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計算機組成原理教學范文1
在講授計算機組成原理這門課程開始之前，要向學生明白本課程的目的，并教會學生學習這門課程的方法與技巧。同時要讓學生了解計算機系統的層次化結構概念、掌握計算機硬件系統各個組成部分的工作原理、組成方法及相互連接。要教會學生思考問題的方法，正所謂授人以魚不如授人以漁。同時要求學生具備四個方面的基本知識，即：高級語言程序設計、匯編語言程序設計、布爾代數、數字邏輯電路設計。
2模塊化教學
根據計算機的硬件組成，可將這門課程劃分為五個模塊，即：輸入系統、輸出系統、存儲器、運算器、控制器，其中還涉及到連接這五個模塊的總線，即系統總線。在課堂教學中，讓學生領悟到這五個模塊之間是怎么樣協調工作的，計算機之所以能夠解題，主要是各個模塊發揮其功能。在運算器這一模塊，重點讓學生掌握數據的表示和運算、運算部件的結構；在控制器這一模塊要讓學生了解指令系統的設計、指令的執行，并讓其掌握控制器的組成[5-6]。在存儲器，要重點講解層次化存儲器結構、內存（RAM和ROM）、高速緩存（Cache）以及輔存（磁盤、磁帶、光盤）；在輸入/輸出這兩個模塊要讓學生掌握I/O接口、I/O設備，并讓學生懂得I/O設備怎么通過I/O接口與主機進行互聯和交換數據的。
3理論與實驗相結合
計算機組成原理的一個主要知識點要讓學生掌握怎么樣用指令來驅動計算機。計算機組成原理由于這門課堂的性質，其記憶性的內容較多，避免讓學生感到枯燥難學，要結合實驗，學習所需的軟硬件知識，做到寓教于樂。如在講到存儲器這這一模塊時，要進行相應的實驗課，可以讓學生做靜態隨機存儲器的實驗。因為存儲器是計算機各種信息存儲與交換的中心。在程序執行過程中，所要執行的指令是從存儲器中獲取，運算器所需要的操作數是通過程序中的訪問存儲器指令從存儲器中得到，運算結果在程序執行完之前又必須全部寫到存儲器中，各種輸入輸出設備也直接與存儲器交換數據。把程序和數據存儲在存儲器中，是馮•諾依曼型計算機的基本特征，也是計算機能夠自動、連續快速工作的基礎。通過實驗讓學生掌握靜態隨機存儲器RAM工作特性及數據的讀寫方法。通過實驗要讓學生明白現代計算機組成原理實驗系統能夠真實反映現代計算機設計工程實現原理、測試方法和設計技術，容易完成自主實用型設計實驗。對實驗的進行可分為部件實驗和整機課程設計兩大部分，同時對實驗部分可單獨計學分[7-8]。通過部件實驗和整機課程設計有助于提高學生的理論知識水平，使得學生在計算機組成原理的理論和實踐這兩個層面上都能夠得到較好的提高。
4多樣化教學
4．1基本學習活動
包括：觀看課程視頻和動畫演示，閱讀各章節列出的概念解釋、常見問題和例題分析等。動畫演示和例題分析都配有音頻講解。
4．2遠程雙向導學
分開篇導學、階段性導學、考前輔導。開篇導學：通過對課程內容、課程編排結構、課程資源、學習方法、學習進度要求、考核方式的基本介紹，讓學生對課程的總體框架和學習目標和要求有一個總體的了解。同時，借助于雙向語音視頻系統，教師可對學生的基礎作大致的了解，為后續的導學活動做準備。階段性導學：安排在學習過程中，主要包含對已學內容的回顧總結，針對課程學習中的重點、難點和疑點問題作重點講述，對后部分作進一步的概括性講解。階段導學的內容還包括：作業講評、實驗結果分析等多種形式。考前輔導：把整個課程的重點內容再全面地進行一次總結，并針對學生幾個月下來的碰到的難點和疑點問題，進行重點講解和答疑。
4．3網上討論
專題討論，針對課程內容，按主題進行分類設定，由輔導教師組織師生共同交流。針對學生的興趣，以及學習、工作背景，自發組織學習小組，進行交流。
4．4網上虛擬實驗
有些章節提供了虛擬實驗環節，學生可以在網上進入虛擬實驗環境，進行交互性模擬實驗，以鞏固所學內容。
4．5即時練習
在各章節學習結束時，通過即時練習，檢查對課程內容的掌握情況，及時調整學習方法、學習節奏等。
4．6作業和考試
講解完一個知識點時要及時布置好作業，并安排好作業評講，同時要進行章節考試和集中評講考試內容。
5培養學生的學習興趣
興趣是學生的最好老師，在平時的教學過程中，要不斷引導學生的學習熱情，讓他們學有所成、學有所用。在課程的教學過程中要發揮師生的情感作用，促進學生學習興趣的進一步提高?！皭邸笔菍W習的動力！教師在教育過程中，對學生傾注全部的愛心和熱情，提出合理的目標和要求，對他們寄予熱切的希望，就會讓他們產生濃厚的學習興趣。正所謂知之者不如好之者，好之者不如樂之者。只要有了濃厚的興趣，學生便會在浩如煙淼的知識海洋里樂學好學，從而達到學會學習目的。
6結語
計算機組成原理教學范文2
關鍵詞 計算機組成原理 計算機輔助教學 交互性 教學改革
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A
The Computer Aided Teaching Application Composition
Teaching Reform in the Course of Computer Principle
WANG Dong
（Information Engineering College of Tarim University， Alar， Xinjiang 843300）
Abstract A method for teaching computer organization carried out some exploration， the article discusses the lack of teaching in the course of traditional teaching methods， teaching process exists； combined with "Computer Organization" CAI （Computer Assisted （aided） Instruction-- computer-aided teaching） courseware design and development， explains how the CAI technology to better integrate into the curriculum ideas and teaching methods in order to better strengthen computer architecture course construction.
