计算机组成原理教学范文

导语：如何才能写好一篇计算机组成原理教学，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：系统观；计算机系统；教学内容；教学方法

一、引言

计算机组成原理是计算机专业核心基础课，传统上主要讲述构成计算机硬件系统的各功能部件的基本工作原理以及互连构成整机系统的技术。从2009年至今，在计算机考研统考中，计算机组成原理内容占了约1/3的分值比例。

随着计算机科学内涵和外延的扩展，计算机组成原理传统的教学模式也有了改变，在教学内容、教学方法及实验内容上都有一定的改进。从计算机科学的长远情况来看，未来的计算机设计、应用更需要从系统角度考虑，所以对计算机组成原理进行教W改革很有必要。

二、教学改革原因分析

计算机系统由硬件和软件两大部分组成，但随着计算机结构的复杂化和应用领域的扩大化，通常用层次结构来描述计算机系统。一种计算机系统的层次结构描述如图1所示，传统的计算机组成原理主要讨论传统机器M1和微程序机器M0的组成原理和设计思想。

但这种主要关注硬件部分的教学思想，弊端早就被感知，在国外的教学中也早被摈弃。如Patterson和Hennessy教授曾指出，“软件设计者对软件系统运行环境的硬件技术是否了解、了解多少，会很大程度地影响软件系统的性能。同样，硬件设计者必须了解设计决策将对软件产生怎样的影响”。这种硬件、软件应一起考虑的思想，在我国正逐步推广。如清华大学科教仪器厂所生产的TEC-XP计算机组成原理实验系统，其提供的实验内容既包括对CPU结构的设计、机器指令的设计等，也包括使用Basic语言的软件设计。

从计算机考研统考对一般教师的教学及学生的学习所起的指导性作用来看，也在强化这种软硬件结合，即不能把计算机组成原理只作为一门硬件课程来看待。表1统计了2009～2014年计算机考研统考试卷中软硬件内容相结合的题目。

表1 软硬内容结合题目统计

而从计算机及其应用的发展来看，20世纪80年代，信息技术和通信为互联网打开了大门，到了90年代，一个很重要的革命始于嵌入式系统技术的传播。现在值得期待的是嵌入式和互联网融合的成果――物联网的出现。很难想象未来20年计算机科学会是什么模样，但2007年图灵奖获得者约瑟夫・斯法科思指出：计算机科学的范围正从算法和程序逐渐向系统转移。在这样的系统发展观下，对计算机组成原理这样的基础课程所进行的教学改革就具有非常重要的意义。

三、教学改革探讨

1.教学内容的改革

最初的计算机专业人员对计算机的工作原理和工作方式了如指掌。计算机体系中的硬件、软件、编译器以及操作系统之间的交互既简单又透明。然而，随着现代计算机技术的日趋复杂，这种明晰性不复存在，导致一种无法避免的结果，即领域专业化，使多门计算机科学领域应运而生，每个领域只涵盖学科的某一个方面。如果学生或计算机从业人员不能把多门课程知识融合到一起，他们常会产生不安的感觉，因为他们没有完全透彻地理解计算机硬件系统和软件系统是如何紧紧地关联在一起的。

21世纪的社会结构中，计算机将成为关键支柱。过去的计算机研究以性能作为主要的优化目标，现在必须认识到常规的计算机已经被上下文计算（如传感器、移动终端、客户端、数据中心）所取代。这种转变更强调超越性能的以人为本的设计目标。在这样的背景下，作为基础课程的计算机组成原理的教学内容就应强调多门计算机课程内容的综合理解。比如，计算机运算器部分内容的讲解，既需要基本的数字电路知识，也需要介绍基于FPGA或CPLD的电路设计，因为将来的系统应用可直接采用可重用的IP（知识产权）核。在基于FPGA的电路基础上，可以让学生从基本功能部件设计开始，设计CPU、存储器和接口，最终将CPU、存储器和I/0接口通过总线互连为一个完整的计算机硬件系统。

进一步考虑我们培养的学生，大多数人没有机会构造计算机系统，他们未来主要的工作只是使用计算机或编写计算机程序，所以在教学中对内容的选取也应从程序员的角度来讲解。比如，数据的表示与运算内容的讲解，应该考虑在实际语言程序中的执行情况，分析实际程序中常见的问题与误解。针对流水线等处理技术与编译优化相关，可以以MIPS为模型机进行介绍，利用MIPS模拟器为编译技术的实验提供可验证实验环境。

2.教学方法的改革

在教学内容改革的基础上，重视多门计算机课程内容的综合理解，增加了很多教学内容，这无疑会加重教师和学生的负担，所以此时的教学方法也应进行相应的改革。

（1）采用启发式教学方法。启发式教学方法是教师启发学生积极思维，使他们主动掌握知识的一种教学方法。在较多的教学内容下，教师不可能进行知识的详细讲解、分析，所以应该深刻理解课程的重点，了解计算机科学的最新发展和知识的应用情况，在必要时抛出一些问题，引导学生进行积极思考，主动探究问题的解决方法。如针对无符号数据的表示与运算，可启发学生分析C语言下和JAVA语言下的不同处理，最终理解计算机对数据运算的处理本质。

（2）突出理论知识的实际应用。计算机组成原理的教学内容多较抽象，学生理解的难度较大。教学中要注意理论知识的实现环节，针对一个理论知识点，给出其在实际系统中的应用情况，这会引起学生的兴趣。如浮点数的IEEE754表示，单纯通过讲授来掌握其表示特点非常困难，如果在实际语言环境中（比如C语言）让学生看到浮点数在机器中的二进制表示，就会非常直观。

（3）重视实验与实践教学环节。实验和实践是计算机组成原理教学过程的一个重要环节。一方面，可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，增强学生的创新意识。如利用一套承上启下的基于FPGA开发板的综合实验平台，不仅能完成计算机各功能部件的设计验证，也能创新性地设计CPU及整机系统。但现阶段的计算机组成原理实验设备和实验内容还有不完善的地方，在现有的教学模式下，实验和实践的课时是受限的，能突破课时限制的开放式实验环境比较匮乏。

四、小结

计算机系统是软件和硬件的组合，但未来的系统设计不应只考虑系统软件和硬件的交互，还要考虑系统和它的受控环境。目前的计算机科学教师常忽略对学科的宏观描绘，这也限制了课程的教学内容、教学方法及教学效果。本文立足于计算机组成原理，探讨了系统观下的教学改革情况。

参考文献：

[1]马辉，王丁磊.计算机组成原理[M].北京：中国水利水电出版社，2010：10-11.

[2]王丁磊.统考下的“计算机组成原理”教学方法探讨[J].计算机教育，2010（6）：91-93.

[3]王志英.计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J].计算机教育，2013（9）：1-6.

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关键词：计算机组成原理；哲学思想；唯物辩证法；教学

中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21765-02

In Computer Teaching Philosophy View

LIU Zhi-fang

(Tangshan teacher’s college,Tangshan 063000,China)

Abstract:According to "Computer Organization Principle" this curriculum characteristic and the author teaching process practice, it is proposed in the curriculum contains the philosophy thought in "Computer Organization Principle", and introduces the philosophy thought "Computer Composition Principle" in the curriculum teaching, has the enormous promoter action to the teaching process implementation and student's study.

Key words:Computer Organization Principle; Philosophy view; Materialistic dialectics; Epistemology；teaching.

1 引言

“计算机组成原理”是计算机学科的一门非常重要的专业基础课，是“操作系统”、“接口技术”和“计算机系统结构”等课程的先修课程，具有理论性强，内容多，难度大等特点，学生理解显得很吃力。但将贯穿在计算机组成原理课程中的哲学思想挖掘出来并运用于教学中，将对教学的实施和学生的创新能力培养起到事半功倍的作用。

“哲学是关于世界观的学问，是世界观的系统化和理论化。”[1]它是研究自然界、人类社会、思维三大领域的普遍本质及其规律的科学。计算机是研究将现实世界用计算机进行处理、存储和表现，并能反映现实世界的具体科学。哲学为计算机科学的研究提供了理论基础与背景，提供了世界观和方法论基础，促进着计算机科学的不断发展。

2 哲学思想在计算机组成原理中的体现

任何科学学科的发展都是在哲学思想的导引下进行的，计算机也不例外。尤其在计算机组成原理课程中，哲学思想与原理无处不在。

2.1 内部的矛盾性促使技术的发展在计算机组成原理中的体现

事物发展的动力在于事物内部的矛盾性，矛盾的同一性和斗争性在事物发展中起着重要作用。计算机组成原理中，讲到系统整体上分为硬件系统和软件系统，硬件与软件在功能上是等价的。但二者之间又是对立的，硬件要求软件要短小精悍，运行效率要高，而软件则要求硬件大空间，电路快，支持的功能多，性能稳定。正是这种矛盾性，软件促使硬件技术不断进步，而硬件技术的发展又推动了软件的进步，目前硬件可满足软件实现的功能越来越多，软件系统也越来越完善。双方在矛盾运动中，不断提升着自身的档次和品位。

与此同时，在计算机组成原理课程中，还体现着矛盾发展的不平衡性。早先计算机硬件制作、生产成本高，主要矛盾为软件占用硬件资源的多少。随着硬件的发展，主次矛盾发生转化，这主要表现在人们不断追求计算机速度的加快，因为资源已不成问题，人们希望其越快越好。软、硬件作为矛盾双方，是相互影响、相互作用，主次地位在一定条件下是相互转化的。

