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1、“计算机组成原理”课程教学改革探索 摘要：本文针对“计算机组成原理”课程的特点和教学难点，提出在授课中坚持以系统整体结构组成为主线，以工程应用为中心，理论结合实践的教学思路，对教学内容的安排、授课方式进行了新的探索；且在实践环节注意加强学生的硬件动手能力和创新能力，充分利用多媒体及网络技术促进教学互动和教学相长。关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机组成原理；课程；教学改革；教学互动“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课程。从课程的地位来说，它是“计算机操作系统”、“微机原理与接口”、“计算机系统结构”等课程的先导课程，在整个专业课的教学中，起着承上启下的作用。它的主要教
2、学任务是使学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。但是“计算机组成原理”这门课程具有知识面广、内容多、难度大、抽象等特点，在各个高校中普遍存在着“教师难教，学生怕学”的现象。不少学生刚接触到这门课时，学习劲头很足，但一段时间以后，就觉得这门课枯燥无味，凌乱繁杂，导致学习兴趣下降，甚至学习结束时，还未建立起清晰的整体概念，似懂非懂。为了应付考试学生往往死记硬背，从而难以达到教学目的。因此，如何把握课程的主线和重点，使学生不但打下坚实的理论基础，同时具备一定的开发设计和动手能力，培养并增强学生的自信心，改变当前学生中“重理论、轻实践
3、，偏软件、怕硬件”的现象，就成为这门课的授课过程中必须解决的问题。针对课程的特点，我们在教学实践中探索新的教学方法和模式，在多个环节进行了改革和实践。1 精选教材与教参教材改用蒋本珊编著、清华大学出版社出版的计算机组成原理。该教材既强调了基本概念和基础知识，又注意与实际应用相结合，并且对许多新技术和新的发展方向作了不同程度的介绍。在精选主教材的同时，为学生推荐辅助教材如王爱英编著、清华大学出版社出版的计算机组成与结构；William Stallings的Computer Organization and Architecture，并引导其阅读。使学生们能在学习中文教材内容的同时适当阅读英文参考
4、资料，为以后顺利查阅专业英文文献打好基础。与此同时，推荐电脑爱好者、PC DIY、电脑报等相关课外读物，提高学生的学习兴趣并开阔眼界。2 课堂授课以整体结构为主线，理论结合实际2.1 总体把握、详略得当，避免“碎繁”在组成原理课程授课中，前后信号联系频繁，容易给人以“繁”的感觉。而 CPU、存储器、接口、外设等各自成章，零零碎碎，容易给人以“碎”的感觉；学生容易把每一章内容独立起来理解和学习，结果只见树木不见森林，不能很好地从整体上把握系统结构。因此，对授课内容的组织作一定的改革，在第一章系统概论讲解中，多用一至两次课的时间将整个系统结构讲授清楚，从结构框图出发，整体到部分，然后再回到整体。最
5、终使学生在进入各章节的学习前有一个较明晰的总体概念。并且，在各章节的授课中注重培养学生从总体上把握内容，理解本章节的作用和地位以及和其他章节内容在总体结构上的联系。在授课内容安排上注意做到详略得当，对重点和难点多作分析和讲解，如编码和译码、CPU数据通路、轮询和中断等概念的讲解。这些概念都比较抽象难懂，可多用生活中的例子作启发。例如：编码和译码可以通过实际设计一个远程抢答系统为例说明编码译码的特点和优点；CPU数据通路系统可通过供水管网控制，或河流渠道的闸门控制比喻说明；轮询和中断则通过比较教师挨个收作业和科代表收齐作业后上交两种方式进行说明。而对比较次要的技术或在后续课程中有详细讲解的内容，
6、如磁带存储器、ISA总线、虚拟存储器、流水线等，则在授课时只作简要介绍。2.2 理论推导结合工程发展与应用避免“乱”由于“计算机组成原理”这门课程几乎没有严格的数学推导，工程技术性强，表面看像各种技术介绍的简单堆叠，容易给人以“乱”的感觉；因此在授课中主要从三个方面改进：一是对能推导的部分适当给出一定的数学推导，如数据校检原理，指令编码、数值的机器运算，Cache访问时间等，从而形成较严谨的理论依据。二是从技术发展的角度讲解，通过历史事例说明工程技术的螺旋上升发展过程，从而自然引出现有技术系统。例如在讲解比较RISC和CISC指令系统时，以及在讲解CPU控制器设计的微程序与硬布线时，给出当时的
7、技术条件，于是就很自然地得出了：在特定的技术条件下，一种技术比其对应的技术更适用，而随着技术条件的发展，适用性可能刚好相反，使得技术总体呈螺旋上升发展的趋势，从而使学生能够用比较辩证的观点来学习相关技术和知识，而不是死记硬背。三是采用启发互动的方式，让学生根据要求和条件自己设计，最终领悟课程中经常涉及的“时间与空间”、“速度与容量”、“性能与价格”的权衡技术和方法。例如在讲解存储系统的层次结构时，给出各种存储体的访问速度、价格、失配率等，让学生自己设计存储系统并比较优劣。这样，通过自己实际设计，学生在掌握相关知识的同时也能深刻体会到计算机组成在很大程度上是一门权衡的艺术，而不是凌乱的技术堆砌，