Key words computer organization； computer aided instruction； interaction； teaching reform
計算機多媒體技術、網絡技術和虛擬現實技術的發展，使得計算機在教育領域的應用更加廣泛，通過這些技術發展而來的計算機輔助教學手段成為當前的一個熱門研究課題，它也是現代教育管理和教學媒體的重要工具。
計算機組成原理是計算機專業的核心硬件基礎，在一系列軟件、硬件課程中起著承上啟下和支撐作用，是所有后續硬件專業課的基礎和支撐。本課程以計算機組成結構為中心闡述基本概念和原理，具體介紹了計算機硬件系統中各大部件的組成原理、邏輯實現、設計方法及互連構成整機的技術。但是，由于該課程理論性強、概念抽象、內容多、難度大，有些內容難以通過課堂講授和硬件實驗被學生理解掌握；現有的硬件仿真實驗箱也無法直觀、形象地描述計算機內部組成的工作過程和原理。多數學生對該門課程學習畏難、學不入門、學習效率低、感性認識差，給學生后續專業課程的學習帶來了諸多的困難。因此，迫切需要進行教學方法和教學模式的改革探索。
針對這種現狀，本文歸納了傳統的計算機組成原理課程教學存在的一些不足方面，初步探討計算機組成原理教學較好的方法，著重研究了如何把計算機輔助教學手段引入到計算機組成原理教學中，尋找到一種既提高學生的興趣與自覺性，又提高學習效率，符合學生認知規律，又符合現代教學原則的教學模式，使其能得到良好的教學效果。
1 計算機組成原理教學存在問題分析
計算機組成原理教學本身存在著知識點多、內容雜、抽象、難以理解等特點，傳統課程教學是采用“三段式”的基本程序進行教學的，即：組織教學、講授新課、小結內容。
這種教學方法存在的不足主要表現在：（1）學生學習的主動性難以調動。傳統課程教學中，教學目標、教學內容、教學過程都是程式化、固定不變的，它不會隨著學生思維火花的閃現而變動，在整個教學活動中，教師處于教學的中心地位，往往大都把某個問題的“為什么”、“是什么”、“怎么樣”太過具體化；學生只能按照教師講授的內容被動地接受灌輸，其學習的積極性和主動性很難被調動起來。①（2）難以發揮學生學習的創造性。學生學習主動性的欠缺，同時會引發學生創造性的不足。因為在采用傳統課程教學方法的教學活動中，教師和學生在傳授以及接受知識的過程中，受書本知識內容的影響較大，使得書本知識內容一定程度上約束了教學過程的活力。學生缺乏主動發現、主動探究的學習環境。（3）扼殺了學生的個性。傳統計算機組成原理教學的過程本身就是“滿堂灌”的形式，教學中較少考慮到學生間接收知識、理解知識的差異，不利于學生對知識的理解和消化；同時，缺少教師與學生、學生與學生之間的交流與相互作用，②扼殺了學生個性的發展。
2 CAI在計算機組成原理教學中的優勢
CAI的主要特點是采用圖文聲像并茂的內容形式，友好的交互性界面，超文本結構組織信息，提供豐富的信息資源。它能激發學生學習的興趣，調動學生積極參與，擴大學生知識面，提供多種教學路徑。③CAI作用于課程教學的基本原理如圖1所示。
根據圖1可知，教師利用計算機完成課程多媒體內容設計，學生可根據自己的學習情況選擇某學習內容，并利用多媒體的交互性來檢測學習效果；計算機將結果反饋給教師，教師可根據學生的實際情況調整教學內容，從而確保學生理解和掌握相關的知識內容。
圖1 CAI基本原理圖
2.1 改進教學方法和體系
CAI的教學模式，能充分發揮其的交互處理能力，應用計算機技術將教師的授課內容通過動畫、圖像、圖形、視頻、聲音等形式展現出來，增強學生的感性認識，將抽象與形象、理性與感性相結合，提升課堂教學效果。這對學生知識面的拓寬是非常有利的，并且在學習過程中提升了學生對于先進教學思想的感知。
2.2 實現人機交互，提高學生學習的主動性和激發學習興趣
傳統的計算機組成原理教學是采用教師“組織教學、講授新課、小結內容” 的教學形式，學生的學習是一個被動灌輸的過程。而采用CAI教學模式中，能利用計算機技術創設形象、生動和直觀的教學情景，有利于溝通知識之間、圖形之間的聯系，增強教學的趣味性，吸引學生的注意力。學生可以根據自己的學習需求和能力，對某個知識進行一般了解、深入研究等篩選性學習，并及時反饋學習信息，真正做到教與學之間信息的交流，體現了教學過程中因材施教的原則，從而激發學生學習的主動性和創造性。④
2.3 緊跟現代教育的需求
在推廣素質教育的今天，學生的學習任務越來越重，教學時數不斷減少與教學信息量的矛盾不斷增加，CAI在處理這個矛盾中發揮了巨大優勢，使得我們更好地實施素質教育。⑤
3 計算機組成原理CAI研制的實現
3.1 總體方案設計
總體方案應該根據教學課程的學科特點、教學大綱、教學內容、教學目標和教學對象進行設計，同時要貫徹一定的教育思想和教學策略，遵循科學的開發方法，體現出CAI教學的時效性、靈活性、共享性和個性化等優點。在設計過程中不僅要注意突出內容難點與重點，采用多媒體技術將課件有關的文本、圖像、圖像、動畫、視頻等相關聯；而且也要考慮教學內容的連續性，CAI的內容應該符合不斷深入、循序漸進的教學原則。CAI總體設計流程如圖2所示。
3.2 腳本的編寫
