三本生《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)探討

田建立　張林中

在計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)中，《計(jì)算機(jī)組成原理》是其專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，它在先導(dǎo)課程數(shù)字電路以及后繼課程匯編語言程序設(shè)計(jì)、接口技術(shù)、單片機(jī)原理等之間起著承上啟下的作用。該課程主要研究單臺(tái)計(jì)算機(jī)的基本組成原理以及計(jì)算機(jī)常用的邏輯器件、部件的原理、參數(shù)及使用方法，概念抽象、內(nèi)容多、難度大。民辦高校是新形勢(shì)下我國高等教育體制改革的產(chǎn)物。經(jīng)過幾年的發(fā)展，民辦高校已經(jīng)成為高等教育的重要組成部分，是延伸高等教育資源、滿足廣大人民群眾高等教育需求的有效途徑。但民辦高校的本科生是在三本線上錄取到的(以下簡稱“三本生”)。與一本和二本的學(xué)生相比，其綜合素質(zhì)并不差，思想活躍、自我意識(shí)強(qiáng)，但是他們普遍基礎(chǔ)不扎實(shí)、自制能力、學(xué)習(xí)動(dòng)力和自覺性不夠。

為了提高教學(xué)水平，完善教學(xué)質(zhì)量，我們對(duì)在民辦高校三本生中《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)進(jìn)行了一些粗淺的研究和探討。結(jié)合三本生自身的知識(shí)水平、理解能力，擬就教材選擇、教學(xué)過程等方面略抒己見，以求教于專家同行。

一、教材選擇

在教學(xué)活動(dòng)中，教材的地位舉足輕重。教師通過教材來實(shí)施教學(xué)大綱、組織教學(xué)活動(dòng)?？梢哉f教材的質(zhì)量在很大程度上決定了教學(xué)的質(zhì)量。所以要精選教材、合理組織教學(xué)內(nèi)容。

1精選合適的教材

目前各個(gè)高校都在大量壓縮課時(shí)，而內(nèi)容又不能減少，因此選擇一本主線清晰、組織銜接合理得當(dāng)、難度適中、學(xué)生容易接受的合適的教材相當(dāng)重要，在課下學(xué)生可以自己看書預(yù)習(xí)新知識(shí)。目前各大學(xué)選用的教材基本上都是國內(nèi)外的著名教材，如：王愛英的<計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》；白中英的《計(jì)算機(jī)組成原理》等等，我們選用了白中英的《計(jì)算機(jī)組成原理》作為教材。

2合理組織教學(xué)內(nèi)容

由于三本生基礎(chǔ)不扎實(shí)、理解能力相對(duì)較差，在講解一個(gè)概念、原理時(shí)需要更多的時(shí)間，同時(shí)也要畫一些原理圖配合學(xué)生理解。計(jì)算機(jī)的基本原理也在逐漸變動(dòng)當(dāng)中，因此講授的應(yīng)該是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)廣泛采用的一般組成原理，而不應(yīng)該拘泥于某一特定機(jī)型，同時(shí)結(jié)臺(tái)當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，適當(dāng)增加有關(guān)計(jì)算機(jī)各部件的演變歷史和最新技術(shù)的知識(shí)，這樣不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還彌補(bǔ)了教材和實(shí)際的脫節(jié)，提高了這門課的使用價(jià)值。

內(nèi)容組織應(yīng)該強(qiáng)調(diào)并從“整機(jī)”概念出發(fā)，圍繞“存貯程序并順序執(zhí)行”這一基本思想，以馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的五大部件為主線來組織教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)教材中用來闡釋的主機(jī)模型最好與學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)機(jī)類型一致，否則會(huì)造成理論和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的脫節(jié)，影響實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

二、教學(xué)過程

1“以問促學(xué)”的啟發(fā)式教學(xué)

所謂啟發(fā)式教學(xué)，是指在課堂上激發(fā)學(xué)生思考問題，然后引導(dǎo)學(xué)生提出問題，又引導(dǎo)學(xué)生去思考如何解決這個(gè)問題的教學(xué)方式。