2.2 否定之否定规律在计算机组成原理课程中的体现

辩证唯物主义认为事物的发展是经过两次辩证的否定，由肯定阶段到否定阶段，再到否定之否定阶段，从而使事物的发展表现为螺旋式上升和波浪式前进的过程。计算机组成原理课程中，在虚拟存储器管理方式这节内容中很好地体现了这一思想。如虚拟存储器管理方式最早是段式管理，后来应用中发现很多缺点，发展成为页式管理，而页式管理中又有新的矛盾，为此发展为现在普遍使用的段式页管理。它是以段式管理为主，但又与原来的段式管理不同，是带有改进与创新的。“仿佛是对旧事物的恢复”，而整体却是螺旋式上升的。

2.3 在计算机组成原理课程中体现事物之间的相互联系性

计算机组成课程中，主要讲解计算机的基本组成与工作原理，而其组成本身就体现了事物之间的普遍联系性。计算机本身是物理与数学两大学科发展与交叉而产生的。又如计算机与通讯技术的结合形成了计算机网络这样一个崭新的通讯系统，计算机与数学的交叉产生了“计算数学”这样一个新的研究领域，计算机网络与数据库的结合实现了远程数据共享及协同工作等，这些发现和发明无不体现事物之间联系的普遍性。

3 哲学思想引入教学有助于学生各种能力的培养和思维的扩展

唯物辩证法是用联系的、发展的观点看世界，它研究自然、社会和人类思维发展的一般规律。在计算机组成原理课程的教学中合理地运用唯物辩证法及其基本规律的哲学思想，对教学过程的实施与学生的学习有以下重要作用。

（1）帮助学生了解计算机。教师将计算机科学理论在实践中的产生、发展的历史介绍给学生，不仅有助于学生分析问题、解决问题能力的培养，而且能激发学生的学习积极性和兴趣。

（2）引导学生把计算机的五大组成部分统一结合起来，建立起计算机科学知识的结构框架，从整体上理解和掌握计算机科学的精髓。

（3）能使学生在学习中善于发现知识的内在联系，能从不同的角度分析所给问题，掌握灵活多变的方法。

（4）使学生知道学习过程是一个由量变到质变的积累过程，对于计算机这门理论抽象、实践性强的学科，不能急于求成，而要耐心学习、逐步提高。

（5）有助于培养学生的创新能力。如在计算机组成原理课程中讲解有关内存与CPU之间的矛盾问题及解决方法中，为了解决CPU与内存间速度不匹配而又不增加大量成本的情况下，计算机中采用了加入CAHCE技术，很好地解决了这个问题。又为了解决内存容量不足而又不大量增加成本的情况下，采用外存储器（硬盘），并加入了虚拟内存技术，成功的解决了这一问题。将这些思想让学生深刻领会，有助于提高学生分析问题、解决问题的创新能力。

（6）提高学生的思维能力。辩证唯物主义认识论有着一系列科学的逻辑思维方法，如分析与综合、归纳与演绎。从抽象上升到具体、历史的与逻辑的统一。掌握了这些科学的逻辑思维方法，学生的思维会更开阔，学习方法会更灵活。

4 结束语

辩证唯物主义认识论深刻地阐述了实践与理论之间的关系，指出了人类认识发展的普遍规律，强调了非理性因素在人类认识过程中的积极作用。计算机组成原理课程中无处不蕴含着哲学，而且计算科学的发展也在不断推动着哲学的发展。由于计算机高度抽象，内部原理性东西不可见，使学生学习困难，枯燥乏味。将哲学融入计算机教学中，在教学过程中运用唯物辩证法的思想观点，不仅使学生能系统全面地掌握计算机专业知识，还能够将计算机理论等相关教学活动变得生动具体，使学生在学习中形成辩证的思维方式、掌握科学的思维方法、培养自己的创新精神与能力、坚固自己的专业基础知识，最终能成为计算机专业的高级人才。

参考文献：

[1]谢辛现，王道君．哲学原理[M].北京：广播电视大学出版社，1998.

[2]王爱英．计算机组成原理[M]（第三版）.北京：清华大学出版社．1999.

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计算机组成原理在我院的软件工程系被定为专业基础课，在学科体系中起着基础性和准备指导性的作用。目标是通过该课程的学习，使学生掌握计算机各功能部件及整机运行的工作原理和方法，并为学生建立起整机的概念。为后期的系统开发的理论、实践的学习奠定基础。但该门课程具有概念多、知识点多、内容抽象等特点，加上学生思想上有“偏软”现象，使该课程的组织教学有一定难度。本文将对计算机组成原理的教学现状、教学方法、教学内容、及通过实践等辅助教学手段来改进教学等方面进行阐述，以期对一般本科院校的计算机组成原理教学有一定借鉴促进作用。

一、计算机组成原理的课程的教学现状

（一）课程本身的特点决定这门课程教学难度大

1、基础概念多的特点

计算机组成原理这门课程由于内容较多，所涉及的基础概念也较多。在cpu模块有微程序、微指令及流水线等系统类概念，其中alu部分有原码、补码等与编码相关的概念；在存储器部分，与存储器单元相关的有ram、sram、dram、rom及各种rom设备，与存储系统相关的有cache存储器、虚拟存储器等概念；外设部分有中断等信息的各种传送方法。对整个计算机系统，有计算机的各种性能指标。对各个概念，靠单本文由收集整理纯记忆的方法很难掌握，必须放在系统中学习。

2、理论性强的特点

计算机组成原理这门课程首先要考虑其原理性，现在仍然采用冯.诺依曼式计算机模型作为基本模型，但也要考虑现代计算机的发展，以融入实际的需要。如何对内容进行合理的安排、衔接，对任课教师来说，是一不小的挑战。

3、内容抽象的特点

要让学生明白计算机的工作原理、方法和实现，需弄清数据和信号在计算机各部件件间的流动情况，对学生来说，这看不见也摸不着，如何将信息流动的复杂情况形象、生动地向学生展示、讲解，教师对此需要作出相当的努力。

（二）学生对该们课程的认识误区

大部分的学生认为，我们学的专业是软件工程，专业是“偏软”的，而计算机组成原理这门课程是“偏硬”的，对其转为实际能力表示怀疑。由于对这门课程在学科中的作用认识不明确，在学生中就有一种印象，学习这门课程主要目的是修学分的需要，另外还有考研的需要，但考研的学生比例较小，再加上这门课程本身的学习难度，因此认真学习且能学好这门课程的人数就不多了。

二、对组成原理教学的几点建议

（一）对学生对该门课程的认识进行相应正确引导

由于是一门基础理论课，加上本身的教学内容特点，可能内容较为枯燥，因此学生可能会因为课程内容本身而不感兴趣。因此我们要在思想上要对学生加以引导，使学生认识到，学习这门课程不仅对计算机本身的运转有更深刻的认识，更对与硬件相关的嵌入式系统设计，软件的设计实现有基础指导作用。并为学生在计算机领域的进一步研究和发展奠定基础。因此，学生不能因为这门课程“偏硬”，而自己的专业和就业方向“偏软”就否定这门课程的重要性。

（二）根据课程设置需要对教学学时进行相应调整

根据不同的专业，学生的不同层次，及大部分学生的就业方向对该课时设置不同的教学学时。报告[3]中指出，对于多数调查对象为毕业生的调查结果，多数人认为这门课开设为64、48或32学时。而48学时的人稍多些。这与本人想法基本一致，对于非计算机专业，作为导论型的，32学时足矣；对于软件专业，其目的主要是通过掌握其基本原理，能更好的为软件系统的设计服务，开设48学时，其中8学时实验较合理。而对于偏硬件的计算机专业，可以根据需要，开设56或64学时。

（三）根据专业要求及课程设置对教学内容作出调整

计算机组成原理在学科中的地位被定为专业基础课，在学科中具有承上启下的作用，希望通过本门课程的学习，使学生对计算机硬件的组成、各部件及各部件之间运转情况进行了解。对于软件专业的学生来说，为硬件相关的嵌入式系统设计及其他软件的设计奠定基础。计算机组成原理从内容上主要分为三部分：cpu、存储器、外设。但由于学时的限制及课程的安排（本专业开设了微机原理课，外设是其讲授重点），重点讲授cpu和存储器两部分。存储器内容分为主存储器和存储体系两部分内容。前者讲述存储元器件的基本原理，而后者则是cache、主存和辅存之间的区别与联系，如果开设了计算机体系结构这么课程，这存储体系的内容可简略介绍，具体内容由计算机体系结构讲解。cpu部分与存储器一样，在详细介绍完其核心部件alu后，重点即是中央处理器章节，即指令的运行，而指令的运行需要访问存储器，这就将cpu与存储体系联系起来了。故这两部分又是有联系的。由此有关硬件的内容就脉络清晰、分工明确了。

（四）对实验内容进行合理的学时分配

实验课对于一门课程来说，主要目的是加深对知识点认识，使抽象的理论变得形象、具体。因此，对本身理论性强，内容抽象的计算机组成原理课程，实验课就显得尤为重要。我们采用的是西安唐都科教仪器公司生产的实验箱作为实验设备。与其相配套的实验有9个，其中主要包括与cpu中的与alu相关的3个实验、静态存储器存取实验、微程序控制实验及4个模型机的设计类实验。根据实验学时的设置，只有8个学时的实验课。8个学时全部完成这些实验有一定难度，因此，可将这些试验进行合理的学时分配，如第1、2个学时完成第一、二个实验，因为刚开始做硬件实验不熟悉，但第二个运算器进位实验教简单，可顺便完成；有了前面的基础，完成第三个运算器移位控制实验就简单多了，因此和第四个稍麻烦的静态存储器存取试验合并在第3、4学时完成；第5个实验内容较复杂，可单独安排2个学时完成；这样就留出了2学时来研究后面的模型及设计与实现的实验了。

