计算机科学原理范文

导语：如何才能写好一篇计算机科学原理，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：阶梯化教学；教学实践；“计算机组成原理”课程

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1672-5913 (2007) 20-0050-03

1引言

足够长的杠杆可以撬动地球，足够多的阶梯可以攀登顶峰。

如果说计算机科学是一个金字塔，“计算机组成原理”课程无疑是这个耸入云天的金字塔的底座之一。无论是计算机硬件技术还是软件技术，无一不与“计算机组成原理”课程直接或间接相关。在计算机教育大环境悄然改变的今天，像“计算机组成原理”这样传统的基础课程教育模式的改进也需要与时俱进。

阶梯化教学模式是指对一门课的教学在不同的阶段针对不同的学生以多种多样的且逐阶向上的形式开展起来，以达到最大限度地理论联系实际，科研结合教学，培养学生综合素质之目的的一种教学方法。

2 “计算机组成原理”阶梯化教学的特点

对于“计算机组成原理”课程而言，阶梯化教学的实现包含多方面含义：

(1) 多样化。打破以往“计算机组成原理”课程理论讲授配合少量实验的单一形式，增加了课程设计、开放实验室项目和毕业设计等多个实践教学环节，实现了教学环节的多样化。

(2) 最大化。最大可能地发挥学生的主观能动性，最大程度地理论联系实践，最大限度地与最新技术接轨，以达到培养学生兴趣，开发其潜能的目的。

(3) 阶梯化最重要的一个含义是“逐阶向上”的含义，也就是多种教学方法应用的几个层次是逐渐升高的，就像上楼梯一样。如图1所示，理论教学无疑是第一个台阶，实验教学就是第二个台阶，其余逐渐升高的台阶顺次是课程设计，开放实验室项目，毕业设计环节。一个学生在这几个环节中拾阶而上，终于登顶的时候，他将看到一个无比广阔的发展空间。

(4) 合理的阶梯宽度分布。阶梯的宽度表现为持续时间的长短，参与学生的人数，教师辅导的程度等。由于每一级台阶的性质、目的、内容不同，每一级台阶的宽度也不相同，选择一个合适的宽度比例对于最终阶梯化教学的成功也是非常重要的。

(5) 必需的硬件设施。“欲善其工，先利其器”，一种教学改革方法如果没有相适应的硬件设施，那么就只能是纸上谈兵了。“计算机组成原理”多媒体教学软件和一种或几种实验系统对实现这种阶梯化教学是非常必要的。

3阶梯化教学的具体实现

下面就详细介绍一下各步阶梯的具体实现。

(1) 第一层阶梯：减而弥精的理论教学

由于“计算机组成原理”课程的重要基础课位置，以往该课程的理论学时是非常大的，伴随计算机教育环境的变化，理论课时的压缩是必然的。理论课时一般由64~72压缩至48~56。但压缩不意味着粗糙，也不意味着缩减。在缩小的课时里完成大纲要求，且求精求全，这就需要充分利用计算机。多媒体教学软件可以在很短时间内生动形象地解释复杂知识点，帮助学生快速掌握重点，难点。而网络教学平台的应用则可以通过帮助学生做好预习、复习、测试、解惑等来实现课堂教学的辅助。计算机手段的应用可以使理论教学缩而不少，减而弥精。

(2) 第二层阶梯：推而广之的实验教学

缩减理论课时的同时，实验教学要推而广之。这里的推广包括两个方面，一个是在有可能的情况下适当地提高实验学时；另一方面要加大有限实验课时的无限空间，内容加多、知识加深、范围加大。实验课时可在10~16学时之间。在教学中有一个普遍的问题就是如何因材施教的问题。实验课程是面向所有学生的。在学生中，接受能力、动手能力、自身努力的程度就有很大差异，在确保规定课时中完成教学任务的同时，还要求最大限度地发挥学生的主观能动性是我们面临的一个问题。为此可采取如下措施：

其一，修订适合本校特色的实验指导书。

其二，严抓学生的预习工作。

实验教学是阶梯教学的第二级台阶，却是实验教学的第一级台阶，在这个层次上可以使每一位学生对理论教学有一个感性的认识，初步建立整机结构思想。很多理论课上抽象的知识在实验课上得到了具体的体现。实验课常常是使学生感到豁然开朗的一个环节。

(3) 第三层阶梯：渐入佳境的课程设计

“计算机组成原理”课程的实验教学的特点是每个实验只涉及计算机组成结构中一个或几个设备的工作原理。增加一种面向所有学生的课程设计，以完成一个较为综合的题目是使组成原理实践教学渐入佳境的关键一步。课程设计时间及题目在各个学校有着很大区别，一般说1~2周较为合适。本学校应根据实验学时长短及后续实验环节设置情况相应调整。进入课程设计环节的学生已经有了一定实践经验，加之课程设计时间相对较长，所以教学方法就要变化了。课程设计指导书的内容要比实验指导书粗略，只应该包括设计任务和一些设计所需的数据，指导教师也仅对学生进行方向性指导，全部设计原理图、连线、设计步骤、设计测试都由学生自行完成。指导教师仅对其进行关键技术的指导。充分放手让学生自行设计。

通过课程设计这一环节，应该说每一个按照要求走完这三步台阶的同学都掌握了计算机整体结构的概念，且具备了相当强的动手能力。他们关于组成原理的知识结构，知识体系已达到了本科计算机专业的要求。如果还想更进一步的话，就可以登上下面的阶梯。

(4) 第四层阶梯：更上层楼的开放实验

“计算机组成原理”开放实验室项目可以只对部分感兴趣的同学开展。这里开放的含义就是实验室每天至少8小时开放，教师有针对性地指定一个或几个题目，并选择固定的时间进行指导，而学生可以在实验室开放的任意时间到实验室完成项目，以培养对硬件具有特殊兴趣的同学向更深更广的知识领域发展。

其一，人员以每位教师指导15人，3人为1组最适宜。

其二，设计题目可以运用EDA技术对ISP芯片进行开发。

其三，整个项目的实现分为4个阶段：熟悉题目、设计逻辑和写代码、代码调试与测试、总结并写出设计报告。

这一级台阶的设立可以有效地改变学生心中“计算机组成原理”离实际太远的一种印象，同时学生可以建立起硬件软化的概念。这是使参与到项目中的学生完成量变到质变飞跃的一个环节。

(5) 第五层阶梯：已入佳境的毕业设计

计算机本科生的毕业设计题目在各个院校都极少有与“计算机组成原理”或者系统结构直接相关的题目。除了教师重视不够以外，缺乏相应的设备也是一个客观的原因。伴随着实验系统的改进，EDA技术的发展，综合运用计算机组成原理、计算机系统结构、数字逻辑与数字系统、硬件描述语言的毕业设计题目已经成为可能。作为教师，提供一个平台、一个指引、一个机会就很有可能成就一个计算机应用领域的栋梁之才。

毕业设计题目的完成是培养真正的硬件人才的有效途径。能够走完这一步台阶的学生具有更强大的就业竞争力。五层台阶总结如下图：

4实践效果

“计算机组成原理”课程的阶梯化教学改革在辽宁工业大学计算机科学与工程学院进行了3年的试点研究，取得了较好的效果。理论课时完成了基础理论的讲授，实验课上学生理论应用于实践，验证了书本上的理论知识，也真正理解了理论。在课程设计中，学生在课外查找各种资料，使自己在实验室的设计和实践尽善尽美。每年有15名同学参与到开放实验活动中，培养了自主分析问题、解决问题的能力。有少数同学在毕业设计中选择了与组成原理有关的题目，其中有一名同学的毕业设计论文获得了校优秀毕业设计论文一等奖荣誉。

两位笔者直接主持和参与了这三年的试点研究工作，在此之前笔者有十年的“计算机组成原理”教学经验，可是采取阶梯化教学之后，笔者才真正感受到为人师的成就感。尤其是在开放实验和毕业设计工作中，学生由最初的茫然无知，经过不断的实践与理论相印证，一直到最终的深刻认识，他们几乎是非常兴奋地感受着求知的乐趣。学生中有多人考取了研究生，进一步深造。可以说他们的成功也部分归功于“计算机组成原理”阶梯化教学手段的开展。

“计算机组成原理”的课堂教学、实验教学、课程设计、开放实验室项目和毕业设计这五个环节面向不同的学生，从不同的层面实现了“计算机组成原理”课程教学的阶梯化理念，从根本上解决了专业基础课理论脱离实践和学生不重视、学习无兴趣的弊端。

为人师者不仅要用知识丰富学生的大脑，增长其才干，更应该用为学生搭建通往成功之路的阶梯，在能力范围内尽可能地将学生送入更高的平台。“计算机组成原理”的阶梯化教学就是一个很好的尝试，并在实践中取得了一定的成就，其阶梯化的思想可以应用到其他学科、甚至其他专业。

参考文献

[1] 白中英，杨春武. “计算机组成原理”题解、题库、实验[M]. 北京：科学出版社，2004，(6).

[2] 白中英，杨春武，冯一兵. 计算机硬件基础课实验教程[M]. 北京：清华大学出版社，2005，(7).

[3] 刘芳，戴葵，刘芸，王志英. “计算机组成原理”中设计性环节的教学探讨[J]. 计算机教育，2007，(4).

[4] 金海溶，周苏，孟学多. 用实验方法改革汇编语言程序设计的教学[J]. 计算机教育，2007，(1).

作者简介

白媛，辽宁工业大学计算机科学与工程学院计算机科学与技术教研室，从事以“计算机组成原理”为主的计算机应用技术教学与科研工作13年。

篇2

摘 要：文章首先介绍国外相关课程的实践教学情况；在分析对比国内计算机组成原理课程实践教学情况的基础上，提出相应的实践教学改革思路，规划出一整套实践教学方案。南京大学在相关课程的实践教学方面对这些改革方案进行了探索，实践结果表明，这种改革方案是有效的。

关键词：计算机组成原理；实践教学；教学改革；课程实验

作者简介：袁春风，女，教授，研究方向为Web信息检索与本文挖掘、多媒体文档处理、计算机体系结构；张泽生，男，高工，研究方向为计算机体系结构、嵌入式系统；蔡晓燕，女，工程师，研究方向为微电子技术、嵌入式系统；杨若瑜，女，副教授，研究方向为图形图像处理；王帅，男，讲师，研究方向为计算机体系结构、嵌入式系统。

1 计算机组成原理实践教学改革的必要性

计算机组成原理是计算机专业最重要的核心基础课之一，在整个计算机专业教学中起着重要的承上启下的作用。该课程对于学生完整地理解计算机系统的层次结构，系统地建立计算机整机概念，培养学生对计算机系统的分析、应用、设计及开发能力，都具有非常重要的作用。

从国内高校计算机组成原理课程的教学情况来看，大部分高校都把它当成一门纯硬件课程进行介绍，最多加入一些汇编程序设计方面的内容。对于课程的实验内容，大多数高校还是停留在验证性实验阶段，这样的教学理念和实验内容，没有让学生参与和经历从高级语言程序到机器代码、从机器代码到机器结构的转换过程，也没有让学生针对一个给定的指令系统，分析设计出实现该指令系统的计算机基本部件和

