现代教育技术环境下“计算机组成原理”教学

摘要：针对“计算机组成原理”课程抽象、难懂、枯燥的特点，明确教学目标，合理组织教材内容，根据多年的教学经验，提出了适合“计算机组成原理”课程教学的教学模式和教学方法。该方法借助现代教学手段，使学生由被动学习变为主动学习，不但有利于学生掌握计算机硬件系统的组成及工作原理，而且提高了学生对计算机硬件结构的分析、应用及开发能力。
关键词：计算机组成原理；现代教育技术；教学方法；教学模式
1671-0568（2012）23-0083-03
一、引言
现代教育技术以计算机为核心的信息技术在教育教学中的理论与技术，是现代教学设计、现代教学媒体和现代媒体教学法的综合体现，以实现教学过程、教学资源、教学效果、教学效益最优化为目的。把现代教育技术引入到教育、教学过程中，可以大大提高教与学的效率。
“计算机组成原理”课程是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课程，是以建立整机概念为目的，深入介绍了计算机各功能子系统的逻辑组成和工作机制。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。但是，由于这门课抽象且逻辑性很强，学生在学习上有相当大的难度。因此，如何充分利用现代教育技术，使得“计算机组成原理”课程的教学取得最优化的效果，是教师在教学中必须深思的问题。结合多年“计算机组成原理”课程教学的体会和经验，本文就现代技术教育环境下的教学中的相关问题进行探讨和研究。

二、明确教学目标，优化教学内容

1. 明确教学目标

教学目标指导和支配整个教学过程，确定准确、合理的教学目标被认为是教学设计的第一环节。现代教育技术强调培养复合型人才，在教育目标的确定问题上，既要满足社会的需求，也要重视学生个人的需求，鼓励学生向复合型人才方向发展。在教学过程中，为了使教学目标充分发挥激励作用，教师应该在研究学生的兴趣、意志、知识和能力水平以及他们的个别差异上下功夫。
国家教指委2005规范规定，计算机相关专业的学生应具有系统的计算机硬件知识，使学生能从本质上来认识计算机的组成及其工作原理，并且初步掌握计算机硬件系统的分析方法，为后续的专业课程打基础，也为将来更好地利用计算机从事科学研究、工程设计等方面的工作奠定知识基础。根据这个规定，“计算机组成原理”课程主要介绍计算机整机的组成和工作原理，培养学生能系统而完整地理解计算机硬件系统的组成结构和工作原理，以及对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。

2. 优化教学内容

目前“计算机组成原理”课程在教学中存在如下问题：教材内容滞后于计算机硬件的发展；教学内容概念抽象、难懂；实验教学与课堂教学脱节，等等。所以在教学内容的组织上应以模型机为背景，脱开具体机型，从整体到局部、层层深入、以信息的数字化表示、信息的传送和控制方法为主线，按基础，组成，系统三个层次阐述计算机组成原理，并掌握计算机的工作方式以及计算机内部数据的处理和控制过程，使学生在学习每块知识时，都知道所学内容在整个计算机工作中的作用，对全局的影响，不断诱发学生对尚未学习的部件产生认知的，通过实验教学的配合，加强培养学生动手能力。必须明确课程的重点、难点，对重点内容要讲解清楚，而针对其它内容，授课教师可以根据学生学习情况进行调整，比如有些次要的章节教师不但可以概括讲解，也可以通过教师的合理设计进行课堂提问、讨论等方式让学生自主学习，通过这样详略得当、重点突出的课堂教学，取得更好的教学效果。

三、改变传统教学模式，灵活采用教学方法

1. 改变传统教学模式

教学模式是在一定教学思想指导下建立起来的、为完成某一教学课题而运用的比较稳定的教学方法的程序及策略体系。在选择教学模式时，必须注意不同教学模式的特点和性能，注意教学模式的指向性，必须考虑到学科的特点、教学的内容、现有的教学条件和师生的具体情况，进行细微的方法上的调整，以体现对学科特点的主动适应。
传统教学研究习惯于采取单一刻板的思维方式，比较重视用分析的方法对教学的各个部分进行研究，而忽视各部分之间的联系或关系；或习惯于停留在对各部分关系的抽象的辨证理解上，缺乏教学活动的特色和可操作性。
近年来，随着数字化学习的开展和新一轮课程改革的实施，要求教师的教学方式由传递灌输转向以“启发、诱导、点拨”为特征的启迪诱导方式，教师不再是知识的灌输者，而是教学过程的组织者、指导者，支持学生自主学习、进行自主意义建构的帮助者、促进者；学生的学习方式则要求由被动接受转向以“自主、协作、探究”为特征的主动建构方式，学生不再是知识的存储器，而是信息加工的主体、知识的主动建构者，学习过程的主人。
尤其是在现代教育技术环境下，要充分发挥多媒体教学

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手段的优势，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。[3]

