前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)改革;學(xué)習(xí)遷移
計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí),可以使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)單處理機(jī)系統(tǒng)的組成和工作原理,建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念,為其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。但是,經(jīng)筆者的調(diào)查發(fā)現(xiàn),被調(diào)查者對(duì)該課程的最深記憶是“理論性太強(qiáng),基本概念太抽象,教學(xué)信息量大,教學(xué)內(nèi)容更新快,與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重,學(xué)習(xí)用處不大”等等,所以,該課程給人留下了“學(xué)生難學(xué),老師難教”的印象,這種“兩難”似乎已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)組成原理課程發(fā)展的瓶頸,甚至于成了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展的一個(gè)難以回避的尷尬。在此,筆者產(chǎn)生了一個(gè)疑惑:既然該課程作為核心基礎(chǔ)課程,地位如此重要,為何學(xué)生覺得學(xué)了沒有用,甚至成了師生的“共苦”?筆者認(rèn)為,學(xué)生對(duì)課程的“無用感”更多來自于學(xué)習(xí)中的無趣,這種無趣則源自對(duì)所學(xué)知識(shí)的“未來預(yù)期”產(chǎn)生了失望,而這些“失望”或是源自客觀上的教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐,抑或來自個(gè)人主觀上的興趣、能力、努力等。所謂的“未來預(yù)期”是指學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)之未來價(jià)值的期待,其產(chǎn)生的“失望”也就意味著“現(xiàn)有學(xué)習(xí)對(duì)未來學(xué)習(xí)可能會(huì)帶來無效影響”,實(shí)際上,這就涉及到“學(xué)習(xí)遷移理論”的相關(guān)內(nèi)容。立足學(xué)習(xí)遷移理論對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理課
程的相關(guān)問題進(jìn)行分析,探尋該課程教學(xué)中的內(nèi)在規(guī)律,將有助于為該課程擺脫現(xiàn)有困境提供良策。為此,本文試圖從“學(xué)習(xí)遷移”的角度進(jìn)行問題的闡釋,以對(duì)問題的解決起拋磚引玉之效。
1學(xué)習(xí)遷移理論
學(xué)習(xí)遷移是指在一種情境中獲得的知識(shí)、技能或態(tài)度對(duì)另一種情境中知識(shí)、技能或態(tài)度的獲得形成的影響,即一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響。根據(jù)遷移的影響效果,可以把學(xué)習(xí)遷移分為正遷移和負(fù)遷移。在教育工作中所說的“為遷移而教”,就是指正遷移在教學(xué)中的應(yīng)用,在教學(xué)中要盡量避免或消除負(fù)遷移的影響。
為了把握學(xué)習(xí)遷移的規(guī)律,必須弄清影響遷移產(chǎn)生的因素。遷移并不是在任何情況下都能發(fā)生的,它會(huì)受到一系列的主客觀條件的影響。
1) 學(xué)習(xí)對(duì)象之間的共同因素。共同因素是指學(xué)習(xí)對(duì)象在知識(shí)、技能等方面具有相同或相似的成分,不同的學(xué)習(xí)對(duì)象具有共同因素就容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)遷移,兩種學(xué)習(xí)之間所包含的共同要素越多,遷移也就越容易產(chǎn)生。
2) 已有經(jīng)驗(yàn)的概括水平。根據(jù)概括化理論,產(chǎn)生學(xué)習(xí)遷移的關(guān)鍵是學(xué)習(xí)者能概括出兩種學(xué)習(xí)存在的共同原理,也就是對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)的概括水平。對(duì)原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的概括水平越高,遷移的可能性也越大,效果也就越好[1]。
3) 理解能力和智力水平。理論能力是知識(shí)學(xué)習(xí)的基本前提,只有當(dāng)學(xué)生真正理解了基本概念和原理時(shí),才能產(chǎn)生正向遷移。而且,在同等條件下,每個(gè)人遷移的效果總是不盡相同,即遷移還受個(gè)人的智力水平這一主體條件影響,許多心理學(xué)家(如桑代克)的實(shí)驗(yàn)研究都證實(shí)了這一點(diǎn)。
4) 思維定勢(shì)。思維定勢(shì)是由先前學(xué)習(xí)引起的對(duì)后繼學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生影響的一種思想準(zhǔn)備狀態(tài)。它對(duì)學(xué)習(xí)遷移的影響有積極的一面,體現(xiàn)為心理活動(dòng)的穩(wěn)定性和前后一致性;同時(shí),也有消極的一面,即妨礙學(xué)生思維的靈活性和智力發(fā)展,使思維活動(dòng)表現(xiàn)出惰性,不利于知識(shí)遷移的靈活性和有效性。
雖然學(xué)習(xí)遷移存在各種不同的理論,但它們都存在一個(gè)共同的理論預(yù)設(shè):學(xué)習(xí)遷移是客觀存在的,且有規(guī)可循,只要把握其內(nèi)在規(guī)律,就可以切實(shí)提高學(xué)習(xí)遷移的效率。因此,對(duì)教師來說,掌握遷移規(guī)律,有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的遷移能力,進(jìn)而提高教學(xué)工作的效率。在教學(xué)中,“授人以魚,不如授之以漁”,教師不僅要教給學(xué)生各種知識(shí),更重要的是教會(huì)學(xué)生各種學(xué)習(xí)方法,提高學(xué)習(xí)能力,尤其是提高知識(shí)的遷移能力。在計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)中運(yùn)用學(xué)習(xí)遷移理論,不僅有助于從源頭上分析教學(xué)的現(xiàn)有困境,提高解決問題的能力,而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力,以及對(duì)知識(shí)的遷移和應(yīng)用都有著重要的促進(jìn)作用。因此,運(yùn)用學(xué)習(xí)遷移理論對(duì)解決該課程的“兩難困境”意義深遠(yuǎn)。
2基于“學(xué)習(xí)遷移”的計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)困境分析
2.1教材建設(shè)滯后
教材是達(dá)成教學(xué)佳境不可缺少的基本教學(xué)工具,也是師生對(duì)話的一個(gè)重要平臺(tái),它對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的組織和重難點(diǎn)的梳理都將起到不可忽視的作用。然而,對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理課程來說,教材建設(shè)可以說是一個(gè)非常薄弱的環(huán)節(jié),大多數(shù)教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容組織都存在問題。
1) 知識(shí)結(jié)構(gòu)的通用性不強(qiáng)。計(jì)算機(jī)組成原理作為計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程、信息技術(shù)等計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)公共的基礎(chǔ)核心課,由于各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同,對(duì)該課程的教材編選也有所側(cè)重,所以,面世的教材也就五花八門,現(xiàn)有教材基本上不符合CC2005核心課程知識(shí)體系。加之,教育部規(guī)定,從2009年起計(jì)算機(jī)專業(yè)考研中的專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)行全國統(tǒng)一命題,但卻沒有給出統(tǒng)一的參考教材,這便進(jìn)一步體現(xiàn)了問題的嚴(yán)重性[2]。知識(shí)結(jié)構(gòu)如果沒有很強(qiáng)的通用性,就使得學(xué)生很難找到有助于遷移的“共同因素”,這對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)的遷移來說絕對(duì)不利。
2) 教材內(nèi)容抽象。很多教材的知識(shí)點(diǎn)表述不夠詳盡,理論推導(dǎo)刪減過多,尤其在運(yùn)算器和運(yùn)算方法章節(jié)。如:二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼與真值的關(guān)系,0、1、2、3四類全加器的實(shí)現(xiàn)原理,ALU(多功能算數(shù)邏輯運(yùn)算單元)的輸入輸出關(guān)系等知識(shí)點(diǎn),若老師沒有補(bǔ)充相關(guān)知識(shí),學(xué)生就很難理解。
3) 教材內(nèi)容陳舊。教材內(nèi)容缺乏與前沿技術(shù)的結(jié)合,可謂是教材建設(shè)面臨的最大困境。無法與前沿技術(shù)結(jié)合的教材最終是難以引領(lǐng)時(shí)代潮流的,從而也就難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)習(xí)遷移的效果也就無從談起。就現(xiàn)有的教材改革來看,實(shí)踐者們對(duì)于這些方面的滯后問題似乎都顯得無所適從。
2.2教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)
在教學(xué)過程中,大多數(shù)教師惟教材是重,直接將教材的“抽象理論”搬到課堂,使得教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)過多,概念性過于抽象,理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié),以致學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)的過程中感到難以理解甚或排斥。很多老師在介紹相聯(lián)存儲(chǔ)器概念時(shí),僅僅說明相聯(lián)存儲(chǔ)器是按照內(nèi)容來訪問存儲(chǔ)單元的一種存儲(chǔ)器,學(xué)生對(duì)此很難透徹理解。如果能夠結(jié)合高速緩沖存儲(chǔ)器中塊表的實(shí)現(xiàn)過程來講解相聯(lián)存儲(chǔ)器的應(yīng)用,這就便于學(xué)生理解此概念。對(duì)任何一個(gè)學(xué)習(xí)者來說,抽象理論的接受都是有限度且需要一定情景的,將枯燥的概念生硬的傳給學(xué)生,最終的“學(xué)習(xí)遷移”恐怕更多是負(fù)向的。因?yàn)檫^于抽象的理論不利于學(xué)生識(shí)別各知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系以形成“基于共同要素的遷移”,過多的知識(shí)點(diǎn)也不利于學(xué)生的及時(shí)掌握和理解,加之理論與實(shí)踐的脫節(jié)更是加重了學(xué)生對(duì)系統(tǒng)知識(shí)的把握難度,于是,學(xué)生對(duì)知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)概括能力更是難以得到鍛煉,學(xué)習(xí)的正遷移也就無法產(chǎn)生。就學(xué)習(xí)遷移而言,基本概念和知識(shí)結(jié)構(gòu)作為學(xué)習(xí)遷移的基礎(chǔ),理解該課程的“原碼、補(bǔ)碼、反碼、移碼”等基本概念,把握“數(shù)的編碼方法和運(yùn)算方法、指令的構(gòu)成與設(shè)計(jì)、指令的執(zhí)行過程”等系統(tǒng)知識(shí),對(duì)該課程的學(xué)習(xí)遷移至關(guān)重要。缺乏基本概念和知識(shí)結(jié)構(gòu),實(shí)際上遷移是不可能發(fā)生的,正如認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論所認(rèn)為的,有意義的學(xué)習(xí)都是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行的,沒有“基礎(chǔ)”哪里談得上有助于學(xué)習(xí)的遷移發(fā)生呢?也更談不上將課程的相關(guān)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐并推進(jìn)實(shí)踐。因此,教學(xué)中不可回避理論的抽象和概念本身存在的問題,而問題的解決還需立足遷移而教才可。
2.3教學(xué)方式單調(diào)
由于計(jì)算機(jī)組成原理課程的基礎(chǔ)性和理論性等特點(diǎn),使得大多數(shù)授課老師習(xí)慣于采取傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方式,缺乏靈活而富啟發(fā)的討論和互動(dòng)環(huán)節(jié),沒有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。即便是當(dāng)前許多課堂已經(jīng)引入了多媒體教學(xué),而實(shí)際上多媒體的幻燈片只充當(dāng)了傳統(tǒng)黑板的角色,多媒體的生動(dòng)性和靈活性等優(yōu)勢(shì)并沒有表現(xiàn)出來,多媒體使用形同虛設(shè),學(xué)生在這種多媒體教學(xué)中仍是一個(gè)被動(dòng)的接受者。大多數(shù)學(xué)生對(duì)“CPU(中央處理器)的功能和組成”學(xué)習(xí)感到極為枯燥,僅靠填鴨式教學(xué)和多媒體幻燈片難以講授清楚,必須精心設(shè)計(jì)一些互動(dòng)環(huán)節(jié),讓學(xué)生在深刻理解核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)。否則,學(xué)生在整個(gè)課程結(jié)束后對(duì)知識(shí)的把握似懂非懂,不知所云,完全靠死記硬背記住一些知識(shí)點(diǎn),各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間無法銜接,難以形成該課程的整體框架。就學(xué)習(xí)遷移理論的“建構(gòu)主義”觀點(diǎn)來看,要真正產(chǎn)生學(xué)習(xí)的正遷移,當(dāng)然應(yīng)以學(xué)生為中心,但是,教師的作用不可忽視,尤其是適當(dāng)而靈活的教學(xué)方法對(duì)正遷移的影響至關(guān)重要。在整個(gè)教學(xué)過程中,教師應(yīng)該充當(dāng)組織者、指導(dǎo)者和促進(jìn)者,為培養(yǎng)學(xué)生的積極性和首創(chuàng)性提供條件,以最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)當(dāng)前知識(shí)的意義建構(gòu)[3]。教師的角色是一個(gè)主導(dǎo)者而非主體,以教師為中心的填鴨式教學(xué)方法抹殺了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,呆板乏味的教學(xué)方法無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,因此,傳統(tǒng)的教學(xué)方法根本無助于知識(shí)學(xué)習(xí)的正向遷移。
2.4實(shí)踐環(huán)節(jié)力不從心
計(jì)算機(jī)組成原理是一門技術(shù)性、實(shí)踐性和工程性較強(qiáng)的硬件課程,實(shí)踐應(yīng)用不容忽視,學(xué)生的動(dòng)手能力或許是檢驗(yàn)課程質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。該課程實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的主要問題如下。
1) 實(shí)驗(yàn)課薄弱。當(dāng)前CPU芯片的研發(fā)和生產(chǎn)仍然是制約我國計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸,盡管中科院計(jì)算機(jī)所已開發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“龍芯”系列CPU芯片,但要將其用于實(shí)際并帶動(dòng)CPU芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚有一定的距離,產(chǎn)業(yè)發(fā)展的滯后制約了學(xué)生對(duì)該課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的熱情,也使實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏充分的案例設(shè)計(jì)和軟硬件基礎(chǔ)。
2) 實(shí)踐內(nèi)容與最新理論發(fā)展不同步。受“摩爾定律”的影響,計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代非??欤赂拍?、新內(nèi)容不斷涌現(xiàn),但由于國內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展滯后,大部分教學(xué)理論仍然停留于傳統(tǒng)知識(shí),理論教學(xué)很難跟上實(shí)際應(yīng)用,所以,學(xué)生對(duì)課程實(shí)踐性的懷疑乃至否定也很自然[4]?;诖藯l件下的實(shí)驗(yàn)課程,要么流于形式,要么與實(shí)際應(yīng)用有很大差距,這樣,實(shí)驗(yàn)效果欠佳,難以真正發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程的應(yīng)有作用。這些對(duì)于課程本身來說很多時(shí)候都是身不由己,因?yàn)槠浒l(fā)展受制于學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展困境。
學(xué)習(xí)遷移是先前學(xué)習(xí)對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)的影響,先前的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)遷移效果來說非常重要,但是,“實(shí)驗(yàn)課程的薄弱”及“理論知識(shí)的日益更新”使得認(rèn)知結(jié)構(gòu)的三個(gè)變量“可利用性、可辨別性和穩(wěn)定性”無從凸顯,于是,原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)無法成型,基于認(rèn)知結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)遷移也就嚴(yán)重受阻。因此,該課程的整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)課程改革來說有著力不從心的困境。
3“為遷移而教”的計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)改革之出路
3.1選擇適當(dāng)?shù)慕滩暮唾Y料,促進(jìn)知識(shí)的意義建構(gòu)
教材和學(xué)習(xí)資料可以直接引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的意義建構(gòu),合理選擇教材和學(xué)習(xí)資料需從如下幾個(gè)方面著手。
1) 教材選擇要體現(xiàn)基礎(chǔ)性和前沿性,不僅要把最基本、最具遷移價(jià)值的理論成果放在首位,而且還要注意用學(xué)科發(fā)展的新成果替換陳舊的教學(xué)內(nèi)容。講清楚計(jì)算機(jī)組成體系的知識(shí)體系、基本原理和方法,緊跟時(shí)代步伐,描述計(jì)算機(jī)組成體系的最新研究動(dòng)態(tài)。
2) 教材和學(xué)習(xí)資料選擇要突出知識(shí)鏈上的共同因素,以及教學(xué)內(nèi)容的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,這將有助于正遷移的產(chǎn)生。
3) 學(xué)習(xí)資料選擇要注重因材施教,考慮學(xué)生的實(shí)際能力,針對(duì)不同專業(yè)方向和不同層次的學(xué)生要選擇與之相適應(yīng)的參考資料,因?yàn)閷W(xué)習(xí)者自身的能力將直接影響遷移的效率,所以,作為組織者和指導(dǎo)者的教師必須從學(xué)習(xí)資料的選擇上關(guān)注學(xué)習(xí)遷移的影響因素。
3.2合理組織教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律