完整框架结构，因而，很难使学生能够真正了解计算机系统的工作原理和硬件系统结构，实验手段和教学内容与现代计算机技术的发展水平和实际情况脱节，与国外一流大学相比有很大差距，因此，迫切需要进行教学内容和教学模式的改革探索，特别是实践环节的教学改革。

2 国外一流大学相关课程及其实验情况

为了更好地规划相关课程的课程体系和教学内容，改革现有的实践教学模式和教学内容，我们对美国几所一流大学计算机专业相关课程的实验情况进行了跟踪调查。表1给出了对MIT、UC-Berkeley、Stanford大学、CMU这四所大学相关课程的实验情况总结。这些信息源自这些大学相关课程的最新课程网站[1-7]。

表1 美国部分大学计算机专业相关课程实验教学基本情况

从表1可以看出，这些学校开设的相关课程都只要求选课学生具有C语言或同类编程语言的程序设计基础，能熟练使用计算机即可。MIT的相关课程更偏重于硬件底层，UC-Berkeley的次之，而Stanford和CMU的类似，主要从程序员角度介绍计算机系统，更偏向于系统软件层面。

MIT的相关课程“Computation Structures” 同时面向EE和CS两个专业开设；其实验教学模式是通过各类模拟器实现从门电路特性、汇编、处理器到I/O等偏硬件层面上的分析和设计实验。

UC-Berkeley的相关课程从2011年开始有比较大的改变，原先的课程名称为“Machine Structure”，现在改为“Great Ideas in Computer Architecture”；所用教材除了原先使用的一本关于C语言和一本关于计算机组成与设计方面的以外，还将一本关于数据中心计算机系统的教材增加为课后阅读材料；涉及的实验项目也有非常大的改变，原先的14个实验主要分五类：C语言编程实验、汇编程序设计实验、流水线CPU等硬件逻辑电路设计实验、Cache和虚存的模拟实验、多核多线程编程实验，改进后的课程实验增加了云计算平台上的数据级并行编程(MapReduce)和多线程编程(OpenMP)实验等，让学生通过实验体验不同粒度下的并行处理技术。

Stanford大学和CMU的相关课程所用教材一样，实验内容也差不多，通过一组精心设计的C语言编程实验，使学生能够更好地了解高级语言程序转换为机器代码的过程，深刻理解底层机器的系统结构(包括指令格式、数据表示、寄存器组织、Cache结构、虚存空间的映射等)，提高编制高效程序和调试程序的能力，并为后续的体系结构、编译技术、操作系统等课程打下良好的基础。

通过对MIT、UC-Berkeley、Stanford大学和CMU等多个美国一流大学在相关课程方面教学情况的跟踪，我们发现，除MIT由于CS和EE一起开课而使课程内容较偏底层硬件外，其他三所学校相关课程的教学内容和实验内容基本类似，其教学理念和教学思路也非常相似，基本上都是按照“C语言程序汇编语言程序机器目标代码处理器结构”为主线组织内容，都是站在计算机系统的高度来阐述计算机硬件系统的结构和设计思想，以程序员的角度来认识计算机系统，强调软件与硬件的关联，使学生能很好地在高级语言程序、汇编语言程序、机器指令代码和机器结构之间建立相互的对应转换关系，以建立对计算机系统的整体认识。特别是这些大学相关课程的实验内容都和课堂教学内容完全一致，课堂所学内容就是学生需要动手实践的内容，在考核中实验和大作业占有50%～60%的分值，由此可见，国外一流大学对本课程的实践教学环节是非常重视的。

通过对上述几个大学相关课程的跟踪调查，我们还发现，虽然它们的相应后继课程名称不同，但课程的实验内容类似，都要求用硬件描述语言在FPGA上进行流水线处理器设计等实验，而且基本上以RISC处理器的典型四段或五段流水线CPU设计为目标。这方面的实验，对EE和CE的学生是必须做的，而对于CS的学生，有些学校则没有要求必须做。

3 实践教学存在的问题

目前，国内已经有一些高校的计算机组成原理或同类课程通过借鉴国外一流大学的先进做法，在教学内容和教学模式等方面正在进行改革，取得了较好的教学效果。但是，绝大多数高校基本上还是沿用传统的教学理念，教学内容还停留在对计算机硬件系统的基本构成和基本设计原理性介绍方面，既不像国外EE或CE专业开设的类似“数字系统设计”那样的硬件设计课程，能够让学生真正了解如何用硬件描述语言通过FPGA来设计现代计算机硬件系统；也不像UC-Berkeley的CS专业开设的“Machine Structure”那样介于软、硬件之间的课程，能够让学生深刻理解程序如何转换为机器代码并在硬件上执行的过程；更不像Stanford大学和CMU的CS专业开设的COS和ICS两门课程那样，能够让学生从程序员角度理解计算机系统底层的关于硬件结构和系统软件的重要概念及其相互关联。因此，目前大多数高校的“计算机组成原理”课程的教学，既没能达到培养学生利用现代化工具进行实际硬件设计的能力，也没有让学生学会运用机器底层硬件和系统结构知识来开发高效软件和调试程序，更没有通过该课程让学生建立起计算机软、硬件系统的整体概念。特别在实践教学方面，与国外同类课程相比更是相差甚远。

与国外一流大学相比，国内高校的计算机组成原理实践教学普遍存在以下几个方面的问题。

1) 各专业的实验要求没有区分。

国内绝大多数高校都会把计算机组成原理课程作为计算机所有相关专业的必修课，但实际上对于不同专业，其教学目标和实验要求是不同的。国内本科计算机相关专业设置名目繁多，不同的学校相差很大，有的学校只有计算机科学与技术一个专业，有的学校还有软件工程、计算机工程专业，还有一些学校甚至还有信息安全、信息工程、计算机应用、物联网等专业。很明显，不同专业的培养目标是不同的，因而，对于计算机组成原理的实验要求也是不同的。目前，国内该课程的实验大部分是功能部件的验证性实验和微程序设计实验，有些学校会有汇编程序设计实验，也有学校不做实验，还有少数学校采用EDA方式进行CPU设计等实验。但是，绝大多数学校选择实验内容和实验方式时，并没有考虑到不同专业的不同要求。

2) 和课堂教学内容不能很好配合。

由于传统的计算机组成原理实验系统和实验设备是由公司或其他单位开发的，无法自主确定实验模式和实验内容，因而，很容易造成实验内容和课堂教学内容不能很好配合的问题，造成实验效率低下，并且不能很好地起到巩固课堂教学的目的。

3) 实验内容缺乏系统性和先进性。

传统的验证性实验通常是在部件级进行验证实验，通过插拔连线、拨动开关、编制微程序等方式与实验系统进行交互，因而无法构建一个完整的计算机硬件系统的综合设计实验。此外，绝大多数高校在该课程教学中没有软件编程实验和Cache、虚存等相关模拟实验。

4) 实验平台和实验手段落后。

没有采用现代化的EDA工具软件和CPLD/ FPGA实验平台，更没有像国外大学那样，利用各种模拟器、云计算平台、仿真系统，以及各种编程开发工具来进行实验，导致学生缺乏利用先进工具和平台进行学术研究和项目开发的能力。

5) 实验过程管理和考核机制不完善。

国内实验系列教师普遍缺乏，而助教制度又极其不完善，不像美国大学那样，每门课可以配备7、8个，甚至十几个领助研费的助教，因而在实验过程管理上很不完善，特别是实验的检查、考核和反馈等很难做到像美国大学那样到位，这也大大影响实验教学的效果。

4 实践教学改革和成效

针对目前计算机组成原理实践教学存在的问题，我们在对美国一流大学相关课程实验情况的考察研究基础上，提出了相应的改革思路和实践教学方案，并在近年来的教学过程中，逐步进行了探索实践。

目前，我系开设的相关课程是计算机组成与系统结构和专门的计算机组成实验课程，与国内大多数高校开设的计算机组成原理相比，我们强化了流水线CPU设计方面的内容。其先行课程除了C和C++程序设计课程以外，还有数字逻辑电路及其专门的实验课程，学生会在这两门课程中学会EDA设计的基本方法，并具有简单数字系统设计的基本能力。而计算机组成原理方面的实验实际上包含了国外类似于数字系统设计课程中的一些实验。

根据本课程内容抽象、概念枯燥，以及实践性强的特点，我们采用了编程实验、硬件设计实验和创新实验三阶段递进式的创新型实验教学方案。为了保证对实验过程的严格管理和加强对学生的指导，我系每年专门招收7～10名硕士研究生组成实验辅导小组，在每年暑假由实验指导小组的老师先对他们进行培训，然后他们再在实验过程中辅导学生，并对实验结果进行检查。

编程实验是在进行理论课教学的同时要求学生完成的一组实验。通过编程实验使学生能从程序员角度深刻理解教学内容中比较抽象的一些概念和知识，例如，机器代码的表示、高级语言源程序与机器代码的对应关系、数据的表示和运算、访存异常(存储保护错)、运算结果溢出、大端/小端方式、对齐存放、Cache结构和程序访问局部性的关系、虚存地址空间的构成、静态数据区和堆区/栈区的区别、系统性能评测方法等，使得课程内容对学生来说不再是抽象、枯燥的概念，而是能够通过对程序的调试跟踪，以及对程序运行结果的分析，将这些抽象的概念变成容易理解的看得见的具体数据。这样，不仅有助于学生对教学内容的深刻理解，而且培养了学生学习本课程的兴趣，增强了学生的编程动手能力，特别是将底层机器级概念运用到编程设计和调试中，这对于提高学生编写正确、高效的程序和增强程序调试能力，是非常有帮助的。同时，也让他们了解到将来即使不从事计算机硬件设计工作，本课程学到的知识和培养的专业意识在今后的软件开发或计算机科学研究工作中也是非常有用的。

硬件设计实验是在理论课程结束后的一个学期专门开设的计算机组成实验课。要求学生用硬件描述语言在FPGA板上进行硬件设计，并最终实现一个实际的流水线CPU。由于在课堂教学内容中加大了对CPU设计、特别是流水线CPU设计的力度，使学生打下了很好的理论和技术基础。将实验内容与课堂教学完全结合起来后，改变了原先课堂教学和实验教学内容脱节的现象，因此，除了实验教材外，课堂教学的教材本身也成为了实验教材的延伸。为了加强对学生的计算机系统尤其是CPU设计能力的培养，我们提出并进行了“以流水线CPU设计为核心”的高起点创新性实验教学改革，采用“基于硬件描述语言和FPGA，以功能部件设计为先导，单周期CPU和多周期CPU设计为过渡，最终实现流水线CPU”的实验教学方法。学生通过亲自体验从设计、实现到验证的整个过程，大大加深了他们对课程内容的理解，不仅掌握了CPU设计的理论知识，也深刻理解了整个计算机系统的设计思想和方法，并使所学知识转化成了运用知识的能力，同时还培养了部分学生对计算机硬件设计的兴趣和信心。

