葉振

摘 要：《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)及其它相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)學(xué)科的課程體系中處于承上啟下的位置，在學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)中具有非常重要并且不可替代的作用。然而，由于該課程本身內(nèi)容復(fù)雜抽象，加上學(xué)生對(duì)該課程的重要性認(rèn)識(shí)不足，并且缺乏設(shè)計(jì)合理的實(shí)踐環(huán)節(jié)，該課程的教學(xué)效果大多不夠理想。該文首先分析了《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的地位和特點(diǎn)，以及當(dāng)前教學(xué)中存在的不足，然后以地方性本科院校為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)如何改進(jìn)該課程的教學(xué)效果進(jìn)行了一系列的探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 組成原理 教學(xué)探索 地方性 本科院校

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（a）-0116-02

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程是計(jì)算機(jī)及其它相關(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程的主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)重要組成部分的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，既涉及到計(jì)算機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)，也涵蓋了匯編語(yǔ)言等相關(guān)軟件知識(shí)，在整個(gè)專業(yè)體系結(jié)構(gòu)中起到承上啟下的獨(dú)特作用，具有不可替代的地位[1]。如學(xué)生如對(duì)該課程的內(nèi)容能深入理解掌握，不僅對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)大有助益，并且為以后職業(yè)生涯的發(fā)展都奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，作為該課程的教學(xué)老師，如何能通過(guò)多種方法，以深入淺出的形式盡可能地讓學(xué)生比較容易的掌握該課程的內(nèi)容知識(shí)并能靈活運(yùn)用就顯得尤為重要。

1 當(dāng)前《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)效果不佳的原因分析

一直以來(lái)，《計(jì)算機(jī)組成原理》的教學(xué)效果都不是很好，普遍反應(yīng)是學(xué)生難學(xué)，教師難教。尤其是地方性本科院校，由于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)相比重點(diǎn)院校較為薄弱，同時(shí)由于經(jīng)費(fèi)資源等限制，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也較為有限，因此該課程往往是老大難課程，甚至老師都因?yàn)榕陆虒W(xué)效果不好而不愿意接手該課程。該文對(duì)造成該現(xiàn)象的原因進(jìn)行了深入調(diào)研分析。經(jīng)過(guò)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)主要有以下幾點(diǎn)。

1.1 先導(dǎo)課程多，學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí)

《計(jì)算機(jī)組成原理》是一門介紹計(jì)算機(jī)重要組成部件工作原理的課程，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程需具備一定的計(jì)算機(jī)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。其先導(dǎo)課程包括《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》，《數(shù)字電路基礎(chǔ)》等，只有掌握該兩門課程的內(nèi)容，才能對(duì)《組成原理》涉及到的基本概念和電路有比較清晰的認(rèn)識(shí)。如學(xué)生已學(xué)過(guò)《離散數(shù)學(xué)》，《匯編語(yǔ)言》等課程，對(duì)《組成原理》課程內(nèi)容的理解也非常有幫助。然而，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，很多同學(xué)由于大一對(duì)大學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的不適應(yīng)，以及部分轉(zhuǎn)專業(yè)同學(xué)甚至根本沒(méi)上過(guò)相關(guān)的先導(dǎo)課程，導(dǎo)致一部分同學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí)，難以在此基礎(chǔ)上順利的學(xué)習(xí)《組成原理》相關(guān)內(nèi)容。

1.2 教材內(nèi)容陳舊

計(jì)算機(jī)學(xué)科的特點(diǎn)是發(fā)展非常迅速，日新月異，根據(jù)摩爾定律，計(jì)算機(jī)CPU和其它電路上單位體積內(nèi)的元器件的數(shù)目每隔十八個(gè)月便會(huì)增加一倍，也即性能提升一倍，各個(gè)器件的架構(gòu)也會(huì)經(jīng)常發(fā)生改變。而計(jì)算機(jī)組成原理課程的教材內(nèi)容通常都比較陳舊，無(wú)法反應(yīng)當(dāng)前主流計(jì)算機(jī)的最新結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容和日常接觸到的計(jì)算機(jī)有差別，使其認(rèn)為所學(xué)內(nèi)容過(guò)于陳舊，無(wú)法應(yīng)用，從而產(chǎn)生輕視和厭倦情緒，不容易學(xué)好。

1.3 內(nèi)容抽象，枯燥

《計(jì)算機(jī)組成原理》所授知識(shí)為各組成部件的原理和實(shí)現(xiàn)，內(nèi)容較為抽象，很難通過(guò)觀察等手段直接理解，需要經(jīng)過(guò)邏輯推理，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)等間接方式掌握，因此對(duì)于學(xué)生抽象思維能力和邏輯推理能力具有一定要求[2-3]。而對(duì)于地方性本科院校學(xué)生來(lái)說(shuō)，這方面的能力相對(duì)重點(diǎn)院校學(xué)生較為欠缺，因此也對(duì)該課程的教學(xué)效果產(chǎn)生一定影響。

1.4 實(shí)驗(yàn)安排不合理

一般來(lái)說(shuō)，《計(jì)算機(jī)組成原理》課程除了課堂理論教學(xué)，通常還會(huì)安排一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)加強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力，并對(duì)所學(xué)知識(shí)有更加深刻的理解。然而，當(dāng)前很多地方性本科院校的實(shí)驗(yàn)安排并不合理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)并未達(dá)到預(yù)期效果。主要原因一是由于經(jīng)費(fèi)設(shè)備等資源條件的制約，無(wú)法為學(xué)生提供最合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境；二是由于實(shí)驗(yàn)課程目的不明確，課程安排不合理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課時(shí)學(xué)生只會(huì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械照做步驟，照抄結(jié)果，無(wú)法理解實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果的內(nèi)在含義。