合適的教材并不代表教學(xué)內(nèi)容的安排一定合理。要使知識(shí)學(xué)習(xí)產(chǎn)生正向遷移,必須保證教學(xué)內(nèi)容的各構(gòu)成要素具有科學(xué)而合理的邏輯關(guān)系,充分體現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系。教師要根據(jù)教材的難點(diǎn)和重點(diǎn),結(jié)合學(xué)生的智力水平和知識(shí)結(jié)構(gòu),將具有最大遷移價(jià)值的基本知識(shí)和基本技能的學(xué)習(xí)放在首位,并把那些概括性高、派生性強(qiáng)的主要內(nèi)容凸顯出來。無論計(jì)算機(jī)技術(shù)如何發(fā)展,也不管形式是單片機(jī)、DSP還是一些嵌入式處理器或巨型機(jī),當(dāng)前計(jì)算機(jī)基本都是遵循馮諾依曼結(jié)構(gòu)(或哈佛結(jié)構(gòu))。因此,教學(xué)中必須使學(xué)生明白這個(gè)道理,要注意學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成的最基本原理和各種計(jì)算機(jī)的共有知識(shí),在掌握這些基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,才能針對(duì)具體領(lǐng)域?qū)W習(xí)專門性的計(jì)算機(jī)知識(shí)。對(duì)于“中央處理器、存儲(chǔ)器、指令系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法”等基本知識(shí)點(diǎn)必須放在首位,將“計(jì)算機(jī)整機(jī)構(gòu)成的基本框架和思路”凸顯出來,以體現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)的內(nèi)在聯(lián)系。共同因素是學(xué)習(xí)遷移的一個(gè)基本條件,當(dāng)先前學(xué)習(xí)與后續(xù)學(xué)習(xí)之間有相同或相似的內(nèi)在聯(lián)系時(shí),就容易產(chǎn)生互相遷移,而且它們之間所包含的共同因素越多,學(xué)習(xí)遷移也就越容易產(chǎn)生[5]。學(xué)生往往不注意用已有知識(shí)來幫助新知識(shí)的學(xué)習(xí),教師在教學(xué)過程中一定要把對(duì)新知識(shí)的講解同學(xué)生已有的背景知識(shí)相聯(lián)系,盡量找出新舊知識(shí)的共同因素,引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)遷移。對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)也是如此,因?yàn)椴还苣囊徊糠只A(chǔ)知識(shí),各知識(shí)點(diǎn)都有一定的聯(lián)系性,不同的只是其面向的問題和闡述的內(nèi)容不同而已。
3.3改革教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生的自主性和概括能力
大學(xué)教育應(yīng)更多培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,傳統(tǒng)的講授式課堂已經(jīng)不利于發(fā)揮學(xué)生的主體性,結(jié)合學(xué)習(xí)遷移的特征,為推進(jìn)計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)方式的改革,應(yīng)盡量減少傳統(tǒng)的“單向式教學(xué)”,適當(dāng)采用“參與式教學(xué)”讓學(xué)生參與“知識(shí)傳授”的過程,將教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用相結(jié)合,將傳授知識(shí)與培養(yǎng)技能相結(jié)合,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力。
首先,積極引進(jìn)討論式教學(xué)方法,從課堂教學(xué)為主邁向小組互動(dòng)教學(xué)為主。盡量采取小班授課,增加討論課的比重。積極推進(jìn)討論式教學(xué)、實(shí)例教學(xué)等教學(xué)方法與合作式教學(xué)方式,如:講授Cache虛擬存儲(chǔ)器之前,可以先讓學(xué)生自己討論如何更有效的使用內(nèi)存,這樣更有利于知識(shí)的把握,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生追蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新進(jìn)展和前沿理論,培養(yǎng)學(xué)生的自主性。
其次,注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)的概括。根據(jù)學(xué)習(xí)遷移的概括化理論,對(duì)所學(xué)習(xí)內(nèi)容概括總結(jié)得越好,學(xué)習(xí)遷移就越容易產(chǎn)生。因此,在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論的教學(xué)過程中,老師要安排專門時(shí)間訓(xùn)練學(xué)生對(duì)知識(shí)的總結(jié)和概括,尤其是“運(yùn)算方法、內(nèi)部存儲(chǔ)器、中央處理器、指令系統(tǒng)”等核心內(nèi)容更應(yīng)注意訓(xùn)練學(xué)生的概括能力。
再次,積極開發(fā)和大力推進(jìn)基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的教學(xué)手段,改善課堂教學(xué)的效果,增強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)的趣味性。
最后,采用比較方法,引導(dǎo)學(xué)生分析不同情境中教學(xué)內(nèi)容的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。參與比較的教學(xué)內(nèi)容在性質(zhì)上應(yīng)該具有聯(lián)系性和明確的比較標(biāo)準(zhǔn),否則,比較就難以進(jìn)行。對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的比較,有助于學(xué)生深入掌握基本知識(shí)點(diǎn),避免新舊知識(shí)之間的干擾,促進(jìn)新舊知識(shí)之間正遷移的發(fā)生。
3.4加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)遷移平臺(tái)
由于國內(nèi)計(jì)算機(jī)核心技術(shù)發(fā)展的滯后性,導(dǎo)致了相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的落后,這也使得計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)缺乏良好的遷移土壤,進(jìn)而實(shí)踐環(huán)節(jié)嚴(yán)重受挫。為此,該課程需要從以下方面加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。
1) 重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。切實(shí)保證實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)數(shù)和有效性,關(guān)注學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)效果,以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)課存在的不足,保證理論知識(shí)得以切實(shí)應(yīng)用。
2) 加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系性。在國內(nèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)有背景下,加強(qiáng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)踐性對(duì)教師來說的確是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。但是,結(jié)合學(xué)科發(fā)展的條件,我們可以找到解決問題的突破口,如關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿,將前沿理論引入課堂,并創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn),使學(xué)生既能關(guān)注到理論知識(shí)的進(jìn)展又能親自體驗(yàn)新技術(shù)的發(fā)展,于是,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性自然便得以提升,積極的學(xué)習(xí)遷移也就容易產(chǎn)生,而積極的學(xué)習(xí)遷移又可以反過來促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高和新知識(shí)的增長。
3) 建立理論與實(shí)踐結(jié)合的有利平臺(tái)。知識(shí)學(xué)習(xí)的正遷移單憑課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,應(yīng)從學(xué)生自身實(shí)際出發(fā),建立良好的教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合的平臺(tái),有針
對(duì)性地進(jìn)行學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),開展與課程相關(guān)的校園科技活動(dòng),成立科研與實(shí)踐結(jié)合的學(xué)生科技活動(dòng)團(tuán)體,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)遷移和解決實(shí)際問題的能力。
4) 建立校外實(shí)習(xí)基地。積極拓展校際之間、校企之間、高校與科研院所之間的合作[6],加強(qiáng)各種形式的實(shí)踐教學(xué)基地和實(shí)驗(yàn)室建設(shè),為學(xué)生提供更多的將學(xué)習(xí)和技能遷移到實(shí)踐的條件。
4結(jié)語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異,計(jì)算機(jī)組成原理課程的“漸進(jìn)式”教學(xué)改革也必將成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展面臨的一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的自主性和技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)造性,立足“學(xué)生中心”的學(xué)習(xí)遷移能力的培養(yǎng)將會(huì)成為新時(shí)期進(jìn)行該課程教學(xué)改革的一個(gè)重要切入點(diǎn),也勢(shì)必成為該課程師生跨越“兩難”的助推器。
參考文獻(xiàn):
[1] 索里•特爾福特. 教育心理學(xué)[M]. 高覺敷,等譯. 北京:人民教育出版社,1983:342-412.
[2] 陳智勇. “計(jì)算機(jī)組成原理”的教材建設(shè)[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(18):147.
[3] David A.Sousa. How the Brain Learns:A Classroom Teacher’s Guide[M]. Thousand Oaks:Corwin Press,2001:136.
[4] 劉建英,徐愛萍. 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教改方案的設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2005(2):57-58.
[5] 王文靜. 促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移的策略研究[J]. 教育科學(xué),2004(2):26-29.
[6] 李林,唐雪峰. 學(xué)習(xí)遷移理論及對(duì)研究生教育改革的啟示[J]. 學(xué)術(shù)論壇,2006(8):191.
The Predicaments and Strategies of Teaching Reform to the Course of Computer
LI Min-zheng, CHEN Zhi-yong
(School of Computer Science and technology, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)水平;教學(xué)方法;課程改革
作者簡(jiǎn)介:向征(1980-),男,廣東廣州人,廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工程學(xué)院,講師;余華芳(1975-),女,廣東廣州人,廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工程學(xué)院,講師。(廣東 廣州 510006)
基金項(xiàng)目:本文系廣東藥學(xué)院校級(jí)優(yōu)質(zhì)課程項(xiàng)目(52159505)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?????文章編號(hào):1007-0079(2012)32-0061-02
“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)中的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中占有重要的地位和作用。學(xué)好該課程對(duì)于提高學(xué)生的理論認(rèn)識(shí)水平和實(shí)踐能力將起到極為重要的作用,因此該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù),建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力有重要作用。該課程為今后學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)并行處理、計(jì)算機(jī)分布式處理技術(shù)等課程打好基礎(chǔ)。
對(duì)于該類課程,各高等院校都從自身?xiàng)l件與角度給出了該類課程的教學(xué)改革或教學(xué)方法。清華大學(xué)提出了自己的建設(shè)目標(biāo)和步驟,按照研究型大學(xué)的教學(xué)理念進(jìn)一步向研究型教學(xué)模式轉(zhuǎn)化,全面深入地開展教學(xué)改革,將本課程建設(shè)成教學(xué)特色突出、教學(xué)效果優(yōu)良、在全國有較強(qiáng)輻射作用的精品課,進(jìn)一步增強(qiáng)和完善研究型教學(xué)的成效,力爭(zhēng)使學(xué)生可以掌握本課程的主要專業(yè)知識(shí),具備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作能力,培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)精神和高度責(zé)任心,成為具有開創(chuàng)意識(shí)和一定創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。[1]
廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工程學(xué)院是個(gè)年輕的學(xué)院,在建院伊始,為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了計(jì)算機(jī)組成原理的課程,但上課效果一直不是很好。一方面是教師自身水平的問題,一方面是教學(xué)輔助材料的問題,當(dāng)然還有其他問題。為了進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量,有效培育學(xué)生,有必要對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行探討。
一、“計(jì)算機(jī)組成原理”的課程特點(diǎn)
“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程,其重要性已經(jīng)得到廣泛認(rèn)識(shí)。但怎樣才能取得良好的教學(xué)效果,這一問題是每一個(gè)任課教師不得不面對(duì)的問題。要想破解該問題,必須首先全面把握該課程的特點(diǎn)。[2]經(jīng)過長時(shí)間的研究與教學(xué)實(shí)踐,筆者認(rèn)為,該課程主要包含以下特點(diǎn):
1.抽象性
計(jì)算機(jī)組成是指如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性,它包括了很多對(duì)程序員來說是透明的硬件細(xì)節(jié)。例如,指令系統(tǒng)體現(xiàn)了機(jī)器的屬性,這是屬于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的問題。但指令的實(shí)現(xiàn),即如何取指令、分析指令、取操作數(shù)、如何運(yùn)算、如何送結(jié)果等等,這些都屬于計(jì)算機(jī)組成問題。因此,當(dāng)兩臺(tái)機(jī)器指令系統(tǒng)相同時(shí),只能認(rèn)為它們具有相同的結(jié)構(gòu)。由于課程涉及到很多計(jì)算機(jī)體系的技術(shù)理論,而這些理論單純理解的話比較晦澀難懂,因此在設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)這些屬性的架構(gòu)過程中會(huì)出現(xiàn)很多理解性的問題,這就是人們經(jīng)常說的抽象。在實(shí)際的上課中,這基本上是最大的問題。
2.關(guān)聯(lián)性
計(jì)算機(jī)組成原理并不是一門獨(dú)立的課程,其實(shí)要徹底學(xué)好弄明白這門課,必須學(xué)習(xí)其他很多課程,如操作系統(tǒng)、編譯原理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、匯編語言和微機(jī)原理等。只有把這些課程都學(xué)過之后才能在腦中有很清晰的概念或者框架,才能知道其所以然,不然總會(huì)有模糊不清的地方。另外,由于該課程的核心部分是CPU的設(shè)計(jì),因此還要對(duì)CPU的發(fā)展歷史以及指令集的演化有深入的了解,不然也可能只能觀其一點(diǎn)而不得全貌。這些也間接導(dǎo)致了這門課的難度。
3.層次性
蘇軾在《題西林壁》中有詩云:橫看成嶺側(cè)成峰,遠(yuǎn)近高低各不同。對(duì)計(jì)算機(jī)的視野也一樣,不同的人看計(jì)算機(jī)的時(shí)候可能看到的東西是不一樣的。一萬個(gè)人讀哈姆雷特有一萬種看法。從普通用戶來看計(jì)算機(jī)就是一臺(tái)電腦,是輔助做事情的,看不出計(jì)算機(jī)背后的東西;而從程序員的角度看,他可以把計(jì)算機(jī)分層。分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中虛擬機(jī)器M4是高級(jí)語言機(jī)器,負(fù)責(zé)把高級(jí)語言程序翻譯成匯編語言程序;虛擬機(jī)器M3是匯編語言機(jī)器,負(fù)責(zé)把匯編語言程序翻譯成機(jī)器語言程序;虛擬機(jī)器M2是操作系統(tǒng)機(jī)器,負(fù)責(zé)用機(jī)器語言解釋操作系統(tǒng);傳統(tǒng)機(jī)器M1用微程序解釋機(jī)器指令;微程序機(jī)器M0由硬件直接執(zhí)行微指令。從下層向上層發(fā)展反映了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)逐級(jí)生成的過程,而從下層往上層觀察則有助于了解應(yīng)用計(jì)算機(jī)求解問題的過程。因此,“計(jì)算機(jī)組成原理”的教學(xué)必須體現(xiàn)這種層次性。
二、計(jì)算機(jī)組成原理的教材體系及其問題
目前最常見的計(jì)算機(jī)組成原理教材主要有唐朔飛和白中英版,兩者各有特點(diǎn)。其中唐朔飛版采用從整體框架入手,自頂向下、由表及里、層層細(xì)化的敘述方法,通過對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、總線系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、中央處理器、控制單元的深入剖析和詳細(xì)講解,條理清晰,脈絡(luò)鮮明,使讀者能形象地理解計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理。[3]但經(jīng)過學(xué)習(xí)之后感覺作為考試的復(fù)習(xí)書尚可,想要深入學(xué)習(xí)的人會(huì)發(fā)現(xiàn)教材中后面幾章有關(guān)模型機(jī)的設(shè)計(jì)部分講得太少,這不利于建立整機(jī)觀念。如果只是把計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分當(dāng)成分立的器件來看待,那也就失去了學(xué)習(xí)組成原理的意義。
摘要:本文在分析信息化時(shí)代對(duì)人才全方位要求的基礎(chǔ)上,指出了“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的傳統(tǒng)教學(xué)中的不足,結(jié)合多年“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn),就信息化環(huán)境下教學(xué)改革中的教育模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方法等有關(guān)問題進(jìn)行了探討和研究,為“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)改革提供了新的思路。
關(guān)鍵詞:“計(jì)算機(jī)組成原理”課程;教學(xué)改革;教學(xué)模式;教學(xué)方法;教學(xué)手段