创新实验课是在相关课程结束后对少数对计算机底层软/硬件设计特别有兴趣的学生开设的开放性实践教学活动。我们意识到，国家迫切需要一批能掌握先进的CPU和系统软件等计算机核心技术的尖端人才，这是高校计算机人才培养的重要任务之一。基于本课程在计算机系统中的重要核心地位和在计算机人才培养中应起的作用，我们提供了相关的创新实验室，为这些学生提供全方位的实验支持。学生可以自主选择创新项目，实验室提供相应的实验平台和条件，并配备指导教师或研究生助教进行全程指导。目前已经有4、5个创新团队完成了相应的创新实验项目，其中包含了江苏省级重点和南京大学重点创新项目，还有一个团队设计实现了一个与MIPS32 2.62兼容的82条指令的五级流水线CPU。参加创新实验项目的绝大多数成员都被保送进了中科院、北大等国内一流大学和科研院所，也有一些同学得到了美国著名大学的青睐，选择出国继续深造。

5 结语

计算机组成原理课程的地位和特点决定了在该课程教学过程中加强实践环节的重要性。国外一流大学都非常注重该课程的实验教学，实验内容和手段不断更新，而且特别注重对实验过程的管理和对实验成绩评定的公平性。近年来，国内一些大学也开始对该课程的实验手段和实验内容进行改革，取得了一定的

成效。但是，大部分高校还在采用传统的实验模式与国外一流大学相比差距较大。

我系在本课程的实践教学方面进行了一些有益的探索，实践证明，采用新的实验内容和实验手段，对于学生全面掌握课程内容、培养分析问题和解决问题的能力、增强实践动手能力、提高科技创新意识等各方面都是非常有用的。由于我们实验改革时间不长，只是处于探索阶段，因此，实验内容和实验模式还很不完善，特别是编程实验内容，还有很多典型问题可以设计让学生进行编程体验，实验管理中也还存在很多问题需要解决，包括如何合理评定实验成绩，如何防止抄袭等。此外，如何规划衔接好上下游课程之间的实验内容也是今后需要重点考虑的问题。

参考文献：

[1] MIT. Computation Structures [EB/OL]. [Spring 2011]. 6004.csail.mit.edu/.

[2] UC Berkeley. Machine Structures[EB/OL]. [Spring 2011]. inst.eecs.berkeley.edu/~cs61c/sp11/.

[3] UC Berkeley. Components and Design Techniques for Digital System[EB/OL]. [Spring 2011]. inst.eecs.berkeley. edu/~cs150/sp11/.

[4] Stanford University. Computer Organization and Systems[EB/OL]. [Spring 2011]. stanford.edu/class/ cs107/.

[5] Stanford University. Digital Systems II[EB/OL]. [Winter 2010]. stanford.edu/class/ee108b/.

[6] CMU. Introduction to Computer Systems[EB/OL]. [Summer 2011]. cs.cmu.edu/~213/.

[7] CMU. Introduction to Computer Architecture[EB/OL]. [Spring 2011]. ece.cmu.edu/~ece447/.

Teaching Reform of the Principle of Computer Organization Lab Course

YUAN Chunfeng, ZHANG Zesheng, CAI Xiaoyan, YANG Ruoyu, WANG Shuai

(Department of Computer Science and Technology, Nanjing University, Nanjing 210093, China)

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关键词：公共计算机基础课程；独立学院；教学改革；分类分层次；任务驱动

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)16-3999-02

Exploration on Teaching Reform in Public Computer Basic Courses of Independent Institute

ZHENG Chan-juan

(Department of Computer, Zengcheng College of South China Normal University, Guangzhou 511363, China)

Abstract: First, the teaching status and problems of public computer basic courses of independent institute have been analysed. The main problems are varying computer skills students and low efficiency of teaching, as well as other problems. Then according to those issues, the solution of teaching reform has been presented. The solution includes carrying on categorical and hierarchical teaching and amending teaching methods ,as well as improving the quality of teachers and learning interest of students and so on.

Key words: public computer basic courses; independent institute; teaching reform; categorical and hierarchical; mission driving

随着计算机技术和网络技术的飞速发展，计算机应用已经广泛的渗透到社会生活中的各个领域，且发挥着越来越重要的作用。因此掌握计算机应用基础知识，提高使用计算机的能力，是21世纪人才必备的基本素质。那么如何有效培养大学生应用计算机的能力就成为高校非计算机专业公共计算机基础教育的重要课题之一。

独立学院是我国高等教育中的一种崭新的教育模式，其独特而灵活的人才培养机制在培养面向社会、面向需求、面向应用的高级实用型人才方面具有先天的优势。正是由于独立学院与其他本科院校之间的差异，独立学院的公共计算机基础课程必然要体现出自己的特点。因此，对独立学院公共计算机基础课程进行教学改革的研究和探讨就显得非常有意义。

1 独立学院公共计算机基础教学现状及问题

目前，独立学院公共计算机基础教学的过程中，主要存在如下几个问题：

1）教学内容全校统一，但学生的计算机应用基础水平参差不齐。独立学院的计算机基础课程的授课对象绝大部分是非计算机专业的大一、大二的学生。这些学生中有的家境良好，可能很早就开始接触计算机，因此对计算机的操作就比较熟练；但也有部分学生来自贫困的家庭，他们在上大学之前可能根本就没有接触过计算机，对计算机的操作是一无所知。面对这些水平参差不齐的学生，如何安排教学内容就成为一个非常重要的问题。若教学内容太简单，那么基础较好的同学就处于吃不饱的状态，因为授课的内容对他们而言太简单；若教学内容太复杂，那么基础较差的同学可能就处于消化不良的状态，无法跟上教师的脚步，久而久之就失去了学习的兴趣。

2）采用传统的教学方法，也就是“老师讲，学生听然后练习”的方法，教学效率低。很多学生在学习计算机基础课程的时候存在着这样一种现象，就是上理论课的时候能够听懂老师所讲授的内容，可一到上机课需要自己动手操作的时候却感到束手无策，也就是理论和实践无法得到有效的统一。

3）学生不能将所学的知识和实际应用联系起来，解决实际问题的能力差。就拿学生们完成的毕业设计论文来说吧，很多学生经过了四年的学习依然无法独立完成论文的排版。有些甚至对基本的页眉页脚的设置、目录的设置及文章的分节都无从下手。笔者也担任过计算机科学与技术专业和信息管理与信息系统专业的毕业设计指导老师，对此有很深的体会，在和其他老师讨论的过程中得知他们也发现了同样的问题。

上述几点都说明计算机基础课程的教学存在着很大的问题，因此对计算机基础课程的教学改革就势在必行。

2 教学改革的方法与建议

2.1 开展分类分层次教学，实施因材施教

针对学生计算机基础水平参差不齐的问题，学院可以在新生入学之初组织一次全面的计算机理论水平和实践能力的摸底考试，从而了解每个学生掌握计算机的程度。根据考试的结果，将所有的学生划分为3个层次。在以后的教学中，针对不同层次的学生讲授不同的内容，确定不同的教学时数、教学目标和考核标准，开展具有针对性的教学，做到因材施教，使不同层次的学生都能学到真正的知识和技术。譬如，对零基础的学生，基本要求是能理解计算机的基本原理和基本方法，重点掌握Word、Excel、PPT等办公软件的使用；对具有一定基础的学生，应结合他们的专业需求熟练掌握Dreamweaver、Photoshop、Flash等软件；而对计算机有深入了解的那些学生，则鼓励他们选修一些自己感兴趣的课程。通过这些课程的学习，能够自主设计、开发出一些有价值有意义的东西。

2.2 推进教学方法的改革，完善教学手段

计算机基础课是实践性很强的课程，加上现在的学生个性鲜明突出，若还是采用传统的教学方法，也就是“老师讲，学生听然后练习”的教学方法，要提高教学效果是一件很困难的事情。因此对教学方法的改革也是一件迫在眉睫的事情。

在计算机基础的课堂上，可以尝试采用任务驱动教学法。任务驱动法是计算机教学中一个比较新的教学方法，但现在已发展的非常成熟。任务驱动是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法，它要求任务的目标性和教学情境的创建[4]。这种新型的教学方法要求老师首先针对某一个教学内容，设计一个能被学生完成的小任务。当然，这个任务需要满足以下的条件：首先，任务的完成过程是学习该教学内容的过程；第二，任务完成之后能收到良好的教学效果；第三，任务能激发学生的学习兴趣，促使他们去完成这个任务；第四，任务能将所学内容的理论和实践结合起来，若理论与实践脱节，该任务不是一个合格的任务；第五，任务不能太复杂，导致学生没有信心完成，但也不能太简单，在任务中需要设置几个具有挑战性的分任务，这些分任务能够培养他们独立分析问题、解决问题的能力和创新能力；最后，任务是可以评价的，当学生完成该任务后，能够知道自己完成的情况及是否达到了教学的目的。采用任务驱动教学法，逐步实现教学模式从传统的以老师为中心转向以学生为主体。这样可以充分调动学生学习的积极性，使学生从被动学习变为主动求知。而且，当学生完成任务的时候，学生会获得很大的成就感，这种成就感又会激发学生更大的求知欲望，慢慢地学生就会养成独自探索、勇于开拓进取的自学能力。

除了采用任务驱动教学法，在课后还可以采用基于Web的计算机网络辅助教学法。现在，不仅我院还有很多独立学院都建立了关于计算机基础课程的精品课程。关于精品课程的全部教学资源都可以上传到学院的主页，供学生自学、在线考试和交流。另外，还有很多教学辅导的方法。比如，每个星期安排一到两次的课外答疑，通过E-mail、QQ加强和学生的交流，及时解决学生在生活中、学习中遇到的困难等等。

2.3 加强教师队伍的建设，提升教师队伍的素质

教师是教与学活动中非常重要的一个组成部分。若要提高计算机基础课程的教学效果，必须要加强计算机教师队伍的建设，提升教师队伍的素质。可以从以下几个方面进行。第一，加强对计算机教师的培训，必要时安排教师进修学习。第二，教师要加强自身素质的提高。由于计算机技术日新月异，因此计算机教师要积极主动的更新自己所学的知识，有条件的情况下自主“充电”，及时了解自己所带学科的最新技术，并在上课的过程中将其传授给学生。同时，为了拓宽其知识领域，在课外时间也要积极涉猎不同的学科门类。

2.4 加强学生学习兴趣的培养，提高学生的学习兴趣

俗话说，兴趣是最好的老师。美国心理学家布鲁纳也说：“学习的最好动机，乃是对所学教材本身的兴趣”。浓厚的学习兴趣可以激发强大的学习动力，使学生自强不息，奋发向上。因此，教师在教学的过程中应加强学生学习兴趣的培养，调动学生学习的积极性。比如，教师可以根据学生的实际情况，在上课的过程中设计“知识问答”的环节并实行抢答机制，答对给予奖励，答错就惩罚。具体实施过程如下：首先，教师根据本节课所涉及到的知识点提出几个问题，然后在本次课的后20分钟开始进行知识问答。这样，学生就能在整个课堂中保持高涨的学习兴趣，学习效果当然就好了。另外，还可以准备一些能提高学生的实践能力和创新能力的课外练习题，在下次上课的时候将好的学生作品展示给其他学生。这样不仅能巩固所学习过的知识，也能提高学生的学习兴趣。

3 结束语

计算机技术的发展速度之快，是其他任何学科门类都无法比拟的。因此，公共计算机基础的教学也要不断的进行改革，不断的改进教学内容和教学方法，加强教师队伍的建设，努力提高学生的学习兴趣，使学生熟练掌握计算机的基础知识，并能够很好的将所学应用到自己的专业中，达到公共计算机基础教育的目的。

参考文献：

[1] 朱晓钢.地方综合性大学公共计算机分类分层次教学改革实践[J].电脑知识与技术,2010,6(34):9879-9880.

