高校“計算機組成原理”課程教學實踐研究

摘 要：隨著新工科理念的提出、高等教育與地區經濟社會發展相互促進和相互依存的關系日益凸顯，“計算機組成原理”課程在高等教育中的地位愈發重要。然而，傳統教學模式過于注重理論知識傳授，忽視實踐操作和創新能力培養，難以滿足現代信息技術快速發展的需求。教師應與時俱進，優化教學理念，創新教學方法，以幫助學生更好地理解、掌握計算機組成原理知識與技能。本文分析了“計算機組成原理”課程教學改革的必要性與教學現狀，并提出高?！坝嬎銠C組成原理”課程教學提升策略，以培養計算機專業復合型人才。

關鍵詞：“計算機組成原理”課程；教學實踐；新工科

一、研究背景

隨著全球科技革命和產業變革的不斷深入，工程教育面臨著前所未有的挑戰。為了應對這一挑戰，我國提出了“新工科”理念，旨在培養具有創新能力、跨學科知識和解決復雜問題能力的新型工程人才?！靶鹿た啤崩砟顝娬{多學科交叉融合、產學研結合以及國際化視野，旨在構建面向未來的高等工程教育體系。為了適應這個趨勢，高校“計算機組成原理”課程作為計算機科學與技術專業的核心課程之一，其教學模式和內容也需要進行相應的改革和創新，以適應新工科理念的要求。

“計算機組成原理”課程內容包括了許多關于計算機各部件的抽象概念和理論知識，具有理論性強、內容繁雜等特點，但“計算機組成原理”課程在計算機相關專業課程體系中起到承上啟下的作用，教師應積極探索教學方法的提升策略，為學生未來的學習工作奠定扎實的基礎。

本研究將以新工科理念為指導，通過分析“計算機組成原理”課程教學改革的必要性、教學現狀與存在的問題，提出高校“計算機組成原理”課程教學提升策略，以提高學生的創新能力、實踐能力和就業競爭力，為高校“計算機組成原理”課程的教學改革提供理論支持和實踐參考。

二、高?！坝嬎銠C組成原理”課程教學改革的必要性

（一）適應社會對計算機專業復合型人才的需求

在信息技術與數字化轉型的高速發展下，社會對于計算機專業人才的需求量越來越大。這要求計算機從業人員不僅要掌握基本的計算機操作技能，還要了解計算機組成的專業知識?！坝嬎銠C組成原理”作為計算機類專業的重要基礎課程，其教學質量關系到高校培養出來的計算機專業人才能否滿足社會發展的需要。尤其是當前各行各業對計算機人才的要求已經不是簡單地擁有編程和軟件開發技能，更加注重計算機思維、解決實際問題的能力和創新思維［1］。教師需要對高校“計算機組成原理”課程進行優化創新，在傳授學生知識和技能的同時，提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。

（二）提高“計算機組成原理”課程教學質量

當前，傳統教學模式已無法滿足學生的學習需求。教師需要優化高?！坝嬎銠C組成原理”課程內容與教學方法，如利用網絡資源、虛擬實驗室等現代化教學工具，豐富課堂教學活動，激發學生的學習興趣，以及提高學生課堂參與度。教師可借助虛擬實驗室，讓學生在沒有實驗設備的情況下，完成復雜的計算機組成實踐操作。這不僅鍛煉了學生的實踐能力，還避免了學生錯誤組裝對計算機造成的損壞。此外，隨著計算機技術的不斷進步，課程內容需及時更新，去除過時知識點，增加最新研究成果和技術發展趨勢的相關知識點，以提高教學質量。

（三）促進學生學科核心素養的全面發展

隨著素質教育在高等教育改革中不斷推進，“計算機組成原理”課程的教師不僅要傳授專業知識和技能，還應培養學生的創新能力、批判性思維及團隊協作和溝通能力等綜合素養。教師可以采用小組討論、案例分析等教學模式，讓學生在互動中加深對抽象概念的理解和掌握，并培養溝通與交流能力以及團隊精神。此外，通過運用任務驅動法，學生可以將理論知識與實踐相結合，更有效地掌握課程內容。教師還應加強思政教學，引導學生樹立正確的價值觀、建立良好的職業道德，為學生職業生涯奠定堅實的基礎。

三、高?！坝嬎銠C組成原理”課程的教學現狀

（一）師生對課程思政重視不足

在當前高?！坝嬎銠C組成原理”課程的教學中，師生對課程思政重視不足，限制了教學深度與廣度及學生綜合素養的提升。教師注重專業知識的傳授，而忽視了思政教育；學生因課程難度大而忽略了課程的思政元素，導致課程思政育人作用未充分發揮，影響學生價值觀的形成。

（二）實踐教學活動相對單一

在高校“計算機組成原理”課程的實踐教學中，存在內容單一、形式固定的問題，限制學生綜合能力與創新思維的培養。在互聯網時代，計算機與其他學科交叉融合加深，但“計算機組成原理”課程仍停留在基礎性實踐上，缺乏跨學科思維與實際運用能力的培養。

