教師有意識地提出一些需求、現象或問題，引導學生主動去思考、探索與討論，讓學生真正成為教學過程中的主體[2]。如講解中央處理器CPU時，首先讓同學們去思考下CPU是怎么一步一步實現操作的？

類比教學是指在授課過程中將一些概念、策略和思想等與現實生活中的生動事例進行關聯、類比，從而將學生可能認為抽象的概念、理論形象化、生動化，使其掌握知識更牢靠。

結語

計算機組成原理作為計算機科學及工程技術專業的骨干課程，其教學面臨諸多問題，為了提高教學質量，培養學生的創新能力，必須進行教學改革。在教學過程中通過合理優化教學內容，把握教學重難點、創建整體知識圖譜和多元的教學方法來提高教學的效率，提高學生的創新實踐能力，培養出全面發展的綜合性人才。

參考文獻：

[1]周駿. 計算機組成原理課程教學改革思考[J]. 西南師范大學學報（自然科學版）， 2014， 39（6）：161-165.

[2]曲大鵬，薛建生，范鐵生. 啟發式教學法在“計算機系統結構”教學中的應用[J]. 遼寧大學學報：自然科學版，2010， 37（3）：218-220.