计算机组成原理教学方法和教学手段的研究与探索

徐兴梅

（吉林农业大学信息技术学院，吉林长春 130118）

计算机组成原理课程是硬件系列课程中的核心课程，是计算机专业及相关专业本科生的一门统设必修的专业基础课程。从课程地位上来说，它对先导课和后继课程起着承上启下的作用，先导课程包括汇编语言、数字电路、模拟电路等，后继课程包括计算机体系结构、计算机网络、嵌入式系统等。针对计算机组成原理课程的重要地位，本文分析了本门课程目前存在的问题，并着重从教学方法和教学手段等方面进行了研究与探索。

1 存在的问题

1.1 理论教学中存在的问题

计算机组成原理课程知识范围广、知识容量大、难度高，这门课程要求学生系统地了解计算机的基本概念、基本结构，对组成计算机的各个部件的功能和工作过程及部件间的连接有较全面系统的认识，建立计算机系统的整机概念。它的知识体系要求应具备系统性、科学性和完整性的特点，这些特点决定了要将知识点分为“了解”“理解”“掌握”三个不同层次[1]，这就要求教师在讲解内容的时候要有侧重点，有针对性地引导学生进行学习。对于一些零碎枯燥的概念和抽象的原理教师不容易讲解，学生更难于理解，使学生产生了畏难情绪，学习态度上受“重转轻硬”的思想影响，没有正确认识本门课程的重要性，直接导致了学生学习效果不佳，授课方式和考核方式欠缺活力。虽然很多高校现在已经采用现代化的教学手段，但是仍然缺乏师生互动，未能很好地将理论与实践有机结合。在考核方式上，仍然采用传统的闭卷考试为主，学生也主要是为修学分而学习，主动学习的积极性不高。

1.2 实践教学中存在的问题

计算机组成原理课程实践教学相对于理论教学而言，相对较弱。一些学校存在“重软轻硬”的思想，对硬件课程实验设备的经费投入远远达不到实践教学的要求，对实验教学重视程度不够，实验教学设备老化，对于更新速度很快的一些芯片及集成电路的性能无法在旧的设备上体现，更与日益更新的课程教材不相匹配，导致学生缺乏利用先进设备进行研究与开发的教学平台。这种思想也影响了学生对硬件课程学习的积极性，对硬件课程的实验不够重视，应付了事，实验效率低下，达不到巩固理论知识的目的，严重影响了理论教学的效果。实验内容缺乏先进性，属于验证性实验，很难进行结构性设计，传统的实验过程基本上就是通过插拔导线、按动开关与实验器材进行沟通，缺乏先进性[2]，因而学生无法形成一个完整的真正意义上的整机概念。而且实验内容与课堂理论内容衔接不够紧密，不利于知识的真正理解与掌握。

2 教学方法、教学手段的研究与探索

2.1 教学方法的研究与探索

在教学过程中采用增加新知识、新技术，结合科研课题，增强实践教学环节等方法，改善了教学质量的同时，提高了学生的学习兴趣，培养了学生分析问题、解决问题的能力，锻炼了学生的创造性思维。

2.1.1 增加新知识、新技术，提高学生学习兴趣

在教学过程中，在突出重点的同时要不断增加一些前沿的知识和最新的技术。也就是在掌握基本的知识点的基础上兼顾新知识、新方法和新技术[3]。由于计算机学科是发展迅速的一门学科，因此在教学的过程当中，适时地引入了一些最新研究成果（例如CPU的双核技术及多核技术），提供关于学科发展的最新文献资料，让学生明确研究的方向，这样可以提高学生学习的兴趣，增强学生学习的动力。

2.1.2 结合科研课题，培养学生分析问题、解决问题的能力

在教学的过程中，学生是学习的主体，教师则起到引导的作用。在教授一些抽象概念或重要理论时，教师可以向学生提出相关的问题，引导学生正确理解和深入思考。根据学生的具体情况，教师将一些科研题目结合到教学当中来，启发并引导学生运用本课程的知识来解决问题，真正将所学应用于实践。这种启发与引导相结合的教学方法有利于培养学生勤于思考、主动探索的精神和分析问题、解决问题的能力[4]。

