張妍琰 郭 猛

摘要:《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修課,同時(shí)也是該專業(yè)考研要求的統(tǒng)考專業(yè)課之一。通過(guò)對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程現(xiàn)狀的分析,指出了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。從教學(xué)內(nèi)容、方法和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面對(duì)該課程提出了改革的構(gòu)想,并在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中加以實(shí)踐,從而提高了該門課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)改革;教學(xué)實(shí)踐

1引言

《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(本科) 必修課程。它《電工學(xué)》、《數(shù)字邏輯》的后繼課程,同時(shí)又是《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》、《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等課程的先導(dǎo)課程,與多門專業(yè)課有著緊密的聯(lián)系。本課程有著工程性、實(shí)踐性、技術(shù)性比較強(qiáng)的特點(diǎn),是一門難度較高的專業(yè)課程。這門課程可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力,提高實(shí)驗(yàn)技能。而且該課程是各高?？佳幸蟮慕y(tǒng)考專業(yè)課之一。所以,如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好這門專業(yè)課,對(duì)于他們?nèi)蘸髮I(yè)的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步深造都有著重要的意義

2傳統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)以理論教學(xué)為主, 輔以少量實(shí)驗(yàn)教學(xué)。對(duì)于學(xué)生而言, 學(xué)習(xí)過(guò)程具有較大的難度, 教學(xué)效果很難達(dá)到理想的水平, 教學(xué)中存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1缺乏好的《計(jì)算機(jī)組成原理》教材和課件。長(zhǎng)期以來(lái),專業(yè)課教材的選定都比較隨意,由任課教師自己指定,而大多數(shù)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教材都是理論性較強(qiáng), 內(nèi)容抽象, 較陳舊或較窄,缺乏與前沿技術(shù)的結(jié)合,教材中的知識(shí)點(diǎn)多且雜。目前,多數(shù)老師在授課時(shí)已經(jīng)結(jié)合了多媒體的教學(xué)方式,但對(duì)于多媒體的利用還不夠充分,多媒體課件的內(nèi)容多數(shù)是以文本為主,配合少量的圖形和動(dòng)畫(huà),跟以前的“板書(shū)”差不多,很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2教學(xué)方法不夠靈活。長(zhǎng)期以來(lái),組成原理課程主要采取的都是一種“灌輸式”的教學(xué)方法, 對(duì)啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法采用得比較少, 沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性, 忽略了學(xué)生的主體地位。

2.3教學(xué)內(nèi)容理論性過(guò)強(qiáng)。由于該課程知識(shí)點(diǎn)多、概念性強(qiáng)而抽象,多數(shù)教師在教學(xué)中又缺少理論與實(shí)踐相結(jié)合的具體內(nèi)容, 授課枯燥抽象, 學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到不易理解。實(shí)踐性環(huán)節(jié)也薄弱。學(xué)生缺少自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)具體實(shí)例的過(guò)程, 參與研究性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)太少, 不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。據(jù)學(xué)生反映, 雖然學(xué)了《計(jì)算機(jī)組成原理》課程,但是由于沒(méi)有親手實(shí)踐,或?qū)嵺`太少,所以只掌握了一些基本的概念, 而對(duì)組成原理的原理和高級(jí)應(yīng)用仍是似懂非懂, 學(xué)習(xí)效果不佳。

2.4缺乏互動(dòng)。組成原理課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以理論課為主,輔以少量實(shí)驗(yàn),與學(xué)生的互動(dòng)只能通過(guò)作業(yè)和實(shí)驗(yàn),所以很多學(xué)生在完成作業(yè)的時(shí)候遇到困難無(wú)法及時(shí)解決,只能留待下一次理論教學(xué)時(shí),聽(tīng)老師講解。無(wú)法做到有問(wèn)題及時(shí)問(wèn),及時(shí)解決,這樣就在很大程度上打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性。

3為改革該課程而采取的措施

3.1理論教學(xué)過(guò)程中采取的措施。

3.1.1選擇合適的教材。從課本內(nèi)容出發(fā),并綜合考慮了各個(gè)高校指定的考研參考教材之后,筆者偏向選擇高等教育出版社出版,由唐朔飛主編的《計(jì)算機(jī)組成原理》。該教材內(nèi)容豐富,涵蓋的知識(shí)點(diǎn)比較全面,在授課的時(shí)候可以根據(jù)課時(shí)的多少對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇,將重點(diǎn)放在難度較高的七、八、九、十這四章,而前面較為簡(jiǎn)單的六章,可以分配較少的學(xué)時(shí)。