腳本的設計要與課程的教學大綱和教學內容保持一致，符合教學的整體設計，能為整體教學服務。它不僅要呈現了CAI課件包含的具體內容，也體現了CAI編制的設計思想和要求，只有這樣才能達到輔助的目的和效果。⑥腳本設計應該應給出各種教學信息和交互控制等內容，同時對CAI課件制作中的各種指示、要求能做出相應反應；腳本能很好地把文本素材、圖片素材、聲音素材和動畫素材聯系起來，以達到交互式教學的目的。例如，在講解計算機中指令執行過程中，可通過CAI制作出CPU內部的ALU、IR、OP、Cache、R、內部總線等模型圖，以動畫的形式反映指令執行的詳細過程，數據如何在CPU內部流動和存儲的，這樣可以確保學生有了直觀的感性認識，也能更好地理解和掌握相關的知識內容。腳本設計如圖3所示。
圖2 CAI設計流程
3.3 交互性設計
CAI具有雙向信息傳遞方式，在授課過程中不僅可以向學生演示信息，同時允許學生向程序傳遞一些控制信息，這就是我們說的具有交互性。它改變了學習者只能被動接受的局面，學生可以通過鍵盤、鼠標等來控制程序的運行，體現了CAI實時、雙向的特點。
在計算機組成原理CAI多媒體課件設計中，運用多媒體技術使得各類交互圖標和函數實現填空題、選擇題、判斷題、簡答題等等，并在ODBC數據庫的支持下，實現多媒體考試系統的設計。這樣增強了多媒體課件的交互性，同時提高了學習者學習的興趣。學生可以在課程每章節學習完后，通過如上的填空、選擇等測試來檢驗自己的學習的效果。
3.4 CAI課件的制作
利用多媒體技術，結合教學的特點，在腳本編寫的基礎上，完成了計算機組成原理CAI課件的設計。該課件打破了傳統教室的時空限制，支持教師備課、講課、輔導答疑、批改作業；學生可隨時進行學習、復習、提問、提交作業、練習、測試等。
圖3 腳本設計
4 計算機輔助教學和其他教學方法相結合
將CAI技術引入到計算機組成原理教學有許多優越之處，但也有缺點和不足，先進的教學手段不應完全取代傳統教學，只有揚長避短，保證傳統教學與多媒體教學有機結合，才能真正發揮CAI教學的先進作用；在教學中應該保證給學生充足的思維空間，注重培養學生的獨立思考能力和創新能力。同時，在教學中，應注意計算機輔助教學與啟發式教學、類比教學等其他教學方法相結合的原則。
5 結語
針對計算機組成原理教學現狀，從傳統的教學方法和采用計算機輔助教學的應用進行了分析和探討。計算機輔助教學的引入能更好地為學生創設教學情境，幫助學生解除抽象思維、邏輯思維、語言理解等方面的困難；變抽象為具體，變靜態為動態，化枯燥為生動，提高思維信息的活動量；能在有限的時間內提供傳統教學手段根本無法達到的信息量，彌補了傳統教學方式在直觀感、立體感、動態感等方面的不足，全面拓展了學生的思維，真正提高了課堂教學效率。但在實際課程教學中，注意把傳統教學和計算機輔助教學相互結合，充分發揮兩種教學模式的優勢。
基金項目：塔里木大學高等教育教學研究課題（TDG J1308）
注釋
①②劉志棟.高職高專課堂教學技術路線應如何改變[J].廣東技術師范學院學報，2009（1）：104-108.
③ 王穎純.MCAI課件的設計制作與思考[J].天津理工學院學報，2011.9：113-114.
④ 王港，吳鐵橋.計算機輔助教學（CAI）在體育教學改革中的應用[J].體育與科學第21卷（總第122期）：59-61.
計算機組成原理教學范文3
關鍵詞：計算機組成原理；設計性環節；教學實踐
中圖分類號：G642文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913（2007）08-0003-03
1 引言
“計算機組成原理”課程是計算機專業的一門承前啟后、承上啟下的核心專業基礎課，由于涉及知識面廣、內容多、更新快，學生在學習該課程時，普遍覺得內容抽象、難于理解。為了最大限度發揮學生自主學習的能力，使學生對計算機基本原理和設計方法有一個清楚的了解，我們開設了配套的設計性實驗環節。通過親自設計計算機的各個關鍵部分，學生可以進一步融會貫通理論教學內容，提高其綜合運用知識的能力。同時，設計性環節也為后續課程“計算機組成原理課程設計”的開設打下良好基礎，將理論課和實驗課的教學內容更好的銜接，對培養學生的主動性、協作精神和創新能力具有積極的作用。
本文主要介紹在“計算機組成原理”課程中設計性環節的教學實踐工作，希望能對同行有一定的借鑒作用。
2 設計性環節的內容
通過對“計算機組成原理”教學內容的分析，并結合后續課程“計算機組成原理課程設計”的教學需要，我們設置了三個部分的設計內容，每個部分都有明確的教學目標。第一部分為指令系統的設計；第二部分為控制單元的設計；第三部分為簡單計算機體系結構的設計。并要求每兩名學生為一組，共同完成各個部分的設計任務。
2.1 指令系統的設計
指令系統的設計內容主要安排在“計算機組成原理”課程講授指令系統的過程中。這樣可以讓學生帶著問題和任務更主動地學習指令系統的基礎理論知識，充分地理論聯系實際，根據設計中對計算機功能和組成的要求來完成對指令系統的設計，并可以在“計算機組成原理課程設計”實驗過程中進行完善。教學實踐表明，將計算機指令系統的設計任務安排在“計算機組成原理”講授指令系統的過程中，可以讓學生在理論和實踐相結合的基礎上更深入地理解機器指令和指令系統之間的關系，掌握指令系統的分析和設計方法，還有利于對“計算機組成原理”后續知識點的理解。
2.1.1 設計要求