中圖分類號(hào):G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
“計(jì)算機(jī)組成原理”課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程,是很多課程的前導(dǎo)課,也是計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生入學(xué)考試的課程之一,因此學(xué)好這門課程對(duì)后面課程的學(xué)習(xí)和深造有著至關(guān)重要的作用。隨著信息化社會(huì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,在擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的一流高等學(xué)校里,“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)改革的主要目的是使“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)跟上計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展步伐,適應(yīng)當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件的更新速度和軟件發(fā)展的需要,因此傳統(tǒng)的教育模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已不適應(yīng)信息化時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)發(fā)展的需要。本文結(jié)合多年“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn),就信息化環(huán)境下教學(xué)改革中的有關(guān)問題進(jìn)行探討和研究。
1教學(xué)模式的改革
1.1教學(xué)模式由灌輸型向引導(dǎo)型轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師為中心,教師通過講授、板書等多種媒體的輔助,將教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生或灌輸給學(xué)生。在這樣一種模式下,教師是主動(dòng)施教者,學(xué)生是被動(dòng)的外部刺激接受者即灌輸對(duì)象,媒體則是教師向?qū)W生灌輸?shù)墓ぞ?,教材則是灌輸?shù)膬?nèi)容。表面上學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng),但這是一種被動(dòng)的參與。它的優(yōu)點(diǎn)是有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮,有利于教師對(duì)課堂的組織、管理與控制,有利于教師系統(tǒng)的傳授知識(shí);缺點(diǎn)是忽視學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性能力的培養(yǎng),不能把學(xué)生的認(rèn)識(shí)主體作用很好地體現(xiàn)出來,學(xué)生缺乏主動(dòng)的思考、探索,其自主性、積極性難以發(fā)揮,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與創(chuàng)造性人才的成長。因此在教學(xué)中我們嘗試了由灌輸型教學(xué)模式向引導(dǎo)型教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。比如:在講述二進(jìn)制加法器時(shí),我們引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)十進(jìn)制加法器;在介紹設(shè)計(jì)既能按8位訪問又能按16位訪問的存儲(chǔ)器時(shí),引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)既能按8位訪問又能按16位訪問還能按32位訪問的存儲(chǔ)器;在介紹完Cache存儲(chǔ)器的工作原理后引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的Cache存儲(chǔ)器;在介紹完所用教材里CPU結(jié)構(gòu)下指令流程圖后引導(dǎo)學(xué)生分析其他CPU結(jié)構(gòu)的指令流程圖;在介紹完微程序地址安排的基本技術(shù)后,引導(dǎo)學(xué)生安排實(shí)際微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中指令流程圖的微地址,這些引導(dǎo)的內(nèi)容都是課本之外的,我們?cè)诮虒W(xué)中教的是方法和技術(shù),因此學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性后便可以解決課本之外的有關(guān)問題。
這種教學(xué)模式是一種教與學(xué)雙向互動(dòng)的教學(xué)模式,其核心在于既要發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用,又要充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。在這樣一種模式下,學(xué)生是信息加工的主體,是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者;教師是課堂教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者,是學(xué)生建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者。學(xué)生主動(dòng)地參與到教學(xué)過程中,教師則對(duì)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)媒體進(jìn)行總體的指導(dǎo)與把握,教師職責(zé)逐步從傳道、授業(yè)、解惑轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)、咨詢、組織、主持和設(shè)計(jì)教學(xué)上來。實(shí)踐證明這種模式的優(yōu)點(diǎn)是有利于學(xué)生的積極性、自主性的發(fā)揮,有利于學(xué)生主動(dòng)思考、主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn),有利于學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。
1.2教學(xué)模式由理論主導(dǎo)向能力主導(dǎo)轉(zhuǎn)變
“計(jì)算機(jī)組成原理”課程所用教材絕大部分都是介紹理論知識(shí),如果仍多采用傳統(tǒng)的教育模式,過多地注重于知識(shí)的傳授、理論的灌輸,而對(duì)于學(xué)生是否能夠消化、是否能夠吸收、是否能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)結(jié)合到實(shí)踐中去進(jìn)行創(chuàng)造,則注重不夠。這樣的人才只能單純地重復(fù)知識(shí)、記憶知識(shí)、進(jìn)行模仿,其適應(yīng)性及創(chuàng)新能力都不夠。培養(yǎng)的學(xué)生死記硬背的多、高分低能的多、知其然而不知其所以然的多,學(xué)生缺乏創(chuàng)造性,許多畢業(yè)學(xué)員在工作崗位上無法開展創(chuàng)造性工作。因此大力推進(jìn)現(xiàn)代教學(xué)模式,在傳授知識(shí)的同時(shí),注重學(xué)生能力的培養(yǎng),注重理論聯(lián)系實(shí)際、注重與學(xué)生的生產(chǎn)生活相聯(lián)系、注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的駕馭非常重要。信息化時(shí)代培養(yǎng)的人才是復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)造型三者的整合統(tǒng)一,必須具備較強(qiáng)的適應(yīng)性和較好的創(chuàng)新性,不僅熟悉和掌握一門專業(yè)、技術(shù),而且熟悉和掌握相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù),能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)、生活中,具有不斷創(chuàng)造的能力。
明確了教學(xué)的目標(biāo)和現(xiàn)代的教學(xué)模式,在教學(xué)中我們不完全介紹書本上的純理論,不強(qiáng)調(diào)死記硬背,而是給學(xué)生自我發(fā)揮的空間。因此在介紹運(yùn)算方法和實(shí)現(xiàn)后,對(duì)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了練習(xí);在介紹主存儲(chǔ)器的組成原理后,對(duì)實(shí)際存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)技術(shù),比如模塊化存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)和交叉存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)都進(jìn)行了訓(xùn)練;在介紹指令系統(tǒng)時(shí),在將操作碼的設(shè)計(jì)和尋址方式的設(shè)計(jì)介紹完后,對(duì)指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了訓(xùn)練;在介紹控制器的設(shè)計(jì)技術(shù)后,對(duì)控制器的完整設(shè)計(jì)進(jìn)行了訓(xùn)練。這樣的理論與實(shí)際相結(jié)合的方法即能把所學(xué)的理論融會(huì)貫通又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生感到自己所學(xué)的東西不是空洞的,而是學(xué)有所用的。
2教學(xué)手段的改革
教學(xué)手段已經(jīng)成為制約教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效益和教學(xué)模式的重要方面,因此在計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)改革中,教學(xué)手段的改革也是刻不容緩的。傳統(tǒng)的教學(xué)手段是“粉筆+ 黑板”,不僅書寫黑板要花很多課題時(shí)間,而且老師面對(duì)的是很多粉筆灰和不停的寫了擦、擦了寫,學(xué)生看到的是死板的黑底白字。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的教師已經(jīng)充分運(yùn)用多媒體、遠(yuǎn)距離通訊等現(xiàn)代技術(shù),改變傳統(tǒng)教學(xué)的局限與不足。課件教學(xué)已經(jīng)成為最主要的教學(xué)手段,但又出現(xiàn)了另外的極端,很多老師過分的依賴幻燈片,做在機(jī)器旁邊念課件,而學(xué)生把課件拷貝回去后有的干脆就不來聽課,因此出勤率大大下降。為此,我們采用了“課件+黑板”的教學(xué)手段,大部分內(nèi)容在課件上出現(xiàn),但細(xì)節(jié)部分在黑板上給予適當(dāng)補(bǔ)充,而且一些臨時(shí)需要增加的內(nèi)容必須借助于黑板來發(fā)揮。采用黑板還可以讓學(xué)生有思考的余地,在黑板上我們可以讓學(xué)生指揮粉筆,由他們來告訴解題下面的答案,這種方法的試用效果很好,所以我們認(rèn)為不能完全摒棄黑板,兩者的結(jié)合可以發(fā)揮到最好的教學(xué)效果。
3教學(xué)方法的改革
教學(xué)方法是教育思想、教育觀念在教學(xué)過程中的體現(xiàn),是一種經(jīng)驗(yàn)的積累,針對(duì)不同層次的學(xué)生和不同的能力需要實(shí)施不同的教學(xué)方法。在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)中我們嘗試了下列的幾種不同的教學(xué)方法:
(1) 問題式教學(xué)
在教學(xué)過程中我們經(jīng)常會(huì)提出與講解相關(guān)的問題,把學(xué)習(xí)引入到復(fù)雜的、有意義的問題情境中,學(xué)生通過互相合作來解決這些問題,發(fā)現(xiàn)隱含在問題背后的科學(xué)知識(shí),形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。在設(shè)計(jì)中我們會(huì)給出一些故障問題,讓學(xué)生找出其中的錯(cuò)誤,從而開啟學(xué)生的思維。比如某微機(jī)的尋址范圍為64KB,由8片8KB的芯片組成,如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)無論往哪個(gè)芯片存放8KB數(shù)據(jù),尋址地址大于等于A000H起始地址的存儲(chǔ)芯片都有相同的數(shù)據(jù),分析故障的原因;若發(fā)現(xiàn)譯碼器中的地址線A13與CPU斷開,并搭接到了高電平,分析其后果將如何。
(2) 任務(wù)式教學(xué)
任務(wù)式教學(xué)從實(shí)際問題入手,采取提出任務(wù)、分析任務(wù)、設(shè)計(jì)任務(wù)、解決任務(wù)、歸納規(guī)律的方法,讓學(xué)生在解決任務(wù)的過程中掌握知識(shí)。如在學(xué)習(xí)完控制器設(shè)計(jì)技術(shù)后,我們給學(xué)生提出任務(wù),設(shè)計(jì)一個(gè)能控制完成10條指令的控制器,包括立即尋址、直接尋址、間接尋址、相對(duì)尋址等4種尋址方式。學(xué)生先進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)、指令操作流程設(shè)計(jì)、微指令格式設(shè)計(jì)、微地址的設(shè)計(jì)和微程序控制器的設(shè)計(jì),從解決任務(wù)中學(xué)生歸納出控制器設(shè)計(jì)的方法和步驟,即指令流程的設(shè)計(jì)從取指令開始、然后根據(jù)尋址方式取數(shù)、最后進(jìn)行運(yùn)算并存結(jié)果,設(shè)計(jì)過程與CPU結(jié)構(gòu)圖中的數(shù)據(jù)流通路有關(guān),不能死記硬背,CPU結(jié)構(gòu)圖不同,同一條指令其操作流程圖相同,但微操作流程不一定相同;同樣微指令格式也與CPU結(jié)構(gòu)圖密切相關(guān),與數(shù)據(jù)通路相對(duì)應(yīng);微地址安排時(shí)一般采用下址和計(jì)數(shù)結(jié)合的方法。
(3) 討論式教學(xué)
傳統(tǒng)的教學(xué)一般是滿堂灌,學(xué)生完全處于被動(dòng)的聽狀態(tài),有時(shí)聽得直打瞌睡,為了避免這種狀況,我們必須讓學(xué)生的腦子有事可做,要讓他們思考,因此必要的時(shí)候我們會(huì)采取討論方式,讓學(xué)生發(fā)言或提問,大家都可以提出自己的想法。比如“某主存儲(chǔ)器訪問一次存儲(chǔ)器時(shí)傳送地址一個(gè)時(shí)鐘周期、讀/寫4個(gè)時(shí)鐘周期、數(shù)據(jù)傳送1個(gè)時(shí)鐘周期,如果采用4字寬主存、一次只能讀/寫4個(gè)字、但CPU與主存的數(shù)據(jù)傳送寬度為1個(gè)字的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),則讀取16個(gè)數(shù)據(jù),需要多少時(shí)鐘周期;如果采用4體交叉存儲(chǔ)器、每個(gè)存儲(chǔ)體為單字寬的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),則讀取16個(gè)數(shù)據(jù),又需要多少時(shí)鐘周期?!保瑫蠈?duì)這兩個(gè)問題的解答與學(xué)生們的想法有出入,因此我們交給學(xué)生去討論,大家對(duì)后續(xù)指令如何重疊展開了討論,各抒己見。通過討論式教學(xué),學(xué)生可互相激勵(lì)、探討問題,增加了學(xué)生的參與度,使其全身心地投入到學(xué)習(xí)中去,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,開發(fā)了其自身的潛能,提高了教學(xué)效率。
(4) 實(shí)踐式教學(xué)
眼過千遍,不如手動(dòng)一遍 ,學(xué)生在學(xué)完了相關(guān)知識(shí)后,通過自己動(dòng)手操作和深入實(shí)踐,能鞏固所學(xué)的知識(shí)。如在學(xué)習(xí)完運(yùn)算器后,安排運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解運(yùn)算器的組成、掌握運(yùn)算器串并行進(jìn)位方式組裝方法、掌握使用運(yùn)算器進(jìn)行各種運(yùn)算的方法;學(xué)完存儲(chǔ)器后,安排了存儲(chǔ)器的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解存儲(chǔ)器的組成、掌握字向擴(kuò)展和位向擴(kuò)展的電路組裝方法和存儲(chǔ)器的讀寫方法;在學(xué)完系統(tǒng)總線后安排了總線傳輸實(shí)驗(yàn),使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器模塊和運(yùn)算器模塊這兩個(gè)模塊之間傳遞方法;在學(xué)完控制器設(shè)計(jì)后安排了微程序控制器的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解微程序控制器的概念、微程序控制器的使用方法,微程序和指令程序的輸入方法和微程序的調(diào)試方法。各種實(shí)驗(yàn)有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性,有的學(xué)生在實(shí)踐中顯示出其獨(dú)特的創(chuàng)造性,對(duì)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)起到了很好的促進(jìn)作用。
4考核方式的改革
考試對(duì)學(xué)生起著重要的引導(dǎo)作用,考試不僅是評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)和能力,而且還應(yīng)推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)向最佳方向發(fā)展,同時(shí)也是對(duì)教學(xué)效果的信息反饋,可以促進(jìn)教學(xué)工作的改善。新的教學(xué)觀念考核不是檢測(cè)記住了多少知識(shí),而是檢測(cè)獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力。由于計(jì)算機(jī)組成原理是偏向于原理,所以傳統(tǒng)的考試都是理論偏多,大部分考生內(nèi)容需要死記硬背,學(xué)生感覺和考政治差不多,很是頭痛。針對(duì)我們改革的教學(xué)模式和方法,既然我們的教學(xué)并不強(qiáng)調(diào)死記硬背,而是培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型和創(chuàng)造型三者統(tǒng)一的人才,我們的考題以考學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力為主導(dǎo),考試的內(nèi)容盡量少考或不考抽象的概念,而是傾向于分析和設(shè)計(jì),一般在對(duì)知識(shí)的理解基礎(chǔ)上就能完成,而死記硬背的東西在考試時(shí)不能完全照搬,解題的靈活性能充分發(fā)揮學(xué)生的能力,使優(yōu)秀的學(xué)生脫穎而出。
成績(jī)的評(píng)定采用綜合成績(jī),而不是一張?jiān)嚲矶ㄇ?,我們根?jù)期末考試成績(jī)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)成績(jī)、作業(yè)成績(jī)和出勤等多項(xiàng)因素,綜合評(píng)定學(xué)習(xí)成績(jī)。通過考核激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,全面考核學(xué)生的能力和素質(zhì)。一般考試成績(jī)占70%,而平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的30%,這樣學(xué)生就會(huì)重視上課的出勤和平時(shí)的練習(xí)。
5結(jié)語
本文所提出的信息化時(shí)代“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)改革模式、方法和手段都是我們實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),在教學(xué)中取得了較好的效果,在此旨在與各位同仁和專家進(jìn)一步探討和研究。本人從事“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)長達(dá)二十多年,深感教學(xué)的模式、方法和手段不能一層不變,必須跟上時(shí)展的步伐,與社會(huì)對(duì)人才的要求相適應(yīng),這樣才能培養(yǎng)出時(shí)代所需要的人才,當(dāng)然僅這一門課程的改革是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,希望起到拋磚引玉的作用。
參考文獻(xiàn):
[1] 李西平. 成人教育計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革的構(gòu)想[J]. 福建經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2005(11):19-20.