3.1.2充分利用多媒體教學(xué)?！肮び破涫?先利其器”,對(duì)于教師來(lái)說(shuō),課件就是我們的“器”?，F(xiàn)在制作課件的軟件越來(lái)越多,教師應(yīng)該采用更為先進(jìn)的技術(shù)來(lái)制作課件,而不能僅限于使用PPT的文檔。PPT雖然使用簡(jiǎn)單,容易上手,但是能制作的動(dòng)畫(huà)效果非常有限。筆者嘗試使用了FLASH制作的一些實(shí)例,如尋址方式這一節(jié),在授課時(shí),學(xué)生聽(tīng)課的積極性果然有所提高。FLASH制作的動(dòng)畫(huà),不僅色彩豐富,而且動(dòng)感十足,以往在講解尋址方式這一節(jié)時(shí),因?yàn)楦拍钸^(guò)于抽象,即使配合圖解,學(xué)生也很難理解,但是FLASH不同于靜態(tài)的圖片,它采用動(dòng)畫(huà)的形式,形象的解釋了尋址的原理,讓學(xué)生真正看到了尋址的整個(gè)過(guò)程,讓他們留下了深刻的印象。

3.1.3打破傳統(tǒng)教學(xué)模式,調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性?！笆谥贼~(yú)不如授之以漁”,傳統(tǒng)的“灌輸式”只是把知識(shí)點(diǎn)生硬的“交”給了學(xué)生,而沒(méi)有把學(xué)習(xí)的方法教給學(xué)生。建議采用提問(wèn)式授課方式, 不僅可以在課堂中實(shí)現(xiàn)互動(dòng),還可以培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。每次開(kāi)始授課前,教師提一些與上次授課有關(guān)的內(nèi)容, 這樣一方面可以了解學(xué)生課后的復(fù)習(xí)惰況, 另一方面可以更好地與新課內(nèi)容銜接起來(lái)。在講授新內(nèi)容的時(shí)候, 設(shè)計(jì)好各種問(wèn)題, 將原理用一個(gè)個(gè)問(wèn)題引出來(lái)。在講述答案前, 請(qǐng)學(xué)生自己考慮一下可以用什么方法解決提出的問(wèn)題。通過(guò)提問(wèn), 讓學(xué)生主動(dòng)去思考解決的方法比較自己的解決方法和已有方法的不同, 從而學(xué)到好的思維方法。

3.1.4利用網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)互動(dòng),設(shè)立網(wǎng)上答疑機(jī)制。教師可以通過(guò)自己建立網(wǎng)站或開(kāi)設(shè)博客的形式,建立網(wǎng)上答疑區(qū)。隨著Internet的普及應(yīng)用,上網(wǎng)已經(jīng)成為了人們生活的一部分,而校園網(wǎng)的建設(shè)也使得學(xué)生們上網(wǎng)越來(lái)越方便。通過(guò)網(wǎng)上答疑的形式,可以讓學(xué)生第一時(shí)間將學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題反映給教師,有什么好的學(xué)習(xí)建議也可以隨時(shí)與教師進(jìn)行交流互動(dòng),從而大大提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

