理論結合實驗的計算機組成原理課程教學措施初探.pdf

信息技術 1 概述 計算機組成原理課程是普通高等院校計算機科學與技術相關 專業本科生的必修核心專業基礎課程之一 目的和任務是使學生通 過對這門課程的學習 能夠掌握計算機的整體結構 各個功能部件 的功能和工作原理 以及各部件之間的數據交換方式 理解各部件 在計算機中的作用及由此而分配給各部件所要完成的任務 課程在 電路分析與模擬電子技術 數字邏輯電路等先導課和微機原理與接 口技術 單片機原理等后繼課程之間起著重要承上啟下作用 1 分析以往學生在學習計算機組成原理以及教師在講授這門課 程的經歷時 發現 1 1 課程的知識覆蓋面廣 內容概念抽象不易理解 實際生活中 缺少具體直觀應用 使學生在學習過程中很難直觀地理解計算機芯 片的工作原理 從而導致學生缺乏學習興趣 認為課程內容枯燥 不 具有實用性 最終形成了 平時難學 考試前臨時抱佛腳 考后完全 忘記 的場面 1 2 教師在教學中如果僅限于教材上的內容向學生傳授知識很 難實現指定的教學目標 特別是現在計算機的硬件技術更新速度非 常快 在這種情況下 學生很可能出現不感興趣 厭學的情形 從而 也會影響教師的備課和教課的積極性 如此將會形成一種惡性循 環 出現 教師難教 教師不愿教 的尷尬局面 本文從計算機組成原理課程教學中理論教學和實驗教學結合 方面入手 探討如何在課堂上讓學生更容易理解所講授的知識點 調動學生聽課積極性和學習興趣 提高教學效果和教學效率 同時 探討如何輔助以實驗教學 更好地培養學生實際動手能力以及促進 學生對理論知識點的掌握 2 計算機組成原理課程教學內容 課程在教學內容上應圍繞計算機的基本組成結構 馮諾依曼計 算機體系結構 講授計算機各功能部件 運算器 控制器 存儲器 輸 入和輸出設備的組成及工作原理 2 目的是使學生掌握計算機的運 行機制和工作原理以及計算機內部數據的轉換 處理 傳輸和控制 方式 同時在實驗教學的輔助下 提高學生動手能力 促進學生在硬 件系統方面的分析和設計能力 作為理論知識課堂教學的重要補充 實驗教學在計算機組成原 理這類硬件課程中是不可缺少的 實驗教學可以幫助學生深入理解 和掌握課堂所傳授的知識點 也是培養學生動手能力 自主解決問 題能力和創新意識的重要方法和途徑 反之 學生通過實驗課鞏固 和加強對計算機芯片的理解以及解決實際問題時所獲得的成就感 又可以促進學生對理論課程的學習興趣 3 計算機組成原理課程教學措施 由于計算機組成原理課程內容主要涉及到各功能部件的芯片 內部工作原理 而現代計算機芯片都是采用超大規模集成電路制作 的 因而 學生很難直觀觀察到芯片電路結構 而只能根據教師所講 授的內容進行理解 所以在教學課堂中 講解的知識概念是抽象的 因而 為了提高教學效果 針對計算機組成原理這門課程制定合適 的教學措施并輔以相應的教學手段非常有必要 3 1 實例類比式化抽象為具體的教學 人對現實世界的理解大 都是建立在視覺上 客觀世界的事物由研究獲取其信息然后再傳遞 給大腦進行分析和理解 因為計算機硬件芯片的內部電路結構 在 肉眼情況下很難有直接的視覺感受 所以 學生對教師所講授的抽 象的計算機功能部件的工作原理進行理解并不容易 也很難熟練地 進行掌握 因而 如何結合現實世界的合適例子進行類舉 來講述抽 象的工作原理 幫助學生更快地掌握理論知識點 提高學習興趣和 動力很重要 比如 在講授總線的寬度時 就用公路的行車道數量舉例 其 中 串行傳輸就相當于單行車道的公路 一次只能一輛車通過 并行 傳輸就相當于多行車道公路并且車道的數量就相當于總線的寬度 在講授存儲器的讀寫訪問時 可以用書柜來舉例 其中書柜就類似 于一個存儲器 書柜中的每層書架就相當于一個存儲單元 么等書 架所能放的書數量就好比于存儲器的存儲字長 3 2 開放式的實驗鞏固理論教學 實驗課程是理論課程的重要 補充 能幫助學生通過實驗驗證和設計來更好地理解課堂學習的理 論知識 所在學校的硬件實驗室采用 HKZK CPT 實驗箱提供給學 生進行實驗活動 HKZK CPT 支持對計算機的五大功能部件的驗證 性實驗 每個功能部件對應一個實驗模塊 學生只需針對每個功能 部件對應實驗內容進行連線并安排相應的控制信號即可 然而 單 純的驗證性實驗雖然幫助學生鞏固所學知識并加強理解 但并不能 很好的提高學生分析和解決實際問題的能力 因而 如何設計開放 性的實驗內容 對提高學生動手能力非常重要 為此 基于 HKZK CPT 在學生對各實驗模塊熟悉之后 可設計 一些各模塊結合的開放性實驗內容 讓學生自己分析 設計電路連 接和測試實驗結果 比如 設計一個實驗內容 從輸入設備 開關 輸 入兩條二進制數據到運算器做算術加法 并將運算結果存儲到存儲 器中特定地址所對應的存儲單元 學生要很好地完成這個實驗 就 需要將運算器和存儲器綜合起來思考 3 3 利用前沿技術介紹培養興趣 興趣是學習和獲取知識的動 力 因此應充分利用快速發展的計算機最新技術做一些講座 所謂 萬變不離其宗 通過現實生活中一些最新技術的應用實例 分析其 中涉及的計算機組成原理相關理論和技術 開闊學生視野的同事 激發學生的學習興趣 發散思維和啟迪思想 例如 可以結合每年一次的全世界最快的計算機評比 介紹其 中所涉及的 CPU 存儲相關的技術和知識 4 結論 計算機組成原理課程作為高校計算機科學與技術相關專業本 科生的核心專業基礎課程 其所涉及到的知識點具有抽象難以直觀 理解的特點 因而對學生學習 教師講授都提出了挑戰 在對該課程 進行分析和總結的基礎上 為提高教學效果和教學效率 從實例類 比式化抽象為具體的教學 開放式的實驗鞏固理論教學已經利用前 沿技術介紹培養興趣三個方面探討了相關教學措施 在教學過程 中 不斷地按照這三個方面的措施進行備課和講課 同時觀察和了 解學生的學習狀態來指導教學措施的實施 參考文獻 1 張磊 鄭榕 田軍峰 計算機組成原理理論實驗教學無縫結合的新 方法 J 實驗室研究與探索 2013 32 5 168 172 2 唐朔飛 劉旭東 王誠等 計算機組成原理 課程教學實施方案 J 中國大學教育 2010 11 42 45 理論結合實驗的計算機組成原理課程教學措施初探 艾列富宋 靜 安慶師范學院計算機與信息學院 安徽 安慶 246133 摘要 計算機組成原理課程是高校計算機科學與技術相關專業核心專業課之一 結合課程的特點 圍繞課程教學內容 探討理論實 驗相結合的該課程教學的具體措施 關鍵詞 計算機組成原理 教學措施 核心課程 計算機科學與技術專業 作者簡介 艾列富 1985 12 男 漢族 安徽籍 講師 博士 主要研究方向為計算機系統結構 虛擬實驗 162

總結

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