[2] 徐愛萍,劉建英,吳松梅. 計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)改革研究[J]. 高等建筑教育,2004,13(1):53-55.
[3] 劉建英,徐愛萍. 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教改方案的設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2005,24(2):57-58.
[4] 趙靈鍇,郭紅霞. 高校計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)改革教學(xué)探討[J]. 福建電腦,2005(10):162-163.
The Educational Research on the Course of Computer Organization Principle in the Information Age
XU Ai-ping , XU Xian-bin, CAI Zhao-hui, HUANG yuan
(School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430079 , China )
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;課程設(shè)計(jì);知識(shí)體系
現(xiàn)代社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展一日千里,計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)與過去的小規(guī)模集成電路相比已不可同日而語,它已經(jīng)是超大規(guī)模的集成電路。高校開設(shè)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程,其主要目的是學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí),可以深入了解計(jì)算機(jī)的各功能部件,對(duì)每個(gè)部件在整機(jī)中起到的作用以及對(duì)應(yīng)需完成的任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)[1]。
1 課程特點(diǎn)及教學(xué)任務(wù)
“計(jì)算機(jī)組成原理”是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心課程。它在先導(dǎo)課與后續(xù)課間起著承上啟下的重要作用,它的課程地位決定其知識(shí)范圍廣、知識(shí)容量大、更新速度快以及難度高的特點(diǎn)[2]。因此在本課程中,教師更應(yīng)該注意學(xué)生主體作用的體現(xiàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異,老師所傳授的知識(shí)要與時(shí)代的發(fā)展同步,使學(xué)生在校園內(nèi)接觸到的是新知識(shí)、新技術(shù)和新理念。
“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)本科專業(yè)必修的硬件課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),可以了解計(jì)算機(jī)常用的邏輯器件、部件的基本原理、基本結(jié)構(gòu)和初步設(shè)計(jì)方法,了解簡(jiǎn)單、完備的單臺(tái)計(jì)算機(jī)組成原理。教學(xué)要求可以按照高、中、低分為三個(gè)層次,即“掌握”、“理解”和“了解”:“掌握”即要求學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行熟練掌握和深入理解,并且可以利用所學(xué)知識(shí)對(duì)相關(guān)的應(yīng)用、初步設(shè)計(jì)等問題做出
分析和解答;而“理解”要求學(xué)生可以利用所學(xué)內(nèi)容對(duì)相關(guān)問題做簡(jiǎn)單的判斷分析;“了解”則是對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行初步的了解[3]。
2 課程知識(shí)體系設(shè)計(jì)
常規(guī)的課程知識(shí)體系都要求具備一定的系統(tǒng)性、科學(xué)性以及完整性。不過相對(duì)于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理的課程來說,上述也提到該課程的特點(diǎn)決定將其教學(xué)要求分為三個(gè)層次,因此,筆者認(rèn)為可以將科學(xué)性標(biāo)準(zhǔn)作為需要主要把握的課程特性,而其系統(tǒng)性和完整性可以根據(jù)本課程的特點(diǎn)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2.1 課程知識(shí)體系的構(gòu)成
課程知識(shí)體系由若干知識(shí)單元(如總線、存儲(chǔ)器等)構(gòu)成,知識(shí)單元由若干知識(shí)點(diǎn)(如總線結(jié)構(gòu)、特性等)構(gòu)成,知識(shí)單元的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)間又有著內(nèi)在邏輯關(guān)系,每個(gè)知識(shí)單元中的知識(shí)點(diǎn)與其他單元的各知識(shí)點(diǎn)同樣有一定聯(lián)系,并且各知識(shí)單元之間同樣存在著相應(yīng)的關(guān)系,正是這些內(nèi)在的邏輯關(guān)系組成了一個(gè)完整的網(wǎng)狀系統(tǒng),其所反映的就是課程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。新的知識(shí)要藉由長時(shí)記憶中的知識(shí)向?qū)W生自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,因此,在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)要以這個(gè)觀點(diǎn)為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)該課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)[4],如圖1所示。
基金項(xiàng)目:黑龍江省智能教育與信息工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;黑龍江省重點(diǎn)學(xué)科(081203)。
作者簡(jiǎn)介:李麗萍,女,教授,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)教育、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。
2.2 建立課程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)的方法
首先利用任務(wù)分析這一教學(xué)設(shè)計(jì)理論技術(shù),采用教研組老師集體研究、分析的模式,確定出該課程的教學(xué)范圍以及課程深度[5]。再通過解釋結(jié)構(gòu)模型法,對(duì)教學(xué)順序以及教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步確定。在確定教學(xué)順序時(shí),通常由專業(yè)人員以及課程教師來進(jìn)行:先分析主題,把課程內(nèi)容的各知識(shí)點(diǎn)抽出,確定出各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)部邏輯關(guān)系,即建立有向圖;通過矩陣運(yùn)算初步整理有向圖,求取各知識(shí)點(diǎn)間教學(xué)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),繪出整體知識(shí)點(diǎn)層級(jí)網(wǎng)絡(luò)圖;最后再進(jìn)行整體的審查以及局部修改。知識(shí)體系結(jié)構(gòu)中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都要做任務(wù)目標(biāo)的分析,進(jìn)一步確定出具體教學(xué)內(nèi)容,參照上述確定的教學(xué)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),建立起教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)的關(guān)聯(lián)圖,最后就可以進(jìn)行“計(jì)算機(jī)組成原理”的課程體系設(shè)計(jì)。
3 課程分析
3.1 教材分析
《計(jì)算機(jī)組成原理》教材經(jīng)過多次的改版和演變,已經(jīng)增加了很多的內(nèi)容。通過分析所用《計(jì)算機(jī)組成原理》教材,我們可以把教材全部10大章內(nèi)容先分為26個(gè)教學(xué)單元,每個(gè)單元再細(xì)分為若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)。選擇每個(gè)單元內(nèi)容的主要知識(shí)點(diǎn),再針對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在邏輯關(guān)系組織學(xué)習(xí)順序。在教學(xué)設(shè)計(jì)上強(qiáng)調(diào)清晰、簡(jiǎn)潔、明確,使學(xué)生可以從整體把握該課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)。因?yàn)閷W(xué)習(xí)過程中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)有著不同的難易程度,通常關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)往往也是難點(diǎn),因此在設(shè)計(jì)中要針對(duì)重點(diǎn)知識(shí)提供多層次、多形式的學(xué)習(xí)和練習(xí)。
3.2 學(xué)生特征分析
課程設(shè)計(jì)中確定教學(xué)進(jìn)度、完成教學(xué)任務(wù)的第一步,就是對(duì)學(xué)生特征做出科學(xué)、準(zhǔn)確的分析,只有對(duì)學(xué)生進(jìn)行充分的了解,才能確定哪些學(xué)習(xí)內(nèi)容是可以通過學(xué)生自學(xué)完成的,哪些任務(wù)是需要老師加以引導(dǎo)的。分析學(xué)生特征可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)動(dòng)力,引導(dǎo)學(xué)生編制自學(xué)計(jì)劃,在有限的時(shí)間實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
學(xué)生特征信息通常來源于以下兩個(gè)渠道:
1) 通過老師和學(xué)生的面對(duì)面交談或者利用郵件、及時(shí)通訊工具等所做的交流。
2) 通過問卷調(diào)查,問卷的內(nèi)容主要包括學(xué)生在學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)組成原理”時(shí)的態(tài)度、目的以及方法,還有具備相應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)的程度。采用問卷的形式與學(xué)生進(jìn)行交流,可以直接掌握學(xué)生的具體情況,包括學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)知識(shí)以及設(shè)計(jì)能力。老師可以以此為參照進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)。要先促使基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)欠缺的學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充學(xué)習(xí),學(xué)生在具備了前導(dǎo)知識(shí)后,才能克服后續(xù)學(xué)習(xí)過程中的畏難心理,使得課程得以順利開展。而對(duì)于一部分學(xué)習(xí)熱情高、基礎(chǔ)扎實(shí)、喜歡計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,則可以引導(dǎo)他們制定一些綜合性的、有一定難度的自學(xué)計(jì)劃。學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí),提高創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力,從而激發(fā)其求知欲,體會(huì)到學(xué)習(xí)的成就感,最終提高設(shè)計(jì)能力。
3.3 學(xué)習(xí)目標(biāo)分析
本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)按照上述課程體系結(jié)構(gòu)的組成,設(shè)計(jì)為“課程學(xué)習(xí)目標(biāo)”、“單元學(xué)習(xí)目標(biāo)”和“知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)”??梢韵仍趯W(xué)期初提出課程學(xué)習(xí)目標(biāo),使學(xué)生對(duì)于課程的學(xué)習(xí)目的了然于胸;單元學(xué)習(xí)目標(biāo)可以在學(xué)習(xí)各單元內(nèi)容之前呈現(xiàn);而每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)要在知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程中呈現(xiàn),并且將知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)照上述教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行層次的劃分,使學(xué)生明確知道知識(shí)點(diǎn)是屬于“掌握”還是“理解”還是“了解”。老師給出相應(yīng)的引導(dǎo)和建議,學(xué)生按照不同的層次目標(biāo)確定自己適用的學(xué)習(xí)策略。
4 教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 組織教學(xué)內(nèi)容
在實(shí)施本課程的教學(xué)活動(dòng)時(shí),除了引導(dǎo)學(xué)生在課堂這種正式渠道獲取理論知識(shí)外,還要充分利用校園局域網(wǎng)、因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)形式和網(wǎng)絡(luò)資源加以學(xué)習(xí)輔助。例如,計(jì)算機(jī)發(fā)展與展望、漢字在計(jì)算機(jī)中的處理、外部設(shè)備等一些與現(xiàn)代技術(shù)聯(lián)系密切的知識(shí)點(diǎn),多采用學(xué)生分組學(xué)習(xí)討論方式。學(xué)生搜集查找的資料內(nèi)容遠(yuǎn)比課本豐富,這種學(xué)習(xí)方式,既開拓了學(xué)生的知識(shí)面,也鍛煉了學(xué)生初步進(jìn)行信息檢索歸類的科研探索能力。老師在課堂中通過精心制作的課件,采用知識(shí)可視化、信息可視化等先進(jìn)的方法,向?qū)W生傳遞知識(shí)點(diǎn);或者利用BBS、電子郵件等方式,與學(xué)生進(jìn)行非正常渠道的溝通,在傳遞教材各顯性知識(shí)點(diǎn)的同時(shí),還向?qū)W生傳授分析問題、解決問題的策略[6]。學(xué)生通過掌握這些隱性知識(shí),不僅加快了知識(shí)點(diǎn)向自身知識(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的過程,還提高了實(shí)際解決問題的能力。
4.2 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境
學(xué)習(xí)環(huán)境通常由自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)兩部分組成。自主學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì),除了老師引導(dǎo)學(xué)生制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計(jì)劃外,還可以針對(duì)學(xué)生的階段測(cè)試、日常學(xué)習(xí)中的反饋信息設(shè)計(jì)出自學(xué)自測(cè)學(xué)習(xí)模式:收集每個(gè)階段測(cè)試以及日常練習(xí)中經(jīng)常出錯(cuò)的習(xí)題,開發(fā)設(shè)計(jì)出自測(cè)試題庫,促使學(xué)生自覺進(jìn)入該試題庫進(jìn)行自我測(cè)試,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)不足,從而提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性。而協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì),則可以采用項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等各種教學(xué)方法[7],加強(qiáng)學(xué)生協(xié)作能力的鍛煉,培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)精神。也可以在校內(nèi)局域網(wǎng)建立課程論壇、學(xué)習(xí)社區(qū)等,利用發(fā)貼與學(xué)分掛鉤的形式,提高學(xué)生的參與度。
4.3 開發(fā)教學(xué)資源
老師要采用多種教學(xué)策略為學(xué)生搭建一個(gè)理想的學(xué)習(xí)平臺(tái)。深入開發(fā)素材性課程資源,可以說課程資源是課程實(shí)施的基本條件之一,素材性課程資源是開展教學(xué)活動(dòng)直接來源,學(xué)生轉(zhuǎn)化為自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的對(duì)象。素材性課程資源分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種,很多老師比較側(cè)重于靜態(tài)資源(如講義、課件)的利用,而忽略了動(dòng)態(tài)資源。所謂動(dòng)態(tài)資源就指師生交互過程中所形成的資源,例如,學(xué)生時(shí)實(shí)的信息反饋等。其實(shí)動(dòng)態(tài)資源的利用正是突出了“學(xué)生為學(xué)習(xí)主體”這一全新教學(xué)理念,它使學(xué)生和老師情感交流更為豐富,也提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
4.4 設(shè)計(jì)教學(xué)方法
由于“計(jì)算機(jī)組成原理”課程有很多抽象性的概念,筆者通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn),類比法對(duì)幫助學(xué)生理解抽象概念起著非常有效的作用。所謂類比法,是把計(jì)算機(jī)原理課程中的知識(shí)內(nèi)容與日常生活中接近的例子作對(duì)比,使得相關(guān)理論概念變得具像化,更容易理解和掌握[8]。類比法又分為對(duì)象方法類比及對(duì)象屬性類比兩種。其中對(duì)象屬性類比是利用該對(duì)象的屬性,與另外一個(gè)與其屬性特征相接近或者完全相同的對(duì)象做比較,使得具有抽象屬性的對(duì)象具像化,對(duì)該對(duì)象的屬性特征加以說明。如教材中對(duì)CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的描述都比較抽象,有時(shí)候僅用一個(gè)模型圖來說明其內(nèi)部結(jié)構(gòu),學(xué)生理解起來比較困難。此時(shí)可以分析該知識(shí)單元:CUP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個(gè)互相協(xié)作但又相對(duì)獨(dú)立的整體,其各部分都有自己的功能特點(diǎn),那么就可以將其與一家制造企業(yè)公司做類比。一家制造廠由經(jīng)理部、財(cái)務(wù)管理部、生產(chǎn)部、車間、企劃部、采購部等各部門組成,每個(gè)部門的職責(zé)范圍也不盡相同,如果把公司的組織架構(gòu)和CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成做類比,則理解起來就相對(duì)容易,因此可以做如表1所示的類比。
這種類比教學(xué)方法在課堂實(shí)施后,學(xué)生都認(rèn)為對(duì)于CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)理解比較透徹。
而對(duì)象類比則是對(duì)某對(duì)象所具備的行為或過程與另外一個(gè)對(duì)象所具備的抽象性過程或行為進(jìn)行類比,進(jìn)而對(duì)抽象概念加以說明。
4.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
該課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程,因此,實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就尤為重要,這里按照開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)期提出幾種設(shè)計(jì)方法。
