摘要：“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程是普通高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)和核心課程。國(guó)防科技大學(xué)在多年的教學(xué)實(shí)踐中，積極進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐，在教學(xué)內(nèi)容、師資隊(duì)伍、教材建設(shè)、教學(xué)手段與方法、實(shí)踐條件、質(zhì)量管理等多方面成果顯著，形成了自己的特色和優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)；課程特色；國(guó)家精品課程；建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913（2007）07-0027-03

1 引言

“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)” 課程是普通高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)和核心課程。國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院作為我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)研發(fā)和全軍高水平計(jì)算機(jī)人才的培養(yǎng)基地，十分注重“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程建設(shè)，在教學(xué)改革、師資隊(duì)伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)方法等多方面成果顯著，形成了自己的特色和優(yōu)勢(shì)。該課程一直被列為學(xué)校的重點(diǎn)建設(shè)課程，2004年入選軍隊(duì)院校優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)計(jì)劃，2005年被評(píng)為軍隊(duì)優(yōu)質(zhì)課程和國(guó)家精品課程。

“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必須了解和掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、設(shè)計(jì)原則、關(guān)鍵技術(shù)以及性能評(píng)價(jià)方法等，內(nèi)容多、涵蓋廣、系統(tǒng)性強(qiáng)。課程的主要目標(biāo)是使學(xué)生能夠系統(tǒng)全面地理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的基本思想，具備衡量工藝、性能、價(jià)格、主流技術(shù)等多種因素對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的影響和判斷能力，具備合理設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)的能力。

2 課程主要特色與經(jīng)驗(yàn)

2.1 注重教學(xué)科研相結(jié)合，深化教學(xué)改革，更新課程內(nèi)容

作為擔(dān)負(fù)著國(guó)家和軍隊(duì)計(jì)算機(jī)及其相關(guān)領(lǐng)域重點(diǎn)科研任務(wù)的研制單位，國(guó)防科大計(jì)算機(jī)學(xué)院取得了豐碩的成果。同時(shí)，學(xué)院積極推動(dòng)課程教學(xué)改革，積極吸收國(guó)際上計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域以及學(xué)院科學(xué)研究中的先進(jìn)成果，不斷將計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)主流思想和創(chuàng)新思想引入到課堂之中，更新課程內(nèi)容，形成教學(xué)科研的良性互動(dòng)。而且，為使學(xué)生更好地理解和加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，學(xué)院也有意識(shí)地促進(jìn)學(xué)院內(nèi)部人才流動(dòng)，讓具有參與大型工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)的教師直接走上講臺(tái)參與教學(xué)工作，將其在科研實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)帶入課堂，更新教學(xué)內(nèi)容。正是通過(guò)這種良性互動(dòng)，使“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容常教常新，促進(jìn)了課程的全面建設(shè)，提升了課程的內(nèi)在品質(zhì)和生命力，保持教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性和先進(jìn)性協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2 注重高水平師資隊(duì)伍建設(shè)，確保教學(xué)質(zhì)量

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)學(xué)科與課程建設(shè)是在我國(guó)電子計(jì)算機(jī)事業(yè)的開(kāi)拓奠基者、國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)系第一任主任、中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員慈云桂教授的領(lǐng)導(dǎo)下建設(shè)和發(fā)展的。從課程設(shè)立到現(xiàn)在，學(xué)院十分注重師資隊(duì)伍建設(shè)，把建設(shè)高素質(zhì)、高水平的師資隊(duì)伍作為提高教學(xué)水平、確保課程建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年教學(xué)和科研實(shí)踐，形成了一支以兩院院士領(lǐng)銜、以博士為主體、主管教學(xué)副院長(zhǎng)負(fù)責(zé)、擁有全軍優(yōu)秀青年教師、全國(guó)高校優(yōu)秀骨干教師、學(xué)校優(yōu)秀教師的高水平師資隊(duì)伍。另外，中心實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐的教師與工程師12人配合課程的教學(xué)，每年還安排計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方向博士研究生及碩士研究生10人左右參加輔導(dǎo)答疑和批改作業(yè)。課程負(fù)責(zé)人及主要骨干教師先后到美國(guó)、加拿大、荷蘭、英國(guó)、日本、澳大利亞等計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的著名大學(xué)考察調(diào)研，或做訪問(wèn)學(xué)者；教學(xué)梯隊(duì)年齡結(jié)構(gòu)合理、學(xué)術(shù)層次高、學(xué)緣結(jié)構(gòu)良好、可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)。教員的數(shù)量和質(zhì)量完全滿足講授、輔導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)。