（五）以实践为手段带动学生的学习积极性

为了提高学生的学习积极性，加深对知识的掌握，实践就显得尤为重要。对软件专业的学生来说，利用软件对所学知识进行模拟不失为一种好的办法。对于计算机组成原理这门课程，实验内容较为抽象，不易被理解，因此，采用“硬件软化”的方法，对课程的实验内容等进行模拟，既可加深对知识的掌握，又可提高大家的软件设计、编程能力。本系为了提高大家参与的积极性，采用了学生科技立项的办法，系里拿出一部分资金，将“计算机组成原理虚拟实验系统的设计与实现”作为一学生科技项目，鼓励学生组队参加，和其他项目一起参加评比，并进行奖励的办法，在学生中得到了良好的响应。学生做出的项目教师可拿来作为课堂教学用，并可鼓励学生在此基础上进行改进，进一步完善。以后甚至可以将系统分块，让学生分组做，并作为课后作业的一部分，计入学生平时成绩。以此提高学生的学习兴趣和动力。

三、结语

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关键词：计算机组成原理；教学改革；实验教学

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）05-0150-01

《计算机组成原理》是计算机类专业的一门重要专业基础课，是计算机类硕士研究生全国统考课程之一。该课程主要讲授信息的表示方法、运算方法、CPU与外部的信息交换、指令系统、程序设计、运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等。通过这些内容的学习，使学生掌握数字计算机的系统组成，特别是硬件线路的组成和工作原理，对计算机有个较全面的了解，建立计算机的整机概念，为后续的各门硬件和软件课程的学习打下坚实的基础。

一、现状分析

目前出版的《计算机组成原理》教材版本有很多种，各有许多长处，又存在许多不足。例如，教材中某些章节与前面课内容重复；教材中各计算机组成部分之间的联系阐述不够，特别是控制器作为全机的控制中心，是怎样指挥全机各部分之间协调一致地工作的论述不够，也就是说没有把控制器的指挥中枢作用突出出来。

历届学生反映：

1.觉得控制器抽象难学，虽然知晓控制器是全机的指挥中心，是各种操作命令的机构。但是再一研究，控制器到底是怎样指挥各部件有条不紊地工作的，就不很清楚。

2.对指令的执行过程和计算机工作理解不深。

3.感到学到的知识零碎散乱，缺乏系统性。

由于以上原因，致使学生学完计算机原理之后，尚不清楚计算机组成原理和工作原理。建立不起计算机整机概念。

鉴于上述分析，我们认真编写了《计算机组成原理》课程教学大纲，整合教学内容，改进教学方法，加强实践环节，进一步提高教学质量。

二、改进措施

（一）修改和补充教材内容。经过多年的教学实践，发现现有一些计算机组成原理教材各具特色。我们认真总结经验，博采众教材之长，避各教材之短。对教学内容进行了认真的整合，以满足教学需求，具体做法如下：

1.删除与前面的课程重复的内容。例如，数制和码制、逻辑代数、基本逻辑单元电路和逻辑部件部分。补充必要的新内容。

2.注意各章节的内容衔接。在讲清楚计算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备各部件的组成原理和工作原理的基础上，注意各部分内容的衔接和配合，加强知识的系统性。

3.改进和充实控制器一章的内容。我们知道，控制器线路的逻辑关系和各种信号时序关系异常复杂，发出各种信号很多，不易叙述清楚。也是改进的重点。我们认为控制器这一章应把控制器发出的各种控制信号对机器各部分控制作用论述透彻，由控制器把全机各部分之间的关系有机结合起来。这样就会使学生感到脉络清晰，前后呼应，融为一体，便于掌握。

（二）改进教学方法

1.明确要点、抓住三基、掌握方法，培养能力

要点即主要之点，计算机是信息处理的自动机，就必须研究信息表达方法、信息组织方法、信息加工方法、信息变换方法、信息存储方法、信息控制方法和信息传送方法。还必须研究程序存储技术、程序控制技术和程序中断技术。这些方法和技术即关键所在，要点所在。

三基就是计算机的基本组成、基本原理和基本方法。把基本东西学会、学透，就能举一反三。

教学中采用启发式、互动式、讨论式、案例式等教学方法。

坚持培养学生运用基本知识观察问题、分析问题和解决问题的能力。

2.教师在讲授指令执行过程和计算机工作过程时，要把指令的流程，数据通路和微操作信号三者有机结合起来。指令流程能把指令的执行周期、节拍等时间关系清楚地表示出来；从数据通路可以看出从何处取操作数，取出操作数经过哪些路径送往运算器的哪个部件进行加工。其操作结果又经怎样的路径送往何处保存；在指令执行过程中发出哪些微操作信号，对这些信号的作用怎样，他们之间的时序关系怎样，是怎样控制数据通路的形成和数据加工的？这些问题阐述清楚了，主机内数据信息和控制信息流动和作用的过程也就清楚了。

（三）加强实践环节。电子计算机是十分复杂的电子机器，计算机组成原理课工程性比较强，只有通过必要的实验才能较好的掌握它。许多问题，虽然在课堂上很难真正的理解而通过实验也就理解了。比如说，在课堂上教师强调：控制信息处于主动地位，数据信息处于被动地位，数据信息是在控制信息的控制下实现传递、加工并产生相应的结果。学生理解的还不十分深刻，而学生带着问题，亲自动手做实验，来验证所学的知识，问题也就解决了。在实验中可以通过显示器进行观察，用仪器进行检测，并且可以断开某个控制信号，观察前后有什么不同，数据传递到什么地方终止了，为什么没有形成正确的数据通路和产生正确结果？通过学生亲自实验、观察、分析和整理，就会得出正确的结论，就能比较牢固地掌握两种信息流动和作用的基本原理，消化和巩固所学知识。

以上仅是本人在教学实践中具体做法和粗浅体会，有错误和不当之处，望批评指正。

参考文献

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关键词：计算机组成原理；课程；教学改革；教学互动

中图分类号：G642 文献标识码：B

文章编号：1672-5913（2007）06-0014-03

“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课程。从课程的地位来说，它是“计算机操作系统”、“微机原理与接口”、“计算机系统结构”等课程的先导课程，在整个专业课的教学中，起着承上启下的作用。它的主要教学任务是使学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。

但是“计算机组成原理”这门课程具有知识面广、内容多、难度大、抽象等特点，在各个高校中普遍存在着“教师难教，学生怕学”的现象。不少学生刚接触到这门课时，学习劲头很足，但一段时间以后，就觉得这门课枯燥无味，凌乱繁杂，导致学习兴趣下降，甚至学习结束时，还未建立起清晰的整体概念，似懂非懂。为了应付考试学生往往死记硬背，从而难以达到教学目的。

因此，如何把握课程的主线和重点，使学生不但打下坚实的理论基础，同时具备一定的开发设计和动手能力，培养并增强学生的自信心，改变当前学生中“重理论、轻实践，偏软件、怕硬件”的现象，就成为这门课的授课过程中必须解决的问题。针对课程的特点，我们在教学实践中探索新的教学方法和模式，在多个环节进行了改革和实践。

1 精选教材与教参

教材改用蒋本珊编著、清华大学出版社出版的《计算机组成原理》。该教材既强调了基本概念和基础知识，又注意与实际应用相结合，并且对许多新技术和新的发展方向作了不同程度的介绍。在精选主教材的同时，为学生推荐辅助教材如王爱英编著、清华大学出版社出版的《计算机组成与结构》；William Stallings的《Computer Organization and Architecture》，并引导其阅读。使学生们能在学习中文教材内容的同时适当阅读英文参考资料，为以后顺利查阅专业英文文献打好基础。

与此同时，推荐《电脑爱好者》、《PC DIY》、《电脑报》等相关课外读物，提高学生的学习兴趣并开阔眼界。

2 课堂授课以整体结构为主线，理论结合实际

2.1 总体把握、详略得当，避免“碎繁”

在组成原理课程授课中，前后信号联系频繁，容易给人以“繁”的感觉。而 CPU、存储器、接口、外设等各自成章，零零碎碎，容易给人以“碎”的感觉；学生容易把每一章内容独立起来理解和学习，结果只见树木不见森林，不能很好地从整体上把握系统结构。因此，对授课内容的组织作一定的改革，在第一章系统概论讲解中，多用一至两次课的时间将整个系统结构讲授清楚，从结构框图出发，整体到部分，然后再回到整体。最终使学生在进入各章节的学习前有一个较明晰的总体概念。并且，在各章节的授课中注重培养学生从总体上把握内容，理解本章节的作用和地位以及和其他章节内容在总体结构上的联系。

在授课内容安排上注意做到详略得当，对重点和难点多作分析和讲解，如编码和译码、CPU数据通路、轮询和中断等概念的讲解。

这些概念都比较抽象难懂，可多用生活中的例子作启发。例如：编码和译码可以通过实际设计一个远程抢答系统为例说明编码译码的特点和优点；CPU数据通路系统可通过供水管网控制，或河流渠道的闸门控制比喻说明；轮询和中断则通过比较教师挨个收作业和科代表收齐作业后上交两种方式进行说明。而对比较次要的技术或在后续课程中有详细讲解的内容，如磁带存储器、ISA总线、虚拟存储器、流水线等，则在授课时只作简要介绍。

2.2 理论推导结合工程发展与应用避免“乱”