要求為一個八位字長的計算機設計指令系統。該計算機數據通路、運算器都是八位的，具有256字節的存儲器、八個通用寄存器以及其他的必要部件。設計的指令系統要求必須包含如下指令和尋址方式：
（1）數據傳送指令：包括取數、存數，寄存器之間傳送數據等指令。取數、存數應具有立即數、存儲器立即尋址、寄存器立即尋址等方式。
（2）運算指令：包括加法、減法、自加1、移位、取反等算術運算指令。
（3）轉移指令：無條件轉移指令、條件轉移指令。
（4）停機指令。
2.1.2 確定指令系統及指令編碼
由于設計的是八位計算機的指令系統，可以采用單字長和雙字長指令。例如，八位計算機的指令格式可以為：
一個完備的指令系統必須包括數據傳送、算術邏輯運算、程序控制等指令，能夠實現約20~30條指令和常用的尋址方式，例如：
（1）取指令 （雙字長指令）
MOV AC, Mi Mi-->AC?。ˋC為累加器，Mi為存儲器地址）
（2）加法運算指令（單字長指令）
ADD AC，Ri AC＋Ri-->AC?。ˋC為累加器，Ri為通用寄存器i）
根據設計要求，表1給出了設計指令系統的一種方案。
指令系統的性能決定了計算機的基本功能，因而指令系統的設計是計算機系統設計中的一個核心問題。一臺真實的計算機通常是非常復雜的，學生不可能在有限時間中設計出來。我們要求學生設計的計算機功能較簡單，基本指令簡單、典型，學生容易掌握，也有利于后續計算機系統設計的開展。
2.2 控制單元的設計
控制單元的設計是計算機系統設計的重點和難點?；究刂茊卧脑O計問題包括如何形成和連接受控部件的控制信號，以及在何時使這些控制信號有效。學生獨立地設計控制單元，不僅可以使學生剖析和體驗設計的基本思路和方法，為今后設計計算機打下初步基礎，而且可以培養學生分析問題和解決問題的能力，使學生有更多的想象空間和發揮空間。
2.2.1 設計要求
控制單元的設計有組合邏輯和微程序控制兩種方法，我們要求用組合邏輯來產生控制指令執行的控制信號序列。整個設計需要綜合考慮，根據每個微操作對應的邏輯表達式生成控制信號。
2.2.2 組合邏輯控制單元的設計
根據指令系統的設計，對每一條指令進行細化，對指令執行過程進行分析，確定執行每一條指令所需的微操作數及節拍數、確定系統時鐘節拍數、以及確定每個節拍對應的微操作，形成每條指令的微操作時間序列表。并根據微操作時間序列表，在節拍信號和指令譯碼信號的作用下，得到所有微操作的控制信號以及使該控制信號有效的條件，形成每個微操作對應的邏輯表達式。根據邏輯表達式及其對應的控制信號產生電路，就可以完成具有整個指令系統的控制單元的設計。
控制單元的設計內容我們有意識地安排在“計算機組成原理”課程講授控制器的過程中。學生們對于課堂上講授的有關控制單元的原理、概念和設計方法并沒有直觀的印象，單純的理論學習難免枯燥，難以提起學生們的興趣。教學實踐證明，在“計算機組成原理”講授控制單元的過程中，學生們對自己在第一階段設計的指令系統中的每一條指令執行過程進行分析，對八位字長計算機的控制單元進行初步設計，可以把控制單元中的各個知識點串起來，可以有效加深對計算機工作中數據流和控制流概念的理解，進一步弄清計算機內部結構的時空關系，并極大地調動了學生們的學習興趣。
2.3 體系結構的設計
在計算機系統設計和實現階段，根據自頂向下的設計方法，首先設計整個計算機的大體框架，即總體結構圖，以求有一個大體的框架，對以后的設計工作起到指導作用。再依據自頂向下的設計思想，把整個計算機劃分為多個模塊，對各個模塊進行設計，然后綜合，完成整個計算機的設計。
2.3.1 設計要求
要求設計一個八位字長的計算機的體系結構，該計算機數據通路、運算器都是八位的，具有256字節的存儲器、八個通用寄存器以及其他必要部件。在功能上，要求該計算機能夠完成單字節或雙字節加/減、單字節無符號乘法、16位除以8位除法等多種基本運算。要求設計的計算機系統能完成指定的功能，功能較強而又簡潔。
2.3.2 總體設計
按照學生所設計的指令系統的要求，參考一般計算機的數據通路結構，圖2給出了八位計算機總體結構框圖的一種設計方案，規定了各功能部件的功能和各功能部件之間數據通路的走向。
在圖2中，AR為地址寄存器，PC為程序計數器，IR為指令寄存器，AC為累加器，GR為通用寄存器組，ALU為算術邏輯運算單元。C標志寄存器用來寄存進位C標志，Z標志寄存器用來寄存結果為零的Z標志。另外在圖2中還有兩個四選一開關和一個二選一開關，其中的一個四選一開關是用于形成C標志的輸入，另一個四選一開關用于控制數據總線，二選一開關用于控制地址總線。
2.3.3 功能部件的設計
基于所設計的計算機總體結構，確定每一個功能部件的功能、功能部件與外部的連接端口信號、各功能部件與數據總線連接方案。
（1）運算器的設計
運算器由ALU、通用寄存器堆GR、累加器寄存器AC及數據選擇開關等組成，具有進位（C）、結果為0（Z）等狀態標志位。
能實現最常用的算術運算（加、進位加、減、借位減、自加1、自減1等）、邏輯運算（邏輯與、或、非）及移位、數據傳送等功能。
（2）控制器的設計
控制器包括脈沖源、啟動電路、節拍發生器、程序計數器PC、指令寄存器IR、地址寄存器AR和控制信號產生部件。整個設計需要綜合考慮，根據每個微操作對應的邏輯表達式生成控制信號。
（3）數據總線
數據總線的數據源較多，在設計過程中要注意各個數據源在數據總線上是否沖突。