[2] 常晓娟,贾成伟.公共计算机课程教学方法探讨与研究[J].黑龙江科技信息,2010(10):176-176.

[3] 刘晓明.对独立学院公共计算机教学改革的思考[J].硅谷,2009(20):166-166.

[4] 宋丽.任务驱动教学法在大学计算机基础教学中的探索[J].电脑知识与技术,2009,5(21):6002-6003.

[5] 姬朝阳,赵纪涛.公共计算机基础教育与创新能力培养探讨[J].教育与职业,2010(18):133-135.

[6] 付世凤,王丽丽,陈瑞志. 独立学院公共计算机课教学[J].企业导报,2010(7):222-223.

篇4

关键词：独立学院　公共计算机课程　教学改革

中图分类号：G642　文献标识码：A　文章编号：1002-2422(2010)02-0042-02

1　独立学院计算机基础教学现状与问题

公共计算机基础课程是独立学院全校公共基础课之一。第一学期主要学学计算机基础，内容包括Win-dows XP、办公自动化软件、网络基础知识、Interact的使用和数据库应用。第二学期开设与计算机等级考试相应的程序设计语言课程Visual Foxpro，而后几乎不再涉及计算机课的学习，没有延续计算机的学习。目前独立学院计算机基础教学主要存在以下几方面的问题。

(1)教材跟不上时代和社会的要求，缺少具有独立学院特色的教材。

(2)学生计算机知识起点不一，而教学要求统一。

(3)教学方式重理论轻应用，教学效率低。

(4)教学纯粹跟着等级考试走。

2　教学改革探索

2，1教学计划的修订

目前公共计算机教学计划定在第一学期和第二学期，公共计算机课程与其他基础课教学同时开设，学生是大一新生，第一学期学习压力不大，一般情况是大班上课，学生容易形成厌学心理。从第二学期开始，学生还有英语等级考试的压力，学生经历了“太轻松”的一学期之后学习压力突然加大了。当面对这种压力时，很多学生认为学计算机的基础课“太简单”了，主观上就开始忽视公共计算机课程的学习，到后继课程如计算机程序设计、计算机语言类课程时，就会有一些学生掉队。

2，2教学内容的调整

计算机基础课程是一门理论与实践相结合的课程，理论与实践相辅相承，理论是基础，实践是手段，应用是目的。很多大学生存在这样一种情况，上课听老师讲授的内容都能听懂，但是当需要自己操作时就无所适从，即课堂授课理解和自己真正动手实践不能统一。故提倡教师重点讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法，从而更全面地发挥学生的学习自主性和自学能力。例如：在讲Exeel表格计算时，只给学生讲一些典型常用的函数公式slim、average、if等，而其它不常用的公式只讲方法，留给学生课后去自学并上机实际操作。每节课总是留下一些时间回答学生在上机中遇到的问题。而上机课只是在一些重点的、难懂的地方演示给学生看，其他时间留给学生去摸索创造，这样的学习效果往往比学生从头到尾在教师安排、监视下学习效果要好得多。

目前公共计算机课仍然在开设计算机基础和VF，但很多学校已经开始开设基础和C语言。因为虽然VFP有自己独有的特点，但随着时展，很显然不能满足各个方面的需要，学生和社会认可度下降。面对这样的问题，采取“1+x”的教学模式可以较好地解决问题。其主要原则是：充分注重学生的主动性，让学生在老师的指导下自己来选择所学课程。“1”为计算机基础课，而“x”是学生任选课，可以是VFP、VB、Access、c语言等。“1+x”模式教学由于是学生自己选择课程，因此很好地提高学生的学习自主性，同时也对培养学生学习兴趣有很好的帮助。

2，3教学方法的改革

2，3，1模块化教学为主，案例式教学为辅

针对不同专业计算机应用能力的要求不同，公共计算机的教学可以采用模块化教学法(MES)，即以现场教学为主，以技能培训为核心的教学模式。例如，可将计算机基础课的内容分为五个模块，即Word、Excel、Os、Powerpoint和网络知识：VFP程序设计课程可分为六个模块，即表操作、数据库的操作、表单、菜单、报表、程序设计等。教学中，采用模块化教学为主，以案例式教学等其他教学法配合教学，借助公共计算机精品课的网路平台指导学生，这样可让学生自主、自由地学习，提高学习效率。

2，3，2兴趣教学，提高学生注意力

对刚入校的学生来说，计算机学习对他们极具吸引力，教师应充分利用这一点，象课堂授课一样，备好每一节上机课，精选上机操作题，使学生在上机时有明确的目标，才能达到事半功倍的效果。目前，学生上机操作大都是自行练习，缺少上机目的和教师认真而细致的指导，上机效果欠佳。应要求教师根据选好的上机题，指导并督促学生达到预期的要求。教师在选择上机题的时候，一要紧扣教材内容，二要切合学生实际，使学生能够在操作中找到兴趣，掌握知识，提高学生计算机的应用能力。

2，3，3讲座形式“任务驱动”教学模式

大多数教师在进行计算机公共基础课程教学过程中，采用“照本宣科”教学模式，完全按照课本的内容顺序逐条讲解给学生，使课堂内容平铺直叙，使得教学效果不太理想。学生上课似乎听懂，下课后却不能将内容衔接起来，久而久之使学生失去对该门课程的学习兴趣。提倡“任务驱动”教学模式，将上课内容通过特定的任务衔接起来，使学生通过完成任务来学习，活跃了课堂气氛，提高了学生的学习兴趣。下面是开展课堂教学讲座的实例：主题是计算机的组成及性能。

现实生活中如果要买一台电脑，为什么有的价格高有的很便宜?讲座中很多人关心听了可以解决什么问题，有了问题就有了兴趣和动力。开始讲座后，马上可以提供给大家一个当前市场的“装机配置单”，说明无论懂不懂计算机知识，如果要买一台电脑，从电脑公司见到的就是这样一个比较专业的配置单，说明微型计算机的组成部件、各个部件大概是怎样联系起来的就水到渠成。这里引入了许多专业术语，但同学们想到无论是谁都会很自然地遇到，反而大家会有一种急切想听下去的欲望。大家都知道现在的计算机很先进而且更新换代比较快，围绕这个问题可以漫谈发展史、分类、基本原理等等。接着再抛出一个问题：同样都是电脑，有的甚至外观一样但价格却有很大差异，为什么?为解决这样一个问题，就必须了解衡量计算机优劣的各项性能指标。在说明容量单位、周期频率、字长等性能指标时，就可以联系“信息高速公路”来说明。之后说明之所以买电脑时价格有差异，是因为买到的东西容量大小、速度快慢、配件多少、售后服务等方面存在差别。在同学们按一定的逻辑很顺利地听到上面的讲解后，可以总结性地告知计算机的系统组成及性能指标。看似无心的转到一个听众比较熟悉的多媒体概念，指明多媒体的元素、特点、应用后，再引入安全问题，通过计算机病毒的实例可以很生动地说明病毒的定义、特点、类型及传播途径等。这样的一个讲座引人入胜并可以灌输丰富的内容。

2，4加强团队建设，提升教师业务能力

加强对计算机教师的培训，提高教学质量。计算机科学发展日新月异。教师要跟上新技术的发展，也迫切需要不断更新知识，提高水平。所以应加强对计算机教师的培训，积极创造条件让教师进修学习，如鼓励资助教师攻读更高学位，更新知识结构，使教师始终站在科技发展的前沿阵地，时刻跟踪本领域的学术动态，以便更好地进行计算机教学。建立一支以事业为大局，以教学为中心，以“志业、敬业、专业、乐业”为标准的职业化教学团队。

作为现代新型教师应向学习型发展，注重教学相长、知识更新、与时俱进。信息技术广泛深入快速发展。致使教师无法做到先知先觉，更无法实现传统意义上教与学。比如许多新技术的出现，作为老师，如果不知道，还停留在老的技术层面上，那么可能就在教学过程中延续了老的一套，对于学生来说，是一个很大的误导，学生也不能及时全面地接触到新事物。因此，教师必须主动地进行知识的更新和“充电”，自觉拓宽知识领域，了解所教学科的发展动态和各学科之间的相互联系，将最新的、最实用的知识和技能传授给学生。以扎实的专业知识、丰富的相关知识、加上最前沿的专业知识和先进的教学方法传授知识，必将大大激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

2，5注重学生兴趣的培养

兴趣是最好的老师，是学习的内部动力。教学实践表明，通过趣味教学，能充分发挥学生潜在的积极性和主动性，激发学生的学习热情，营造良好的学习氛围。为此，根据学生的实际，设置大量能提高学生动手能力与创新能力的课后练习和课后实验题，下次上课时会把做的好的学生的作业给大家展示。这不仅能让学生巩固本节课内容还能调动学生的创作热情。

篇5

关键词:计算机组成原理;理论教学体系;实践教学体系;硬件实验

中图分类号:G642 文献标识码:B

“计算机组成原理”课程是计算机科学与技术、软件工程等相关专业本科生的主干核心课程,是必修的专业基础课,同时又是硕士研究生入学专业基础课全国统一考试的科目之一,在计算机及相关专业本科生的教学计划中起着承上启下的重要作用。

随着计算机技术的飞速发展,“计算机组成原理”课程的内容也不能一成不变,只有保证课程教学内容及实验手段的先进性,才能确保课程教学效果的优秀性。目前,“计算机组成原理”课程的理论教学体系比较成熟和完善,但实践教学体系建设相对滞后,实验内容和实验手段比较落后。造成这一现象的原因除实验条件等客观因素以外,也与国内高校中实际存在着的“重理论,轻实践”、“重软件、轻硬件”的倾向是分不开的。

1理论教学和实践教学必须有机结合

“计算机组成原理”课程首先强调基本概念和基本原理的学习,对计算机的各大基本部件的组成原理、设计方法及相互关系都进行了较详细的介绍,使学生了解计算机系统的层次化结构概念,熟悉一些典型的有代表性的计算机结构,弄清硬件与软件之间的接口界面,建立起一个完整的计算机系统的整机概念,为后续课程的学习准备必要的硬件方面的基础知识。同时本课程又具有很强的实践性,必须注重理论与实际应用相结合,以避免理论和实际脱节。在计算机技术飞速发展的今天,硬件的许多理论知识只有通过实验环节才能加深理解,实验将使学生掌握计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的技能。培养和训练学生的动手能力、创新能力以及认真、严谨的科研作风。

我校的“计算机组成原理”课程共分理论和实践两门独立的课程,其中理论课程56学时(3.5学分),实践课程32学时(2学分)。两门课程均有独立的教学大纲,均为必修环节,分别单独在不同的学期设置,单独计算学分,单独考核。理论和实践课程的比例为1.75∶1。

在理论教学中,我们在参考CC2005课程体系和CCC2002对“计算机组成原理”课程所列知识点的基础上,不断完善课程的教学大纲和教学内容。在讲授基本原理的过程中,注意融入计算机发展的新技术和新动向,注重基础理论与先进技术的融合。使得本课程内容既符合计算机技术的发展潮流,又具有专业基础课的相对稳定性。56学时的理论课程全部采用课堂教学方式,以多媒体课件为主,适当使用一些板书。教学中注意与学生的交流和互动,经常会向学生提出一些小问题,请学生思考并回答。讲课中注意多举例,多比喻,将深奥、难以理解的问题与日常生活中的实际例子相对应。