由于“计算机组成原理”这门课程几乎没有严格的数学推导，工程技术性强，表面看像各种技术介绍的简单堆叠，容易给人以“乱”的感觉；因此在授课中主要从三个方面改进：

一是对能推导的部分适当给出一定的数学推导，如数据校检原理，指令编码、数值的机器运算，Cache访问时间等，从而形成较严谨的理论依据。

二是从技术发展的角度讲解，通过历史事例说明工程技术的螺旋上升发展过程，从而自然引出现有技术系统。例如在讲解比较RISC和CISC指令系统时，以及在讲解CPU控制器设计的微程序与硬布线时，给出当时的技术条件，于是就很自然地得出了：在特定的技术条件下，一种技术比其对应的技术更适用，而随着技术条件的发展，适用性可能刚好相反，使得技术总体呈螺旋上升发展的趋势，从而使学生能够用比较辩证的观点来学习相关技术和知识，而不是死记硬背。

三是采用启发互动的方式，让学生根据要求和条件自己设计，最终领悟课程中经常涉及的“时间与空间”、“速度与容量”、“性能与价格”的权衡技术和方法。例如在讲解存储系统的层次结构时，给出各种存储体的访问速度、价格、失配率等，让学生自己设计存储系统并比较优劣。这样，通过自己实际设计，学生在掌握相关知识的同时也能深刻体会到计算机组成在很大程度上是一门权衡的艺术，而不是凌乱的技术堆砌，从而培养学生从多方面思考理解问题。

2.3 结合实际应用，补充新内容，避免“旧”

组成原理课程授课内容涉及的技术发展很快，教材难以及时更新，容易给人以“旧”和“过时”的感觉，极大地妨碍了学生的学习兴趣。因此在授课中注意补充技术的最新发展状况，补充相关的新生事物介绍。如在讲解主存储器时加入DDRII介绍，结合课本上的SDRAM，介绍它们的技术异同并比较相关技术参数；在讲解中央处理器时加入市面上流行的CPU的技术简介等。这样和实际发展结合，可以提高学生的学习兴趣。

在课程进行到期中时，可以组织同学进行一次“电脑DIY”的讨论，要求所选机器满足：市场主流配置、性能价格合理等条件。这样，可以使同学们感受到学以致用的好处，同时认识到自己知识的不足。结果既使全班同学增长了实际技能，又激发了他们的学习热情，收到了意想不到的教学效果。

3 在实践环节加强硬件动手能力

动手能力尤其是硬件动手能力一直是教学的软肋，组成原理的很多概念是在软件硬件密切配合下形成的，如果脱离实践，会给人以“虚”的感觉。为此，在教学中加强实践环节，我们把培养学生的实际动手能力放在重要地位。实践环节分课内实验和课程设计两部分，课内实验主要是验证性实验，使学生对硬件系统有一定的感性认识并巩固所学的理论知识，课程设计则要求学生有一定的分析和设计能力。实验系统采用内、外总线结构，按开放式的要求设计了各关联的单元实验电路，系统可按部件层次组合方式逐次构造不同结构和复杂程度的部件实验电路及模型计算机。以此为基础，有针对性地编写了实验指导书，让学生自己动手完成各基本单元的连接并验证通过，如运算器、存储器和总线、缓冲、指令部件等单元实验。最后在课程设计阶段软硬件结合构造出一个完整的模型机系统。

在传统的实践环节中，学生对硬件系统组成的理解基本停留在原理图层面，对实际的芯片封装，电气布线几乎没有了解，对实际的硬件望而生畏。为此，对实践环节作改进，引导学生根据原理图和实际使用的器件查阅其实际电气参数及封装等工程说明文档，并要求在实验箱中找出具体的芯片位置，说明实际的数据通路等。这样既培养学生查阅相关英文资料的能力，又在一定程度上改善多数学生“偏软怕硬”的状况。此外，指导部分学有余力的学生参与到嵌入式系统的设计和开发课题中，以及鼓励他们积极参与各种竞赛活动，可以进一步培养其动手和创新能力。

4 充分利用现代教学手段

充分利用现代教学手段也在一定程度上提高教学效果。在组成原理课程中，时序、数据通路、存储管理过程等概念均比较抽象或难懂。但借助多媒体课件，通过生动形象的动画效果演示计算机内部结构及信号流程可以变抽象为具体。形象直观的演示和强大的交互功能，可以使学生寓教于乐，极大地改善了课程中枯燥、抽象难懂部分的教学效果。

此外，进行网络课程建设也是改进教学的重要手段。通过网络，学生可以下载课件、提交作业、自我练习、提出问题和建议。教师可以上传课件、布置作业、公布答案、回答问题。通过这种方式，改变了传统的师生交流方式，实现了网络化的教学互动，提高了教学效率，并获得了良好的教学反馈。

练习和考试也是完成教学任务的重要手段。通过建立“计算机组成原理”试卷库和试题库，可以使考试更加标准化、规范化。在库中要力图体现本课程的特点、重点、难点。通过这样的考试，可以对考试成绩进行分析和总结，进一步反映到教学中去，促进教改，图1是依托学校精品课程建设网实现的网络化教学系统。

图1网络化教学系统

总之，“计算机组成原理”课程教学应在把握总体、调整优化内容、结合实践等方面积极探索，并充分利用网络和多媒体技术促进教学互动和教学相长，培养大学生理论联系实践能力以及创新素质。同时也需要计算机教育工作者不断地追求新知识，学习新技术，提高自身知识水平和素养，并积极探索改进教学方式方法，以取得更好的教学效果。

参考文献:

[1] 蒋本珊.计算机组成原理[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2] 王爱英.计算机组成与结构（第3版）[M].北京：清华大学出版社，2001.

[3] 汪文.“计算机组成原理”课程的教学探讨[J].中国地质教育，2002,（1）：31-33.

[4] 李继芳.“计算机组成原理”教学方法的实践与探索[J].浙江万里学院学报，2004,（4）：27.

[5] 郑玉彤.“计算机组成原理”课程实现的比较研究[J].中央民族大学学报，2003,（1）：19.

收稿日期：2006-11-13

作者简介：

郑文斌（1973-），男，四川省彭州市人，讲师，硕士，主要研究方向为嵌入式系统、图像处理；

篇6

关键词：CP；CA；教学内容；内容重复

中图分类号：G642　文献标识码：B

1　引言

“计算机组成原理”(CP)是高校计算机专业学生的一门必修的专业技术基础课，它不仅可使学生剖析和体验计.算机的基本组成和工作原理，掌握计算机系统的基本设计技术，而且可培养学生分析和解决数字系统实际问题的能力，同时也是培养计算机系统分析、系统设计和系统集成技术人员的一个有效的教育环节。它在整个专业课的教学中，起到了承上启下的作用，是“微机接口技术”、“汇编语言程序设计”、“计算机系统结构”等后继课程的基础。该课程以计算机5大部件内容为主线，以内部结构和工作原理为重点，介绍计算机内部各功能部件的结构和工作原理及其构成整机的原理。

“计算机系统结构”(CA)是计算机领域中的一门重要学科，它强调从总体结构和系统分析这一角度来研究计算机系统。学习本课程，对于培养学生系统地、自上而下地分析和解决问题的能力和抽象思维能力有着非常重要的作用。本课程通过讲解计算机体系结构的新发展，把国内外体系结构方面比较成熟的研究成果和关键技术融入课程当中，并把前续的“数字逻辑”、“计算机组成原理”、“操作系统”、“编译原理”、“数据结构”、“汇编语言程序设计”等课程中所需的软硬件知识有机地结合起来，从而建立起计算机系统的完整概念。

由此可见CP与CA有着紧密的联系，在现有的教材中甚至出现了比较多的重复，在学生中引起比较大的反应。本文主要针对这一问题进行研究，拟在理顺这两门课的关系，调整好两门课程的教学内容。

2　教学内容的研究

在cP与CA系列教材中，两门课程出现重复的内容有：计算机系统的层次结构和计算机系统的性能指标；浮点数据的表示、寻址技术、指令格式的优化设计、复杂指令系统(CISC)和精简指令系统(RISC)：高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器工作原理和地址的映像与变换；输入输出系统的原理和方式、中断系统的工作原理：流水线工作原理。重复的结果不仅占用了CA课程宝贵的课时，而且使学生产生了厌学情绪。CP与cA两门课程究竟如何分工?该不该重复?又该怎么重复?是教学中值得研究的问题，也是亟待解决的问题。

在课程内容的选择上，以教学大纲为依据，按照学科知识体系的完整性和适时性原则组织课程内容。在内容上做到没有知识的简单重复、没有重要知识的缺失，同时要删除已过时知识，并补充新知识，从内容方面激发、吸引学生的学习兴趣。本文重点研究分析重复内容的必要性、可完善性和创新性。

对于计算机系统的层次结构，在CP中作为概述来介绍，以了解微程序在计算机系统层次结构中的位置，可以更好地理解软件、硬件、固件的地位和作用；而在CA里则是从概念和功能上将计算机系统看成多级层次结构，这样有益于理解各种语言的实质和实现途径，探索虚拟机新的实现方法和新的系统设计。所以计算机系统的层次结构的概念在CP课程和CA课程中是必需的内容。

关于计算机系统的性能指标，由于在CP中讲述的是冯・诺依曼体系结构各组成部分的工作原理，所以了解各组成部分的性能指标是必要的；而在CA课程中用性能指标来衡量计算机系统的标准，所以有必要更深入分析CPU时间、MIPS、MFLOPS和成本指标。

对浮点数据的表示，在CP课程中介绍了浮点数据的表示格式和表示范围，在CA课程中不必再重复，只需介绍浮点数的基数的选择、表数精度和表数效率，然后介绍浮点数的IEEE 754表示；当然对于高级数据的表示，在CA课程中是必需的。

对于指令系统，在CP中介绍指令的格式、寻址方式和操作码的扩展编码方式，最后介绍CISC和RISe的概念和示例；在CA课程中主要介绍指令格式的优化，CISC和RISC设计的关键技术。