3.1.5綜合利用多種教學(xué)方法,不再一味地灌輸和死記硬背。組成原理中很多的所謂“原理”,其實(shí)都是大家在日常生活中司空見(jiàn)怪的東西,只是沒(méi)有引起大家的思考和重視。比如,在講解《總線判優(yōu)控制》部分的時(shí)候,教材上只對(duì)集中控制的3種優(yōu)先權(quán)仲裁方式進(jìn)行了較簡(jiǎn)單的敘述,另配有3個(gè)圖解,學(xué)生不太好理解。筆者嘗試,在課堂教學(xué)進(jìn)行到這一節(jié)時(shí),先按照課本上的內(nèi)容把概念講一遍,然后引入生活中的一個(gè)實(shí)例:假如老師在教室內(nèi),學(xué)生在門外,某學(xué)生(或某些)過(guò)來(lái)敲門想要進(jìn)入教室——敲門就相當(dāng)于總線請(qǐng)求,老師若聽(tīng)不出來(lái)具體是哪個(gè)(或哪些)學(xué)生,那么接下來(lái),他可以采用三種方案確定門外學(xué)生的身份:①掏出點(diǎn)名冊(cè),按順序詢問(wèn),學(xué)生只回答是或不是,直到查出某個(gè)學(xué)生的名字;②掏出點(diǎn)名冊(cè),不是從1號(hào)開(kāi)始,而是隨機(jī)從點(diǎn)名冊(cè)中選取學(xué)生姓名進(jìn)行核對(duì),可以正序也可以倒序,直到詢問(wèn)出結(jié)果;③學(xué)生自報(bào)家門。前面兩種方法,我們?nèi)粘Ｉ钪懈静挥玫?因?yàn)樘刻混`活了。類似的情況很多,我們?cè)谕酵ㄓ崱惒酵ㄓ?、CACHE映射的幾種方式、虛擬存儲(chǔ)器的段式、頁(yè)式管理方式等等方面,都可以采用類似的教學(xué)手法。

3.2實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)采取的措施。

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程是一門技術(shù)學(xué)科, 不但要有相當(dāng)?shù)目茖W(xué)成分, 而且從實(shí)現(xiàn)來(lái)看工程技術(shù)的含義更多, 對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力有較高的要求。然而目前, 我系的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程仍然是以實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)為主,設(shè)計(jì)性,研究性試驗(yàn)較少。而且受實(shí)驗(yàn)條件所限,學(xué)生很少有機(jī)會(huì)自己設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)。目前,我系配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是啟東計(jì)算機(jī)總廠的DICE-2型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)箱。以前的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),采用的是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱上連線路,撥動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān),通過(guò)發(fā)光管來(lái)顯示輸出。一般在學(xué)生不熟悉的情況下,光是講解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路連線就需要費(fèi)用很大的時(shí)間。

筆者考慮,通過(guò)軟件的方式,加大虛擬實(shí)驗(yàn)的比例,即在計(jì)算機(jī)上通過(guò)軟件來(lái)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。如聯(lián)機(jī)微指令這個(gè)實(shí)驗(yàn),原來(lái)需要在實(shí)驗(yàn)箱上撥動(dòng)開(kāi)關(guān),通過(guò)數(shù)碼管顯示輸出結(jié)果,不太方便和直觀,現(xiàn)在通過(guò)使用FLASH制作的交互式動(dòng)畫(huà),只需學(xué)生將屏幕上出現(xiàn)的虛擬芯片正確設(shè)置,就可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣不僅在實(shí)驗(yàn)“硬”條件不足的情況下仍能進(jìn)行試驗(yàn),而且可以借助軟件在學(xué)生操作錯(cuò)誤的時(shí)候給出錯(cuò)誤提示,大大減輕了教師的負(fù)擔(dān)。

目前,我校對(duì)于課程實(shí)踐方面也越來(lái)越重視, 一直在加強(qiáng)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。相信隨著實(shí)驗(yàn)室的完善,可以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)的類型也將會(huì)越來(lái)越多。

4結(jié)束語(yǔ)

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)改革是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。筆者力圖從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的制定等方面對(duì)該課程進(jìn)行深入改革, 給學(xué)生建立一個(gè)完整的學(xué)習(xí)架構(gòu),同時(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手能力,自學(xué)能力。計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng), 實(shí)際上是多門單獨(dú)的課程堆砌而成, 在對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程進(jìn)行建設(shè)的同時(shí), 也必須對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科其他課程進(jìn)行建設(shè),這樣才能真正提高計(jì)算機(jī)專業(yè)目前的教學(xué)水平。

參考文獻(xiàn):

[1]盧愛(ài)芹,尹宏浩.精品課網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2009,11(2):52~54,68.

[2]徐鳳生.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程群的建設(shè)與實(shí)踐[J].德州學(xué)院學(xué)報(bào), 2009,25(2):108~110.

[3]吳海波.《計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].教學(xué)設(shè)計(jì),2009,5(2):58~59.

[4]呂秀榮,張忠生.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程導(dǎo)學(xué)探討[J].山東廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào).2009,2:34~37.