4.5.1 驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)
對(duì)于初期實(shí)驗(yàn)課程來說,這種實(shí)驗(yàn)方法比較常用,它可以幫助學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的步驟及方法。其實(shí)驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)就是老師先給出實(shí)驗(yàn)的步驟、方法以及試驗(yàn)?zāi)康?,并繪出線路圖,在上面寫出匯編程序,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,學(xué)生按照老師提供的思路進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。比如,一塊EPROM的芯片,由0地址開始寫上內(nèi)容,學(xué)生按照老師提供的電路圖構(gòu)成電路,讀出地址內(nèi)容單元,并與老師所寫的內(nèi)容做比較。這個(gè)試驗(yàn)可以幫助學(xué)生初步了解單元電路的構(gòu)造及調(diào)試方法,及時(shí)排除錯(cuò)誤。
4.5.2 模仿式實(shí)驗(yàn)
開設(shè)中期實(shí)驗(yàn)課程,學(xué)生可以參照一些程序或電路,對(duì)其進(jìn)行改造或模仿,設(shè)計(jì)出類似的實(shí)驗(yàn)程序和電路,得出課程要求的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對(duì)該結(jié)果進(jìn)行觀察、分析和研究,這種方法就是模仿式實(shí)驗(yàn)。
4.5.3 探索式實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)課程的后期階段,可以要求學(xué)生參照教材內(nèi)容,自行設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行自主的調(diào)試和構(gòu)造,從中獲取老師所要求的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種探索式實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生解決問題、分析問題的能力要求比較高,并且還要有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)軟件、硬件知識(shí)做支撐。學(xué)生經(jīng)過該階段實(shí)驗(yàn)課程的訓(xùn)練,其動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力都會(huì)得到很大的提高。根據(jù)長期的計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)實(shí)踐,我們開發(fā)了基于EDA技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)板,在實(shí)驗(yàn)課中開展了新教學(xué)方法的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究,摸索和設(shè)計(jì)出了一套新型的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法與模式。實(shí)踐表明,采用這種教學(xué)方法的突出特點(diǎn)是充分體現(xiàn)和發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,達(dá)到了加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和實(shí)踐能力培養(yǎng)的目標(biāo)。
4.6 教學(xué)評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)教學(xué)評(píng)價(jià)體系時(shí),老師要注意將多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合。在學(xué)習(xí)過程中運(yùn)用形成性評(píng)價(jià),老師可以設(shè)計(jì)出諸如“電子檔案袋”等形式的程序,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程做詳細(xì)記錄;在學(xué)習(xí)活動(dòng)告一段落時(shí),可以采用總結(jié)性評(píng)價(jià)方法,指出各階段性學(xué)習(xí)的不足,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果加以驗(yàn)證。評(píng)價(jià)的手段也不能只采用考試一種,可以結(jié)合日常教學(xué)中的項(xiàng)目完成成果、在課程論壇中發(fā)帖的數(shù)量和質(zhì)量等,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法做出全面評(píng)價(jià)。而評(píng)價(jià)的主體也要多樣化,不能僅以老師為評(píng)價(jià)的主體,學(xué)生也要真正參與到評(píng)價(jià)活動(dòng)中來,如設(shè)計(jì)問卷調(diào)查,或者項(xiàng)目教學(xué)法中,讓學(xué)生作為評(píng)價(jià)的主體,進(jìn)行各項(xiàng)目小組間的互相評(píng)價(jià)等。
5 結(jié)語
關(guān)鍵詞:教學(xué)研究;計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)29-0046-02
《計(jì)算機(jī)組成原理》是高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)核心的基礎(chǔ)課程。該課程要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件的主要組成結(jié)構(gòu)和基本工作原理,在整個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)課的教學(xué)體系中具有承上啟下的作用。該課程具有知識(shí)面廣、內(nèi)容多、難度大等特點(diǎn),教師教學(xué)難度高、學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。因此對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程進(jìn)行教學(xué)研究,探索更有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段是必不可少的。
一、課程教學(xué)中存在的問題
1.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的特點(diǎn)。《計(jì)算機(jī)組成原理》課程概念繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,涉及計(jì)算機(jī)內(nèi)部的運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和輸入輸出系統(tǒng)等各部件的組成結(jié)構(gòu)和工作原理,授課過程中需要分析各種運(yùn)算方法、結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流程圖等,所講授的內(nèi)容都集中于芯片的內(nèi)部,看不見、摸不著,非常抽象。這些特點(diǎn)要求教師不僅對(duì)基本概念要清楚,還要有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和邏輯性,同時(shí)要能及時(shí)反映計(jì)算機(jī)發(fā)展的新技術(shù)和新動(dòng)向,更必須根據(jù)學(xué)生對(duì)課程教學(xué)的反應(yīng),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),改進(jìn)授課方法,使教與學(xué)達(dá)到完美的結(jié)合。
2.傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。傳統(tǒng)教學(xué)模式更多的依賴“灌輸”式教學(xué),教師將授課內(nèi)容通過課本、PPT原封不動(dòng)的傳授給學(xué)生,學(xué)生被動(dòng)接收這些抽象的計(jì)算方法、部件結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程,難以理解、毫無興趣,漸漸失去了對(duì)課程的學(xué)習(xí)積極性,這非常不利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。所以針對(duì)課程的特點(diǎn)和傳統(tǒng)模式的弊端,教師必須吸取經(jīng)驗(yàn)、揚(yáng)長避短,在授課過程中注意對(duì)學(xué)生的引導(dǎo),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中變被動(dòng)為主動(dòng),學(xué)會(huì)主動(dòng)思考,從而啟迪學(xué)生思維,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,提高其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。
3.實(shí)踐環(huán)節(jié)不夠重視。針對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的特點(diǎn),學(xué)生要理解封裝在芯片內(nèi)的部件結(jié)構(gòu)和原理,模擬和實(shí)驗(yàn)是非常重要的方法,所以實(shí)踐課程在整個(gè)教學(xué)工作中是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。但是傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)仍然不夠重視,表現(xiàn)為:①實(shí)驗(yàn)課時(shí)太少。將理論教學(xué)作為主要的教學(xué)環(huán)節(jié),導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力得不到充足的鍛煉。②實(shí)驗(yàn)題目設(shè)置不夠合理。學(xué)生只做幾個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺乏設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和動(dòng)手能力。③實(shí)驗(yàn)環(huán)境有待改善。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和裝置更新速度慢、技術(shù)落后,無法完成整機(jī)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生能力的目標(biāo)。
二、教學(xué)改革的探索
1.精選教材、教參,合理組織教學(xué)內(nèi)容。首先,選好教材和教參是首要任務(wù)。目前《計(jì)算機(jī)組成原理》可選擇的教材很多,在課程的內(nèi)容安排、章節(jié)銜接、表述方式等方面都有所不同。我們選取白中英主編的《計(jì)算機(jī)組成原理》(科學(xué)出版社)作為主教材,該教材內(nèi)容全面、系統(tǒng)性強(qiáng),使學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和功能原理的基礎(chǔ)上能建立整機(jī)概念,有合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)并力圖反映新技術(shù)和新動(dòng)向,非常符合本門課程的教學(xué)要求。另外選用唐朔飛主編的《計(jì)算機(jī)組成原理》(高等教育出版社)作為輔助教材。其次,合理組織和安排各項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程在課程體系中的地位和作用,在教學(xué)初始就要對(duì)授課內(nèi)容做好規(guī)劃。在課程內(nèi)容組織過程中注重其承上啟下的內(nèi)容安排,對(duì)于《數(shù)字邏輯電路》等先修課在課程教學(xué)之初即要求掌握,同時(shí)在教學(xué)過程中體現(xiàn)該課程對(duì)后續(xù)課《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》、《微機(jī)原理與接口技術(shù)》、《嵌入式系統(tǒng)》等課程的重要性。必須嚴(yán)格要求課程教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教學(xué)課件和教案等各項(xiàng)教學(xué)文件,以課程大綱為基礎(chǔ),明確教學(xué)要求和學(xué)時(shí)分配,合理組織各部分內(nèi)容,突出重點(diǎn)、說明難點(diǎn),在教學(xué)日歷、課件和教案中具體體現(xiàn)。課程考核與成績(jī)?cè)u(píng)定也是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于該課程的考核,需要從學(xué)生的課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)情況以及期末考試等多個(gè)方面綜合考量,真正考查學(xué)生的掌握情況和理解程度,鍛煉學(xué)生解決問題的能力。
2.改革教學(xué)手段。《計(jì)算機(jī)組成原理》涉及的結(jié)構(gòu)圖和邏輯圖較多,抽象性和技術(shù)性非常強(qiáng),學(xué)生很難理解。而對(duì)于在結(jié)構(gòu)圖上介紹的各組成部分的工作原理,學(xué)生學(xué)起來更是難上加難。如果是傳統(tǒng)的照本宣科的講解方式,只會(huì)抹殺學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以,我們將多媒體技術(shù)應(yīng)用到課程教學(xué)當(dāng)中。對(duì)于復(fù)雜的、抽象的邏輯結(jié)構(gòu)或工作流程,通過動(dòng)畫演示的方式加以表述,原本枯燥生硬的內(nèi)容變得生動(dòng)形象了,復(fù)雜難懂的結(jié)構(gòu)原理也變得簡(jiǎn)單易懂,這大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,教學(xué)效果明顯改善。另外,實(shí)物展示也是很好的教學(xué)輔助手段。在講解計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分時(shí),都可以通過展示實(shí)際部件來進(jìn)行說明,從而讓學(xué)生主動(dòng)探索各部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理。
3.教學(xué)方法的改革。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中變被動(dòng)為主動(dòng),需要教師正確引導(dǎo)學(xué)生,鼓勵(lì)學(xué)生多思考、多討論,鍛煉其解決問題的能力。因此我們?cè)诮虒W(xué)過程中,需要多種教學(xué)方法相結(jié)合,取長補(bǔ)短,以提高教學(xué)質(zhì)量。①采用啟發(fā)式教學(xué)方法。首先,突出重點(diǎn)、確定難點(diǎn);其次,講解時(shí)針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)提出問題,啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考;然后,再一起分析問題,由學(xué)生提出解決方案;最后解決問題。例如:在講解第五章“中央處理器”時(shí),大部分人都知道CPU對(duì)于整個(gè)計(jì)算機(jī)的重要性,但是對(duì)CPU內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)與工作原理卻不清楚,而這部分卻是本門課程中非常重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。對(duì)這部分的講解可以通過幾條典型指令的指令周期來實(shí)現(xiàn),這里就可以首先提出問題,讓學(xué)生考慮指定位置的指令怎么處理,并讓大家簡(jiǎn)單描述處理過程,這時(shí)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,最后通過對(duì)典型指令處理過程的學(xué)習(xí)加深了學(xué)生對(duì)CPU工作原理的認(rèn)識(shí)和理解。②采用形象化教學(xué)方法。將課程中復(fù)雜抽象的概念以及重要部件的結(jié)構(gòu)和原理,用通俗易懂的例子進(jìn)行類比,或用生動(dòng)形象的動(dòng)畫效果來演示。例如:上面所說的CPU原理的講解,每一條指令的每一個(gè)處理過程都可以通過動(dòng)畫效果演示給學(xué)生看,這大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外在講解浮點(diǎn)運(yùn)算器的流水技術(shù)時(shí),可以以工業(yè)加工中的流水線做類比。將浮點(diǎn)運(yùn)算的各個(gè)運(yùn)算步驟對(duì)應(yīng)到牛奶裝盒流水線,簡(jiǎn)化現(xiàn)實(shí)牛奶裝盒流程,假設(shè)有封裝奶盒、殺菌消毒、蓋印日期三個(gè)步驟,對(duì)應(yīng)浮點(diǎn)加減運(yùn)算的對(duì)階、尾數(shù)加減、規(guī)格化三個(gè)步驟,類比講解流水技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程,使得課程中枯燥、抽象、難懂的內(nèi)容變得形象易懂,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深了學(xué)生的理解和認(rèn)識(shí)。③運(yùn)用討論式教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的參與性。針對(duì)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí),也可以通過討論的方式,讓學(xué)生各抒己見,提出解決辦法,從而加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握,并鍛煉其思考能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。通過討論也培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考和分析判斷問題的能力。
4.強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。為了讓學(xué)生學(xué)好理論知識(shí),提高實(shí)踐動(dòng)手能力,必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。首先,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。我校針對(duì)組成原理課程,專門建設(shè)了計(jì)算機(jī)組成和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室,可以完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn),充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,并培養(yǎng)其思考問題和解決問題的能力。其次,合理安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)。我們將組成原理課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)設(shè)置為18學(xué)時(shí),利用9周的時(shí)間可以讓學(xué)生不僅實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),還能在此基礎(chǔ)上完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件組成和原理由淺到深逐步掌握。再次,合理劃分實(shí)驗(yàn)小組,有效完成實(shí)驗(yàn)考核。課后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,并做實(shí)驗(yàn)總結(jié)。對(duì)于設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),一般安排3人一組,每個(gè)小組做好分工。實(shí)驗(yàn)老師課上檢查實(shí)驗(yàn)成果,課后小組提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,說明分工情況以及實(shí)驗(yàn)過程,并做實(shí)驗(yàn)總結(jié)。通過合理的分組和考核方式,每個(gè)學(xué)生都積極參與到實(shí)踐環(huán)節(jié),動(dòng)手能力大大提高,團(tuán)隊(duì)意識(shí)得到加強(qiáng)。
《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)研究和改革需要從教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā),作為一名教育工作者,一定要靜下心來、虛心請(qǐng)教,探索更加行之有效的教學(xué)方法和改革措施,這是一項(xiàng)需要嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待并持之以恒的長期工作,也是需要不斷學(xué)習(xí)的過程。
參考文獻(xiàn):
[1]白中英.計(jì)算機(jī)組成原理[M].北京:科學(xué)出版社,2002.