输入输出系统的原理和方式、中断系统的工作原理在两门课程中是重复最多的一部分，CA较CP多出了通道处理机和输入输出处理机简介，可以归入CP课程。但考虑到中大型计算机的输入输出系统在计算机系统结构中是很重要的部分，所以可以将通道处理机和输入输出处理机在CA中介绍，同时将CP中的系统总线简介也归于系统结构，并从系统设计的角度去介绍。

高速缓冲存储器和虚拟存储器工作原理以及地址的映像和变换在两门课程中也是重复较多的。在CP中可以仅介绍其工作原理；而在CA课程中重点在于其性能分析，深入学习替换算法及其实现，分析提高存储器系统命中率和性能的方法。

对于流水线工作原理，在CP中仅介绍了流水线、数据相关和控制相关的概念，但在CA中要学习流水线处理机、超标量处理机与超流水处理机，其中包括先行控制技术、流水线原理、流水线性能分析、非线性流水线的调度方法、局部数据相关和全局数据相关、超标量超流水超长指令字处理机和向量流水和向量处理机，其内容远多于CP，因此这部分内容完全归入CA比较合理的。

在CA与CP中的未重复的内容，比如向量处理、SIMD并行计算机、SIMD计算机的互连网络、多处理机将作为重点内容在CA中介绍。而在以上分析中，由于CA课程的内容部分归入了CP，所以可以在CA课程中添入新的内容，比如多处理机算法，包括并行搜索算法、串行算法到并行算法的转换、同步并行算法和异步并行算法，并行程序设计语言及其实现方法。最后可以介绍计算机体系结构的新发展，包括数据流计算机、数据库机与知识库机以及面向函数程序设计语言的归纳机。

以上对CP与CA两门课程的重复内容进行了分析研究，拟在理清两门课程的关系，合理解决两门课程的内容重复问题。

3　解决方案

解决该两门课程内容重复的宗旨在于把握CP注重原理介绍，而CA注重高性能设计和并行处理。通过对两门课程的内容的研究和分析，调整后的内容如表1所示。

将表1中CP的第2、5章与CA的第2章、CP的第7章与CA的第3章、CP的第4章与CA的第4章分别进行比较，虽然在章名上有些类似，但其内容并没有重复。一个注重原理，另一个侧重系统性能、并行处理系统以及进一步提高计算机性能的新技术。CP是CA的基础，CA是CP的扩展，从提高计算机系统结构性能的角度出发，从单处理机走向并行处理机，走向新型体系结构的计算机，这正是CA的研究方向，展示了计算机系统结构研究的美好前程。

篇7

关键词:成人教育;教学内容;教学方法;教学手段

近几年我国的高等成人教育在规模上得到了迅猛发展,在大发展的同时,我国的高等成人教育质量以及成教学员的学习现状不容乐观,成人教育管理工作者们越来越感到成人教育难于管理,成人教育的各个环节越来越难于保证按质按量完成,特别是成教学员参与学习的积极性不高,面授学习时间不能得到根本保证[1]。现有的成人教育内容与管理模式难以满足广大成教学员的需求等问题。反映了成人教育的教学目标、教育内容、教育方法、教育手段、管理观念等方面的问题。因此,成人高等教育有自己的特点,对成人高等教育计算机专业教学进行改革与实践是社会和科学技术发展的需要,本文主要针对成教生的“计算机组成原理”课程的教学进行研究。

1明确成人高等教育人才的教学目标

成人高等教育是在完成高中阶段教育基础上进行的专门教育,培养能够适应生产、社会和管理等第一线需要的全面发展的高等技术应用型专门人才,所进行的教育应该是职业性教育,受教育者除了应掌握一定的基础理论知识、基本技能之外,更重要的是培养职业素质、实践能力、应变能力和创新能力。但现行高等成人教育的培养目标往往是普通高等教育的翻版[1],只强调高等教育层次的培养要求,这在同一专业的培养上表现得尤其明显;普通高等教育人才培养要达到何种要求,高等成人教育必须达到,忽视了高等成人教育的职业性和多样性特点。因此,过去那种只注重理论教学而轻视实践环节的教学模式下培养出来的学生在毕业后经过一段相当长时间的摸索才能在实际工作中适应,真正能够达到利用所学知识独立工作[2]。信息技术发展的日新月异使得信息产业成为国民经济中变化最快的产业,信息化社会中所需要的计算机人才必须对新技术的发展具有快速的适应性,在很短的时间内将科技转化为经济效益。因此社会对人才的需求迫使我们必须按照信息化社会的需求重新确立成人教育的培养目标。课程体系的改革、建设、研究与实践,都要围绕成人高等教育的培养目标进行修订,以科技的发展和信息化社会对人才的需求为依据,要更加注重培养学生掌握先进技术和强化学生的动手及应用的能力。

2加强教育内容的实用性

成人高等教育的特点,要求课程的教学大纲和教材根据教学对象和时展要求而形成自身的特色,应充分考虑成教学员的基础,充分考虑成教学员实际工作的需要,在注意该专业知识结构完整性、系统性的同时,更应注意成教学员的实用性,应避免在成人教育中套用普教模式,应避免选择的内容过难而使本来基础较差的成教学员望而生畏,无法学习,应避免过于强调理论的来龙去脉,而忽视该理论的应用,对于应用性专业,特别是工科专业,更应注意操作、实验、实践的环节,真正让学员学有所用。现行的教学

作者简介:徐爱萍(1962-),女,副教授,博士,研究方向为网上信息管理、GIS以及“计算机导论”、“计算机组成原理”、“汇编语言”、“计算机接口技术”、“计算机系统结构”课程教学。

容,忽视了教学对象的差异。尽管成人教育已有了相当的规模,但还没有一套规范的、适合成人教育特点的权威教材,而是采用普通高教的教材。使本应充满活力和富有时代气息的教学过程变得与普通高等教育区别甚微,体现不出高等成人教育的职业性和终身性特点。

陈旧的教学内容不仅影响学生的学习热情, 而且会影响他们将来无法适应社会的需要。因此根据成人高校培养目标和社会人才需要,我们修改了“计算机组成原理”课程的教学大纲和教学内容。在本课程中运算器、存储器和控制器是计算机组成的三个重要部分,在运算器部分普通高等教育的教学内容包括定点、浮点的加减乘除的各种运算方法和实现原理,最后介绍二进制和十进制运算器的实现原理和如何用集成芯片实现运算器;在成人高等教育中我们重点放在运算器的设计与实现上,让学生学会用集成芯片去搭接行波、两重及三重进位方式的并行加法器[3]。在介绍存储器系统这部分,普通高等教育的教学内容包括存储元的工作原理,存储器芯片的内部结构,这些对成教生来说不仅理解上有困难,而且在实际中也没有什么应用价值,因此在教学中我们去掉了这些内容。在介绍控制器这部分,普通高等教育的教学内容全面而深入,从控制器的组成、指令的执行过程分析、指令的控制时序到控制器的硬布线设计和微程序控制器设计,主要介绍的是设计方法和设计技术,要求学生灵活掌握,不能死记硬背,根据不同的CPU结构、不同的指令系统要能设计出相应的控制器。虽然教学内容有所删减且难度也有所减少,但学活学精的宗旨没有变。

为使计算机教育与飞速发展的计算机技术相适应,还必须及时更新教学内容,拓宽知识面,瞄准技术发展前沿,满足社会经济建设对人才和能力结构的需要。比如在指令系统中我们增加了精简指令系统(RISC);在辅助存储器中我们增加了磁盘冗余阵列(RAID);在外部设备中我们增加了液晶显示器和激光打印机。

3加强教学方式的灵活性

成人高等教育的教学方式一直较为落后,主要以课堂教学为主,采用注入式、教师满堂灌的教学方法,重点讲授教材上的理论知识,这使得师生缺少互动,学生参与程度低,普遍感到所学知识在实际工作中用处不大;同时,重课堂教学、轻实验操作使学生普遍感到学习艰难。因此,在教学中我们不一味介绍书本上的纯理论,不强调死记硬背,而是给学生自我发挥的空间。在介绍运算方法的实现后,对运算器的设计进行了练习;介绍主存储器的组成原理后,对实际存储器的设计技术,如模块化存储器设计、动态存储器设计和交叉存储器设计都进行训练;介绍指令系统时,在将操作码的设计和寻址方式的设计介绍完后,对指令系统的设计进行训练;在介绍控制器的设计技术后,对控制器的完整设计进行训练[3]。这样的理论与实际相结合的方法既能把所学的理论融会贯通又能激发学生的学习兴趣,学生感到自己所学的东西不是空洞的,而是学有所用的。

另外,在目前社会竞争十分激烈的情况下,一些学员面临一边工作一边学习的境遇,在学习时间上打折扣。学校为了保证教育质量,采取强卡、强压政策,这种教学方式使在职学员不满意,用人单位不满意,学校由于正常教学秩序得不到保障也不满意。因此在中教学中我们采取适当压缩面授时间的方法,充分利用有限面授时间进行精讲,采用自编的自学辅导资料,加强自学指导,来弥补面授课时的不足。

再次,由于成教生的基础一般都比较薄弱,学生的理解能力有限,常常因为没有把前面的内容搞懂而越学越学不下去,为了让学生能把每次课的内容理解透,我们采取模仿练习的教学方法,讲完一部分内容后就让学生做同样的练习,每次课程结束后都把学生所做的模拟练习交给老师,老师认真评阅,发现学生学习中的问题所在,以便有针对性的去调整教学内容和方法。每次交上来的作业也是对学生的一次考勤,作为平时成绩,这样对学生也是个压力,该教学方法收到了比较好的教学效果。