实践课程安排在短学期,暑假前三周,以学生动手为主,在硬件实验室中进行,这样做的目的是为了使学生有一段相对集中的时间,学生以自然班为单位在指定的时间轮流到实验室。根据学生的实验结果以及提交的预习报告、实验报告并结合学生个人在实验中的表现评定成绩。

多年来,我们坚持由理论课的主讲教师同时担任实验课的主讲教师,并亲自设计实验方案、亲自参与实验辅导,理论课和实验课的教师来自于同一教学团队,避免了实验环节与课堂教学完全脱节,将实验任务简单地交给实验员了事的现象。

我校的“计算机组成原理”课程具备独立的理论教学体系和实践教学体系,这两个体系既独立又紧密结合。计算机组成原理理论课程是实践课程的基础,同时实践课程又为了配合理论课程。如果将实践教学体系和理论教学体系完全割裂开来,学生只知道理论,不知道理论怎么结合实际,起什么作用,或者学生不知道为什么要做这些实验,这些实验涉及到的理论知识点又有哪些,这样理论知识就变成空中楼阁,抽象程度高,不好理解,同时实践课程的效果也会大打折扣。

2实践教学体系的不断创新改革

目前,社会上对加强实践环节的呼声越来越高,教育行政部门对实践教学的重视程度也越来越高,各专业教学计划中实践环节的比重也有所提升。为了加强实践环节,有不少课程中都增加了一些单独设课、单独计算学分的实践环节。但在实施过程中,确实有些课程的实验环节和理论环节完全脱节,甚至是由两个教学团队来完成,互相之间不通气,完全根据各自的教学体系开课,根据实验设备条件开设实验,这种将实践环节与理论环节完全割裂开的方式是不可取的。

课堂教学是老师向学生传授知识的重要途径,但不是唯一的途径。对于“计算机组成原理”课程来说,仅仅靠课堂教学显然是不够的。近年来,我们既注意实践教学体系和理论教学体系的关联性,使我们精心设置的每个实验均有相应的理论支撑,每个实验的实验目的明确,实验任务、实验要求清晰;同时又对实验内容进行过多次更新和改进,不断减少原理验证性实验的比重,增加学生自主设计实验的比重,推动了实践教学体系的改革。

计算机组成原理实验归属于硬件实验,目前,我们开设的计算机组成原理实验中既有验证性的实验、也有综合性、设计性的实验,既有计算机的部件实验,也有整机实验,下面简要的介绍3种不同的类型的实验。

2.1传统的计算机部件实验

本实验属于验证性的实验,要求学生按照要求利用中规模集成电路芯片构成一个简单的硬件模块,自己动手连线和调试。例如,总线传输实验就要求学生利用常见的三态输出器件建立一个简单的8位数据总线传输电路,通过总线并利用RAM实现存放在两个寄存器中的不同数据的交换。实验目的在于了解和掌握总线的分时与共享特性、传输控制技术、静态RAM的读写原理和使用方法以及三态输出器件的性能和使用方法。

这类实验由于需要大量的连线,可能会因为接触不良等原因使实验工作量加大。但我们认为这类实验对于培养学生寄存器级硬件故障的检错和排错能力还是有积极作用的,这就是我们至今仍保留一个简单的传统的硬件实验的原因。为避免花费过多的时间用于连线,我们将这类实验的任务尽可能简化,将实验的主要考核点放在电路的设计和调试的过程中。这类实验的不足之处是比较简单,难以进行有创意的或综合性较强的设计性实验。

2.2基于FPGA的计算机模块设计实验

本实验属于设计性实验,要求学生采用硬件描述语言进行逻辑设计,首先在计算机上进行功能仿真,最后下载到可编程逻辑器件中测试的方法。例如,在基于FPGA的运算器设计实验中,我们要求学生用硬件描述语言设计并实现一个16位运算器,支持基本的算术运算和逻辑运算,设计完成后下载到DE2开发板上测试。

这类实验对设计方案没有任何限制,对于所连接的输入、输出设备允许有多种选择,可以使用DE2开发板上的资源(如开关、按键、LED灯、数码管和LCD),也可以使用外接的小键盘、大键盘和VGA显示器,学生可以根据自己的情况自行选择设备,最终根据使用设备的难易程度和设计实现的功能计分。对于这类实验,学生的积极性很高,有不少学生提出了独特的设计方案,对学生创新能力的培养具有积极作用。

通过对国内外相关情况的调查、分析、研究,借鉴国内外高校的经验,我们从2005年开始提出了将硬件描述语言和可编程逻辑器件引入计算机组成原理实验的设想,首先在计算机组成实验中加入了VHDL实现的实验内容,以取代部分传统的硬连线实验,接着又在教学计划中增设了“VHDL与计算机硬件模块设计”选修课程,让学生掌握一种硬件描述语言,会使用先进的EDA工具软件进行硬件设计。开始时由于设备的限制,学生还只能完成在软件环境下的功能设计和模拟仿真,这使得很多学生感觉不尽兴。目前,我校配置了DE2开发套件,所有的实验都能下载到DE2开发板上测试,与国外著名高校使用的软硬件环境基本一致。

我们认为将硬件实验完全软化,实验仅局限于在软件环境下的功能设计和模拟仿真是不够的,如果一味软化,可能会使一部分学生只将注意力和兴趣集中在各种编程环境、开发工具的使用上,对于硬件技术的学习和应用研究望而生畏。这种现象的后果是造成学生的知识结构偏软,硬件基础比较薄弱,不能完全满足社会对软硬件相结合人才的需求。

2.3整机设计实验

这是一个大的综合性、设计性实验,要求学生利用实验设备所提供的硬件资源(基本功能模块、控制台及外设等),设计一台具有16条指令的微程序控制的实验计算机。其目的在于使学生掌握微程序控制计算机的设计方法,加深了解微程序的特点;通过设计和调试,了解计算机如何执行指令,如何控制I/O设备工作;掌握在具体实验计算机的整机逻辑框图下,指令流和数据流的流动过程,建立整机概念。

微程序设计技术是计算机组成原理理论课程教学中的一个难点,由于微程序控制单元看不见,摸不着,涉及微程序控制的许多概念难以理解。整机设计实验将使学生了解微程序执行的整个过程,让学生通过亲手解剖一个小小的“麻雀”来了解微程序控制单元的设计方法。

我们给每组学生分配一张指令表,指令表中包含十余条不同的机器指令,要求学生根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程,设计微操作控制信号和微指令格式,确定初始微地址和后继微地址的形成,然后根据指令流程和微指令格式编写出每条机器指令所对应的微程序,同时还要针对每条机器指令编写相应的测试程序,以测试微程序的正确性。我们还要求学生自主设计给定指令表上没有的指令,以培养学生的举一反三的能力。

从实验的开展情况来看,由于实验工作量比较大,独立完成有一定难度,确有少数同学表现比较消极,希望通过借鉴、拷贝等方式来完成任务。针对这种情况,我们在实验的验收阶段增加了提问环节,以此来甄别实验是否独立完成。

3未来设想

我们将继续坚持实践教学体系与理论教学体系有机结合,鼓励青年教师投身实践教学改革,使实验为理论教学服务,实验为创新设计服务,全面提升“计算机组成原理”课程的教学质量。

希望通过几年的努力,不断完善“计算机组成原理”课程实践教学体系,建设一个与国际接轨的,能够体现研究型大学特点的,综合性、研究性的硬件实验基地,突破传统的以验证性为主的实验模式,增加大量设计性和综合性实验,让学生通过自主学习,合作学习以及研究型学习,完成创新型实验项目的完整设计和调试过程,提高学生的动手能力和创新能力。

下面是我们正在设计实现并且日趋完善的教改思路:

(1) 根据因材施教的思想,我们将未来的计算机组成原理实验分成不同的层次,面向不同的对象。保证必做实验的水平和质量;提高选做实验的数量和种类,给学生更多的选择和发展空间。

(2) 设置大型的综合性实验,突出计算机学科特色,满足有兴趣学生的需要,如让学生自行设计计算机,包括CPU、存储器、输入输出接口设计,甚至包括操作系统和软件的设计,所有的设计最终都下载到开发板上实现,让学生深入理解计算机系统的概念。

(3) 鼓励学生以两至三个人为一小组的形式搞创新活动,自主命题和设计方案,开发新的实验内容,为参加学科知识竞赛锻炼队伍和积累素材。

参考文献:

[1] 蒋本珊,王娟,马忠梅. 课堂教学-实验-课外科技活动三位一体提升硬件类课程质量[J]. 计算机教育,2008(4):32-33.

[2] 蒋本珊,王娟,洪杰. 计算机组成原理实验改革初探[J]. 实验室研究与探索,2007(12):270-273.

[3] 蒋本珊,王娟. 将硬件描述语言引入计算机硬件类课程的探索[J]. 计算机教育,2006(8):49-50.

篇6

【关键词】 独立学院;计算机;教学

一、计算机基础教学的地位和特点

独立学院帮助我国实现了高等教育从精英型向大众普及型转化。处在这种转变中的高等教育在教育目标、教育政策、教育内容尤其是教育对象都发生了转变。大学生由以前的统一性逐渐差异化,整体基础有着明显的降低,反映在学习上就是学习自觉性、积极性不足,缺少较好的学习方法,特别是在基础和理论知识的学习上有着畏难和厌烦情绪。由于生源基础参差不齐,学生学习状况不良相当一部分学生在高中阶段没有形成良好的学习习惯和学习方法学习能力差在大学自主性学习尤为重要的状况下,这些学生在大学阶段的学习就十分困难,教师很难及时有效地完成教学计划与任务。计算机作为一门应用性和操作性很强的课程,对课程的教学效果的衡量的重要标准就是学生的实践和动手能力。计算机课程中的实践性教学是相当重要,独立学院学生通过对计算机基础知识的学习不仅应具有一定的理论知识,还应具有相应的专业技能,对计算机基础知识的掌握和操作影响学生能否被社会认可,能否被用人单位接纳。独立学院所培养的学生受条件所限,他们可能既没有普通本科学生深厚的理论功底,独立学院要想提高自身的竞争力,就必须加强学生将理论知识迁移到实际问题的解决上,提高实际动手与操作能力,减少日后在工作单位培训的环节。

二、独立学院公共计算机教学存在的问题

独立学院是依托公办高校的优质教育教学资源,吸引社会资金创办的相对独立的本科层次高等院校,是对公立普通高校的补充和完善。由于创办时间短,独立学院办学模式正处于模仿学习的探索阶段。这个阶段的独立学院的办学模式、专业设置、教学模式、教学质量监控保障机制等基本沿用母体的做法,在教学、管理等方面都是借鉴甚至照搬母体高校的教学模式,在计算机基础课程的教学上也不例外,没有结合自身的实际形成自己的特色,不能完全适应学生的需要,难以保证教学效果和质量。独立学院学生的培养目标是大众化教育背景下的应用型人才,与母体学校有较大的差别,完全照搬母体学校的规章制度,对培养学生的学习兴趣、张扬学生的个性,尤其是在强化学生实践能力的培养方面将无法适应。