[2]王忠華,屈會(huì)芳.“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2007,(13):251-252.
[3]陳越.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)研究[J].福建電腦,2008,(2):209.
摘 要:本文主要探討了計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程“計(jì)算機(jī)組成原理”的課程實(shí)現(xiàn)問題,分析比較了University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學(xué)和我校等幾所大學(xué)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)情況,探討了作為“計(jì)算機(jī)組成原理”的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式,有助于提高“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐;實(shí)踐教學(xué);綜合能力
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1 引言
“計(jì)算機(jī)組成原理”是硬件系列課程中的核心課程,是計(jì)算機(jī)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它對(duì)其它課程有承上啟下的作用,它的先修課程為“匯編語言”、“數(shù)字邏輯”,它又與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“操作系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)接口技術(shù)”等課程密切相關(guān)。主要教學(xué)任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的分析、應(yīng)用、設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程作為“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的后續(xù)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié),將計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容深化到應(yīng)用實(shí)踐,教學(xué)過程中不僅僅傳授有關(guān)硬件設(shè)計(jì)的課本知識(shí),更重要的是重視理論知識(shí)與實(shí)踐過程的結(jié)合,實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不僅要將組成原理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中,還需將知識(shí)綜合靈活運(yùn)用,重視學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)[1]。
本文主要探討“計(jì)算機(jī)組成原理”的課程實(shí)現(xiàn)問題,對(duì)University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學(xué)和我校等幾所國內(nèi)外知名大學(xué)所開設(shè)的“計(jì)算機(jī)組成原理”課程進(jìn)行多方面的比較、分析研究,以期為“計(jì)算機(jī)組成原理”這門重要課程的課程設(shè)置和教學(xué)實(shí)踐提供借鑒,提高課程的教學(xué)質(zhì)量,與國際化接軌。
2 國內(nèi)外教學(xué)情況
2.1 UC Berkeley
UC Berkeley大學(xué)的課程名稱為“Machine Structures[2]”,選用教材為Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface, Third Edition”。參考教材為Kernighan和Ritchie的“The C Programming Language, Second Edition”。
課程從機(jī)器結(jié)構(gòu)高層設(shè)計(jì)的抽象描述到基本邏輯部
件的CPU設(shè)計(jì),用C語言和MIPS匯編語言來介紹機(jī)器的抽象描述。課程內(nèi)容主要有數(shù)的表示、C語言簡(jiǎn)介、存儲(chǔ)管理、MIPS、浮點(diǎn)表示、輸入輸出、中斷、磁盤存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、緩存系統(tǒng)、虛擬存儲(chǔ)器、邏輯設(shè)計(jì)、CPU結(jié)構(gòu),包括CPU數(shù)據(jù)通路、CPU控制等和流水線技術(shù)。
對(duì)應(yīng)教學(xué)內(nèi)容,都有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生編寫和調(diào)試C和匯編語言的編程能力和用硬件描述語言模擬硬件的能力。相應(yīng)的作業(yè)和設(shè)計(jì)題目強(qiáng)化學(xué)生對(duì)機(jī)器結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的理解,簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)包括用C語言寫的機(jī)器語言解釋器,緩存模擬器和一個(gè)CPU模擬器。
UC Berkeley大學(xué)的課程主要講授C和匯編語言編程,高級(jí)語言如何轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu),中斷,緩存,地址映射,CPU設(shè)計(jì)等,課程內(nèi)容較廣。
2.2 Carnegie Mellon University
Carnegie Mellon University大學(xué)的課程名稱為“Computer Architecture[3]”,選用教材也是Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface”,參考教材為Donald Thomas的“The Verilog Hardware Description Language, Fifth Edition”。
課程講授如何選擇和連接硬件元件來創(chuàng)建一個(gè)滿足功能、性能和成本需求的計(jì)算機(jī),介紹了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本的硬件結(jié)構(gòu),如何用Verilog語言設(shè)計(jì)處理器的控制單元和數(shù)據(jù)通路,如何使機(jī)器指令同時(shí)執(zhí)行,以及怎樣設(shè)計(jì)快速存儲(chǔ)系統(tǒng)。
教學(xué)形式包括課堂講授、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和報(bào)告。
為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力,實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生用Verilog實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有緩存和分支功能的超標(biāo)量流水線處理器,處理器實(shí)現(xiàn)MIPS指令集的一個(gè)子集。
成績(jī)?cè)u(píng)定方式為作業(yè)占10%(共有10次作業(yè)),實(shí)驗(yàn)占30%(共有5次實(shí)驗(yàn)),兩次期中考試(各占15%),期末考試占30%。
2.3 清華大學(xué)
清華大學(xué)的課程名稱為“計(jì)算機(jī)組成原理[4]”,選用教材為王誠的《計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)》。
課程主要介紹簡(jiǎn)單、完整、單處理器計(jì)算機(jī)的基本組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制,主要講授數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算和運(yùn)算器部件,指令、指令系統(tǒng)和控制器部件,多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng),輸入/輸出設(shè)備與輸入/輸出系統(tǒng)等。課堂教學(xué)48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí),其中16個(gè)課內(nèi)學(xué)時(shí)和16個(gè)課外學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)分為兩部分,第一部分為原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),第二部分為工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目,采用教學(xué)計(jì)算機(jī)TEC-2000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題目為“TEC-2000-16位機(jī)教學(xué)計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單用法與運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)(2學(xué)時(shí))”和“TEC-2000-16位教學(xué)計(jì)算機(jī)的控制器實(shí)驗(yàn)(2學(xué)時(shí))”,工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目題為“設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)TEC-2000 8位教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(28學(xué)時(shí))”,要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中,以16位教學(xué)計(jì)算機(jī)及其軟件模擬系統(tǒng)為基礎(chǔ),獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一臺(tái)8位的計(jì)算機(jī)。
考核方式包括作業(yè)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),大實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)報(bào)告和期末考試。
3 我?!坝?jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)情況
我校的課程“計(jì)算機(jī)組成原理”,選用教材為唐朔飛的《計(jì)算機(jī)組成原理》。
課程旨在使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù),建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念,主要講授系統(tǒng)總線、存儲(chǔ)器、輸入輸出系統(tǒng)、數(shù)的表示、計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法和運(yùn)算器、指令系統(tǒng)、CPU的結(jié)構(gòu)和功能、控制單元和控制單元的設(shè)計(jì)。課堂教學(xué)52學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。為更好突出對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng),做到教師與學(xué)生按1:15的比例,體現(xiàn)了個(gè)性化教學(xué)的思想。共有6個(gè)實(shí)驗(yàn)題目,包括存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)型,3學(xué)時(shí))、基本輸入輸出實(shí)驗(yàn)(綜合型,3學(xué)時(shí))、中斷實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證型,2學(xué)時(shí))、運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)(綜合型,2學(xué)時(shí))、控制器實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)型,3學(xué)時(shí))和綜合設(shè)計(jì)(綜合設(shè)計(jì)型,3學(xué)時(shí))。實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)預(yù)習(xí)、表現(xiàn)、報(bào)告等方面綜合打分。
成績(jī)?cè)u(píng)定由三部分組成,.期末考試占總成績(jī)的80%,平時(shí)作業(yè)占總成績(jī)的10%,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰φ伎偝煽?jī)的10%。
為了進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立創(chuàng)新地解決實(shí)際問題的能力,除了實(shí)驗(yàn)課外,還增設(shè)了實(shí)踐性很強(qiáng)的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課,作為計(jì)算機(jī)組成原理的必要補(bǔ)充。該課程是一門以應(yīng)用為視角,進(jìn)一步提高學(xué)生硬件方面的實(shí)際動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力的課程。課程采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué),以實(shí)踐為主(18學(xué)時(shí)授課/60學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)),要求學(xué)生掌握有關(guān)硬件設(shè)計(jì)工具的功能和用法,初步掌握計(jì)算機(jī)部件和CPU的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試方法,極有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與科學(xué)實(shí)踐能力具有特殊的作用,著重培養(yǎng)學(xué)生的以下能力。
系統(tǒng)級(jí)的認(rèn)識(shí)能力。建立整機(jī)概念,掌握自頂向下的問題分析能力,既能理解系統(tǒng)各層次的細(xì)節(jié),又能站在系統(tǒng)總體的角度從宏觀上認(rèn)識(shí)系統(tǒng),然后將系統(tǒng)很好的分解為功能模塊。這種理解必須超越各組成部分的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),而認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及它們建立和分析的過程,這一過程是應(yīng)該以深入理解計(jì)算機(jī)組成原理為基礎(chǔ)的。
培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)是計(jì)算機(jī)課程的重要環(huán)節(jié),學(xué)好計(jì)算機(jī)僅靠理論知識(shí)是不夠的,課堂講授是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和基本技能,而計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的目的是要通過實(shí)際操作將所學(xué)到的知識(shí)付諸實(shí)際,是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充[5]。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐就是從理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)方面將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部處理器、存儲(chǔ)器、控制器、運(yùn)算器、外設(shè)等各個(gè)部分聯(lián)系起來,達(dá)到互相支撐、互相促進(jìn)的目的。
培養(yǎng)學(xué)生完成工程項(xiàng)目能力。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程不僅僅是對(duì)理論的驗(yàn)證,重要的是技術(shù)訓(xùn)練和能力培養(yǎng),包括動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力、書寫能力和表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等的培養(yǎng),也就是要注重學(xué)生的工程能力,培養(yǎng)學(xué)生完成項(xiàng)目實(shí)踐的能力。
在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程中,對(duì)學(xué)生來說,要求學(xué)生完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容是一個(gè)相對(duì)較大的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,這樣的項(xiàng)目涉及到不同課程中所學(xué)原理的應(yīng)用,從而可以使學(xué)生把各階段所學(xué)的內(nèi)容都聯(lián)系起來,達(dá)到綜合應(yīng)用的目的。
4 教學(xué)分析
從上述幾所學(xué)校的課程教學(xué)情況可以看出,目前“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)基本上都是采用“課堂教學(xué)+課程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)”的模式,課堂教學(xué)講授基本概念和理論知識(shí),項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)主要是為了加深對(duì)基本概念和理論知識(shí)的理解及培養(yǎng)動(dòng)手能力。教學(xué)的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)信息的表示,運(yùn)算器,指令流程,微程序控制,組合邏輯控制,存貯系統(tǒng),I/O,基本外設(shè)等。國外大學(xué)側(cè)重于系統(tǒng)結(jié)構(gòu),側(cè)重于軟硬件接口,而國內(nèi)大學(xué)側(cè)重于組成,側(cè)重于邏輯實(shí)現(xiàn)。比較而言,國外的教材在新技術(shù)的介紹、教材的更新?lián)Q代方面較有優(yōu)勢(shì)。
從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,基本都涵蓋了驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,最終都以實(shí)現(xiàn)一個(gè)處理器作為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。我校在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程之后更開設(shè)了一門實(shí)踐性為主的“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程,來加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。
從考核方式看,考核形式都比較多樣,包括作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、報(bào)告和考試等。在考核方式上,我校的計(jì)算機(jī)組成原理課程略顯單一,主要以期末考試成績(jī)?yōu)橹鳌?/p>
通過以上各學(xué)校課程教學(xué)情況的分析,可以看出,我校的計(jì)算機(jī)組成原理課程在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上都基本與國外一流大學(xué)接近。
在教學(xué)內(nèi)容上,我們應(yīng)適當(dāng)引進(jìn)介紹當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展的新技術(shù),或指定一兩本課外參考書,使學(xué)生除了掌握計(jì)算機(jī)的基本原理和理論外,還能了解當(dāng)前計(jì)算機(jī)的新進(jìn)展、新技術(shù)。
在考核方式上適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)的比重,增加大作業(yè)、報(bào)告等考核形式,使考核形式更多樣化。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:醫(yī)學(xué)信息;計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)04-0924-02
Teaching Discussion of the Course of Principles of Computer Organization in the Specialty of Medicine and Information
YU Lei, WANG Zong-dian, YANG Song-tao, KAN Hong-xing, DU Chun-min
(Institute of Medicine and Information Technology, Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230031, China)
Abstract: Combined with the situation of high medical college, aimed at the characteristic of the specialty of medicine and information, the teaching experience of the course of principles of computer organization has been discussed and it has been elaborated in the aspects of the selection of teaching contents, the improvement of teaching method and the reform of teaching practice.