4加强教学手段的先进性

传统的教学手段是“粉笔+黑板”,不仅书写黑板要花很多课题时间,学生看到的是死板的黑底白字。随着科学技术的发展,越来越多的教师已经充分运用多媒体,改变传统教学的局限与不足。课件教学已经成为最主要的教学手段,但又出现了另外的极端,很多老师过分的依赖幻灯片,做在机器旁边念课件,而学生把课件拷贝回去后有的干脆就不来听课,因此出勤率大大下降。为此,我们采用了“课件+黑板”的教学手段,大部分内容在课件上出现,但细节部分在黑板上给予适当补充,而且一些临时需要增加的内容必须借助于黑板来发挥。在黑板上我们可以一步一步给出解题步骤和答案,可以让学生有思考的余地,这种方法的试用效果很好,尤其是对成教生。所以我们认为不能完全摒弃黑板,两者的结合可以发挥到最好的教学效果。

5考核方式的改革

考试是衡量学生对知识的掌握程度,也是对教学效果的信息反馈,可以促进教学工作的改善。根据我们对成教生的教学目标,我们对成教生学习的考核不是检测学生记住了多少知识,而是检测他们获取知识和应用知识的能力;由于成教生的学习基础比较薄

弱,学习时间有限。因此在考核内容上避免死记硬背的知识,而是以考学生对知识的综合应用能力为主导,考核内容也不宜太难。成绩的评定采用综合成绩,而不是一张试卷定乾坤,我们根据期末考试成绩、平时测验成绩、作业成绩和出勤等多项因素,全面考核学生的能力和素质。一般考试成绩占60% 、平时成绩占40%来综合评定学生的学习成绩,通过比较好的考核成绩来激发学生学习的主动性和积极性,也使学生离自己所追求的目标能更进一步。

6结语

本文是我们在普通高等教育和成人高等教育中对“计算机组成原理”课程教学的经验总结,在教学中我们针对不同层次的学生采用不同的教学目标、教学内容、教学方法和教学手段,实验证明效果比较好。因此,我们认为在成人教育的过程中,必须充分考虑学员的学习需求,充分考虑教学是否有利于学员学习质量的提高,不要不顾实际的完美形式主义,应该提倡成人教育的务实和求真。本研究受武汉大学计算机学院教学改革项目资助,在此表示感谢!

参考文献:

[1] 银德辉. 从成教学员的学习心理探析我国高等成人教育改革[J]. 湖南科技学院学报,2008,29(4):176-178.

[2] 李晓彦,齐保东. 成人高等教育计算机专业教学改革与实践的思考[J]. 继续教育研究,2003(6):76-77.

[3] 徐爱萍,刘建英,吴松梅. 计算机组成原理课程教学改革研究[J]. 高等建筑教育,2004,13(1):53-55.

The Educational Research and Practice on the Courses of Computer Organization

Principle in Adult Higher Education

XU Ai-ping , HUANG Yuan

(School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430079, China)

篇8

关键词:计算机组成原理;三级实验体系;CAI教学法;建构主义

中图分类号:G642 文献标识码:A

1引言

“计算机组成原理”作为计算机专业硬件课的核心课程,地位重要,既要注重基础性,又要体现时代性。目前学生就业以软件设计为主,学生会疑问:学习本课对以后工作有什么用处?授课老师不能回避。David A. Patterons指出,“软件系统性能取决于软件设计者对系统中硬件的理解程度。操作系统设计者、更多的软件工程师需要有较强的计算机组织与设计的背景知识。”因此要站在学生个人发展制高点上解释本课程重要性和地位,改变“轻硬件”的错误观念。

师生对本课程普遍反映“难教、难学”,是由本课自身的特点决定的。首先,计算机组成原理的技术描述占主要,既没有类似离散数学的证明、推导,又没有类似数据结构的算法介绍,学生会觉得“理论、规律性不强”。第二,概念多,比较抽象,加上计算机技术的发展,出现了很多新概念、新技术。同时,本课程是一门理论与实践性很强的专业课,不但需要精心安排理论授课,还要高度重视实验课的教学。

在国内计算机硬件人才培养弱化的环境下,从培养应用性人才出发,使学生既掌握计算机系统各部分的工作原理,又具有较强的实际动手能力,改变当前学生“重理论、轻实践,重软件、轻硬件”的状况,就成为我们这次“计算机组成原理”课程改革的主要问题。

2教学改革与实践

如何改革“计算机组成原理”课程,以提高其教学效果和教学质量,使它跟上计算机技术的发展步伐,是我们当前亟待解决的问题。在多年的教学实践基础上,我们对这门课程的教学进行了一些探索,本文主要从五个方面讨论和总结本课程教学改革实践情况。

2.1根据教学大纲和计算机的最新发展合理组织教学内容

在教学内容的编排上,依据教学大纲,重点突出,详略得当。每一章的内容都分为精讲和选讲两部分,选讲部分放手让学生自学或讨论,既培养了学生的自学能力,又节约了课时,避免了全堂灌输的“填鸭子”式教学。精讲部分则要求授课老师讲细、讲透,并结合当今计算机技术的最新发展动态,适当增加有关计算机各部件的演变历史和最新技术知识,既提高了学生的学习兴趣,又弥补了教材与实际的脱节,提高了这门课的使用价值。例如在讲各个部件原理时候,结合《ACM图灵奖――计算机发展史的缩影》和《IEEE计算机先驱奖――计算机科学与技术的发明史》两本书,讲述计算机部件或者重要原理的发明者或设计者是如何攻关和钻研的,学生对结合历史讲解原理的方式非常有兴趣,教师引导学生在制定个人专业发展目标上要有超越这些杰出人物的设想,从而引发学生强烈的专业学习兴趣。

2.2加强三级实验体系环节,注重应用能力的培养

“计算机组成原理”课程属于工程性、技术性和实践性都特别强的一门课程,因此,在开展好理论教学的同时,对实验教学环节必须给予足够的重视。通过实验课教学,使学生具有较强的分析问题和解决问题的能力,以适应科学技术的飞速发展。从2000年起,我系开设了“计算机组成原理”实验,并为之配置了配套的清华大学仪器厂的实验设备TEC-2、TEC-2000,通过近年7个班的近700名学生的实验教学,总结出了“5+1”模式的三级实验体系结构,即“5个分解实验”加“1门课程设计”,“5个分解实验”分别为:运算器、微程序控制器、主存储器扩展、并行接口电路I/O实验和多级中断实验,“一门课程设计”即整机组装实验。它们随课程进度分散在不同阶段完成,这样可使学生对计算机的每一部分都有深入的了解,以加深理解理论知识。

2.2.1三级实验体系

将上述实验分为基础模块实验、综合性实验、设计性实验的三级实验教学体系。

第一,基础模块实验阶段。学习基本实验仪器的使用、基本实验方法和技术、实验机系统结构的组成。通过设计一系列小实验的验证和应用,要求学生掌握实验系统单元模块的内部结构及相关电子芯片的基本逻辑,理解单元模块的工作原理及该单元模块在整机系统中的应用。

第二,综合性实验阶段。学习“计算机组成原理”这门课程的主要目的是让学生建立整机思想,在掌握单元模块工作原理的基础上掌握计算机整机系统地协调运行。为了达到这一教学目的,我们在教学内容中安排了一定量的综合设计实验,要求学生通过一系列此类实验掌握整机运行模式,让学生通过实践,建立牢固的整机思想,进一步深刻理解理论知识。

第三,设计性实验阶段。这一实验阶段是原理应用能力的培养阶段。通过这一阶段的系列实验,要求学生能利用在第二阶段建立的整机思想,对指导教师提出的课题任务,提出解决方案,陈述原理的应用,自主设计实验所用的单元模块以及实验步骤,进而通过实践得出实验结论。学生在这一阶段,通过自主实验的设计,从成功与失败中受到训练,得到整体素质提高。

2.2.2CAI实验教学和合理考核

在上述三级实验教学体系过程中,我们采用以下的教学方法和比例合适的考核方法。

第一,采用CAI实验教学法,改变学生“手忙脚乱”的实验习惯。

在实验教学中,如果教师在黑板上使用板书展示实验仪器,会使学生感觉到很枯燥,分组讲解又使教师工作量特别大,而且很抽象,影响教学质量。因此我们采用先进的多媒体教学手段,生动形象地反映出实验教学的全过程,利用Authorware、Flash等多媒体开发软件,自行设计、制作课件(计算机组成原理实验),对实验设备所提供的功能进行全方位的描述。TEC-2000实验计算机系统是一台高度集成化的实验台,在做手动控制实验时,必须拨动较多开关、按钮。以前几十个学生围挤在一台仪器前听讲解,部分学生根本无法看清听清,严重影响实验教学效果。而采用先进的多媒体教学手段,如采用实物投影仪或计算机多媒体系统,教师可将仪器设备的结构框图、实物图、工作原理逻辑框图等制成幻灯片,上课时把它投影到大屏幕上,再结合实验设备进行讲解,学生分散坐在自己座位上,结合实验设备边听边看,使过去复杂、单调的内容变得直观、生动,充分调动了学生的学习积极性,增强实验效果,提高实验教学质量。

第二,科学合理的实验操作流程和实验成绩考核方法。

在每一个实验前,由教师布置实验任务和目的,然后由学生设计并完成实验,这就要求学生在每一个实验之前查阅大量资料,做好设计工作,实验之后能总结实验结果写出相应的实验分析。期末理论考核成绩占70%,实验考核成绩占20%和平时考核占10%。实验成绩分为实验准备、实验检查和实验报告,实验准备占20%、实验检查占60%和实验报告占20%。

