計算機組成原理課程建設(shè)研究

摘 要：計算機組成原理作為計算機專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)課程，是計算機專業(yè)課程體系中最接近計算機硬件底層的軟件設(shè)計課程。分析了本課程在專業(yè)課程體系中的地位及課程之間的關(guān)系。針對現(xiàn)行教學(xué)大綱、理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)等課程建設(shè)的現(xiàn)狀，提出了未來三年課程建設(shè)計劃。

關(guān)鍵詞：計算機組成原理 存儲器 課程建設(shè)

中圖分類號：G624 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0110-02

本課程主要講述計算機硬件系統(tǒng)的邏輯組成，各部件的工作原理，部件的協(xié)同運行機制，分析計算機組成對系統(tǒng)性能的影響。課程實踐設(shè)計一個具有特定功能的指令系統(tǒng)（部件）。

讓學(xué)生建立計算機整機系統(tǒng)的概念，掌握計算機系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，為學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等課程打下堅實的基礎(chǔ)。

本課程的培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)系統(tǒng)地掌握計算機基礎(chǔ)理論與基本技能、具有較強的計算機系統(tǒng)理解和分析能力、能夠承擔(dān)軟硬件系統(tǒng)開發(fā)和管理工作的、具有高度社會責(zé)任心和國際化視野的、個性與人格健全的創(chuàng)新型計算機應(yīng)用人才[1-2]。

1 本課程在專業(yè)課程體系中的地位及課程之間的關(guān)系

本專業(yè)的課程體系根據(jù)計算機系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)來設(shè)計，如圖1所示，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程群由各層中的主干課程構(gòu)成，包含五門課程，覆蓋了計算機系統(tǒng)中硬件層、程序設(shè)計層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用軟件層的主要知識領(lǐng)域[3-5]，構(gòu)成了計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系的基本框架。

《計算機組成原理》課程處于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系的信息表示層及硬件層，是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)最核心的課程。該課程肩負著三大任務(wù)：一是通過講授運算器、控制器、存儲器、輸入輸出接口等計算機各硬件組成部件的基本原理，使學(xué)生掌握計算機硬件各子系統(tǒng)的基本組成及實現(xiàn)技術(shù)；二是通過講授總線系統(tǒng)，使學(xué)生建立起計算機硬件層次的整機概念；三是通過CPU控制單元的講授，使學(xué)生理解指令在計算機硬件上的執(zhí)行過程，從而建立起計算機硬件-軟件層次的整機概念。該課程的三大任務(wù)奠定了它在專業(yè)課程體系中的核心地位。

2 課程建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)行教學(xué)大綱情況

本?！队嬎銠C組成原理》課程先后制定了3個版本的教學(xué)大綱，現(xiàn)在實施的是2011年編訂的教學(xué)大綱。該教學(xué)大綱以2007年版本教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，吸納了計算機硬件發(fā)展的最新研究成果、兼顧了后續(xù)課程及社會對計算機專業(yè)人才在計算機硬件方面的需求，是一個能夠體現(xiàn)計算機科學(xué)與技術(shù)在硬件方面的培養(yǎng)目標(biāo)同時又體現(xiàn)時代特點的教學(xué)大綱。

《計算機組成原理》課程2011版本教學(xué)大綱已在2012-2013、2013-2014兩個學(xué)年用于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2011級、2012級學(xué)生《計算機組成原理》課程的教學(xué)。從該大綱的實踐來看，大綱在目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時分配等方面的設(shè)置都是合理的。

2.2 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)情況

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，開設(shè)了“基本運算器實驗”、“靜態(tài)隨機存儲器實驗”、“系統(tǒng)總線與總線接口實驗”、“微程序控制器實驗”及“簡單模型機設(shè)計實驗”，開設(shè)了名為“復(fù)雜模型機設(shè)計”的課程設(shè)計。

前四個實驗涵蓋了運算器、存儲器、控制器、總線及輸入輸出設(shè)備等主要計算機組件的驗證和設(shè)計?！昂唵文Ｐ蜋C設(shè)計實驗”讓學(xué)生綜合利用計算機各組件的原理知識構(gòu)造一個模型計算機，以建立整機概念。復(fù)雜模型機設(shè)計是綜合性、設(shè)計型的開發(fā)項目。每個小組都獨立地設(shè)計出不同的機器指令系統(tǒng)，并編寫用戶程序驗證自己所設(shè)計的指令系統(tǒng)。

從課程的考試、歷年的考研、后續(xù)課程的學(xué)習(xí)這幾個方面來看，獨立完成實驗和課程設(shè)計的同學(xué)（在80%左右）對計算機各組件的原理都有較好的理解。