在師資隊(duì)伍建設(shè)過(guò)程中，始終堅(jiān)持教學(xué)科研緊密結(jié)合這一優(yōu)良傳統(tǒng)，使教師在承擔(dān)教學(xué)工作的同時(shí)承擔(dān)多項(xiàng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方向的科研工作。研究方向覆蓋了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二級(jí)學(xué)科下的各個(gè)領(lǐng)域，在“銀河”巨型機(jī)等大型型號(hào)任務(wù)的研制中承擔(dān)著重要任務(wù)，發(fā)揮了巨大的作用，取得了豐碩的成果，同時(shí)也極大地促進(jìn)了課程建設(shè)水平的不斷提高，確保了課程質(zhì)量。

2.3 自編與引進(jìn)相結(jié)合，加強(qiáng)高水平教材建設(shè)

多年來(lái)，學(xué)院確立了“突出素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)”、“穩(wěn)定性和先進(jìn)性相協(xié)調(diào)”和“自編與選用相結(jié)合”的教材選編和使用原則。在課程建設(shè)初期，學(xué)院結(jié)合當(dāng)時(shí)國(guó)際計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，特別是自主研制銀河系列巨型計(jì)算機(jī)及各類計(jì)算機(jī)的科研技術(shù)成果和跟蹤技術(shù)前沿的情況，將科研實(shí)踐最新技術(shù)和成果與教材建設(shè)結(jié)合起來(lái)，使計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的教材始終保持領(lǐng)先水平。在此基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)率先編寫出版了“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”教材（國(guó)防科技大學(xué)出版社，李勇、劉恩林著，1988年）。該教材多次修訂再版，在國(guó)內(nèi)20多所學(xué)校使用，多次被評(píng)為學(xué)校優(yōu)秀教材。

在教材引進(jìn)方面，學(xué)院持續(xù)跟蹤國(guó)際最新發(fā)展，數(shù)度引進(jìn)國(guó)際公認(rèn)并被廣泛采用的Computer Architecture: A Quantitative Approach系列原版教材，在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用消化，同時(shí)將學(xué)院在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和微處理器設(shè)計(jì)方面的最新研究成果及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)教材之中。通過(guò)“引進(jìn)—消化—編著”的多次迭代，2000年出版了《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》（高等教育出版社，普通高等教育“九五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，即面向21世紀(jì)課程教材，張晨曦、王志英等編著）。該書2002年獲得全國(guó)優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)，共印刷6萬(wàn)多冊(cè)，被20多所大學(xué)作為教材使用。2004年，《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》第二版再次被列入普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，并于2005年6月由高等教育出版社出版。

2.4 注重現(xiàn)代化教學(xué)手段建設(shè)和教學(xué)方法研究，不斷改善教學(xué)效果

為改善教學(xué)效果，提高教學(xué)水平，“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程組不斷改革教學(xué)手段，研究實(shí)踐教學(xué)方法，在國(guó)內(nèi)率先研制成功我國(guó)第一套計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)課件，該課件將學(xué)院幾代教師積累的科學(xué)教育思想和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)涵蓋其中，精選動(dòng)畫200多個(gè)，通過(guò)動(dòng)畫、語(yǔ)音和文字三結(jié)合的方法，將一些重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)用鮮明的色彩、形象的架構(gòu)、動(dòng)態(tài)的演示予以展現(xiàn)，達(dá)到寓教于樂(lè)、事半功倍的效果，深受學(xué)生的歡迎。