2.3采用“建构主义”的教学模式,理论推导为主的教学方法

所谓“建构主义”,即以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、会话等学习环境要素,充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。

“计算机组成原理”理论性强、概念多、抽象,很多学生一直到整个课程学习完毕,都不知道学了什么,似懂非懂,没有真正参与到学习过程中去,完全靠死记硬背记住一些知识点,各个知识点之间无法衔接,也就无法形成该课程的整体框架。因此,要改变“计算机组成原理”的教学效果,就必须在教学过程中充分体现“建构主义”的教学思想,以学生为中心,实行以理论推导为主的教学方法。在每一个新内容讲授之前,教师可以先对上一个内容进行简单扼要的总结,然后承上启下地诱导出“接下来的内容将要解决的是什么问题”或者“既然用这一种方法来解决问题存在着这样缺点,那么,还有什么更先进的方法”等问题,把它作为任务,交给学生去分析、讨论,学生有了明确的学习目标,就会投入到学习中去,发挥自身的主观能动性,这样既抓住的课程的主线,又极大地培养了学生的自学能力、创新能力和协作能力。

2.4建立“计算机组成原理”试卷库,提高教学质量

根据教材及大纲要求,参考往年全国各高校考研试题、2009年以后全国计算机专业课统考试题以及国外教材的习题,我们建立了60份专门提供给学生的“计算机组成原理”试卷库,该试题库每隔2年更新一次。试卷库涵盖了学生必须掌握的所有知识点,但各套试卷中题目并不相同,学生通过复习,如果对60套试卷中的题目达到“四会”(计算、回答、分析、设计),我们的教学目的也就达到了。为了避免少数学生死记硬背,教师手中的期末考试试卷中必须含有一定比例的随机补充或更新试题,否则影响教学效果的评价。试卷库的建立大大减轻了教师工作量,也保证了教学质量,成为衡量教学效果的一个重要指标。

2.5改变传统观念,强化教师自我素质,提高教学能力

教学改革的成功关键是要提高授课教师的自我素质,以适应现代开放式教学和现代科学技术的发展。作为一个高校教师,应该通过不断学习,强化自我素质,以期达到教学思想、教学理念的更新,教学模式、教学方法的更新,知识结构、技术层次的更新,教学技术、教学手段的更新。例如2008年4月,本人带队参加了“产学研多核技术青年骨干教师高级研修班”,和兄弟院校及Intel公司技术人员进行了多核新知识体系的交流与学习,并且于2008年秋季学期对本课程进行了多核课程建设的初步尝试。

3结束语

作为研究型大学,在培养学生过程中,要注意授课模式必须结合自身科研进行讲解,授课教师要结合自己的科研、论文的具体示例来讲解课程,提高学生的课堂听课效率,让学生从本科阶段就关注如何进行科研活动,从而激发学生做一个研究型的学生。同时给学生布置1～2篇综述性的小文章,让学生通过利用网络资源查阅相关文献,在课程内采用Seminar的形式讨论交流,以提高学生分析与交流的能力,从而增强学生的研究动手能力。

总之,利用计算机教学中的创造性因素,大胆地让学生自由发挥,从而改变“满堂灌”的弊病,形成以学生为中心的生动活泼的学习局面,需要我们不断地努力进取,优化教学设计,以先进理论来展现全新的教学思路,从而在计算机硬件课程教学中探索出“扎实的理论基础和创新技能相结合”教育的崭新天地。

参考文献:

[1] 王爱英.计算机组成与结构[M].4版.北京:清华大学出版社,2008.

[2] David A. Patterons,John L. Hennesy. Computer Organization&Design[M]. America: Morgan Kaufmann,2004.

[3] 郑文斌,陈晓竹,刘砚秋.“计算机组成原理”课程教学改革探索[J]. 计算机教育,2007(6).

[4] 谢俐,杨乐,杨鲁. 引入建构主义思想实行计算机公共基础课程实践教学改革[J]. 科技创新导报,2008(8).

[5] 方恺晴,张洪杰. 计算机组成原理实验课程教学新方法的探讨[J]. 计算机教育,2007(4).

[6] 陈金儿,王让定,林雪明,等. 基于CC2005的“计算机组成原理与结构”课程改革[J]. 计算机教育,2006(11).

[7] 阳建雄. 计算机组成原理实验网络化教学的探索与实践[J]. 实验室科学,2008(3).

[8] 张连华.《计算机组成原理》课程实践教学目标设计[J]. 电力学报,2008(2).

Teaching Reform&Practice of the Course “Computer Organization Principles”

JIANG Yong-guo, GUO Zhong-wen, FENG Yuan, HONG Feng, XU Hui-min

(Information College, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

篇9

关键词:组成原理与系统结构;实践教学;改革

中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)21-6030-02

The Improvement and Research about Experiment Teaching of the Organization Principle of Computer and System Structure

YANG Hong-jie, YI Ming

(Hunan University of Arts and Science, Department of Computer Science and Technology, Changde 415000, China)

Abstract: This text combine some school " whether computer make up principle and system structure " experimental facilities and experiment current situation of teaching at present, design the experiment content meticulously, put forward some feasible experiment teaching and improve the method, by but assuare the computer makes up the teaching quality of the principle experimenting, improve students' thinking ability and manipulative ability conscientiously.

Key words: organization principle and system structure; practice teaching; educational reform

计算机组成原理与系统结构是一门重要的核心专业课程,与之配套的实验课也是一门重要的实践课程。它有着逻辑性强、实践性强、内容多难度大的特点。根据教学大纲的要求,通过该实践课程,使学生对计算机系统的工作原理、内部之间的联系、控制信号的作用等有深刻的理解,建立整机的概念,培养分析问题、解决问题和实际动手能力。

我系从1998年起,开设了计算机组成原理实验,配置了TEC-2型实验设备,2004年,将计算机组成原理与系统结构课程合并,并为之新增了DVCC系列实验设备。通过几年时间的实践教学,现就提高计算机组成原理与系统结构实践教学质量和学生的综合技能做一些初步的探讨。

新增DVCC系列为学生提供了创造性的设计平台,板上扩展了在系统可编程大规模电路CPLD器件ISP1032E。它的全部引脚对外开放,学生可采用VHDL或ABLE等设计控制逻辑,且在PC机上有相应的可视化的监控软件,PC机由原来的仿真终端变成了监测和控制部件,是一种软硬结合的实验方式。鉴于现有设备特点,我们精心设计了实验内容。本实验课程的主要教学方式分为验证型、设计型和综合型。其中设计、验证型有运算器实验、存储器实验、FIFO先进先出实验、总线控制实验、硬部线控制器的实验、乘法器实验和微程序控制器实验。综合型实验作为课程设计内容,如带移位运算的模型机的设计与实现、复杂模型机的设计与实现、基于流水技术构成模型机实验、扩展I/O的设计等。这样,实验体系就形成了运算器――存储器――数据通路――微程序控制器――基本模型机――复杂模型机系统。

1 运算器必做选做并存

DVCC机运算器(74LS181)可实现8位或16位字长16种功能运算,TEC-2机运算器(AM2901)可实现16位字长8种功能运算,并可观察C、Z、V、S等标志位的状况态,据现有设备,在运算器实验中选最基本的8位运算器开始,从怎样加输入控制信号入手,再逐步增加到各种寄存器,实现多种功能这是必做的内容。16位运算器实验作为选做内容,经教师指导同意后可开始实验。通过对比分析可知不论是8位机还是16位机,用什么器件组成的运算器、控制器都与数据通路有关,通路越简单运算器本身越简单。

2 存储器实验验证与设计并行

存储器实验是对静态随机存储器6264的读写验证,即用控制信号开关给定存储地址通过数据开关将数据存入,并读出(原数据在LED上显示),观察数据是否一致。通过实验使学生掌握RAM的工作特性及数据的读写方法,这是验证性实验内容。

TEC-2机主存储器扩展,TEC-2机主存储器由4KROM与2KRAM组成,通过未用的信号MCS3-MCS7作为内存扩展的片选信号,可采用6116RAM扩展4K内存将TEC-2系统内存扩展板与TEC-2主机相联,通过对6116RAM读写信号、片选信号及主机AB15-AB11等的使用,掌握正确的主存扩展原理和方法,并进入TEC-2监控状态读写8000H-87FFH地址段的数据,验证其扩展电路正确性。

我们还增设了FIFO先进先出存储器设计性的实验项目。本实验是通过对CPLD器件ISP1032E编程来实现一个简单的8位×4位的FIFO。教师通过对CPLD原理、结构功能的讲解,学生编写程序,并将编译文件(.JED)下载,运行控制实现。通过实验使学生掌握在系统可编程芯片1032E的使用方法。当系统断电时,6264RAM、6116RAM存储信息丢失。通过“软件化”来设计,形成“创新性”实验,通过数据写入方式不同,使学生扩展了存储器的相关知识。

3 微程序控制器与硬布线控制器比较

微程序控制器实验目的是使学生了解微程序控制器的设计思想和组成原理、掌握微程序控制器的使用方法,掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行。实现方法是:

1) 根据机器指令画出对应的微程序流程图;

2) 根据微程序流程图设计微指令,并按微指令格式转换成二进制代码;

3) 通过对以下例子程序的写入、读出、单步运行与连续运行的调试,初步建立整机工作概念,为下一个模型机设计打下良好的基础。例子程序如下:

助记符 机器指令码说明

IN 0000 0000 ;"外部开关量输入确"KD0～KD7的开关状态R0

ADD addr0001 0000 ×××××××× ; R0+[addr]R0

STA addr0010 0000 ×××××××× ; R0[addr]

