理论结合实验的计算机组成原理课程教学措施初探.pdf

信息技术 1 概述 计算机组成原理课程是普通高等院校计算机科学与技术相关 专业本科生的必修核心专业基础课程之一 目的和任务是使学生通 过对这门课程的学习 能够掌握计算机的整体结构 各个功能部件 的功能和工作原理 以及各部件之间的数据交换方式 理解各部件 在计算机中的作用及由此而分配给各部件所要完成的任务 课程在 电路分析与模拟电子技术 数字逻辑电路等先导课和微机原理与接 口技术 单片机原理等后继课程之间起着重要承上启下作用 1 分析以往学生在学习计算机组成原理以及教师在讲授这门课 程的经历时 发现 1 1 课程的知识覆盖面广 内容概念抽象不易理解 实际生活中 缺少具体直观应用 使学生在学习过程中很难直观地理解计算机芯 片的工作原理 从而导致学生缺乏学习兴趣 认为课程内容枯燥 不 具有实用性 最终形成了 平时难学 考试前临时抱佛脚 考后完全 忘记 的场面 1 2 教师在教学中如果仅限于教材上的内容向学生传授知识很 难实现指定的教学目标 特别是现在计算机的硬件技术更新速度非 常快 在这种情况下 学生很可能出现不感兴趣 厌学的情形 从而 也会影响教师的备课和教课的积极性 如此将会形成一种恶性循 环 出现 教师难教 教师不愿教 的尴尬局面 本文从计算机组成原理课程教学中理论教学和实验教学结合 方面入手 探讨如何在课堂上让学生更容易理解所讲授的知识点 调动学生听课积极性和学习兴趣 提高教学效果和教学效率 同时 探讨如何辅助以实验教学 更好地培养学生实际动手能力以及促进 学生对理论知识点的掌握 2 计算机组成原理课程教学内容 课程在教学内容上应围绕计算机的基本组成结构 冯诺依曼计 算机体系结构 讲授计算机各功能部件 运算器 控制器 存储器 输 入和输出设备的组成及工作原理 2 目的是使学生掌握计算机的运 行机制和工作原理以及计算机内部数据的转换 处理 传输和控制 方式 同时在实验教学的辅助下 提高学生动手能力 促进学生在硬 件系统方面的分析和设计能力 作为理论知识课堂教学的重要补充 实验教学在计算机组成原 理这类硬件课程中是不可缺少的 实验教学可以帮助学生深入理解 和掌握课堂所传授的知识点 也是培养学生动手能力 自主解决问 题能力和创新意识的重要方法和途径 反之 学生通过实验课巩固 和加强对计算机芯片的理解以及解决实际问题时所获得的成就感 又可以促进学生对理论课程的学习兴趣 3 计算机组成原理课程教学措施 由于计算机组成原理课程内容主要涉及到各功能部件的芯片 内部工作原理 而现代计算机芯片都是采用超大规模集成电路制作 的 因而 学生很难直观观察到芯片电路结构 而只能根据教师所讲 授的内容进行理解 所以在教学课堂中 讲解的知识概念是抽象的 因而 为了提高教学效果 针对计算机组成原理这门课程制定合适 的教学措施并辅以相应的教学手段非常有必要 3 1 实例类比式化抽象为具体的教学 人对现实世界的理解大 都是建立在视觉上 客观世界的事物由研究获取其信息然后再传递 给大脑进行分析和理解 因为计算机硬件芯片的内部电路结构 在 肉眼情况下很难有直接的视觉感受 所以 学生对教师所讲授的抽 象的计算机功能部件的工作原理进行理解并不容易 也很难熟练地 进行掌握 因而 如何结合现实世界的合适例子进行类举 来讲述抽 象的工作原理 帮助学生更快地掌握理论知识点 提高学习兴趣和 动力很重要 比如 在讲授总线的宽度时 就用公路的行车道数量举例 其 中 串行传输就相当于单行车道的公路 一次只能一辆车通过 并行 传输就相当于多行车道公路并且车道的数量就相当于总线的宽度 在讲授存储器的读写访问时 可以用书柜来举例 其中书柜就类似 于一个存储器 书柜中的每层书架就相当于一个存储单元 么等书 架所能放的书数量就好比于存储器的存储字长 3 2 开放式的实验巩固理论教学 实验课程是理论课程的重要 补充 能帮助学生通过实验验证和设计来更好地理解课堂学习的理 论知识 所在学校的硬件实验室采用 HKZK CPT 实验箱提供给学 生进行实验活动 HKZK CPT 支持对计算机的五大功能部件的验证 性实验 每个功能部件对应一个实验模块 学生只需针对每个功能 部件对应实验内容进行连线并安排相应的控制信号即可 然而 单 纯的验证性实验虽然帮助学生巩固所学知识并加强理解 但并不能 很好的提高学生分析和解决实际问题的能力 因而 如何设计开放 性的实验内容 对提高学生动手能力非常重要 为此 基于 HKZK CPT 在学生对各实验模块熟悉之后 可设计 一些各模块结合的开放性实验内容 让学生自己分析 设计电路连 接和测试实验结果 比如 设计一个实验内容 从输入设备 开关 输 入两条二进制数据到运算器做算术加法 并将运算结果存储到存储 器中特定地址所对应的存储单元 学生要很好地完成这个实验 就 需要将运算器和存储器综合起来思考 3 3 利用前沿技术介绍培养兴趣 兴趣是学习和获取知识的动 力 因此应充分利用快速发展的计算机最新技术做一些讲座 所谓 万变不离其宗 通过现实生活中一些最新技术的应用实例 分析其 中涉及的计算机组成原理相关理论和技术 开阔学生视野的同事 激发学生的学习兴趣 发散思维和启迪思想 例如 可以结合每年一次的全世界最快的计算机评比 介绍其 中所涉及的 CPU 存储相关的技术和知识 4 结论 计算机组成原理课程作为高校计算机科学与技术相关专业本 科生的核心专业基础课程 其所涉及到的知识点具有抽象难以直观 理解的特点 因而对学生学习 教师讲授都提出了挑战 在对该课程 进行分析和总结的基础上 为提高教学效果和教学效率 从实例类 比式化抽象为具体的教学 开放式的实验巩固理论教学已经利用前 沿技术介绍培养兴趣三个方面探讨了相关教学措施 在教学过程 中 不断地按照这三个方面的措施进行备课和讲课 同时观察和了 解学生的学习状态来指导教学措施的实施 参考文献 1 张磊 郑榕 田军峰 计算机组成原理理论实验教学无缝结合的新 方法 J 实验室研究与探索 2013 32 5 168 172 2 唐朔飞 刘旭东 王诚等 计算机组成原理 课程教学实施方案 J 中国大学教育 2010 11 42 45 理论结合实验的计算机组成原理课程教学措施初探 艾列富宋 静 安庆师范学院计算机与信息学院 安徽 安庆 246133 摘要 计算机组成原理课程是高校计算机科学与技术相关专业核心专业课之一 结合课程的特点 围绕课程教学内容 探讨理论实 验相结合的该课程教学的具体措施 关键词 计算机组成原理 教学措施 核心课程 计算机科学与技术专业 作者简介 艾列富 1985 12 男 汉族 安徽籍 讲师 博士 主要研究方向为计算机系统结构 虚拟实验 162