目前全国还没有适用于独立学院的统编教材,教师授课时只能选择其他本二的教材,照搬其教学内容及教学方法,这些教材在内容和安排上对于独立学院的教学来看存在着一些问题。挫伤了部分学生学习的积极性和自信心,表现为学生学习动力不足、学习自觉性不强,个别学生对计算机的学习出于考试的需要,而不是对知识和技能的掌握和运用。适用于独立学院教学用的计算机基础教材的编写是今后独立学院计算机基础教学改革的一个内容。在大学教学中,每门课程都被当作纯粹的“知识”进行教授,在整个教师教学和学生学习过程中,往往强调一节课讲了几个知识点,有几个新概念,新理论等。这种过于强调课程的理论体系和结构的方法和倾向反映在计算机教学中使课程的教学忽视了计算机本身作为人类交流信息和处理工具的作用,将计算机作为一种“知识”体系强行灌输给学生。由于将对其工具价值忽视,把他作为一门“知识”传授,相应的在师生关系上形成了以教师为中心的教学模式。教师成为课堂活动的主体,学生被动地听讲、记笔记、做练习。学生似乎成了被动的“知识容器”。大大忽视了计算机这门课程实践性、互动性强的特点。使得学生弱化了对工具和技能的掌握,忽视了学生能力的培养,学生学生习惯被动跟着教师思维走,缺乏独立自主的判断力,缺乏强烈的学习动机。使学生产生畏惧情绪,并降低对计算机学习的兴趣和动力。

三、计算机基础教学改革对策

1.注重培养学生的学习兴趣。影响计算机基础学习的因素除了受限于学生的基本知识外,更多是取决于学生的学习兴趣,所谓“好知者不如乐知者”, 著名教育家皮亚杰说过:“所有努力方面的活动都要依赖于兴趣。”心理学家布鲁纳也认为学习是主动的过程,注意学生在学习计算机基础时的两种倾向:一是认为计算机过于专业化,太多数理知识,二是认为计算机基础单调枯燥无趣味,没有什么学习的价值。对学生学习内因的最好激发是激起学生来自学习活动本身的内在动机,这是直接推动学生主动学习的心理动机。教师在教学过程中应不断的改进教学方法,在学生认知能力的基础上,结合专业特点,选择简单、直观、能说明问题的应用实例引入概念、思想和方法,使学生觉得他们是可以接受这些概念、思想和方法。

2.合理化教材和授课内容。删减一些陈旧的知识,抓住知识的主干部分,课程内容力争少而精。特别是计算机的有关概念和理论,对于缺少抽象思维能力的学生来说理解是有困难的。在准备授课内容时应做到如下几点:结构合理,思路流畅,由浅入深,简明易懂,尽量多得引用实例以助理解内容,削减占大量学时的概念和理论讲解部分,淡化概念和理论,加强应用内容的讲授,使学生学会对具体问题的解决。

3.精心组织教学过程。师生在学习过程中构成了一个共同体,教师既不是教育活动的惟一组织者,也不是知识信息的惟一拥有者,师生共同确定、共同感受、共同研究教育活动内容,从而高效率地完成共同的活动任务,达到教育的目的,在合作过程师生互相关心、互相帮助、共同发展。教师在教学活动中的角色应该是“研究者”、“引导者”和“合作者”。学生是“自主学习者”、“合作者”和“探究者”。在教学中师生是相辅相成的平等互动关系,在学习过程中师生交流、协作、研讨,使意义建构更趋完整。针对学生特点:一方面学生基础具有差别性和多样性,在基础学习的习惯和方法上存在问题。随着社会发展,进入大学的新生都已经在中学时代或多或少地接触过计算机教育,由于新生来源地很广,有些接触计算机途径多,基础相对较好,有些因各方面诸如家庭背景、教育背景等不同,计算机基础不太理想,这种状况造成了他们进入大学后计算水平参差不齐。如果还按照传统的教学模式学,就会造成基础好的同学认为太简单而枯燥无味,基础不好的同学认为老师讲得快而多跟不上教学进程,甚至会产生怕学、厌学等情绪。另一方面当今大学生由于独特的生活和社会环境使他们也具有很大的学习潜力和潜能。应根据学生这种现状,结合独立学院学生自身活跃、个性突出等特征采用分层次教学。把整个计算机基础课程的教学分为从基础到高级的不同层次,每一层次侧重点不同。从偏重基本理论和基本操作同时培养综合和实用能力到偏重综合和应用,在基本操作的基础上更注重综合应用与提高,在教学中针对不同学生,进行重点和针对性地授课。

4.改革考核评价机制。计算机教学的目的是使学生在学习过程中掌握计算机的基本知识和技能,并能消化并内化知识为自身的各种感性经验和习惯处理、能运用这个技能发现和解决各种问题。考试的目的旨在检查教学效果和教学目的实现的程度如何,并借此改进教学工作,提高教学质量,巩固学生所学知识,提高学生运用知识的能力和综合素质。作为一门实践性和操作性很强的课程,书面知识的掌握不能等同于对计算机工具的应用能力的高低。课程的考核应采取多种形式,加大平时在计算机实践过程中的变现的比重。

在计算机基础教学应树立以教师为主导、学生为主体、能力为主标的教育理念,促进从追求理论系统性、完整性、以学科为中心的教学转变为以能力为本位的培养。以注重传授知识为主的教学模式转变为以注重学生的个性发展、培养学生的创新能力、行为能力、生存发展能力、适应能力、提高学生的整体素质为主,突出学生动手能力和解决实际问题能力的提高。

参考文献

[1]陈艳山,李春贵,殷燕芳,李玉华.浅议独立学院基础课教学现状与对策.湖北教育学院学报[J].2006(11):114～115

篇7

关键词：技工院校；计算机网络原理课程；自顶向下方法；类比教学；动画辅助教学；微课教学

中图分类号：TP311 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）10-0086-03

引言

中国互联网络信息中心（CNNIC）的第36次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2015年6月，我国网民规模达6.68亿，互联网普及率为48.8%。各种互联网应用从Web、P2P、搜索引擎到在线游戏、社交网络、视频等层出不穷。国家也提出将制定“互联网+”行动计划，并将其纳入国家经济顶层设计。在此背景下，除计算机及相关专业外，越来越多的非计算机专业也将“计算机网络原理”作为必修或选修课程，以提高学生对计算机网络（尤其是因特网）的基本概念、原理和方法的理解和掌握，使学生今后能在短时间内迅速把握新的网络技术，并将其应用于工作和学习。

技工院校学生学习特点分析

首先，技工院校学生基础知识较为薄弱，学习习惯较差（如没有课前预习和课后复习的习惯），学习意志弱、惰性强，学习动机和学习目标都不明确。另外，技工院校学生对理论学习的热情不高，抽象思维能力较弱，缺乏钻研精神。因此，这些学生得到的正面评价较少，导致学生信心不足，厌学情绪严重，不能正确评价自己，无法发现自身的长处。因此，作为教师要善于发现学生的闪光点，因势利导，不断发展学生的学习能力，培养他们对学习的热情和信心。

国内计算机网络课程教材建设现状

目前，国外主流的计算机网络课程教材有Andrew S.Tanenbaum编著的《计算机网络》（第5版），James F.Kurose和Keith W.Ross编著的《计算机网络自顶向下方法》（第6版），Larry L.Peterson和Bruce S.Davie编著的《计算机网络系统方法》（第5版）等。其中只有《计算机网络自顶向下方法》一书是以自顶向下的方式来介绍网络。自顶向下模式按照从应用层到物理层的顺序组织教学内容，学生对电子邮件和Web等网络应用非常熟悉，从应用层开始关注网络体系结构有助于激发学生学习网络其他内容的积极性，也降低了学生的学习难度。

根据技工院校学生的学习特点和学习规律，同时为确保学生学到最新的计算机网络知识，很多学校采用了《计算机网络自顶向下方法》（第6版）一书的中译本作为课程主教材。教材配套的课程网站上提供了丰富的教学资源（教学幻灯片、课后习题解答、实验教程和许多用于演示网络协议工作原理的Java Applet动画程序等），极大地方便了教师的教学。

针对技工院校学生的学习能力和学习特点，结合我校“计算机网络原理”课程的教学目标，我们选择《计算机网络自顶向下》一书中前5章作为教学内容，且删去了“2.7 TCP套接字编程”（学生没有编程基础）和“3.7 TCP拥塞控制”（TCP拥塞控制机制比较复杂，只对拥塞控制的一般原理进行介绍）。对非计算机专业的技工院校学生，我们建议在84学时（有效学时）内授完全部内容（如果是18教学周的话，可将课程设为5～6学分）。

多元化教学方法在计算机网络课程中的运用

1.教学激励

计算机网络概念繁多、协议原理复杂、前后知识点多有联系，而技工院校学生往往没有课后复习习惯，所以我们在授课时一般将上课时间的四分之一用于回顾上次课所讲内容。由于技工院校学生的归纳总结和语言表述能力较弱，所以在课前复习时尽量以填空题或选择题形式对知识进行提问，不要以思考题或问答题形式复习。在学生一时无法回答问题时，教师要给出足够的提示。另外，还要将学生的课堂表现（课前复习题和课中思考题的回答情况）及时记录下来作为平时成绩的评定依据。

例如，我们从《计算机网络自顶向下方法》一书中优选出部分不是特别难的习题（比较接近例题的解题思路），以及历年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题中的部分选择题作为课后作业或课中思考题，对出色完成习题的学生予以表扬或奖励（期末成绩加分）。这样可以使学生在一定程度上对自己有正确的认识，并能提高其学习信心。

2.类比教学

“计算机网络原理”课程内容较为抽象，而技工院校学生的抽象思维能力较弱，在一定程度上影响了对知识的理解。因此，我们在教学中引入了大量的生活实例作为类比，创设教学情境，将计算机网络理论学习与实际生活中的现象联系起来，让学生更加直观地认识概念和原理，提高其学习兴趣。

《计算机网络自顶向下方法》一书本身就是使用现实世界例子进行类比的范例。例如，可以将路由器看作是立交桥，分组通过路由器转发就好比车辆通过立交桥；运输层和网络层的关系可以类比邮政，为两个家庭提供信件邮递服务；路由震荡问题可以理解为生活中某条新路开通后司机都赶新路，结果造成新路拥挤，然后又改回原路。这样的类比教学，使得学生从日常生活司空见惯的现象中轻松理解了计算机网络中的概念和原理，从而培养了学生的发散思维能力和类比推理能力。

3.动画辅助教学

所谓“一图胜千言”，使用动画辅助教学可以收到事半功倍的效果。一方面，我们从教材配套的教学网站上下载了不少Java Applet动画程序用于演示计算机网络中一些较为抽象、难理解的协议；另一方面，我们也自己动手编制了一些Java Applet、Java Swing或是JavaFX程序辅助教学以及帮助学生更加深入地理解协议的工作原理。

例如，回退N步（Go-Back-N，简称GBN）协议和选择性重传（Selective-Repeat，简称SR）协议是传输层用于实现可靠数据传输的两个重要协议。但是由于这两个协议的工作原理较为抽象和复杂，许多教师在授课时即使大费周章也不易讲清楚协议中的关键概念和原理。我们通过Java Applet演示程序，采用边演示协议的执行情况边分析协议的工作原理的教学方法，非常简洁直观地对协议作了清晰的解释，学生对这两个协议也掌握得十分牢固。