2. 灵活采用教学方法

教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标，完成共同的教学任务，在教学过程中运用的方式与手段的总称。“计算机组成原理”课程是一门理论严谨、技术性强、实验技能要求高及内容丰富的专业课程。因此，在教学中不能只采用上课教师讲、学生记笔记的被动教学形式，教师应根据“计算机组成原理”课程的特点创设问题的情境，激发学生的求知欲。笔者在多年“计算机组成原理”的教学经验中，尝试了多种教学方法，取得了良好的教学效果。
（1）诱导启发式教学法。诱导启发式教学法指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。这种教学方法，强调教师是主导，教学过程要由教师来组织；学生是学习的主体，启发学生积极思维，旨在调动学生学习的积极性，正确地理解、系统地掌握所学的知识。例如，在讲解高速缓存时，首先提出Intel公司的奔腾系列和赛扬系列CPU的主要区别，询问为什么在相同的主频下，赛扬系列的CPU性能要远低于奔腾系列的CPU？对已经接触了一段时间计算机的学生来说，这一问题确实也是他们迫切想知道的，会引起他们积极思考。这个时候，教师就可以提出，主要是因为耳中的二级缓存的不同，从而引出高速缓存的概念及相关知识，学生弄明白以后也很有成就感，从调动了他们学习的积极性。
（2）任务驱动法。这是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生展开一种学习实践活动。它打破了传统教学方法中注重学习的循序渐进和积累的老套路，不再按照教学内容的从易到难的顺序，而是以完成一个“任务”作为驱动来进行教学，完成教学任务。[4]
“任务”的设置应该从学生的实

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际水平出发，要注意学生的特点与知识接受能力的差异，充分考虑学生的现有文化知识、认知能力和兴趣等，创设良好的情境，使学生积极地参与知识的探索过程，主动地完成知识的更新。比如在第一次上课时，专门打开一台计算机的机箱，不但让学生直观地看到计算机硬件的组成，而且引导他们对这些部件的组成原理产生极大的兴趣好奇心。如CPU如何进行数据的运算、硬盘如何记录数据等硬件等，最后让他们自己去市场调查，每人写出一份主流台式机的配置单，让他们通过自己努力了解计算机发展的现状及计算机得硬件的组成。
（3）多媒体演示法。多媒体演示可以对宏观和微观的事物进行模拟，对抽象、无形的事物进行生动、直观的表现，等等。多媒体课件在教学中的使用，改善了教学媒体的表现力和交互性、促进了课堂教学内容、教学方法、教学过程的全面优化，提高了教学效果。在授课过程中，要充分发挥多媒体的优势，设置特定的情境，创设良好的学习氛围，使学生在这种愉悦的环境中，自觉自愿地学习。例如在讲解计算机总线时，学生对计算机内的各种复杂的总线相当迷惑，教师可以利用多媒体课件形象的做出各种总线类型及信息在总线中的传输过程，学生通过多媒体课件的演示理解抽象难懂的内容。而且针对本课程具有比较抽象的特点，也能够克服畏难情绪，注意在学习过程中把概念与现实生活相联系，有效地降低问题的抽象程度，更好地理解所学知识。

3. 合理安排实验

实验不但可以验证课堂教学的效果，促进学生对课堂教学内容的理解，更是锻炼学生动手能力、培养创新意识的重要手段。但是很多高校对“计算机组成原理”课程的实验教学没有足够的认识，甚至没有为这门课程设置实验教学，是很不可取的。为了更好地实现实验目的，笔者对实验内容、实验过程管理等进行科学设计，以提高实验教学效果。
（1）合理选取实验内容。根据课程内容将实验内容分为3个层次。首先是基础验证型实验，该类实验主要涉及课程的相关知识点，实验目的是使学生验证、理解、巩固并掌握课内所要求的基本内容，比如运算器实验、时序电路的组成实验、存储器实验等。其次是设计应用型实验，该类实验以“任务”形式提出实验要求和具体的实验成果，要求学生通过有关课程或自学方式，掌握实验所涉及的知识，通过综合利用这些知识来设计、开发并最终完成实验项目。比如设计八位ALU实验。第三是综合创新型实验，该类实验主要培养学生综合应用计算机知识与技术的能力，培养学生带着问题自主学习的能力，比如复杂模型机的设计与实现实验。
（2）加强实验过程管理。实验过程是实验教学的关键，教师应该合理地安排上课和实验时间。首先在完成课堂教学后，留给学生一定的消化吸收基本理论的时间和实验准备时间，尽量避免理论课结束就上机；其次，教师在实验过程中应该先讲解实验，提出实验任务；中间为学生答疑解惑，并启发学生，指出问题可能的原因；最后要总结实验过程，要求学生写好实验报告。[5]
除此之外，在教学中还可采用讨论式教学、探究性学习等，学生可互相激励、探讨问题，增加参与度，全身心地投入到学习中去，充分调动学生的学习热情，开发其自身的潜能，提高教学效率，也可以锻炼学习的思维能力以及创造力。

四、结束语

“计算机组成原理”课程虽然是公认的枯燥和难学的专业核心课程，但是任何学科的知识都有一定规律可循。在现代教育技术的大环境下，教师应该明确教学目标，合理组织教学内容，改变传统教学模式，采用灵活的教学方法，形成个性鲜明的特点，让学生在本来枯燥的专业学习中获取最大的兴趣，以极高的学习热情完成计算机硬件相关知识的学习。随着计算机技术的发展，仍然需要广大教师不断提高知识水平，对课程教学进行深入探索和总结，以求有效地提高教学质量，满足学生不断增长的求知需求。
参考文献：
唐朔飞.计算机组成原理[M].北京:高等教育出版社,2008.
白中英.计算机组成原理[M].北京:科学出版社,2008.
[3]徐昆良.《计算机组成原理》课程教学方法探讨[J].中国科技信息,2009,(9).
[4]刘昆.《计算机组成原理》教学方法探讨[J].电脑知识与技术,2010,(6).
[5]侯宏霞,松云.《计算机组成原理》精品课程建设的实践与探索[J].计算机教育,2010,(2).