2 對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)方式改進(jìn)的探討

該文在分析了《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的特點(diǎn)和當(dāng)前教學(xué)效果不佳的深層次原因之后，結(jié)合地方性本科原因的具體實(shí)際情況，對(duì)該課程的課堂教學(xué)方式如何進(jìn)行改進(jìn)進(jìn)行了初步探討。該文認(rèn)為，可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)的嘗試。

2.1 對(duì)相關(guān)重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)

如果學(xué)生基礎(chǔ)不夠，很難學(xué)好本課程的內(nèi)容，因此，本著磨刀不誤砍柴工的思路，在正式進(jìn)行《計(jì)算機(jī)組成原理》內(nèi)容的授課之前，抽2次課程對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》以及《數(shù)字電路基礎(chǔ)》中和該課程密切相關(guān)的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，掃清學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的前置障礙顯得尤為重要。

2.2 結(jié)合業(yè)界最新動(dòng)態(tài)講授內(nèi)容

針對(duì)學(xué)生認(rèn)為所學(xué)內(nèi)容陳舊，和現(xiàn)實(shí)脫節(jié)的情況。該文認(rèn)為，在講授課本知識(shí)的時(shí)候，適當(dāng)結(jié)合當(dāng)前業(yè)界相關(guān)最新動(dòng)態(tài)，并指出課本知識(shí)和最新動(dòng)態(tài)之間的趨勢(shì)發(fā)展傳承關(guān)系，會(huì)有非常好的效果，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的重要性會(huì)有更加深刻的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)力。比如，在介紹存儲(chǔ)器的時(shí)候，可以穿插介紹最新的ssd硬盤的發(fā)展。在介紹CPU的時(shí)候，可以結(jié)合當(dāng)前智能手機(jī)上的最新CPU架構(gòu)進(jìn)行講解。

2.3 在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)舉例子等方式盡可能的增加內(nèi)容的直觀性

《計(jì)算機(jī)組成原理》難點(diǎn)之一就在于其抽象性，因此，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)盡可能的采用舉例子等不同的方式將抽象的內(nèi)容和直觀的事物產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，增加內(nèi)容的直觀性，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。比如，在介紹外圍設(shè)備和主機(jī)之間進(jìn)行信息交換的不同方式及其優(yōu)缺點(diǎn)的時(shí)候，可以利用幼兒園教師給小朋友分糖果的比喻，讓學(xué)生和容易就能掌握不同方法的信息交互過(guò)程以及優(yōu)缺點(diǎn)，取得了非常好的效果。

2.4 不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

地方性本科院校中，不同的學(xué)生基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)的主管能動(dòng)性不同，采用同樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容對(duì)一部分學(xué)生來(lái)說(shuō)太過(guò)容易，而另一部分學(xué)生卻反映較難，因此很難協(xié)調(diào)。該文通過(guò)采用分層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，將實(shí)驗(yàn)分成簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，較為復(fù)雜需要理解和思考的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等兩個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓不同層次的學(xué)生都能獲得較好的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，并輔以分組討論[4]，學(xué)生動(dòng)態(tài)層次調(diào)整，靈活考核的措施讓學(xué)生獲得較好的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的效果。

2.5 借鑒國(guó)內(nèi)外一流高校的教學(xué)模式和方法

《計(jì)算機(jī)組成原理》在計(jì)算機(jī)和其它相關(guān)專業(yè)開課時(shí)間已經(jīng)較久，特別是在國(guó)內(nèi)外一流高校，都形成了很成熟的教學(xué)模式和方法。作為地方性本科院校，完全照搬這些教學(xué)方法可行性并不高，然而這些先進(jìn)的教學(xué)方式方法還是有非常多的地方值得借鑒。該文在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合該校學(xué)生的特點(diǎn)，選取了很多先進(jìn)教學(xué)理念和方式中適合該校的進(jìn)行了若干嘗試。如，斯坦福大學(xué)在教授計(jì)算機(jī)組成原理課程的時(shí)候，強(qiáng)調(diào)從程序員的角度，認(rèn)識(shí)理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是如何執(zhí)行程序的[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

該文在分析了當(dāng)前計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)存在的不足基礎(chǔ)上，以地方性本科院校為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)一系列的教學(xué)改進(jìn)方式進(jìn)行了探討，以期獲得更好的教學(xué)效果，讓學(xué)生能更快更好地掌握該課程涉及到的相關(guān)知識(shí)，并能進(jìn)行靈活運(yùn)用，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)乃至整個(gè)職業(yè)生涯的發(fā)展打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁春風(fēng)，楊若瑜，王帥，等.計(jì)算機(jī)組成與其他課程之間的關(guān)聯(lián)內(nèi)容分析[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（17）：35-38.

[2] 翟海慶，趙開新，張正本.計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)的現(xiàn)狀與對(duì)策[J].科技信息，2009（25）：131.

[3] 厲豪強(qiáng).淺談“計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)質(zhì)量的改進(jìn)[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2009（23）：311.

[4] 蘇紅旗.《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革與探索[J].科技資訊，2012（28）：158.

[5] 王帥，袁春風(fēng). 美國(guó)一流大學(xué)計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（17）：115-118.