簡單計算機體系結構和各個功能模塊的設計環節，有助于學生在理論和實踐相結合的基礎上，深入了解計算機系統各部分的工作原理及相互聯系，加深對計算機工作中數據流和控制流概念的理解，加深整機概念，進一步弄清計算機內部結構的關系。
3 結論
“計算機組成原理”是學習計算機系統的關鍵課程，在完成基本原理知識學習的同時，必須加強對學生的創新意識、實踐能力和設計能力的培養。正是基于此點，根據從事計算機組成原理的教學經驗，我校在理論教學過程中引入了設計性環節，充分重視培養學生分析問題和解決問題的能力。不僅活躍了課堂氣氛、拓展了師生溝通的渠道，而且便于在教學中及時發現學生存在的問題，達到教學相長的目的。對提高教學質量、加深學生對所學計算機組成原理知識的理解、增強學生開創能力是非常有益的，符合新時期人才培養的需要。
在“計算機組成原理”設計性環節的教學實踐中，我們發現不同的設計方案越來越豐富，反映出學生的求知欲望是很強的，而且富有創新精神。設計性環節的教學實踐使我們深深體會到，除理論教學外，設計性實驗也是一個非常重要的環節。通過學生自己動手提高其綜合運用知識的能力，是培養大學生專業素質的重要環節和有效途徑，無疑將對學生能力的培養起到積極作用。
參考文獻：
[1] 王保恒,肖曉強.計算機原理與設計.高等教育出版社，2005，(1).
[2] 劉芳,王志英,戴葵,陸洪毅,王進.“計算機組成原理課程設計”的教學實踐[J]. 第一屆中國計算機教育與發展學術研討會，2006，(8).
[3] 趙碩,楊欣宇. 計算機組成原理課程的設計性實驗[J]. 高師理科學刊，2005，(5).
[4] 徐愛萍等.計算機組成原理課程教學改革研究[J]. 高等建筑教育，2004，(3).
收稿日期：2007-1-18
作者簡介：劉芳（1971-），女，博士，國防科技大學計算機學院講師。主講“計算機原理”與“計算機原理課程設計”兩門主干課。研究方向為計算機體系結構和信息安全。
通信地址：湖南長沙 國防科技大學計算機學院601教研室
郵編：410073
計算機組成原理教學范文4
關鍵詞：和諧思想；計算機組成原理；教學改革
中圖分類號：G640文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)19-30097-02
The Ideas of Harmony in Educational Reform and Research of the Course of Computer Organization's Principle
YANG Duan-li，ZHAO Yan, LI Yan，YIN Hun-juan，MA Li
(College of Information Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China)
Abstract: According to the feature of the coures of computer organization's principle and the difficulties about teachers and students meet in the course of teaching and learning, discuss the ideas of harmony during teaching, the ideas of harmony in atmosphere of teaching, the educational reform and research of the course of computer organization's principle are reviewed in many aspects: content of course, teaching method, teaching means.
Key words: the ideas of harmony; computer organization's principle; the educational reform
1 引言
黨的十六大以來，中央先后提出了“構建社會主義和諧社會”，強調要在推進構建和諧社會的長遠目標中，積極建設社會主義和諧文化, 并把其作為和諧社會發展的支撐和保證。學校是引領社會發展與文明的機構，理應擔負起構建和諧社會的重任[1]。教師、學生是校園的主要構成，師生關系的和諧是建設和諧校園的關鍵，而課堂教學的和諧是師生關系的和諧的主要體現。
和諧是一個種哲學思想，課堂教學的和諧是指學校課堂教學中諸多因素與課堂教學有效因素之間的和諧，教師精湛的教學藝術和健全的人格魅力必須使課堂教學中的諸多因素處于一種和諧的關系和狀態才能帶來課堂教學的活力，師生全面和諧、可持續的發展。
計算機組成原理是計算機科學與技術專業的一門核心的專業必修課程。從課程的地位來說，它是先導課與后續課之間的重要銜接課程[2]，因此在課堂教學過程中如何保證學生理解和掌握課程的基本理論和基本概念，提高教學水平，完善教學質量，在這方面我們做了積極的探索和研究，和諧思想在《計算機組成原理》課程教學的應用是這方面探索的成果，實踐表明學生的學習效果大大提高，達到了理想的教學效果。
2 教與學過程的和諧
