摘要：本文介紹了我院“計(jì)算機(jī)原理”課程組在總結(jié)課程教學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上大膽改革，創(chuàng)新性地提出了四維教學(xué)模式。通過兩年教學(xué)實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式可以極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鞏固課本知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：原理課程；教學(xué)模式；教學(xué)改革；創(chuàng)新實(shí)踐

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

“計(jì)算機(jī)原理”作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課，學(xué)生對其內(nèi)容掌握的好壞程度直接影響到其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。然而反饋調(diào)查和課堂跟蹤發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在傳統(tǒng)的“課堂講授+課后實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式下并不能深入體會計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)行過程，尤其對計(jì)算機(jī)軟硬件如何配合、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程計(jì)算、多核計(jì)算等內(nèi)容掌握不夠。如若在課堂教學(xué)中擴(kuò)充這方面的內(nèi)容，教師又沒有充足的時(shí)間讓學(xué)生掌握經(jīng)典的計(jì)算機(jī)原理知識。如何讓學(xué)生既深入掌握基本的原理知識，又了解最新的設(shè)計(jì)技術(shù)；既理解現(xiàn)有計(jì)算機(jī)運(yùn)行模式，又結(jié)合未來發(fā)展鍛煉創(chuàng)新思維？這一直是課程組在“計(jì)算機(jī)原理”課程教學(xué)中深入思考的問題[1][2]。為此課程組經(jīng)過多次研討，深入分析原理課程教學(xué)的難點(diǎn)，并提出了適應(yīng)本課程的新教學(xué)模式，即“課堂講授+綜合設(shè)計(jì)+創(chuàng)新實(shí)踐+網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”的四維教學(xué)模式。經(jīng)過兩年多時(shí)間的實(shí)踐，思維教學(xué)模式取得了良好的效果，學(xué)生掌握的知識面更寬了；對經(jīng)典原理知識的理解更深了；對未來計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)更有主見了。“計(jì)算機(jī)原理”課程也相繼被評為湖南省精品課程和國家精品課程[3]。在此，本人就這種新的教學(xué)模式作一個(gè)簡單闡述，希望得到各位同行的批評與指正。

2“計(jì)算機(jī)原理”課程教學(xué)特點(diǎn)分析

與其他類型課程不同，原理類課程教學(xué)必須一絲不茍、按部就班、環(huán)環(huán)相扣；同時(shí)又要深入淺出，啟迪思維。因此，“計(jì)算機(jī)原理”課程教學(xué)是對教師整體水平的巨大挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)要求教師不能僅僅通過課堂把知識灌輸給學(xué)生，也要求教師必須不斷更新教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，跟上計(jì)算機(jī)發(fā)展步伐。概括起來說，“計(jì)算機(jī)原理”課程教學(xué)具有如下幾個(gè)要求：

1) 深入淺出，把經(jīng)典原理知識講深講透。由于學(xué)生是初次接觸深奧的專業(yè)技能，課程教學(xué)的目的就是要讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)工作的基本原理和基本過程，教師必須讓學(xué)生深入掌握經(jīng)典的原理知識。

2) 靈活運(yùn)用，把前述基礎(chǔ)課程的知識貫穿起來。在講述“計(jì)算機(jī)原理”課程前，學(xué)生學(xué)習(xí)了“電路分析”、“數(shù)字電子技術(shù)”、匯編語言等專業(yè)基礎(chǔ)課程，但他們并不能深入理解這些知識對掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理的作用，課程教學(xué)必須要把這些知識穿插起來，靈活運(yùn)用，讓學(xué)生感覺到學(xué)有所用。

3) 適時(shí)發(fā)揮，把前沿技術(shù)與經(jīng)典原理相結(jié)合。由于計(jì)算機(jī)發(fā)展速度之迅猛，教師需要結(jié)合經(jīng)典原理講解，并進(jìn)行適當(dāng)延伸，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)一些新的技術(shù)，以作為課堂教學(xué)的有意補(bǔ)充。

4) 啟迪思維，把探索與創(chuàng)新作為教學(xué)的根本宗旨。不論課程教學(xué)如何改革，學(xué)生永遠(yuǎn)是學(xué)習(xí)的主體，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，積極思考、勇于探索，并通過網(wǎng)絡(luò)信息檢索、課程綜合設(shè)計(jì)、課余實(shí)踐等活動強(qiáng)化課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，拓寬知識面才是“計(jì)算機(jī)原理”教學(xué)的根本宗旨。

從上述分析可以看出，傳統(tǒng)“課堂教授+課后實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法顯然不能適應(yīng)課程在新時(shí)期建設(shè)的需要，導(dǎo)致學(xué)生一方面感覺“說不清”、即理解得不夠深入，另一方面感覺“吃不飽”、即了解得不夠?qū)挿?。為此，我們必須從教學(xué)時(shí)間、教學(xué)場地和教學(xué)手段上對課程教學(xué)方法進(jìn)行拓展，探索新的教學(xué)模式和方法。

3四維教學(xué)模式闡述

“計(jì)算機(jī)原理”的四維教學(xué)模式從傳統(tǒng)的“課堂講授+綜合設(shè)計(jì)”的二維拓展為“課堂講授+綜合設(shè)計(jì)+創(chuàng)新實(shí)踐+網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”的四維，其中課堂講授是基礎(chǔ)，幫助學(xué)生建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整機(jī)工作原理和過程的概念；綜合設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，讓學(xué)生通過綜合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理和過程；創(chuàng)新實(shí)踐是動力，依托學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地和教研室科研條件，提供各種創(chuàng)新實(shí)踐機(jī)會，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的動力；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是平臺，為學(xué)生營造一個(gè)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)、按需學(xué)習(xí)的集中的資源平臺。