（三）課程教學內容有待優化

計算機領域新概念、新技術日新月異，但《計算機組成原理》教材更新滯后，仍以傳統基礎知識為主，缺乏最新技術介紹，限制了學生解決實際問題的能力。同時，抽象理論知識易使學生產生畏難心理，降低學習興趣。教師應引入實際案例和項目，通過實驗、實訓提高學生的動手實踐能力［2］。

（四）教學方法和手段較為傳統

許多高校的“計算機組成原理”課程仍采用傳統講授式教學，教師講解理論，學生被動聽記，忽視了學生的主動性和參與性，導致學習積極性不高，難以深入理解。此外，教師缺乏與學生的互動和溝通，無法及時了解學習情況和需求，難以有針對性地調整教學。

（五）評價體系不夠完善

高校“計算機組成原理”課程的評價體系主要以考試成績為主，注重對學生理論知識的考核，而忽視了對學生實踐能力和創新思維的評價。這種評價方式往往導致學生只關注考試成績，無法反映基于課程的綜合評價［3］。

四、高校“計算機組成原理”課程教學提升策略

（一）挖掘“計算機組成原理”思政元素，激發學生學習興趣

首先，在高?！坝嬎銠C組成原理”課程教學中，將思政元素滲透到專業知識的講授中，既能豐富教學內容，又可以提高學生的學習興趣與主動性。在實際教學中，教師要挖掘課程教學內容中的思政元素，創設兼具理論性和實踐性的教學情境，讓學生在掌握計算機組成原理知識的同時，形成良好的社會責任感和歷史使命感。教師可以為學生介紹一些計算機領域的國家重大科研成果，并將其與思政教育相結合。比如，在介紹計算機硬件結構時，可以介紹我國自主研發的芯片，使學生能夠理解其背后的科學理念和國家戰略。通過實際案例，學生在學習專業知識的同時，增強了愛國主義情懷和民族自豪感。其次，教師還可以運用現代化教學工具，進行課程思政教學的研究與設計，讓學生在教學活動中體會到計算機技術和社會發展之間的密切聯系，進而更積極地投身于課程學習之中［4］。再次，教師還可以組織一些以“計算機技術與社會發展”為主題的討論會和演講比賽，讓學生就計算機和社會發展發表自己的觀點，這也是一種提高學生思政素養的方式。這樣的教學活動既可以增進學生之間的溝通與協作，又可以幫助學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。最后，教師還要注意收集學生關于課程思政學習的意見和建議，并針對學生的學習需求、興趣愛好和反饋的問題對教學策略進行調整，從而進一步激發學生對“計算機組成原理”課程和思政教育的學習興趣。

（二）創新混合式多元實踐教學模式，提升學生計算機技能

混合式多元實踐教學模式對提高學生的專業能力和職業素養具有重要的現實意義。這種教學模式強調線下面授教育與線上網絡教育相結合，旨在通過多樣化教學方法激發學生學習的主動性，提高他們對所學專業知識的理解和運用能力。首先，混合式多元實踐教學可以為學生提供個性化的學習方式。在此模式中，學生可依據自己的學習進度及個人學習習慣，自主選擇最合適的實踐學習方式。例如，一些學生可能喜歡通過視頻教程來學習理論知識，而另一些學生則更傾向于通過動手實驗來加深理解。這樣的靈活性不僅能夠更好地滿足不同學生的學習需求，還能顯著提高他們的學習效率和效果。其次，在混合式多元實踐教學模式下，教師可以借助虛擬實驗室，讓學生體驗到線下無法進行的實驗操作，拓寬學生的專業實驗范圍［5］。比如，在“計算機組成原理”課程中，有些復雜的硬件實驗由于設備限制或安全因素難以在傳統教室中進行，可以通過虛擬實驗室進行這些高難度的實驗，從而獲得寶貴的實踐經驗。這不僅增強了學生的實驗技能，還培養了他們解決實際問題的能力。線上教學工具使學生可以在任何時間、任何地點進行實踐學習，顯著提高了實踐教學的靈活性。只要連接網絡，學生就可以隨時隨地訪問在線資源和平臺，進行自主學習，這種便利性極大地促進了學生的主動學習和持續進步。在此基礎上，學生可以在虛擬環境中搭建與測試計算機系統，從而更好地掌握所學的知識?；旌鲜蕉嘣獙嵺`教學也促進了學生之間的合作和交流，通過線上教學平臺和社交媒體，學生可以在線上交流學習經驗，探討問題的解決辦法。在此過程中，學生的團隊精神與交流能力都能得到提升。最后，混合式多元實踐教學還有助于及時反饋學生的學習情況。線上教學平臺一般都有數據統計分析功能，教師能夠即時掌握學生學習的進展和遇到的問題，以便針對性地指導學生。