教與學過程的和諧能激發學生能將外部知識結構轉化為內在知識結構的主動性。在教學過程中教師注重給學生留有足夠的自由，采取啟發、引導的方法，為學生的學習過程構建良好的服務，從而在教師與學生之間建立良好的溝通橋梁，激發學生們的學習主動性，自覺自動的學習，從而達到良好的學習效果。
《計算機組成原理》一直是一門比較難教、難學的課程，主要因為課程的抽象度較高。傳統的教學過程一般都是教師整節課的講授，學生被動地一直聽課，主要通過教課方式向同學強行灌輸，課程內容顯得枯燥乏味，學生學習后總感覺得有些朦朧，覺得課程沒有什么實用價值，因而產生厭學情緒。和諧思想注重課堂教學中師生的人際交往，實時的進行適當的溝通，尊重、理解和寬容學生。適當采取課堂討論，學生教師之間互相提問，共同解決的問題的形式以引導學生們主動學習的興趣。對于一些特別抽象但非常重要的內容，比如中央處理器一章，處理器的構成及工作原理是《計算機組成原理》課程中的核心，要求學生必須掌握，否則可以說就沒有掌握本門課程。但本章內容的抽象性也是它的最大特點，如何激發學生的學習熱情，和諧思想起到了積極的作用。在教學過程中，我們組織學生利用一此軟件，自己制作中央處理器工作過程的視頻效果，選擇優秀學生在課堂上進行講解。自己制作視頻激發了學生們的創造力，給了學生充分的發揮空間和自由，自己制作保證了學生們對每一個細節內容的掌握，達到良好的效果。
在教的過程中，教師也應充分發揮自己的主觀能動性，多做一些立體直觀的教學課件，使學生在愉悅的觀賞中掌握知識。例如在“ 指令的執行過程”這一教學環節中，由于涉及到的指令各種各樣，有的指令只有取指令周期，在指令執行期間不需訪內存，有的在執行期間需要寫內存，有的需要讀內存，而有的是無條件轉移指令，執行流程繁雜，不易理解，采用多媒體課件的動畫形式可以讓學生更清楚地看到讀取指令、分析指令到執行指令的流動過程。提高了學生們的學習興趣，使枯燥乏味的教學變得生動活潑，抽象的概念變得十分明確，相當復雜的關系變得十分簡單，難以想象的問題變得十分直觀。[3]
3 教與學氛圍的和諧
氛圍影響一個人的情緒，情緒又會極大的影響學生們的學習熱情。課堂教學的效果不僅取決于教與學的方法，也取決于教與學的氛圍。教學氛圍不同，教學效果和學習效率會有明顯的不同。因此，積極創造一個和諧、良好的教學氛圍也是課堂學習的內容之一。
要創造和諧的教學氛圍，首先教師們要注重自已情緒的調解，要熱愛自己所從事的事業，熱愛自己教授的課程，要以飽滿的情緒投入到教學工作中來，對自己的教學工作充滿激情，從而帶動同學們的學習熱情。教師要善于控制與疏導自己的情緒，不要將不良情緒帶到課堂教學中來。大部分教師都是生活中的普通人，也會碰到不順心的事，但是，要善于控制自己，做到公私分明，在教學工作中應盡量摒棄生活中的不良情緒，不要在課堂上對學生動怒。同時也要尊重學生們的個體差異，不要傷害學生們的自尊心，要循循善誘，使得每一位學生都能在一個良好的教學氣氛中學習?！队嬎銠C組成原理》課程總體來說是一門比較難學的課程，部分同學掌握起來有一定的困難，這個時候，做為教師要有充分的耐心，找出學生學習的不足之處，給予講解。做為教師可能經常會碰到這樣的情況，總是有部分學生對一些問題不易理解，若在課堂中二次講授又會占去課堂講授的時間，若課下給予回答，可能又要重復多遍，對教師來說也是一個繁重的勞動。本著和諧的思想，在《計算機組成原理》課程中，我們采取了一些改革措施，以若干同學做為一個互助團體，有問題可以在團體內進行討論，互相學習，發現問題，互相幫助，既解決了問題，又促進了同學間和諧關系的發展。
實驗課教學是《計算機組成原理》課程的重要環節，更是體現教與學和諧氛圍的特殊場合。在這個場合中，時刻有教師與學生的相互交流，學生與學生間的相互交流。和諧的氛圍有助于學生們以放松積極的心態去掌握知識。在課堂上，可根據學生們的個體差異進行不同的分層，對學生進行分組，為學生劃分不同的學習等級，本著自愿組合的原則，采用強弱搭配或強強搭配的方法，以便學生在共同的學習任務、學習問題的驅動下，為達成一個相同的學習目標而產生的相互協作式的學習小組。小組的組建可是隨時變化的，當一些學生的學習水平發生變化時，學生們可提出申請，教師可進行重新的定級，并尊重學生的意愿重新進行分組。對學生分層次時，教師要強調，并不是對學生們進行等級劃分，而是為了便于他們的學習和提高。對學生按不同的層次進行分組，可以很好地解決差異性，調動學生的學習興趣及積極性，激發他們為獲得更高的級別而努力。
4 結束語
建設和諧的校園是社會發展的需求，教與學的和諧是建設和諧校園的主要內容之一。由于計算機高度抽象, 內部原理性東西不可見，使學生學習困難，枯燥乏味。將哲學融入計算機教學中，在教學過程中運用哲學的思想觀點，不僅使學生能系統全面地掌握計算機專業知識，還能夠將計算機理論等相關教學活動變得生動具體，使學生在學習中形成辯證的思維方式、掌握科學的思維方法、培養自己的創新精神與能力、堅固自己的專業基礎知識，最終能成為計算機專業的高級人才[4]。而和諧這一哲學思想在《計算機組成原理》教學改革中的成功研究與運用，創造了良好的教與學的氛圍，使得教師與學生都在愉悅的環境中得到了自我發展與提高，取得了良好的效果。
參考文獻：
[1] 于鴻瑾. 我國社會和諧環境條件下創建和諧校園文化的構想[J]. 職業圈, 2007,(10):58-59.
[2] 白中英. 計算機組成原理[M]. 北京：科學出版社，2000.