8、从而培养学生从多方面思考理解问题。2.3 结合实际应用，补充新内容，避免“旧”组成原理课程授课内容涉及的技术发展很快，教材难以及时更新，容易给人以“旧”和“过时”的感觉，极大地妨碍了学生的学习兴趣。因此在授课中注意补充技术的最新发展状况，补充相关的新生事物介绍。如在讲解主存储器时加入DDRII介绍，结合课本上的SDRAM，介绍它们的技术异同并比较相关技术参数；在讲解中央处理器时加入市面上流行的CPU的技术简介等。这样和实际发展结合，可以提高学生的学习兴趣。在课程进行到期中时，可以组织同学进行一次“电脑DIY”的讨论，要求所选机器满足：市场主流配置、性能价格合理等条件。这样，可以使同学们感受到学
9、以致用的好处，同时认识到自己知识的不足。结果既使全班同学增长了实际技能，又激发了他们的学习热情，收到了意想不到的教学效果。3 在实践环节加强硬件动手能力动手能力尤其是硬件动手能力一直是教学的软肋，组成原理的很多概念是在软件硬件密切配合下形成的，如果脱离实践，会给人以“虚”的感觉。为此，在教学中加强实践环节，我们把培养学生的实际动手能力放在重要地位。实践环节分课内实验和课程设计两部分，课内实验主要是验证性实验，使学生对硬件系统有一定的感性认识并巩固所学的理论知识，课程设计则要求学生有一定的分析和设计能力。实验系统采用内、外总线结构，按开放式的要求设计了各关联的单元实验电路，系统可按部件层次组合方
10、式逐次构造不同结构和复杂程度的部件实验电路及模型计算机。以此为基础，有针对性地编写了实验指导书，让学生自己动手完成各基本单元的连接并验证通过，如运算器、存储器和总线、缓冲、指令部件等单元实验。最后在课程设计阶段软硬件结合构造出一个完整的模型机系统。在传统的实践环节中，学生对硬件系统组成的理解基本停留在原理图层面，对实际的芯片封装，电气布线几乎没有了解，对实际的硬件望而生畏。为此，对实践环节作改进，引导学生根据原理图和实际使用的器件查阅其实际电气参数及封装等工程说明文档，并要求在实验箱中找出具体的芯片位置，说明实际的数据通路等。这样既培养学生查阅相关英文资料的能力，又在一定程度上改善多数学生“偏
11、软怕硬”的状况。此外，指导部分学有余力的学生参与到嵌入式系统的设计和开发课题中，以及鼓励他们积极参与各种竞赛活动，可以进一步培养其动手和创新能力。 4 充分利用现代教学手段充分利用现代教学手段也在一定程度上提高教学效果。在组成原理课程中，时序、数据通路、存储管理过程等概念均比较抽象或难懂。但借助多媒体课件，通过生动形象的动画效果演示计算机内部结构及信号流程可以变抽象为具体。形象直观的演示和强大的交互功能，可以使学生寓教于乐，极大地改善了课程中枯燥、抽象难懂部分的教学效果。此外，进行网络课程建设也是改进教学的重要手段。通过网络，学生可以下载课件、提交作业、自我练习、提出问题和建议。教师可以上传课
12、件、布置作业、公布答案、回答问题。通过这种方式，改变了传统的师生交流方式，实现了网络化的教学互动，提高了教学效率，并获得了良好的教学反馈。练习和考试也是完成教学任务的重要手段。通过建立“计算机组成原理”试卷库和试题库，可以使考试更加标准化、规范化。在库中要力图体现本课程的特点、重点、难点。通过这样的考试，可以对考试成绩进行分析和总结，进一步反映到教学中去，促进教改，图1是依托学校精品课程建设网实现的网络化教学系统。图1网络化教学系统总之，“计算机组成原理”课程教学应在把握总体、调整优化内容、结合实践等方面积极探索，并充分利用网络和多媒体技术促进教学互动和教学相长，培养大学生理论联系实践能力以及
13、创新素质。同时也需要计算机教育工作者不断地追求新知识，学习新技术，提高自身知识水平和素养，并积极探索改进教学方式方法，以取得更好的教学效果。参考文献:1 蒋本珊.计算机组成原理M.北京：清华大学出版社，2004.2 王爱英.计算机组成与结构（第3版）M.北京：清华大学出版社，2001.3 汪文.“计算机组成原理”课程的教学探讨J.中国地质教育，2002,（1）：31-33.4 李继芳.“计算机组成原理”教学方法的实践与探索J.浙江万里学院学报，2004,（4）：27 基于CDIO的高职软件技术专业人才培养方案关键词：高职软件技术专业；人才培养方案；CDIO 摘要：本文介绍苏州工业园区职业技术学
14、院基于CDIO工程教育模式制定的高职软件技术专业人才培养方案，探讨基于CDIO工程教育模式的软件人才培养方案制定方法，包括工作过程系统化的高职软件技术专业课程体系构建、核心专业课程开发、模块化教学与学期项目的实施，最后提出该方案实施所必备的师资条件、实验实训条件等。 1基于CDIO的软件项目驱动教学 软件项目驱动教学就是按照软件工程思想把某一工程项目展开并贯穿于整个教学，教学过程为师生互动过程，学生在项目研发的过程中掌握所学知识，使学生明白所学知识可以做什么、应该做什么和如何做什么。目前，各高校相继在教学过程中采用了项目驱动教学方法，但产生的效果不尽相同，究其原因也各不相同，总结问题主要存在于项目设计、项目实施两个环节中。 根据授课内容的不同，可以将项目设计分为学习型、训练型两种类型。学习型项目规模较小，目的是通过项目，使学生能够深入理解课程的重点与难点，其主要应用在实训课的课堂练习中。训练型为大中规模项目，要求学生在老师的带领下，完成从项目的需求分析、系统设计到编码实现、测试部署的全过程，主要应用在学期项目和毕业项目中。 CDIO教育模式的标准2：CDIO教学大纲制定的需求分析阐明CDIO方法论必须将教学大纲的设计与培养目标和产业对学生素质能力的要求