不斷加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)課程2002年入選教育部“新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)”。網(wǎng)絡(luò)課程不但包含了豐富的教學(xué)資料（如教學(xué)大綱、多媒體課件、課程實(shí)驗(yàn)所需軟件等），同時(shí)還配備了大量高水平的動(dòng)畫學(xué)習(xí)課件，幫助學(xué)生更快更好地掌握重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。教師組還依托學(xué)校數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，積極開(kāi)展實(shí)時(shí)討論、輔導(dǎo)答疑、提交/批改作業(yè)、模擬考試等教學(xué)活動(dòng)。

多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了師生交流，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

2.5 構(gòu)建課程建設(shè)基礎(chǔ)平臺(tái)，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)境

學(xué)院十分注重多層次實(shí)踐體系的建立，通過(guò)多種途徑構(gòu)建課程建設(shè)的基礎(chǔ)性平臺(tái)。在實(shí)踐體系方面，學(xué)院將實(shí)驗(yàn)分解為一般性課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合性課程設(shè)計(jì)、小型科研課題以及大型科研課題，這些實(shí)踐環(huán)節(jié)各有側(cè)重，難度由淺入深。學(xué)生既可依托課程實(shí)驗(yàn)加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，又有機(jī)會(huì)參與和感受計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和微處理器設(shè)計(jì)等方面的科研實(shí)踐。在這種多層次的綜合實(shí)踐體系中，學(xué)生不僅可在信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)評(píng)估等方面有所收獲，同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生參與現(xiàn)代大型工程項(xiàng)目所必備的團(tuán)隊(duì)合作和頑強(qiáng)拼搏精神。在課堂教學(xué)方面，為配合課程教學(xué)，學(xué)院還自主開(kāi)發(fā)研制了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，精心設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在前導(dǎo)課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可在較短的時(shí)間內(nèi)完成流水線和存儲(chǔ)層次的FPGA實(shí)現(xiàn)，在交互式演示和軟件模擬的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展到FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)效果，增強(qiáng)了課程效果。在課外研究方面，課程組教師向?qū)W員提供大量最新的高水平文獻(xiàn)資料，方便學(xué)生開(kāi)展課外學(xué)習(xí)和自主研究活動(dòng)。這些活動(dòng)的實(shí)施，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)創(chuàng)造了良好的條件，也為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的不斷發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.6 規(guī)范教學(xué)管理，保證教學(xué)質(zhì)量

嚴(yán)格規(guī)范的教學(xué)管理制度是教學(xué)質(zhì)量的保證，學(xué)院在1999年通過(guò)了ISO 9000質(zhì)量管理體系認(rèn)證，并借鑒其“過(guò)程化管理、按要素評(píng)估”的思想，將其成功應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。學(xué)院根據(jù)教學(xué)規(guī)律特點(diǎn)，將教師的授課過(guò)程分解為教學(xué)準(zhǔn)備、課程試講、課程實(shí)施、課程評(píng)價(jià)、課程考核、課程總結(jié)等環(huán)節(jié)，按環(huán)節(jié)提出目標(biāo)任務(wù)，學(xué)院通過(guò)教學(xué)督導(dǎo)組和教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤、全面監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。通過(guò)該體系的實(shí)施，增強(qiáng)了課程準(zhǔn)備的針對(duì)性，積累完善了教學(xué)檔案資料，規(guī)范了教師的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)了年輕教師，保證了教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)定提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展的重要?jiǎng)恿脱芯糠较?，處于不斷的變革之中，只有不斷深入開(kāi)展計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程教學(xué)研究，緊跟學(xué)術(shù)前沿，改革創(chuàng)新，把它作為一個(gè)系統(tǒng)工程來(lái)進(jìn)行研究和部署實(shí)施，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，全面加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，采取科學(xué)的教學(xué)方法和手段，重視實(shí)踐教學(xué)，才能真正起到培養(yǎng)合格人才、提高教學(xué)質(zhì)量、推動(dòng)學(xué)科發(fā)展的作用。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2007-1-17

作者簡(jiǎn)介：錢程?hào)|（1975-），男（滿族），河北秦皇島人，工程師，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。