計算機組成原理教學范文5
關鍵詞：計算機組成原理；實驗教學；教學內容；教學過程；教學實踐
1問題的提出
《計算機組成原理》課程是高校計算機相關專業本科生必修的一門核心專業基礎課程，在整個專業課程中具有重要的地位。進行年來，計算機技術無論在軟件還是在硬件方面都得到了飛速的發展，計算機系統在人們生產、生活的各個領域都得到了越來越多的應用?！队嬎銠C組成原理》課程為這些應用提供了必不可少的基礎理論。然而，我們不得不面對這樣一個實際情況，那就是《計算機組成原理》課程偏向于計算機硬件，其理論性強，抽象，學習難度大。而我校的教學定位于培養應用型人才，因此，計算機相關專業的學生普遍存在著重視軟件相關知識的學習，而輕視硬件相關知識的學習的心理及現狀。如何通過課程實驗教學的合理組織與安排，達到提高學生學習的主動性，培養學生學習的興趣，提高課程教學的效果的目的，是一個需要迫切解決的問題。本文結合課程理論教學的實踐，從實驗課程的理論教學內容的設置、實驗教學內容的設置，實驗教學過程的設計以及實驗教學方法等方面，對實驗課程的內容和教學方式進行介紹，并結合實驗教學的效果進行了歸納總結，以期為《計算機組成原理》課程實驗教學提供思路和借鑒。
2課程理論教學內容的設置
《計算機組成原理》課程的教育目標定位于使學生掌握單CPU計算機的組成原理與內部運行機制，包括計算機系統的基本組成與結構，計算機硬件的功能部件的組成及工作原理，為學習理解高級語言編寫的程序如何被執行的過程和原理提供理論基礎。具體教學要求如下：1)理解各大部件互連構成整機系統的技術以及計算機系統的概念性結構和功能特性。2)理解單CPU計算機的完整硬件組成、基本運行原理、內部運行機制。3)能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統中的理論和實際問題進行計算、分析，并能對一些基本部件進行簡單設計。4)在知識、能力兩方面都得到提高。課程理論課的教學內容按照馮•諾依曼結構劃分，包括：1)計算機中的數據表示和運算方法，包括：定點數的表示和運算、浮點數的表示和運算；2)計算機中的運算器部件，包括：算術邏輯單元、定點運算器結構、浮點運算器結構；3)存儲系統，包括：存儲系統的層次結構、主存儲器、高速緩沖存儲器、其他形式的高速存儲器、虛擬存儲器系統、輔助存儲器；4)總線，包括：總線信息傳輸、總線的工作方式、總線仲裁、總線標準；5)指令系統，包括：指令格式、尋址方式、指令類型；6)控制器，包括：控制器的功能和基本結構、指令的執行過程、微程序控制器、硬布線控制器；7)輸入/輸出系統，包括：設備、輸入/輸出接口、輸入/輸出信息傳送控制方式。
3課程實驗教學內容的設置
實驗教學內容按照理論教學進程安排，以單元實驗為主，每一章節的理論教學內容都對應安排相應的實驗教學內容，并再最后安排一次貫穿課程全部內容的綜合性實驗內容。驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗的構成比例為4：3：1。實驗內容與理論教學內容緊密結合，目的是加深學生對理論知識的理解。同時，通過合理地安排實驗教學過程，培養學生的基本設計能力和實踐能力。通過合理的設計教學內容和形式，既幫助學生對計算機硬件系統的各組成部分的結構原理和工作過程有了充分的理解，又提高了學生的學習興趣，取得了良好的教學效果。
4實驗教學過程的設計與實驗教學方法
不同實驗性質的實驗內容采用不同的教學過程的設計和教學方法。1)驗證性實驗的教學過程和教學方法驗證性實驗的教學過程包括：學生課前預習，實驗課前檢查實驗內容及要求的講解實驗原理的講解及實驗芯片的介紹操作步驟講解及示范學生動手實驗，教師個別輔導答疑實驗驗收，評定驗收成績。2)設計性實驗的教學過程和教學方法設計性實驗的教學過程包括：學生課前預習，實驗課前檢查實驗內容及要求的講解課程理論教學相關原理的回顧實驗方法的講解學生進行實驗過程的設計學生設計成果檢查學生動手實驗教師實驗總結實驗驗收，評定驗收成績。3)綜合性實驗的教學過程和教學方法綜合性實驗是將前面幾個實驗中的單元電路組合在一起，構成一臺簡單的模型計算機。使用的單元電路主要包括運算器、存儲器，以及微程序控制器。實驗模型機是用微程序控制器實現數據通路的控制，通過執行由機器指令組成的簡單程序體現模型機的功能。其教學過程包括：學生課前預習，實驗課前檢查實驗內容及要求的講解課程理論教學相關原理的回顧模型機工作原理以及操作步驟的講解操作示范學生動手實驗，教師個別輔導答疑實驗驗收，評定驗收成績。最后，通過驗收成績和實驗報告成績，綜合給出課程實驗成績。
5結束語
近五年的教學實踐表明，《計算機組成原理》實驗教學調動了學生做實驗的積極性，使學生在實驗過程中能主動上手，將抽象的理論知識進行了具體又直觀的展示，使理論教學內容得到了形象化和具體化，有利于理論內容的消化理解，有效地提高了學生分析問題、解決問題以及動手實踐的能力。
參考文獻：
[1]蔡曉燕,袁春風,張澤生.計算機組成原理實驗初探[J].計算機教育,2013(21):74-78.
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[4]蔣本珊.計算機組成原理[M].北京:清華大學出版社,2013.
[5]白中英,戴志濤.計算機組成原理[M].北京:科學出版社,2013.
計算機組成原理教學范文6
關鍵詞：計算機組成原理; 實驗教學; 改革
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)18-31757-02
Exploration into Experiment Teaching for Computer Organization Principle
CHEN Yong
(Department of Computer Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)
Abstract: This article dealt with the experimental content, teaching model, experiment means and mark assessment. It introduced the teaching reformed ways and effects in principles of computer organization experiment.