2.1.3 加强实践教学环节，锻炼学生的创造性思维

计算机组成原理课程是一门理论性及实践性都很强的专业基础课程。要想深入理解并透彻掌握计算机组成原理的精髓，培养学生建立一个整机的概念，必须要亲自动手对计算机各部件和模型机进行设计。这门课程的综合性实验题目可以根据实验指导书在实验室做相应的实验，由教师做指导。这种综合性实验不仅让学生对课堂讲授的抽象的概念和原理有了进一步的理解，而且还提高了学生实际动手的能力。

在做课程设计的时候，我们将学生分成几个小组，要求每个小组在规定的时间内完成一个实验设计题目，并根据实验设计内容查阅相关资料，撰写论文。这种创新性实验不仅可以加深对所学基础理解知识及其应用的深入理解，更重要的是通过该环节锻炼了学生的创造性思维[5]。

2.2 教学手段的研究与探索

教学手段上采用多媒体方式进行教学，提高了学生的学习兴趣，构建网络平台，增强了学生的自主学习能力，跟踪学科的发展，丰富教学资源，激发了学生的创造性。

2.2.1 利用现代化手段，采用多媒体方式进行教学

采用多媒体课件进行教学，使得计算机各部件抽象的工作原理直观地展示在学生面前，大大增加了课堂教学的信息量，还可以通过动画形象生动地描述某些难以用文字和语言表述的知识难点。提高了学生的学习兴趣[5]。例如，在讲解冯·诺依曼模型机的时候，通过动画生动地模拟了输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备五大部件之间的有序协调运作，使学生很直观地了解了冯·诺依曼机的工作原理及各部件的主要作用等。

2.2.2 构建网络平台，共享教学资源

通过网络构建一个计算机组成原理学习平台，上传学习资源，学生可以随时随地访问课程资源，进行自主学习[6]。在这个网络平台上，师生可以交流互动，加强了学生与老师的联系，缩短了师生之间的距离。同时通过平台还建立了相关知识的链接，指导学生查阅与课程教学内容相关的文献，从而培养学生掌握自主学习技能和开拓知识的能力，有效地扩大了教学空间，使更多的学生能够通过网络更好地进行学习，进一步掌握本门课程的相关知识。

2.2.3 跟踪学科的发展，丰富教学资源

计算机学科的发展十分迅速，教材内容与相关知识领域的发展现状总存在一定的差异，因此及时纳入最新的研究和改革成果，将相关领域新的发展状况、科研与教学改革的新成果融入到教学中就显得尤为重要。我们可以通过更新教辅教材、录制视频课件、研制开发网络课件等方式，扩大学生的自学空间，激发学生的创造性。

3 结语

针对计算机组成原理教学目前存在的问题，本研究从课程教学方法、教学手段等方面进行了研究与探索。通过改进教学方法和教学手段改善了教学质量，提高了学生的学习兴趣，培养了学生分析问题、解决问题的能力，激发了学生的创造力，但要从根本上解决计算机组成原理教学普遍面临的问题，还有待各方面的不懈努力。

[1]李丽萍.谈“计算机组成原理”课程教学设计[J].计算机教育,2011(24):54-57.

[2]袁春风,张泽生,蔡晓燕,等.计算机组成原理课程实践教学[J].计算机教育,2011(17):110-114.

[3]鲁鹏程,易小琳,方娟,等.在计算机组成原理课程中培养学生动手实践能力[J].计算机教育,2011(12):52-54.

[4]朱凌云.对计算机组成原理教学的思考[J].计算机教育,2011(19):37-39.

[5]陈智勇,李民政,陈宏.计算机组成原理精品课程建设的探索与实践[J].计算机教育,2011(4):56-59.

[6]徐兴梅.网络环境下学生自主学习能力的培养与研究[J].中国科技信息,2012(22):198.