當(dāng)然，四維教學(xué)模式不是簡單的孤立的四個(gè)方面，而是有機(jī)協(xié)調(diào)的整體。教師掌握四維教學(xué)模式必須把握好如下幾個(gè)方面：

3.1發(fā)揮課堂教學(xué)的基礎(chǔ)和引導(dǎo)作用

課堂教學(xué)就是要給學(xué)生一個(gè)清晰的整體概念，告訴學(xué)生課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)范圍、學(xué)習(xí)方法，并對重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述，幫助學(xué)生真正理解計(jì)算機(jī)的工作原理。同時(shí)，課堂教學(xué)中需要把本課程與前述課程所學(xué)知識貫穿起來，并對后續(xù)即將學(xué)習(xí)的“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程進(jìn)行簡單說明，讓學(xué)生明確知識的組織脈絡(luò)，理順各門課程間的關(guān)系和作用。此外一點(diǎn)，也是課堂教學(xué)最重要的一點(diǎn)，即需要充分發(fā)揮課堂教學(xué)的啟發(fā)和引導(dǎo)作用，站在學(xué)生學(xué)習(xí)的角度，逐步啟發(fā)和引導(dǎo)他們對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理中的各種問題進(jìn)行探索和思考，激發(fā)他們在課余時(shí)間查閱資料，自主學(xué)習(xí)并創(chuàng)新實(shí)踐。

3.2通過綜合設(shè)計(jì)強(qiáng)化動手能力

單純講解枯燥的原理知識顯然難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也不能消除學(xué)生在學(xué)習(xí)中的各種疑問?！坝?jì)算機(jī)原理”課程還需要發(fā)揮綜合設(shè)計(jì)的強(qiáng)化作用，一方面幫助學(xué)生驗(yàn)證各種原理，并切身感受計(jì)算機(jī)的工作過程；另一方面可以通過調(diào)整和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，訓(xùn)練他們的動手設(shè)計(jì)能力，檢驗(yàn)他們對所學(xué)知識的理解。由于“計(jì)算機(jī)原理”綜合課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容具有一定的綜合性和復(fù)雜性，因此課程教學(xué)中需要對學(xué)生進(jìn)行分組，并安排專門的實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)老師進(jìn)行指導(dǎo)。在具體實(shí)踐中，課程組采用了自主研發(fā)的綜合實(shí)驗(yàn)平臺，設(shè)計(jì)了一個(gè)8位CPU設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生真正了解了CPU的工作過程和設(shè)計(jì)方法。

3.3鼓勵(lì)創(chuàng)新實(shí)踐，激發(fā)學(xué)習(xí)動力

學(xué)以致用，這是原理課程教學(xué)中必須堅(jiān)持的基本觀念。那么怎樣才能讓學(xué)生把所學(xué)的知識應(yīng)用起來呢？一個(gè)簡單有效的辦法就是讓學(xué)生開闊思維，按照自己的靈感和創(chuàng)意進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)和制作。課程組在具體教學(xué)中采用了如下幾個(gè)途徑：①讓學(xué)生參與各種科研活動，和本專業(yè)的博士、碩士一道探尋各種前沿問題；②鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、挑戰(zhàn)杯等學(xué)科競賽活動；③充分利用學(xué)院微電子創(chuàng)新中心，讓學(xué)生參與各種創(chuàng)新活動，進(jìn)行學(xué)術(shù)論文閱讀和交流。通過上述三個(gè)方面的努力，大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，課堂氣氛也逐漸活躍，大家在學(xué)習(xí)書本知識的同時(shí)，還會積極思考自己的作品該如何設(shè)計(jì)和改進(jìn)。

3.4豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，滿足多樣化學(xué)習(xí)需要

借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行教學(xué)是未來教學(xué)的必備條件。開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的前提是豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，以滿足不同學(xué)生對相關(guān)知識的多樣需求。課程組充分利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化教學(xué)平臺積極開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動。先后開辟了“計(jì)算機(jī)歷史溯源”，“光計(jì)算機(jī)技術(shù)”，“生物計(jì)算機(jī)技術(shù)”和“多核計(jì)算機(jī)技術(shù)”等專題欄目，由專門教師負(fù)責(zé)收集、整理相關(guān)材料。由于課堂教學(xué)電腦已經(jīng)接入教學(xué)平臺所在網(wǎng)絡(luò)，教師上課也可以利用豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源對課堂內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。學(xué)生可以隨時(shí)隨地查閱相關(guān)資料，開展相關(guān)討論和交流。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)與利用大大拓展了教學(xué)空間。

4結(jié)束語

原理課程教學(xué)天生存在內(nèi)容抽象、講述枯燥、疑難點(diǎn)多等問題。課程組對“計(jì)算機(jī)原理”課程教學(xué)進(jìn)行了歷時(shí)兩年的大膽改革，通過總結(jié)歸納本課程教學(xué)特點(diǎn)，創(chuàng)新性地提出了“計(jì)算機(jī)原理”課程四維教學(xué)模式。文章對這種新的教學(xué)模式進(jìn)行了詳細(xì)闡述，給出了相關(guān)注意事項(xiàng)。四維教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)思想[4][5]，可以應(yīng)用到其他原理類課程教學(xué)中。下一步教學(xué)研究將更多關(guān)注該教學(xué)模式中四個(gè)方面的內(nèi)部關(guān)系，力爭四個(gè)方面相互配合、形成整體合力。

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