Key words: principles of computer organization; experiment teaching; reformed
1 引言
計算機組成原理是高校計算機專業學生的一門專業核心課程，它主要介紹計算機整機的組成和工作原理,其主要任務是培養學生能系統而完整地理解計算機硬件系統的組成結構和工作原理，培養學生對計算機硬件結構的分析、應用、設計及開發能力，它在整個專業課的教學中起到了承上啟下的作用，是微機原理及接口技術、編譯原理、計算機系統結構等后繼課程的基礎。但是計算機組成原理這門課程具有知識面廣、內容多、難度大、抽象等特點有很強的理論性、實踐性與應用性。探討如何在當前課時壓縮、生源一般、實驗資源有限的條件下，通過實驗教學改革促進、完善課堂教學效果，培養學生的實踐能力、創新能力和應用能力顯得尤為重要。為此，我們對實驗教學方法進行了探討。
2 改革實驗教學內容
我們根據計算機組成原理課程實驗課程的特點重新修訂了實驗大綱，教學要做到合理安排實驗時間，配合理論教學內容，在進度上要有先基礎、簡單、局部的實驗，后逐步深人、復雜和整機的實驗。實驗要求協調，具有連貫性，在進度上，不同階段應采用不同的實驗教學方法.實驗教學的內容要突出理論課的重點、難點，做到理論與實踐相結合。由于低年級大學生有的學生人學前物理課電學實驗做的很少，對各種電子元器件了解很少，各種芯片的功能基本上不了解，各種實驗設備不知如何使用。針對這種情況，在上實驗課前，應先做好補課工作，然后再進人各階段的實驗。我系采用的是Dais-CMH計算機組成原理實驗箱，可以完成6個實驗，基本上包括了教材的全部內容。通過驗證型實驗、綜合型和設計型實驗，不但鞏固了教材上所學的內容，而且學生動腦動手的能力也得到了提高。
3 改革實驗教學模式
由于計算機教學的變化和教學內容的增加，多媒體教學作為先進的教學手段是必不可少的。將多媒體教學融人實驗教學中，是解決目前課時緊張、實驗內容增多的一個可行途徑。我們加強了實踐教學環節的投人，運用Authware、Flash等軟件自行研制開發計算機組成原理配套的實驗教學課件。課件具有演示直觀，動態感強的特點，易于學生理解；能完成實驗的動態顯示和模擬仿真，滿足了課堂所需要的實驗要求，強化了學生的操作技能和理論知識應用能力的培養，提高了學生的自學能力和設計能力。
逐步建立開放性的實驗環境（教學時間開放、教學內容開放、實驗元器件開放）。傳統的教學實驗模式下，學生往往被限制在教師事先設定好的諸多限定條件之內，在這樣的實驗環境和氣氛下，學生發揮自身潛能的余地和空間很小。我們允許學生結合課程學習及自己的專業特點、時間安排或興趣愛好提出實驗題目、設計實驗方案或實驗構想，并可在一個較寬松的實驗環境和可靈活選擇的時間范圍內完成。教師積極鼓勵學生大膽提出自己的實驗思路和構想，盡力創造條件引導和支持他們開展有意義的實驗研究。對于其中具有創造性構想的學生及其實驗成果，可給予相應的獎勵。設置這樣的實驗環境和條件，有利于培養學生主動學習的能力和創造意識。
4 增加課程設計的實驗方式
提高同學對系統的整體認識根據我們到其他學校的調研，有一種有利于提高同學對所學習課程的整體性了解和掌握的方法，就是在課堂教學的第二學期開設與課程相關的課程設計，并將課程設計提高到一票否決的地位（即無論考試成績如何高，如果課程設計不及格、該課程就不予及格），這樣有助于增強同學對系統的整體概念和動手能力，這類綜合性課程設計是在第二學期的開始幾周，可以不影響正常的實驗教學（如計算機組成原理實驗要到第5周后才開始），同時也增加了實驗設備的使用率，提高了學生的綜合設計能力。
5 改革實驗教學評價模式
在考核方法上，改變了傳統應試教育方式，注重提高學生的綜合素質，根據學生實驗的綜合能力進行評定，我們制定了嚴格的考核制度。對學生的成績我們綜合其課堂訓練、實驗驗收、實驗日志、實驗報告、平時開放實驗以及實驗測試等進行評定。特別是最后的實驗測試，對每位同學給出不同的題目，學生必需根據所給題目修改電路、編寫測試程序、最后下載到實驗箱正確調試出結果。這大大地減少了學生之間抄襲實驗的惡劣現象。具體評分標準如下：
實驗總成績（100%）= 平時成績1（40%）＋平時成績2（40%）＋測試成績（20%）；
其中：平時成績1＝實踐操作總成績（綜合考查課堂訓練＋實驗操作驗收，考慮用百分比分等級）；
平時成績2＝預習報告總成績（10%）＋實驗日志實驗報告總成績（30%）。
6 結束語
實踐證明，實驗教學不論硬件設備還是實驗內容都要不斷地改革，任何一種教學設備都不可能完美無缺，都各有利弊，必須從學生的接受能力和實驗效果出發，互相補充才能達到良好的教學目的。此外，還必須有領導的支持、有經費保障、有教師的責任感和奉獻精神、有學生的積極參與等才能把實驗教學搞好。才能真正做到了“軟”“硬”結合，為后續課程的學習奠定了基礎，起到了承上啟下的作用，有利于培養開拓型、創新型高素質專業人才的培養。
參考文獻：
[1] 白中英. 計算機組成原理[M]. 北京:科學出版社，2001.
[2] 魏立偉，等. 計算機組成原理實驗教學的改革與實踐[J]. 科學教育論壇，2005.12.