（三）優化“計算機組成原理”教學內容，提高課堂教學質量

在“計算機組成原理”課程教學中，只有對教學內容進行科學的設計與調整，才能更好地滿足學生的學習需要。首先，教師應結合計算機行業的最新發展動態，對教材內容進行更新拓展。隨著計算機技術的飛速發展，各種新技術和新理論不斷涌現，如在課程教學中融入人工智能、云計算等前沿的計算機理念與技術，讓學生了解計算機領域的前沿發展動態。其次，要注重運用案例教學方法。教師應在教學中引入計算機組成原理的典型案例，將抽象的理論知識形象化，便于學生更直觀地認識和把握。通過案例教學，學生對復雜的計算機組成原理概念和知識有更深刻的了解，同時也能具備分析與解決問題的能力［6］。最后，教師還應深入計算機行業的工作一線，了解企業對計算機人才的要求，確保教學內容與崗位工作需要相匹配?？傊?，優化“計算機組成原理”課程的教學內容需要從多個方面入手，包括更新教材內容、采用多樣化的教學方法以及加強與企業的合作等。只有這樣，才能真正提高教學質量，培養出符合社會需求的高素質計算機專業人才。

（四）創新“計算機組成原理”教學方案，提升課堂教學效果

面對“計算機組成原理”課程教學方法和手段較為傳統的問題，提出一套創新的教學方案。首先，引入翻轉課堂模式，學生在課前通過在線平臺學習理論知識，課堂時間用于討論、實驗和解決實際問題，增強學生的主動學習能力和實踐技能。其次，結合虛擬仿真技術，開發計算機組成原理的虛擬實驗室，使學生能夠在模擬環境中進行硬件設計和測試，提高實驗的可操作性和安全性。再次，采用案例教學法，通過分析真實世界中的計算機系統案例，幫助學生建立理論與實際應用之間的聯系。最后，利用在線互動平臺，鼓勵學生參與討論和協作，形成積極的學習社區，促進知識的交流和深化。這套方案旨在通過多元化的教學手段，激發學生的學習興趣，提升教學效果。

（五）完善“計算機組成原理”教學評價，促進學生全面發展

如何建立健全的“計算機組成原理”課程教學評價機制，是提高學生學習成效的關鍵。在傳統的教學評價中，學生的實際操作能力、創新思維和團隊協作能力往往被忽略，因此，構建一套科學、系統的教學評價機制迫在眉睫。教師可以采取以下措施對“計算機組成原理”教學評價體系進行完善：一是要構建多元化評價標準。在傳統的筆試和實踐考試的基礎上，增加小組項目等考核內容。通過這種方式，可以更好地檢驗學生對“計算機組成原理”的掌握情況，并促使他們在課堂上積極主動地進行討論和實際操作。二是要重視對學生的學習效果評估。在教學評價中，教師不僅要注重學生的期末成績，更要注重學生在日常學習中的表現。對學生的學習狀況進行持續觀察，并對他們進行及時反饋與引導，使他們能夠及時地糾正錯誤，提高他們的學習效率。三是要重視學生的自評和互評。通過引導學生進行自我評估，使其對自己的學習過程與結果進行認真反思。四是要運用信息化手段。利用線上測驗、虛擬實驗室實踐作業等方式，進一步提高對學生學習成果評價的時效性和精確性。同時，這些現代化教學工具也為教師提供了更多了解學生學習狀況的數據支持，幫助教師進行更精確的教學策略調整。五是要建立健全激勵機制。通過設立獎學金、優秀項目獎勵等多種形式，激發學生的主動學習積極性和創新意識，營造一種寬松的教學環境，讓學生勇于嘗試，積極實踐。

結語

綜上所述，培養創新應用型計算機人才已成為高校“計算機組成原理”教學改革的重要方向。對此，教師可以通過挖掘計算機組成原理思政元素、創新混合式多元實踐教學模式、優化計算機組成原理教學內容、創新計算機組成原理教學方案、完善計算機組成原理教學評價等策略，提升課程教學質量與人才培養質量，為學生今后的專業學習和職業發展奠定堅實基礎。

參考文獻：

［1］陳益，胡玥.融入課程思政的計算機組成原理教學探索［J］.計算機教育，2023（10）：5356+62.

［2］胡軍民，李乳演，劉智珺.計算機組成原理課程“兩性一度”教學探索［J］.黑龍江科學，2023，14（19）：8587+91.

［3］賈電如，王雙友，丁萬寧.基于工程認證的計算機組成原理課程質量評價探索［J］.計算機教育，2022（02）：9699.

［4］張策，呂為工，李劍雄.面向系統能力培養的計算機組成原理課程教學內容改革［J］.軟件導刊，2023，22（07）：164168.

［5］張謙，紀少琪，徐詩語.“計算機組成原理”課程混合式教學模式設計［J］.教育教學論壇，2023（11）：161164.

［6］岳斌，尤寶山，張志軍，等.計算機組成原理與設計實踐教學改革［J］.計算機教育，2022（11）：7377.

基金項目：吉首大學張家界學院2023年度教學改革研究項目：基于DSVLAB平臺的計算機組成原理課程的研究與實踐（Jxjg2330）；2024年教育部產學合作協同育人項目：新工科背景下地方高校計算機科學與技術專業創新人才培養研究（項目編號：230802631202252）

作者簡介：李肖瑞（1993— ），女，漢族，河南安陽人，碩士研究生，助教，研究方向：教學改革；孟利華（1979— ），女，漢族，湖南新邵人，本科，副教授，研究方向：計算機應用。