又如，校验和的计算及验证是“计算机网络原理”课程中一项重要的计算内容。接收方通过校验和可以判断出所接收的数据分组是否出错，并向发送方返回肯定确认分组或否定确认分组。为了帮助学生更好地掌握因特网校验和的计算及验证，我们编写了Java Swing动画演示程序（如下页图）。该程序可以自动随机生成80位、96位或112位二进制的报文段，接着演示校验和的手动计算过程和手动验证过程。一方面，教师通过该动画程序可在课堂上直观地向学生演示校验和的计算及验证过程；另一方面，学生通过该动画程序也可在课后进一步巩固所学知识。

4.微课教学

“计算机网络原理”课程中有不少知识点（如网络吞吐量计算、P2P文件分发、IP数据报分片、ARP协议等）都适合制作成教学视频进行微课教学。在教学实践中，我们一般将一些适合用多媒体表达的课程重点知识制作成微视频，课前通过网络共享给学生，要求学生学习微视频，同时布置一些思考题让学生完成，以帮助其更好地理解视频内容。在正式讲课前，教师用5～10分钟时间测试学生的预习情况，再根据测试反馈结果有针对性地分析微课阐述的主题。在“计算机网络原理”课程中使用微课教学，一方面可以让学生更加直观形象地学习计算机网络的重难点知识，另一方面也可以培养技工院校学生良好的学习习惯和学习能力。

结束语

如何让技工院校的学生深入理解并掌握计算机网络的主要协议原理和关键概念是“计算机网络原理”课程授课时的难点。我们在教学中针对技工院校学生的学习特点，采用国外计算机网络先进教材和多元化的教学方法，做到了化繁为简、直观形象、深入浅出地介绍抽象的协议和概念，收到了较为理想的教学效果。

参考文献：

[1]中国互联网信息中心.中国互联网发展状况统计报告[EB/OL].[2015-7-22].http：///hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201507/P020150723549500667087.pdf.

[2]James F.Kurose，Keith W.Ross.计算机网络自顶向下方法（原书第6版）[M].陈鸣，译.北京：机械工业出版社，2015：1-340.

[3]王涛，吴振强，任平安.自顶向下还是自底向上？――论计算机网络原理课程教学模式[J].计算机教育，2011（24）：65-68.

[4]吴凌云.中职学生学习特点分析及对策[J].职校论坛，2009（27）：173.

[5]王亚杰.中职学生学习特点与学习规律研究[J].考试周刊，2013（103）：184-185.

[6]郭文平，周雁，陈盈，赵小明.基于动画演示的网络协议教学实践[J].计算机教育，2011（9）：93-96.

篇8

关键词：MCLA模式；协作学习；计算机人才培养

0 引言

目前，地方本科院校已成为我国高等教育的一支重要力量，其人才培养模式的选择不仅直接影响学校的办学质量和效益，而且将长期影响我国整个高等教育的办学质量和水平。

地方本科院校选择和构建人才培养模式必须适应经济社会发展变化的需要，充分考虑学校自身的发展环境和竞争实力，从学科、专业、课程和管理等方面进行不懈的改革和建设，进而形成具有鲜明特色的人才培养模式。经济建设和社会发展对计算机人才需求的类型主要有学术研究型、应用开发型、技术转化型和技能操作型四种，其中的应用开发型人才主要由一般本科院校培养，这类人才主要从事将计算机科学原理及学科体系知识转化为设计、开发方案并付诸实施。实践证明，计算机应用开发型人才需求面广量大，是其他类型人才所不能代替的。培养应用型人才要面向基层，面向一线，要有创新精神和实践能力，能运用所学知识和经验积累“举一反三”，能通过大学期间训练培养的自主学习能力进行持续学习，具备不断更新自己知识体系的能力和改革创新能力，从而创造性地解决工作实际中遇到的各种难题。

1 国内计算机人才培养现状

信息产业特别是软件产业是我国重点发展的产业之_，软件产业的发展离不开人才。但一方面是很多软件专业毕业生仍找不到工作，而另一方面是软件人才总体处于供不应求的态势，软件企业选不到满意的人。软件企业欢迎的是具有良好的技术基础，经过专业化的培训，具有团队协作意识和协作精神，同时具有实践经验的软件技术人员。而学校在教学中，往往只重视知识的传授，其它的能力培养并不重视，特别是业界所急的工程实践能力。

目前社会上出现大量的继续教育机构，专门为企业培养具有较强工程实践能力，熟悉就业单位的生产模式并具有扎实理论基础的专门人才，从中获得高额利益。这些机构的绝大部分生源来自高校的高年级学生。一个从正规高等学校毕业的学生，竟然需要经过一个没有稳定师资和固定实验基地和场所的社会机构“再培养”才能被社会承认。这从另一个方面说明了高等院校人才培养模式的问题，也就是目前高等教育应用型人才培养脱离了社会需求的实际，轻视了对工程实践能力的培养，教学内容没有跟上社会发展的步伐，教学方法、教学手段、实验、实习内容和方法没有进行彻底的改革。

相当多的高职院校培养的学生深受企业的欢迎，原因很简单：他们注重工程实践能力，学生动手能力强。高职院校是一个新兴的产物，他们认真思考了社会的需求，吸收了国外的成功经验。但由于这个层次的学生理论基础不够扎实，从而决定了培养的学生只能是技术性工人。这里可以给我们一个思考，为什么本科学生的培养就不能吸取高职和社会办学的经验，培养出既具有宽厚理论基础，又具有较强工程实践能力的学生呢？

2 协作学习

协作学习即学习团体为一个共同的目标而在一起学习和工作。协作学习的关键在于小组成员之间的相互依赖、相互沟通、相互协作、共同负责，从而达到共同目标。将这种学习模式应用在教学中，则是在教师指导下，按照已定的教学目标，师生共同参与、相互交流、相互协作、共同完成教学活动。在整个教学活动中，以教师为主导，以学生为主体，以培养学生的协作学习能力和协作精神为目标，让学生之间、学生与教师之间共同交流、共同讨论、共同评价、共同建构，在教师的组织、帮助、指导、参与下开展教学活动。

协作学习教学模式主要优势在于，能加强师生之间的交流协作，使学生由被动学习变成主动学习，更能提高学生学习兴趣，协调学生个体差异，取得较为理想的实际教学效果。将“协作学习”理论用于计算机类人才的培养对于提高学生实践创新能力具有重大作用，原因有以下几点。

（1）随着社会的发展，分工越来越细，人的社会属性也越来越彰显。尤其是在IT行业，由一个人完成整个项目的分析、设计和实现以及后期维护工作已不再可能，往往是由项目团队的各个成员一起来共同制定解决方案，共同来实施。此时特别注重团队成员之间的协作学习精神。事实上，各大IT企业招聘人才的考核标准中很重要的一条就是团队协作精神。

（2）国外大学对于“协作学习”理论在计算机人才创新和实践能力培养方面有着广泛的应用。他们提倡在平时的课程作业和实验教学中以小组（group）的形式，充分发挥小组成员的优势互补和协同开发，共同完成任务。通过协作学习，可以增强学生的独立自主意识和团队协作精神、进一步提高自己的实践创新能力，以及与人的沟通和社会交往能力。

3 基于榜样的学习方式MCLA

MCLA是Mode Centered Learning Architecture（基于榜样的学习方法）的简称，它是印度NIT公司提出的一种在教师引导下学生独立解决实际问题的学习方法。MCLA是学生在教师的引导下独立解决实际问题，侧重培养实际应用技能的教学模式。整个学习过程由许多小的教学循环组成，每个教学循环的流程为：根据业界中典型应用建立案例模型教师提供系统的解决方案-构造与前者类似的问题模型-教师指导下由学生解决-学生完成的独立实践-学生最终获得解决该类方法的能力。

MCLA方法充分体现了现代学习理论，将行为主义、认知主义、建构主义学习理论有效融合。MCLA方法指导下的教学则侧重于培养学生的素质、动手能力、分析问题、解决问题的能力、团队协作能力、实践掌握能力、演讲能力、沟通能力。以具体案例来驱动教学，教学以学生为主，以教师为辅，强调自主学习，提倡情境教学，以便使学生在“学习―>实践_>提高”的过程中，逐步提高学习的主动性、创造性。由于MCLA强调以“学为中心”，在学习过程中充分发挥学生的主动性，体现出学生的创新精神。让学生有多种机会在不同的情境下去应用所学知识；培养学生根据自己解决问题的反馈信息来形成对知识的掌握并将知识应用于实际的技能。

4 MCLA模式与协作学习理论的结合

在此，提出将MCLA模式与协作学习理论结合起来培养应用型本科院校计算机类人才的工程实践能力，能够有机的将“协作学习”理论同MCLA教学模式结合起来，二者都强调教学过程中教师的主导作用和学生的主体地位，都运用现代教育理论，注重知识的建构和协同工作能力及创新精神的培养。并且对于计算机类人才培养有如下好处。

（1）以计算机专业人才培养和社会需求“对接”为根本切入点，全面构建基于MCLA模式与“协作学习”理论的计算机教育的“实践教学体系”，以“实践教学”为支撑，融合学科属性和现实需求，集合计算机教育要素，整合计算机教育资源，切实提高计算机人才的培养质量。

（2）将建构主义教学理论与MCLA教学模式、“协作学习”理论，同计算机专业实践教学结合起来，从认知心理学的角度，将教、学主体区分开来，强调学生主体在教学过程中的能动性与知识的建构作用。通过实践教学充分调动学生的主动性和主体地位，注重实践教学的引导，激发学生发现问题和解决问题的积极性。通过MCLA学习过程的循环以及“协作学习”，增强学生的主动意识、参与意识以及团队协作能力和创新能力。

（3）将创新精神与创新能力的培养放到一个突出的地位，强调作为培养高级专门技术人才的地方应用型本科院校不能仅仅局限于实际动手能力的培养。还要结合中国经济的转型，由“中国制造”到“中国创造”这一嬗变所提出的对新时期计算机专业人才的创新能力的要求，将MCLA教学模式同“协作学习”理论结合起来建立与之相适应的保障体系。

（4）注重实践与创新之间的关系，突出实践教学在计算机人才培养体系中的重要作用，以及实践对创新能力的培养所起到的关键作用。创新来源于实践，实践反作用于创新，二者相辅相成。只有建立强有力的实践保障体系，才能切实提高计算机专业人才的创新能力。

篇9

关键词：案例教学法；职业教育；教学模式

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）30-0101-02

计算机基础教育主要是面向非计算机专业大学生的计算机教育。目前，很多医学院校把计算机基础作为课程体系结构中不可缺少的一环，列为医学各专业开设的一门公共必修课程。随着医疗技术的不断发展，医院信息化与管理现代化的加快和完善，对医学计算机人才的培养提出了更高要求。[1]如何运用现代教育观念，教会学生灵活利用计算机解决工作中的实际问题，是医学院校计算机基础教学要解决的问题。