在《計(jì)算機(jī)組成原理>這種理論性較強(qiáng)而又抽象的專業(yè)課的教學(xué)過程中，要充分體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”、“教師為指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用”的教學(xué)思想。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，積極參與到學(xué)習(xí)過程中。每當(dāng)一個(gè)新內(nèi)容講授之前，教師可以先對(duì)上一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行簡單扼要的總結(jié)．然后承上啟下地誘導(dǎo)出接下來的內(nèi)容將要解決的是什么問題，或者說“既然用這一種方法來解決問題存在著缺點(diǎn)，那么，如何改進(jìn)這些方法哪”，把它作為任務(wù)交給學(xué)生去分析、討論。學(xué)生有了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，就掌握了學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)。在學(xué)習(xí)過程中就能積極投入到問題的分析討論中，充分發(fā)揮自身的主動(dòng)性，激發(fā)靈感，極大地培養(yǎng)了自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力。例如，在講授機(jī)器碼時(shí)，可以向?qū)W生提出怎樣把真值中的正負(fù)符號(hào)在計(jì)算機(jī)中表示出來呢?從而引出了把符號(hào)位數(shù)值化了的原碼，又從原碼加減法的繁瑣引出補(bǔ)碼，因補(bǔ)碼的符號(hào)位可以參與運(yùn)算，使運(yùn)算簡單；再從由原碼直接求補(bǔ)碼的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)過程過于繁瑣這一缺點(diǎn)引出反碼，反碼很容易求得。這樣把主線一拉，學(xué)生就會(huì)把這幾種原本枯燥無味的機(jī)器碼的定義、作用以及它們之間的運(yùn)算都掌握了。

在學(xué)生分析討論問題過程中，要先讓學(xué)生獨(dú)立思考、討論，教師只在學(xué)生無法進(jìn)行下去時(shí)予以啟發(fā)或引導(dǎo)。采用這種“以問促學(xué)”的啟發(fā)式教學(xué)方法以后，對(duì)某些問題學(xué)生可能會(huì)提出多種不同的解決方案，有的觀點(diǎn)還是非常新穎、很有參考價(jià)值的，這充分體現(xiàn)和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。因此我們?cè)谥v課的過程中，要有意識(shí)地提出一些現(xiàn)象或問題，誘發(fā)學(xué)生思考。有時(shí)候并不要他們具體作答，只是引起他們思考．這樣學(xué)生在聽講過程中，能主動(dòng)參與，他們就會(huì)將自己想的和教師講的作比較，對(duì)問題的理解會(huì)比較深刻。

2此喻教學(xué)

歷史上，某些科學(xué)技術(shù)的發(fā)明和創(chuàng)新往往來源于生活。而作為一名教師，將一些課程中的工作原理用生活中的某些例子加以形象比喻，將會(huì)使教學(xué)內(nèi)容顯得生動(dòng)活潑，使學(xué)生更易于接受，對(duì)三本生而言，可能更為適用。就(計(jì)算機(jī)組成原理)這門課的內(nèi)容而言，這種比喻可說是比比皆是。唾手可得。

例如，在介紹“補(bǔ)碼”的概念時(shí)，可以從常用鐘表的順時(shí)針轉(zhuǎn)和逆時(shí)針轉(zhuǎn)等具體的實(shí)物來比喻，從這個(gè)具體的事例中引出“補(bǔ)碼”這個(gè)抽象的概念，學(xué)生就很容易理解了。

在計(jì)算機(jī)的輸入輸出方式中，其查詢控制方式和中斷控制方式在微機(jī)中是常用的輸八輸出方式。其工作原理的比喻例子就更多了，譬如說：一個(gè)排球教練對(duì)不同水平、不同速度的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行接發(fā)球訓(xùn)練。由于運(yùn)動(dòng)員水平不同、速度不同，該教練在訓(xùn)練某個(gè)隊(duì)員時(shí)，不斷發(fā)問：問他是否作好了接球準(zhǔn)備．若未準(zhǔn)備好，教練員則等待，一旦得知該隊(duì)員準(zhǔn)備好了，才將球打過去。由于教練員水平高、技術(shù)好．所以這種方式不能充分發(fā)揮教練員的工作效率，但這種方式倒是可以與不同速度的運(yùn)動(dòng)員達(dá)到速度上的匹配，這就是查詢輸出方式的工作原理。

3緊跟時(shí)代步伐，不斷添加新知識(shí)