Key words: medicine and information; principles of computer organization; teaching reform
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,交叉性學(xué)科日益增多,醫(yī)學(xué)信息學(xué)就是一門涵蓋生物、計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)的交叉性學(xué)科。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用的日益廣泛,目前國內(nèi)很多醫(yī)科類院校相繼開設(shè)了醫(yī)學(xué)信息類的相關(guān)專業(yè)。就我校安徽中醫(yī)學(xué)院而言,相繼開設(shè)了醫(yī)藥信息管理、醫(yī)藥軟件開發(fā)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理三個(gè)方向的本科專業(yè)。由于是培養(yǎng)醫(yī)藥信息的復(fù)合型人才,在課程的設(shè)置上,除了計(jì)算機(jī)專業(yè)的主干課程外,還有一些醫(yī)藥類及管理類課程,再加上三個(gè)方向的本科專業(yè)各有側(cè)重點(diǎn),所以醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)的課程設(shè)置不像工科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)那樣很深很細(xì)。但在我校的教學(xué)計(jì)劃中,三個(gè)方向的專業(yè)均開設(shè)了《計(jì)算機(jī)組成原理》課程,是三個(gè)方向?qū)I(yè)中均開設(shè)的唯一一門硬件類課??梢?搞好《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué),對(duì)于我校醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)整體教學(xué)質(zhì)量的提高有著舉足輕重的作用。下面,筆者結(jié)合本人的實(shí)際教學(xué)體會(huì),就醫(yī)科院校醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)這門課程的教學(xué)問題和大家作一下探討。
1 聯(lián)系醫(yī)藥背景闡述課程的重要性
目前,有不少學(xué)生對(duì)硬件類的課程不太重視,認(rèn)為硬件類課程與他們將來的就業(yè)聯(lián)系不太緊密,可有可無。在一些工科類院校中“重軟件、輕硬件”的現(xiàn)象比較普遍,在醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)中尤為明顯。作為該類課程的授課教師,在上課的整個(gè)過程中,就應(yīng)該根據(jù)自己的經(jīng)歷告知此類課程的重要性:硬件知識(shí)與軟件知識(shí)如同計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)的兩條手,缺一不可,任何一樣學(xué)不好,對(duì)將來的發(fā)展都會(huì)有影響。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī),不光要知道“是什么”,還要知道“為什么”。對(duì)于醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)的學(xué)生,考慮到他們學(xué)習(xí)和將來就業(yè)的醫(yī)學(xué)背景,特別要聯(lián)系醫(yī)藥環(huán)境說一說:比如作為一個(gè)醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)的學(xué)生,將來除了要和醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS打交道外,可能還要接觸一些醫(yī)療設(shè)備,而現(xiàn)在醫(yī)院的很多檢查設(shè)備如CT、B超實(shí)際上都是計(jì)算機(jī),只不過與日常的PC機(jī)相比,就是輸入設(shè)備換了一下。還有在一些沿海城市的醫(yī)院,醫(yī)生的處方一開過,護(hù)士拿的PDA(實(shí)際上就是計(jì)算機(jī)的一個(gè)輸出終端)上就顯示處方的詳細(xì)信息,以便護(hù)士更好的服務(wù)病人。所以,要了解現(xiàn)代化的醫(yī)療設(shè)備,就必須學(xué)習(xí)一些計(jì)算機(jī)的硬件知識(shí),掌握計(jì)算機(jī)的組成原理。這樣比泛泛講述學(xué)生的印象會(huì)更深刻。
2 教學(xué)內(nèi)容的選擇
就我校而言,醫(yī)藥信息管理、醫(yī)藥軟件開發(fā)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理三個(gè)方向的本科專業(yè)均開設(shè)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程,但由于各專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不一樣,所以在授課的內(nèi)容和深度上有著不小的區(qū)別。
2.1 醫(yī)藥軟件開發(fā)專業(yè)
醫(yī)藥軟件開發(fā)方向是掛靠在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)下,在我校開設(shè)的醫(yī)學(xué)信息類的三個(gè)專業(yè)中,對(duì)《計(jì)算機(jī)組成原理》這門課程要求是最高的,屬于專業(yè)必修課。
由于本專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí),已系統(tǒng)學(xué)習(xí)過《大學(xué)物理》、《模擬電子》、《數(shù)字電路》、《匯編語言程序設(shè)計(jì)》等硬件類基礎(chǔ)課程,并且在后繼課程中將繼續(xù)學(xué)習(xí)《微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等硬件類專業(yè)課程。而硬件類課程中有些教材上的內(nèi)容是重復(fù)的,所以在上《計(jì)算機(jī)組成原理》這門課時(shí),要與相關(guān)課程的教師溝通,對(duì)于前面課程中已系統(tǒng)講述過和后繼課程中將詳細(xì)講述的內(nèi)容可以省略不講或者一筆帶過,而把有限的課時(shí)用在《計(jì)算機(jī)組成原理》這門課本身側(cè)重的內(nèi)容上。比如:在上第二章運(yùn)算器時(shí),對(duì)于“原碼、反碼和補(bǔ)碼”就可以一筆帶過,這部分知識(shí)在《匯編語言程序設(shè)計(jì)》中就已詳細(xì)講過;對(duì)于“基本邏輯元件”就可以不講,這部分知識(shí)在《數(shù)字邏輯》中就已詳細(xì)講過;在上第三章存儲(chǔ)器時(shí),對(duì)于“存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展”就可以省略不講,因?yàn)樵诤罄^課程《微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》將會(huì)詳細(xì)闡述;在上第四章指令系統(tǒng)時(shí),對(duì)于“指令的格式和種類”以及“尋址方式”就省略不講,這部分知識(shí)在《匯編語言程序設(shè)計(jì)》中就已詳細(xì)講過;在上第八章外部設(shè)備時(shí),對(duì)于每種外設(shè)的原理就可以一筆帶過,因?yàn)楹竺孢x修課程《多媒體技術(shù)》中會(huì)詳細(xì)闡述。
2.2 醫(yī)藥信息管理方向?qū)I(yè)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理方向?qū)I(yè)
醫(yī)藥信息管理方向?qū)I(yè)和醫(yī)藥信息工程監(jiān)理方向?qū)I(yè)都是掛靠在信息管理和信息系統(tǒng)專業(yè)之下,《計(jì)算機(jī)組成原理》這門課程在這兩個(gè)專業(yè)中都屬專業(yè)限選課。在這兩個(gè)專業(yè)中,側(cè)重點(diǎn)與醫(yī)藥軟件開發(fā)專業(yè)不太一樣,其開設(shè)的計(jì)算機(jī)類課程主要是軟件類的相關(guān)課程,而相關(guān)的硬件類基礎(chǔ)課程沒有開設(shè)或者要求很低。所以在授課過程中對(duì)于所涉及到的硬件基礎(chǔ)知識(shí)都要講述,如前面提到的醫(yī)藥軟件開發(fā)方向?qū)I(yè)所省略的內(nèi)容,而對(duì)于一些難度較大的內(nèi)容,如幾種存儲(chǔ)器的各自電路組成與結(jié)構(gòu)、硬布線控制器的設(shè)計(jì)等,就可以不占用上課時(shí)間,讓有興趣的學(xué)生課下自學(xué)。這樣,讓學(xué)生在有限的課時(shí)中掌握計(jì)算機(jī)學(xué)科更多的硬件知識(shí),以達(dá)到專業(yè)選修的目的。
3 教學(xué)方法的改進(jìn)
3.1 運(yùn)用類比方法幫助學(xué)生理解
《計(jì)算機(jī)組成原理》這門課涉及到的概念較多,非常抽象枯燥。運(yùn)用類比方法,將難懂的概念和原理類比成他們可理解并接受的事件,然后再擴(kuò)展成書本上的內(nèi)容,這樣教學(xué)效果非常好。
例如,在講解“總線的仲裁部分”中的“鏈?zhǔn)讲樵儭狈绞綍r(shí),可類比成“學(xué)生在食堂排隊(duì)等著吃午餐”這個(gè)情境。餐點(diǎn)是一樣一樣的出來,每次只能有一個(gè)同學(xué)吃到(只能有一個(gè)部件獲得總線的控制權(quán)),誰吃到由老師判定(中央仲裁器判定總線的授權(quán))。第一次出來一個(gè)包子,因?yàn)椴⒉皇撬械耐瑢W(xué)都喜歡吃包子,誰想吃就向老師提出申請(qǐng)(同一時(shí)刻,可能有幾個(gè)部件向總線仲裁器提出總線請(qǐng)求)。在這種方式下,老師會(huì)將包子傳遞給離他最近的同學(xué)(鏈?zhǔn)街俨脙?yōu)先級(jí)最高的部件離仲裁器最近)。如果這個(gè)同學(xué)剛才沒有發(fā)出要吃包子的申請(qǐng),就會(huì)傳給他的下面同學(xué),依次類推,直到傳到剛才第一個(gè)發(fā)出吃包子請(qǐng)求的同學(xué)為止,那么他得到了吃包子的權(quán)利(離仲裁器最近的剛才發(fā)出請(qǐng)求的部件獲得總線的控制權(quán),某個(gè)部件只有在它前面所有的部件都沒有提出申請(qǐng)的情況下才會(huì)獲得總線控制權(quán))。這樣一來,學(xué)生在輕松快樂中就理解了這個(gè)原理。
類似的例子還有很多:在講述“補(bǔ)碼”時(shí)就可用鐘表校準(zhǔn)的方法來類比;在講“總線”時(shí)用城市的道路來類比,在講“CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路”時(shí)可用城市自來水管網(wǎng)進(jìn)行類比[1]等等。這里就不再一一舉例了。
3.2 充分利用多媒體課件
《計(jì)算機(jī)組成原理》課程中很多內(nèi)容比較抽象、難以理解,如果采用單純的板書講述,教學(xué)難度很大。為此可充分的利用多媒體課件,將所講述的內(nèi)容通過動(dòng)畫并輔以文字解釋的形式展現(xiàn)出來,以便學(xué)生的理解。如在講解“指令的執(zhí)行過程”時(shí),首先將控制器各部分的組成及功能以圖解的形式分步顯示,然后再以分步動(dòng)畫的形式展示五條典型指令的執(zhí)行過程,使學(xué)生對(duì)此內(nèi)容有更加感性的認(rèn)識(shí),增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。
4 實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革
在目前很多工科類院校中,《計(jì)算機(jī)組成原理》的實(shí)踐環(huán)節(jié)分為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩部分,而由于醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)的要求不同和課時(shí)限制,我校目前僅開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分。
首先,為使學(xué)生更直觀、更全面的理解將要學(xué)習(xí)的知識(shí),可在講述該門課程正式內(nèi)容之前(即在第二章之前)進(jìn)行2到4個(gè)課時(shí)的計(jì)算機(jī)組裝實(shí)驗(yàn)[2-3]。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生自己動(dòng)手把計(jì)算機(jī)的硬件如CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、主板等進(jìn)行拆卸及組裝,使學(xué)生在鍛煉實(shí)際操作能力的同時(shí)也對(duì)目前PC 機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)建立起初步的感性認(rèn)識(shí),為順利進(jìn)行后續(xù)教學(xué)做好鋪墊。
接下來的是基于組成原理實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),以便學(xué)生及時(shí)的鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。但由于現(xiàn)在的組成原理實(shí)驗(yàn)箱元件都是集成好的,無須學(xué)生自己動(dòng)手安裝,只要按照原理圖正確連線便可看到結(jié)果,所以學(xué)生對(duì)硬件系統(tǒng)組成的理解基本停留在原理圖層面。為此,可對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)做些改進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理圖和實(shí)際使用的器件查閱其實(shí)際電氣參數(shù)及封狀等工程說明文檔,并要求在實(shí)驗(yàn)箱中找出具體的芯片位置,說明實(shí)際的數(shù)據(jù)通路等[4]。這樣,在一定程度上改善了醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)多數(shù)學(xué)生“偏軟怕硬”的狀況。
特別提出的是,針對(duì)醫(yī)學(xué)信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)的醫(yī)藥背景,可讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)完該課程后參觀一下目前醫(yī)院的幾種主要的醫(yī)療設(shè)備,如CT、B 超等,并請(qǐng)相關(guān)醫(yī)技人員講一下各種設(shè)備的原理及操作方法,以使學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)意義有更加深刻的認(rèn)識(shí),真正做到“理論聯(lián)系實(shí)際”。這一點(diǎn)我校正在積極探索中。
參考文獻(xiàn):
[1] 黎慧,劉旭明.計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)探討[J].信息技術(shù),2007(15):85-86.
[2] 穆曉芳,陰桂梅 計(jì)算機(jī)組成原理在師范院校教學(xué)改革的探討[J].科技信息.2008(35):29-30.