一、计算机课程教学存在的主要问题

由于目前采用的是大班式教学，学生的程度参差不齐，程度好的学生学习软件功能时，认为操作十分简单，感到乏味；与此同时，程度差的学生往往看或听一两次功能讲解仍不明白，这样，教师的演示和讲授收效甚微。并没有培养起计算机的学习能力，不会进行延伸性学习，不会探索性学习，也就难以灵活应用所学软件解决实际问题。[2]

二、借鉴“案例教学法”提升教学效果，培养学生灵活应用计算机软件能力

案例教学法的最大优点是可以使学生积极参与到教学当中，打破了传统老师讲，学生听的教学方法，以学生的分析研究为主，老师只起到引导的作用，学生通过案例分析可以积累经验，开拓思路，这样对知识点的理解就更加容易，案例教学法，通过组织学生讨论一系列案例，提出解决问题的方案，使学生掌握有关的专业技能、知识和理论。[3]在计算机基础的教学中，借鉴“案例教学”方法，学生不仅能学习软件的功能和操作方法，而且能用所学知识解决实际问题，同时也提升了学习能力，受益终生。下面我以一个简单的教学案例《药品销售开支月报表》来加以说明：

1.项目的确定。作为医药商贸系的同学对于如何做电子表格excel来设计药品销售月报表，对今后从事的岗位有着必不可少的联系。我改变了以往知识点简单罗列，将所学的知识点融入到一个实际的工作项目中，以虚拟岗位提出练习项目，由实际工作需要布置课堂教学。

2.项目分析。在这个过程中，教师的任务是先帮助同学们分析要完成一项目需要几个步骤，然后针对这个项目需要依次完成哪些内容。比如本项目的工作流程为：对药品的确定―数量、进价、售价等信息采集―确定所使用的软件、所需要的公式函数―着手完成自己的工作。

3.项目实施。学生们的完成各自项目的第一阶段后，教师在教学中示范相似的项目案例，学生从使用者的角度来了解项目的功能作用以及它的优缺点，直接引导学生进入“情景”。

4.项目评价。首先分组，进行项目的自我评价，各学生对自己制作的项目进行总结，完成自评，并推选出小组作品代表参与班级评选。其次进行小组代表作品的优秀展示，让同学们在自身作品上寻找缺点及优点。最后教师进行总结性的评价，教师要对学生的工作过程给予表扬，进行有针对性的讲评，并为下一次的项目的实施做好铺垫。所谓案例教学，即教师将每次课的教学内容总结成一个完整的案例，在讲课前先给学生布置一个作业，使学生对本次课程的教学内容和教学目标有一个明确的认识，在讲课的过程中，注意将知识点的讲解与任务有机地联系起来，启发学生通过学习知识点不断地加深对知识点的认识，以此为驱动，督促学生想尽办法去完成它。

案例教学法更容易使学生抓住教学过程中的主线，教学内容的精髓，随着任务一步步的被完成，学生的成就赶逐渐增强，提高了学生积极性，不但达到了预期的教学效果，还培养了学生从中发现问题，分析问题，解决问题的能力与素质。

三、教学中知识的“与时俱进”，为“案例教学法”打下更坚实的基础

因材施教的口号虽然已呐喊多年，目前还有些老师上好几个不同的专业的计算机基础课时，为了个人方便，从头到尾都是使用一套课件或者教案。其实我们理应根据不同专业的教学对象，案例教学法中的案例也应有所调。从理论出发，精选案例。案例教学效果在很大程度上取决于教师能否选择恰当的案例，精选出的案例应当是典型的、有代表性的，最能揭示所学知识点的案例。因此，要求教师必须吃透教材，不仅要弄懂教材的每个知识点，而且要弄懂知识之间的内在联系，即知识结构体系，这是精选案例的基础。要选择与教学内容和教学目的密切相关的典型案例，寓所教理论于案例之中。如上例的医药商贸专业的同学采用了excel来制件药品销售报表，对护理专业的同学可以采用excel来制作自己所服务的病人护理情况分析报表，在学习幻灯片制作时，也可以以制作个人的职业生涯规划等，每个专业都有它们的特殊性，只有在教学方法的过程中多以学生的角度来考虑，才能挖掘出更多有意思的案例出来。由于从事计算机教学的教师大多从计算机专业的角度考虑计算机教学，与医学联系较少，这样对医学类学生的学习积极性有一定的影响，觉得计算机与医学的应用联系较少，学与不学都一样，没有意识到对以后的继续学习和工作会产生影响，教师应与时俱进，有意识了解信息技术在医学领域的应用[3]，为“案例教学法”中的主角“案例”搜集更多素材。钻研教学大纲和学生心理，对计算机基础课程教学适时进行改革以紧跟科技的进步和学生全面发展的需求。

四、教学效果分析

由于在计算机基础课中借鉴了“案例教学”方法，有效的提升了教学效果。最突出的是学生普遍提高了软件的灵活应用能力和水平。通过对学生的设计作品、作业和实践能力测试，学生对软件功能应用更灵活，掌握软件功能更多。在计算机基础课程中采用“案例教学法”进行教学，以典型案例为引导材料讲解本课程中的许多知识点，案例起到了示范作用，学生通过案例掌握了各知识点的应用；在实践环节设计与实际应用密切相关的案例，激发了学生的学习兴趣和求知欲望，将理论知识运用与实践，强化了对理论知识的理解。采用这种方法，取得了良好的学习效果。学生也非常乐意接受这种方法。

五、总结

在计算机基础的课程教学中，还有许多章节可以用案例教学的方法进行实施，帮助学生直观、形象、深刻地理解所学内容，并进一步提高他们的分析能力和解决问题的综合能力、加强动手实践操作能力，这也是我们教书育人过程中一直需要坚持和探索的理念。

借鉴“案例教学”法的成功经验，使“以学生为中心，培养学生的多角度、开放性思维”的教学新理念，具有相当强的可操作性。学生不但学会了软件的功能操作，而且普遍提高了学习能力，学生的延伸性学习，探索性学习能力提高犹为突出，达到普遍提高学生灵活应用计算机软件解决实际问题的教学目的。

参考文献：

[1]李梅，学院校计算机教学现状调查[J].南职业技术师范学院学报，2008，（4）.

[2]李莎莎，文华.教育法在高职计算机应用教学中的运用[J].教导刊，2009，（12）.

篇10

随着计算机技术的飞速发展，其应用在日常生活中的各个领域不断得到扩展，特别是近年来各种智能技术的应用，使得各种计算机系统开发人员的需求不断增加。计算机专业现已成为了各高校的通用性专业，作为独立学院，计算机硬件类课程无论是师资还是实验室建设等方面来看都相对薄弱，培养出来的计算机人才不论是从数量上还是从质量上来看，都无法满足市场的需求。

计算机硬件类课程教学中存在的问题

教学体系、内容设置不合理。独立学院在开办之初，课程设置内容很多难免照搬本部，而没有考虑独立学院学生的生源质量。我院早期开设的计算机硬件类课程主要包括：《电路分析基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《汇编语言程序设计》、《微机原理及接口技术》、《单片机原理及应用》、《计算机组成与体系结构》、《嵌入式系统及应用》等。这些课程的开设，其难度基本上跟电子类专业是一致的。在教学内容上很多课程难免有重叠部分，比如中断、接口控制方面的内容在《微机原理及接口技术》、《单片机原理及应用》、《计算机组成与体系结构》等课程中均有涉及。课程内容的重叠一方面将会占用了十分有限的学时，另一方面也会使学生感到疲劳，影响学习效果。同时，在教学内容方面难免有些陈旧，在讲授基础知识的基础上，又缺乏对新知识的讲解、引导，对学生缺乏吸引力，难以激发学生的兴趣。

教学内容上“重软偏硬”。硬件系统和软件系统作为计算机系统的两大组成部分，二者相互依存、不可分割，共同构成了完善科学的计算机知识体系。作为一个合格的计算机专业毕业生应具备良好的计算机软硬件开发技术、能力，但由于软硬件课程自身特点不同（比如软件系统开发比较容易上手，容易看到实际结果）以及独立学院自身定位问题（多以培养应用型人才为主），独立学院在师资、教学设备等方面的制约，计算机专业硬件类课程的学时也被逐步压缩，同时教学及实验室方面的建设明显不够，导致硬件类课程逐步边缘化，相比较软件类课程少之又少，因此“重软轻硬”的现象十分普遍。

实践教学重视不够，缺乏创新。在硬件类课程教学过程中，理论教学与实践教学同等重要，实践教学可以让学生更好地理解、掌握硬件知识。但是，大多数独立学院的计算机硬件类课程教师自身的实践经验不足，教师在授课过程中难免会出现没有考虑学生的实际情况，过分强调理论知识，而忽视了对学生实际动手能力的培养。同时，由于实验课时、实验设备等方面的影响，开设的实验大多数都是验证性的，设计性实验和创新性实验所占的比例较小。其次，授课教师在实验环节上缺乏整体把握，不同课程之间的实验缺乏必要的联系，创新性不足。

计算机硬件类课程教学改革实践

优化课程体系，更新课程内容。根据多年的教学实践、总结，结合独立学院生源质量的实际情况，首先对教学体系上进行了优化。在基础课层面上，将《电路分析基础》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》3门课进行了整合优化，开设了《电路和数字逻辑》，突出强调数字电路知识，使学生能够理解电路处理信息的方法和技巧。在系统原理层面上，将《汇编语言程序设计》和《微机原理及应用》两门课进行结合，以理论为主，掌握系统模块原理为目的，主要让学生深入理解处理器、存储器、中断和接口等内容的原理。在系统应用层面上，以单片机应用为核心，加强学生动手实践为主。

改进教学方法，激发学生兴趣。“兴趣是最好的老师”，只有切实提高学生对硬件类课程的学习兴趣，学习效果将会事半功倍。首先，让学生认识到硬件类课程的重要性，提高他们学习的主动性和积极性。在每年新生入学专业介绍时，都会有教师给学生讲解硬件类课程在整个课程体系中的位置、发展方向，并在学习方法上给学生一定的指导。其次，授课过程中，先给出实际案例，通过软件演示的方式让学生能看到实际结果，吸引学生的学习兴趣然后再深入浅出的讲解相关理论知识。同时，教师需要及时了解学生的学习情况，了解学生对学习内容（特别是重难点）的接受、理解情况。最后，积极组织学生参与到各种实践活动中来，让学生的学习成果得到检验，提高他们的学习动力。

加强实践教学，提高学生创新能力。强大的师资力量是培养高素质人才的重要前提，近年来，我院不断加强师资建设，积极鼓励教师申报和参与各种院级、省级教科研项目，提高自身的实践经验。同时，我院不断加强实验室建设，积极为学生提供良好的实验环境，在实验内容上，不断加大设计性试验和创新性实验比例；另外，在实验课程外还通过课程设计等实践教学活动加强对学生动手能力的培训。

积极引导学有余力的学生去学习各种新的技术（比如ZigBee技术、射频识别技术）；同时，鼓励学生积极参加学科竞赛，让学生能够运用所学的知识，提高自己的实际动手能力，在近几年参与的“赛佰特杯”全国大学生物联网创新设计大赛中均有学生获奖。

本文以长江大学工程技术学院为例分析了计算机硬件类课程教学中存在的一些问题，并在实际教学过程中从教学体系、教学内容、教学方式、实践教学等方面进行了一些探索；从近年毕业生就业情况和学科竞赛情况来看，这些教学改革实践取得了一定的效果。