OUT addr0011 0000 ×××××××× ; [addr]BUS

JMP addr0100 0000 ×××××××× ; [addr]PC

硬布线控制器实验是设计一个简单的硬布线控制器,用开关置不同的指令,触发时序,就可以实现不同的指令操作。如所设计的三条指令:

指令码 操作说明

00 INPUT->DR1 将数据开关中的数送入暂存器DR1中,

INPUT->LED 并由LED数码管来显示

01 INPUT->DR2将数据开关中的数送入暂存器DR2中,

INPUT->LED 并由LED数码管来显示

10 DR1+DR2->LED将运算单元中DR1加DR2的运算结果送入LED数码管来显示

11 00->LED LED数码管显示为00

通过实验更深入理解了硬布线控制器本质上就是一个组合电路,它将输入逻辑信号转换成一组输出逻辑信号(控制信号),即根据指令系统的操作时间表用组合逻辑线路形成的微命令序列,是所有各部件需要的各种微操作信号。微程序控制器实验中首先要设计微指令,微指令的设计是在硬件形成的基础上,微指令的格式取决于硬件构成,如TEC-2机每条微指令长56位,DVCC机每条微指令长24位。

4 综合性实验中教师的引导作用

在整个综合性实验过程中,教师原则仅作启发引导 ,以达到抛砖引玉之目的。鼓励学生独立思考 ,独立分析故障 ,独立解决出现的问题 ,利用所学到的各种技术手段进行调试 。

首先,教师要利用很少的时间,采取多媒体的教学手段,让学生对这个实验的目的、原理、步骤、调试过程、结果等有一个明确的认识。由于组成原理实验仪上配有 CAI 软件 ,通过CAI介绍实验的仪器、实验方法、实验操作过程等 ,可以很清楚地看到规范的操作 ,详细生动的解释 ,使学生可以感受到实验的全部过程 ,产生很烈的实验欲望。然后学生开始进行硬件和软件的设计,教师在辅导时,可以有以下几点教学方法。

1) 保持良好的实验精神:教师在这一过程中工作量是很大的,要按组验收、提问,有的还需要帮助排除错误,所以教师需要具有较高的思想素质、专业功底,丰富的实践经验,有些学生在实验首次失败的情况下,会有挫折感、心浮气躁、慌了手脚,而做实验就必须静心、踏实,这时教师要安抚他们的情绪,然后让学生想办法快速地排除故障。

2) 坚持以学生动手为主原则:若硬件无故障,又连线无误的话,学生在调试过程中可通过实验箱上的LED显示灯观察数据总线、地址总线数据的正确性,或在PC窗口上看到正确的动态的红色的指令流和数据流,形象直观,学生可对指令的执行过程一目了然,教师自己也感到很欣慰。但第一次实验成功的学生是少数,在这种情况下,教师就要讲究教学策略, 最大限度地调动学生的积极性和主观能动性 ,适应学生的心理特点,要求学生可借助反复观看CAI 软件的理论讲解和实验演示,以帮助自己解决所遇到的问题,并且教师对一些共性的问题可集中讲解。

如果在实验的过程中遇到问题,教师可对实验中一些共性的错误进行必要的提示,比如:在系统结构综合性实验中,单股线与排线连线有几十根,教师要提醒学生单股线连接位置要正确,排线引脚的连接要对应,每根排线引脚的具体数目只要有细微的错误,就可能导致实验失败。此时教师要及时提醒学生,但不能动手替学生接线,要断绝学生的依赖性。

3) 组织讨论与总结:在设计过程中和设计完成时应当尽可能的组织学生参与讨论和总结 ,这不仅可以使学生能力的培养更扎实 ,使更多的学生受益 ,也能够培养他们的成就感和进行科学研究的能力。

如在学生实验失败又自己找不出原因的情况下,除了教师对学生要进行耐心引导,帮助分析失败的原因外,还可以采取组织不同层次的相关学生进行讨论的教学方式,例如在复杂模型机设计实验中如何判断硬件的故障还是软件的故障从而找出失败的原因,最简单的方法是用基本模型机示例程序运行,示例程序能正常执行,就可以确定硬件没有问题。如果是硬件故障,则应确定是芯片的问题还是连接线路的问题,同学之间可以相互检查连接线路;若是软件问题,则检查所设计的程序,DVCC模型机有16条基本指令,要根据复杂模型机的硬件电路设计机器指令,再根据机器指令要求微程序流程图及微程序,最后形成16进制文件,同学们也可一起仔细观察指令的执行情况,确定哪一条指令或微指令的设计出错。

在讨论中,教师可就理论与实验相关问题提问,体现设计性和启发性,例如,如果复杂模型机设计实验中增加一条指令,那这条指令应如何设计;对基础一般的学生,则要求能说出本实验中每条指令的执行过程,调试过程中遇到的问题是怎么解决的。通过这种讨论教学,能使不同层次学生受益,既保证了教学质量,也对学生进行了锻炼提高。

参考文献:

[1] 任春明,刘军.计算机组成原理实验教学的思考与改进[J].实验技术与管理,2006,23(10):110-111.

篇10

关键词：建构主义；计算机组成原理；主观能动性

作者简介：罗慧敏（1980-），女，河南周口人，河南大学计算机与信息工程学院，讲师；阎朝坤（1978-），男，河南开封人，河南大学计算机与信息工程学院，讲师。（河南?开封?475004）

基金项目：本文系河南大学第十一批教学改革项目（项目编号：2011JXGG060）的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0073-02

“计算机组成原理”不仅是计算机科学与技术专业及相关专业的一门核心基础课程，也是非计算机专业学生掌握计算机技术的一门专业选修课程。它的先导课程包括电路与电子学、数字逻辑和汇编语言；后续课程有微型机系统与接口、计算机体系结构等，在一系列硬件课程中起着承上启下的作用。[1]而且该课程内容在全国计算机专业研究生入学考试中占据相当大的比例（占总分数的1/3份额）。由此可见，该课程在计算机科学与技术专业的知识体系中的重要地位。然而，在实际教学中，由于其理论性很强、知识面较宽、信息量较大且学时不多，教师难教，学生难学，教学效果不理想。传统的“灌输式”教学方法，无法调动学生的主观能动性，且忽略了学生的主体地位。[2]长此以往，造成学生的学习兴趣不高，学习目的仅仅是应付期末考试和考研，无法将该课程的作用和本质真正融入到整个专业知识体系之中。另外，学生的学习态度和学习效果也会在一定程度上影响教师的教学积极性，进而影响教学效果。

建构主义理论认为知识主要是个人对知识的一种建构，而不是源于现实的意义，这为计算机专业的课程教学提供了新的理念。本文利用建构主义学习理论及其倡导的教学模式对“计算机组成原理”课程教学进行了改革探索，取得了较好的成效。

一、“计算机组成原理”教学目标及现状

“计算机组成原理”的教学目标是使学生掌握计算机以及各功能部件的工作原理，掌握相关设计方法和逻辑实现，熟悉各功能部件连成整机的方法、建立起整机工作的概念，为学生未来进行计算机系统的分析、开发、使用和设计工作打下基础。[3]

然而在“计算机组成原理”的教学过程中，往往存在各种问题。一方面，学生普遍抱怨该课程深奥，难学难懂，学习热情不高；另一方面，教师感觉该课程难教，虽然花费了较大精力去教授课程内容，认真指导学生实验，但教学效果不理想。课程组通过多年对该课程的教学总结以及与学生的沟通，对教学中存在的问题进行认真分析，对其存在的原因进行了归纳总结，主要表现在以下几点。

1.教材理论性强，内容抽象，与前沿技术脱节

目前，“计算机组成原理”课程的教材普遍理论性较强，相对于计算机硬件的发展来说，讲授的内容不仅抽象，而且较陈旧，缺乏与当前计算机最新前沿技术的连接。一方面，学生感觉课程内容枯燥难懂，不实用；另一方面，新的硬件技术知识的复杂性增大了教师组织和实施教学的难度。

2.课程的“纵向”“横向”关联性较强

一方面，该课程与电路与电子学、数字逻辑等先修课程有一种纵向的密切关联。这些先修课程本身难度就较大，如果学生对这些知识没有很好地掌握，基础没打好，势必影响到对计算机各组成部分的硬件电路及其工作原理的学习，学生会感到学习吃力，逐渐丧失学习兴趣，这种纵向联系也增加了教师的讲授难度；另一方面，本课程的各知识点存在一种横向的关联性。计算机各部件是分别讲授的，但是存在相互依赖关系。例如，运算器部分和存储器部分都用到了控制器部分的相关基础内容，这些关联使得计算机组成原理的教学不同于其他课程，对各知识点的介绍不能一步到位，增加了理解和教学的难度。

3.实践环节相对薄弱，与教学内容不能有效结合

“计算机组成原理”课程涉及计算机内部的构造、工作原理及应用，理论性很强，必须通过实践环节帮助学生真正理解和掌握。然而，目前该课程的教学安排上，实验学时占据比例偏少，不能满足该课程实验教学的需要。虽然配置了FPGA实验平台，但由于课时限制以及需要相关硬件描述语言的学习基础，所设置的实验内容大都以验证性实验为主，实验时往往参照实验手册完成，不能使学生深入理解计算机内部工作原理，也无法发挥学生的创造力。

4.教考模式的单一老化

“计算机组成原理”课程的教学主要采取“灌输式”的教学方法。这种传统的教学方法对于理论性强、难度大的计算机组成原理的教学来说，无法调动学生的主观能动性，忽略了学生的主体地位。在考核方式上，传统的闭卷考试只会造成学生忽略实践环节，局限于对课本知识的死记硬背，无法有效提高学生的动手能力和创新能力。

二、建构主义理论的主要思想