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)模式;研究性教學(xué);實(shí)施方法
0 引言
計(jì)算機(jī)組成原理課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心硬件課,是全國計(jì)算機(jī)類考研專業(yè)課的統(tǒng)考課程之一。該課程重點(diǎn)介紹微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制,教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的分析設(shè)計(jì)能力,為開發(fā)硬件打好基礎(chǔ)。無論是從學(xué)校建設(shè)計(jì)算機(jī)學(xué)科的角度考慮,還是從學(xué)生考研及就業(yè)的角度考慮,計(jì)算機(jī)組成原理在專業(yè)課中都占有很重要的地位,但是概念多和原理性強(qiáng)是這門課程最大的2個(gè)特點(diǎn)。授課教師如果只是被動(dòng)地講述計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本知識(shí),那么就無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。因此,我們引入研究性教學(xué)方法,即在教師傳授計(jì)算機(jī)組成原理基本知識(shí)的同時(shí),教師和學(xué)生均以研究的態(tài)度參與教和學(xué),教師在教學(xué)過程中逐步滲入科學(xué)研究的各個(gè)元素,教學(xué)重心從讓學(xué)生單純地獲取知識(shí)轉(zhuǎn)移到掌握基本科學(xué)方法、提高綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題能力上來。
1 研究性教學(xué)的起源及思想
“大學(xué)存在的理由在于,它聯(lián)合青年人和老年人共同對(duì)學(xué)問進(jìn)行富有想象的研究,以保持知識(shí)和火熱的生活之間的聯(lián)系。大學(xué)傳授知識(shí),但它是富有想象力地傳授知識(shí)。至少,這就是大學(xué)對(duì)社會(huì)應(yīng)履行的職責(zé)。一所大學(xué)若做不到這一點(diǎn),它就沒有理由存在下去”。教學(xué)是教與學(xué)相互融合和相互統(tǒng)一的教育活動(dòng),需要師生共同參與。研究性教學(xué)是指在教學(xué)過程中,以教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平為基礎(chǔ),創(chuàng)設(shè)一種類似于科學(xué)研究的教學(xué)環(huán)境和氛圍,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和主動(dòng)實(shí)踐,自主地應(yīng)用知識(shí)并解決問題,從而達(dá)到積累知識(shí)、發(fā)展能力和提高素質(zhì)的教學(xué)要求。開展研究性教學(xué)活動(dòng)的主要目的就在于將學(xué)生單一的知識(shí)接受性、記憶性的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變成基于自身興趣掌握基本科學(xué)研究方法和主動(dòng)獲取知識(shí)的學(xué)習(xí)方式。
2 研究性教學(xué)活動(dòng)在計(jì)算機(jī)組成原理課程中的實(shí)施方法
2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
在傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為目的的教學(xué)模式中,首先學(xué)校會(huì)根據(jù)課程選擇教材,然后教師根據(jù)教材選擇講授內(nèi)容,最后學(xué)生根據(jù)講授的內(nèi)容完成該門課程的學(xué)習(xí)。在現(xiàn)代社會(huì)追求應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求下,我們應(yīng)構(gòu)建開放式教學(xué)與自主性學(xué)習(xí)方式相適應(yīng)的教學(xué)模式。因此,根據(jù)教材選擇教學(xué)內(nèi)容的方式必須被淘汰。
2.1.1 理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
關(guān)于理論教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì),我們有3點(diǎn)考慮:①計(jì)算機(jī)組成原理課程在全國計(jì)算機(jī)類碩士研究生考試的統(tǒng)考專業(yè)課中占有很大比重,因此課堂教學(xué)內(nèi)容應(yīng)涵蓋該課程在此考試中的所有知識(shí)點(diǎn);②每年有越來越多的學(xué)生參加國家計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格(水平)考試,學(xué)生如果能通過此考試,不僅是對(duì)學(xué)習(xí)的最好肯定,而且為就業(yè)奠定了一定的知識(shí)基礎(chǔ),因此理論教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)涵蓋該課程在此考試中的所有知識(shí)點(diǎn);③要注意先修課程、后續(xù)課程與計(jì)算機(jī)組成原理課程在教學(xué)內(nèi)容上的銜接,避免重復(fù)?;谝陨?點(diǎn),我們確定了計(jì)算機(jī)組成原理課程54學(xué)時(shí)理論教學(xué)的基本內(nèi)容。當(dāng)然,我們?cè)诶碚摻虒W(xué)過程中要側(cè)重技巧和突出重點(diǎn)而不是面面俱到,要理論聯(lián)系實(shí)際,將學(xué)以致用的教學(xué)思想貫穿始終,根據(jù)學(xué)科發(fā)展對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有選擇的更新,注重教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、研究性和應(yīng)用性。
2.1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革
實(shí)驗(yàn)教學(xué)共24學(xué)時(shí),全部在計(jì)算機(jī)組成原理專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上要構(gòu)建層次化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,應(yīng)既有基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),又有綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。教師在基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中,要讓每名學(xué)生獨(dú)立完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各基本部件的實(shí)驗(yàn),如運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、時(shí)序電路、總線等部件的實(shí)驗(yàn);在綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中,可以讓學(xué)生分組完成簡(jiǎn)單模型機(jī)到復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。教師在實(shí)驗(yàn)過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程推理和解決問題能力,認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法,力圖體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)能力。
2.1.3 實(shí)踐課開設(shè)
在計(jì)算機(jī)組成原理課程結(jié)束后,我們開設(shè)了32學(xué)時(shí)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐課,將工程設(shè)計(jì)的思想和方法引入實(shí)踐課的教學(xué)活動(dòng)中。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí),使用VHDL語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整模型機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),加深對(duì)計(jì)算機(jī)各功能部件工作原理及各部件之間如何相互協(xié)調(diào)工作的理解。該課程緊密聯(lián)系實(shí)際,既能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,又能夠提高學(xué)生的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力。
2.2 教學(xué)活動(dòng)組織
2.2.1 充分發(fā)揮課件和教學(xué)網(wǎng)站的作用,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
對(duì)于任何學(xué)習(xí),只有有興趣才能繼續(xù),因此培養(yǎng)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是授課教師的一項(xiàng)主要任務(wù)。在計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)過程中,教師要充分發(fā)揮課件的作用以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,用動(dòng)畫演示動(dòng)態(tài)的過程,如并行通信和串行通信、CPU對(duì)內(nèi)存單元的讀/寫過程等。在動(dòng)畫演示過程中,學(xué)生可以非常清晰并直觀地看到指令流和數(shù)據(jù)流在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)過程。動(dòng)畫演示實(shí)現(xiàn)了抽象化到生動(dòng)化的轉(zhuǎn)變,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師也可以建立教學(xué)網(wǎng)站,上傳所有的教學(xué)資源,為學(xué)生提供學(xué)習(xí)交流的平臺(tái),加強(qiáng)師生交流和研討,也便于教師根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整教學(xué)計(jì)劃。
2.2.2 開展研究性教學(xué)活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的方法
學(xué)生有了學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),教師必須開展合適的教學(xué)活動(dòng)才能達(dá)到教與學(xué)的完美結(jié)合。教師不能只拘泥于板書及講述的教學(xué)方法,而應(yīng)采用研究性教學(xué)方法以激發(fā)學(xué)生擁有更大的學(xué)習(xí)動(dòng)力。教師可以給學(xué)生指定研究性課題以便進(jìn)行研究,如計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的多總線結(jié)構(gòu)還可以怎么設(shè)計(jì)、超流水線技術(shù)對(duì)緩存的要求等;也可以給學(xué)生指定閱讀材料,要求學(xué)生閱讀并進(jìn)行分析;還可以指定當(dāng)前的某種硬件設(shè)計(jì),要求學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)生在這樣的教學(xué)活動(dòng)中,既增強(qiáng)了主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力,又在學(xué)習(xí)過程中汲取到更多的專業(yè)知識(shí)。在這個(gè)過程中,學(xué)生相信客觀知識(shí)的存在并愿意通過自己的研究活動(dòng)認(rèn)識(shí)客觀世界,這實(shí)際上就是使用科學(xué)的思維方式獲取知識(shí)的過程。
2.2.3 鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想,通過研究和實(shí)踐得出結(jié)論
猜想是一種領(lǐng)悟事物內(nèi)部聯(lián)系的直接思維,常常是證明與計(jì)算的先導(dǎo)。猜想的東西不一定是真實(shí)的,其真實(shí)性最后還要靠邏輯或?qū)嵺`來判定,但它卻有極大的創(chuàng)造性。在計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)中,教師要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)未知的事物作出大膽猜想,然后讓學(xué)生通過自己的研究和實(shí)踐得出結(jié)論,但是任何結(jié)論都是暫時(shí)的,隨著新事物的出現(xiàn)、新技術(shù)的發(fā)展以及新知識(shí)的獲取,結(jié)論也有可能被。只有不斷地否定結(jié)論,才會(huì)不斷進(jìn)步。
2.2.4 不斷提高教師素質(zhì),促進(jìn)研究性教學(xué)深入實(shí)施
研究性教學(xué)活動(dòng)的開展需要教師最大程度地發(fā)揮創(chuàng)造力,并從更高的層面和更廣闊的視角出發(fā)對(duì)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式作出新的構(gòu)思和處理,設(shè)計(jì)適合研究性教學(xué)的教學(xué)方案,根據(jù)方案開展具有特色的教學(xué)活動(dòng)。教師要不斷提高自身素質(zhì),組織并指導(dǎo)學(xué)生參與每一項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)。
關(guān)鍵詞:對(duì)口高考 計(jì)算機(jī)組成與工作原理 淺談 中職學(xué)生
中圖分類號(hào):G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.16.061
和普通高考一樣,對(duì)口高考也是進(jìn)入高等學(xué)府的一種途徑,許多在初中成績(jī)不是太理想的孩子,選擇了中職學(xué)校,準(zhǔn)備以后參加對(duì)口高考。雖然說對(duì)口高考主要向高職院校輸送生源,但既然要參加對(duì)口高考,考取本科是所有考生的心愿。根據(jù)《考試綱要》要求,《計(jì)算機(jī)組成與工作原理》科目在計(jì)算機(jī)應(yīng)用類專業(yè)的專業(yè)課分值為75分,雖然分值比較少,但是如果想考取本科,分分都彌足珍貴?,F(xiàn)結(jié)合筆者近幾年從事《計(jì)算機(jī)組成與工作原理》的教學(xué)工作,淺談幾點(diǎn)教學(xué)看法。
1 教學(xué)中存在的問題
《計(jì)算機(jī)組成與工作原理》這門課,中職學(xué)生感覺比較抽象,學(xué)起來比較難懂,有些專業(yè)課老師也不愿意教,筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了其中存在的若干問題,現(xiàn)簡(jiǎn)單分析如下:
①對(duì)口班生源都是初中成績(jī)不理想的學(xué)生,基礎(chǔ)非常差,但是有一定的聰明勁。
②沒有計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)知識(shí)和硬件基礎(chǔ)作為鋪墊,原理課程很難學(xué)透徹,以至于考試不能得高分。
③部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正,教師教一點(diǎn),學(xué)生就學(xué)一點(diǎn),不能夠主動(dòng)地去思考,一味的想讓教師去灌輸知識(shí)。
④學(xué)習(xí)資料非常少。
⑤在傳統(tǒng)的《計(jì)算機(jī)組成與工作原理》課程教學(xué)中,過于重視理論教學(xué),而忽略了實(shí)踐教學(xué)。
2 解決策略
針對(duì)教學(xué)中存在的問題,提出以下解決方法:
2.1 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,讓孩子們重拾信心
對(duì)口班的孩子基礎(chǔ)差不要緊,初中時(shí)候的不成功,讓它留在初中吧,中考的打擊已經(jīng)遠(yuǎn)去,就不要去想它了,失敗和成功只代表過去,明天是什么樣子都不確定,沒必要去失去信心,所以一定要讓孩子們重拾信心。另外,要強(qiáng)調(diào)本門課程的重要意義,可以通過各種途徑,向?qū)W生表明學(xué)習(xí)這門課的重要性。舉例來說,筆者曾經(jīng)給孩子們這么講,等你大學(xué)畢業(yè)了,如果想通過公務(wù)員考試,或者通過教師編制考試,這門課對(duì)你們的幫助非常大,這里面的很多知識(shí)都能考到,如果現(xiàn)在學(xué)得好,以后就省勁多了。也許這樣的引導(dǎo)比參加高考這樣的激勵(lì)更加來得實(shí)惠一些,更符合他們的特性,離他們的距離更近,更容易激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,樹立信心,堅(jiān)定方向,并為之而努力,相信孩子們的高考之路肯定會(huì)有更多的收獲。
2.2 先到課程做鋪墊,學(xué)習(xí)起來更輕松
有的班級(jí)開設(shè)本門課程的時(shí)間比較晚,如果太晚,就沒有足夠的時(shí)間多復(fù)習(xí)幾遍,應(yīng)當(dāng)在高一的第一學(xué)期就開設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和硬件基礎(chǔ),讓他們對(duì)計(jì)算機(jī)有初步的了解,知道怎樣打字,了解計(jì)算機(jī)的基本組成和一些硬件基礎(chǔ),既可以開拓他們的視野,增強(qiáng)他們的動(dòng)手能力,又可以培養(yǎng)他們以后學(xué)習(xí)原理課程的興趣。
2.3 端正態(tài)度,主動(dòng)思考
某些學(xué)生進(jìn)入對(duì)口班,學(xué)習(xí)態(tài)度仍然不端正,即使以后大學(xué)畢業(yè)了,單純依靠一個(gè)學(xué)歷是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須提高自身的專業(yè)素養(yǎng),而提高專業(yè)素養(yǎng)要從平時(shí)的一點(diǎn)點(diǎn)積累專業(yè)知識(shí)做起。例如講到中央處理器的時(shí)候,有的學(xué)生就能夠主動(dòng)去思考其作用,上網(wǎng)查閱資料了解更多關(guān)于中央處理學(xué)生的知識(shí),再結(jié)合一定的軟件去分析中央處理器。所以,教師必須要糾正他們的態(tài)度,讓他們主動(dòng)去思考,主動(dòng)去涉獵更多的專業(yè)知識(shí)。
2.4 資料少,網(wǎng)上找
原理課程相關(guān)的學(xué)習(xí)資料是非常少的,但幸好有因特網(wǎng),教師應(yīng)仔細(xì)研讀《考試綱要》,結(jié)合教材,重點(diǎn)講解每章的考點(diǎn),搜索相關(guān)題目,用以模擬,有些題目可以舉一反三,這樣反復(fù)練習(xí),可以彌補(bǔ)學(xué)習(xí)資料不足的情況。例如在講到主存容量的擴(kuò)展的時(shí)候,從網(wǎng)上下載了一些FLASH動(dòng)畫演示文件,結(jié)合著教學(xué),效果非常好,學(xué)生也很容易理解。
2.5 理論聯(lián)系實(shí)踐,效果更好
原理課程概念比較多而且比較抽象,如果能夠和實(shí)踐相結(jié)合,效果會(huì)更好。我們可以采用“具體――抽象”的講授方法,例如,在學(xué)習(xí)“補(bǔ)碼”的概念時(shí)候,我們可以用順時(shí)針和逆時(shí)針撥鐘表的具體的實(shí)例來比喻,從這個(gè)具體的實(shí)例中引出“?!钡母拍?,進(jìn)而引出“補(bǔ)碼”這個(gè)抽象的概念。在實(shí)際的教學(xué)中,我們還應(yīng)多用類比、比喻的方法來講解一個(gè)概念,例如講到指令的尋址方式的時(shí)候,我們就可以用我們生活中的實(shí)例來比喻,假如你想找某人C,有幾種可能:在你身邊;你已經(jīng)知道他的家庭住址、在301機(jī)房上課;此人不在學(xué)校,但D老師知道他現(xiàn)在的住址;以上分別對(duì)應(yīng)立即尋址、絕對(duì)尋址、直接尋址、間接尋址。在講到第一章和第三章的時(shí)候,可以結(jié)合著第六章講,因?yàn)榈诹率窍到y(tǒng)測(cè)試常用工具,通過測(cè)試工具的學(xué)習(xí)來更好地學(xué)習(xí)各個(gè)部件的組成與功能。
2.6 做好教學(xué)計(jì)劃,緊扣大綱,突出重點(diǎn),突破難點(diǎn)
做好教學(xué)計(jì)劃至關(guān)重要,第一學(xué)期上計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和硬件基礎(chǔ),然后用三學(xué)期的時(shí)間把原理這門課程講解透徹,再配合相關(guān)資料加深知識(shí)記憶,爭(zhēng)取不留任何死角,讓學(xué)生對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都要有深刻的理解和記憶,第五學(xué)期把整本書復(fù)習(xí)一遍,然后做綜合模擬題,第六學(xué)期針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)做專題講解和討論,例如數(shù)制轉(zhuǎn)換知識(shí)是重點(diǎn),但不是難點(diǎn),原碼、反碼、補(bǔ)碼、存儲(chǔ)器容量擴(kuò)展知識(shí)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
3 結(jié)束語
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