由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，而一本教材往往要使用幾年，有些新的內(nèi)容未在教材中體現(xiàn)，這就要求教師平時(shí)注意收集、積累，把新知識(shí)補(bǔ)充到教學(xué)中去。例如講到某一種硬件(主存、輔助存儲(chǔ)器等)時(shí)，都要分析一下現(xiàn)在的這種器件發(fā)展到了什么階段，有了什么樣的創(chuàng)新，可以通過上網(wǎng)查詢或去硬件市場(chǎng)實(shí)地考察。在課堂上列舉出某種硬件的多種最新型號(hào)并解釋它們之間的差別。有了具體的實(shí)例，學(xué)生聽得津津有味，甚至有一部分同學(xué)還會(huì)主動(dòng)參與進(jìn)來，和老師一起討論、研究，對(duì)原來深?yuàn)W的理論有了更深的理解。無形之中在書本和現(xiàn)實(shí)世界問架起一座橋梁，既拓寬學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)也讓他們更深刻理解本課程的現(xiàn)實(shí)意義。

三、利用多種教學(xué)工具進(jìn)行教學(xué)

計(jì)算機(jī)內(nèi)部組成的工作過程和原理，特別是現(xiàn)在的電路集成度越來越高，很多部件和電路往往被封裝在一塊芯片中，學(xué)生不易掌握。而計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他學(xué)科不同，它是一門發(fā)展速度極快的學(xué)科。如果學(xué)生不從原理上理解教學(xué)內(nèi)容，幾年后其知識(shí)就會(huì)忘記或因老化而被淘汰。我們可以利用計(jì)算機(jī)制作動(dòng)態(tài)的多媒體課件，將計(jì)算機(jī)的工作原理動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)出來，使模糊抽象的概念變得直觀、形象，這樣既增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)又提高了學(xué)習(xí)興趣，極大地提高了教學(xué)效果。

但是，目前很多多媒體教學(xué)軟件都是“課堂演示型”的，多數(shù)都是將教師原來在黑板上的板書、講解、圖解以動(dòng)態(tài)的方式在計(jì)算機(jī)中演示，并且可以反復(fù)演示，讓學(xué)生反復(fù)消化、理解。這種教學(xué)模式雖然能夠讓學(xué)生全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)知識(shí)，并在較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)到前人的經(jīng)驗(yàn)，但是它仍然是教師講授模式，是以教師的教為主體，并沒有充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

對(duì)于三本生來說，培養(yǎng)的目標(biāo)不僅要求學(xué)生在就業(yè)時(shí)動(dòng)手能力較強(qiáng)，并且要能夠在實(shí)踐中不斷提出創(chuàng)新思想。我們還可以在課下利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)答疑、提交作業(yè)、批改作業(yè)等，和學(xué)生互動(dòng)的交流各種新的思想、方法，來充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

四、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，適當(dāng)增大實(shí)驗(yàn)課程的分量

為了使學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論有更深入的了解，同時(shí)也為了發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，我們加強(qiáng)了教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革，要求任課教師和實(shí)驗(yàn)教師同時(shí)到實(shí)驗(yàn)課堂，以更好地解答學(xué)生的問題。

本門課程成績計(jì)算以前都是以筆試為主，輔以實(shí)驗(yàn)考核。這就造成了許多學(xué)生重理論、輕實(shí)踐．動(dòng)手能力比較差?，F(xiàn)在我們建立了以學(xué)生解決實(shí)際問題的能力為標(biāo)準(zhǔn)的考核方式，讓學(xué)生在理解理論的同時(shí)勤于實(shí)踐，而不是讓他們?cè)诳记叭ニ烙浻脖场Ｆ谀┛偝煽冇善綍r(shí)成績(平時(shí)作業(yè)、課堂提問、出勤)、實(shí)驗(yàn)成績(實(shí)驗(yàn)報(bào)告、出勤、實(shí)驗(yàn)考核)和期末考試成績組合而成，各占一定的百分比。這樣能公平合理的反映出學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，打破了傳統(tǒng)的課程考試成績主要由期末一次性考試決定的單一做法，將學(xué)生期末突擊復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣改變?yōu)閷⒖荚囍攸c(diǎn)分散、學(xué)習(xí)時(shí)間合理分配的科學(xué)學(xué)習(xí)方法，真正達(dá)到素質(zhì)教育的要求。

總之，在面向新世紀(jì)的高等教育改革中，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革是重中之重。采用以上的方法，在民辦高校三本生《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)中產(chǎn)生了良好的效果。