3 未來三年課程建設(shè)計劃

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革與教學(xué)大綱修訂計劃

本課程教學(xué)內(nèi)容改革與教學(xué)大綱修訂總的指導(dǎo)思想是保持課程教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性和先進性，即讓學(xué)生在掌握傳統(tǒng)部件基本原理的同時，了解計算機硬件的最新發(fā)展動態(tài)和發(fā)展方向。教學(xué)大綱修訂力爭做到兩年一微調(diào)，四年一大調(diào)。具體計劃為：

第一年，修改教學(xué)大綱中的相應(yīng)內(nèi)容，做到與時俱進，保證課程內(nèi)容的先進性和相對穩(wěn)定性。根據(jù)計算機硬件理論的發(fā)展情況，把計算機硬件發(fā)展的的重要成果引入課程之中。

第二年，實施修改后的教學(xué)大綱。

第三年，對新教學(xué)大綱實施后出現(xiàn)的問題進行調(diào)整。

3.2 實踐教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法改革計劃

第一年，修改實驗教學(xué)大綱和課程設(shè)計教學(xué)大綱，提高微控制器設(shè)計和簡單模型機設(shè)計在實驗教學(xué)中的比重，以強化整機概念。

第二年，實施修改后的教學(xué)大綱。

第三年，對新教學(xué)大綱實施后出現(xiàn)的問題進行調(diào)整。

3.3 教材建設(shè)和教學(xué)參考資料建設(shè)計劃

第一年，針對就業(yè)、考研等不同要求，修訂實驗指導(dǎo)教材，設(shè)計多個選作實驗項目，供學(xué)有余力的學(xué)生以提高其實踐動手能力，滿足各個層次學(xué)生的需求。

第二年，建立《計算機組成原理習(xí)題庫》

第三年，收集建立《國內(nèi)部分高校計算機組成原理課程試題庫》。

3.4 網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)計劃

計劃利用三年左右的時間，完成集教學(xué)、復(fù)習(xí)、提問、討論和檢測為一體的教學(xué)輔助網(wǎng)站的開發(fā)及應(yīng)用。具體時間安排如下：

第一年，改進現(xiàn)有的“計算機組成原理”教學(xué)網(wǎng)站結(jié)構(gòu)，使之更具實用性；

第二年，增加例題、習(xí)題、部分研究生考試題、軟件設(shè)計人員水平考試題以及在線測試試題庫，供學(xué)生練習(xí)和參考；

第三年，提供多媒體課件和任課教師的教學(xué)錄像，電子教材，以及有關(guān)課程內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)課件，動畫演示課件，方便學(xué)生在課余時間學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，通過校園網(wǎng)尋找多種參考資料，達到快速入門、提高，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)。endprint

3.5 課程考核辦法改革計劃

（1）根據(jù)教學(xué)大綱及學(xué)校的相關(guān)政策制定統(tǒng)一的評價標(biāo)準，每個上計算機組成原理課程的班級在最后成績評定時對各項成績的比例安排要一致。

（2）考試的命題及審題要堅持教考分離的原則，每學(xué)期由課程執(zhí)行負責(zé)人指定教師根據(jù)教學(xué)大綱進行出題，再安排另外的教師審題。

（3）采用集中閱卷方式，由命題教師提供參考答案及評分標(biāo)準，所有閱卷教師都要遵循這個標(biāo)準。

3.6 教學(xué)方法與教學(xué)手段改革設(shè)想及措施

在教學(xué)方法方面，注重將枯燥的原理與生活實際相聯(lián)系。比如可將計算機的存儲器想象成一棟教學(xué)大樓，存儲器的存儲單元想象成教學(xué)大樓里的教室。通過這樣的聯(lián)系，可幫助學(xué)生對相關(guān)原理的理解。

在教學(xué)手段方面，除了傳統(tǒng)的面對面交流、教學(xué)網(wǎng)站等形式外，還輔以學(xué)生喜愛的QQ群進行交流。學(xué)生隨時可以將學(xué)習(xí)情況或疑難問題提交給相應(yīng)的老師，群里的任何一個老師也可以在適當(dāng)?shù)臅r間給予解答。

3.7 師資隊伍建設(shè)計劃

（1）在課程建設(shè)期爭取每年派出1～2名教師參加與本課程相關(guān)的教學(xué)研討會和學(xué)術(shù)交流，不斷開闊教師視野，提升教師專業(yè)素養(yǎng)。

（2）建立教學(xué)督導(dǎo)制，保證教學(xué)質(zhì)量。

（3）積極引進人才。力爭在3年內(nèi)引進1名35歲以下的高學(xué)歷人才或有豐富實踐工程經(jīng)驗的高級人才。

通過以上制度和措施，不斷完善和提高師資隊伍的理論和實踐水平，從而帶動提升整個專業(yè)教師隊伍的教學(xué)科研水平。

4 結(jié)語

該文從計算機組成原理課程教學(xué)現(xiàn)狀入手，分析了本課程在計算機專業(yè)中的作業(yè)和地位，在理論教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)等方面提出了未來三年課程建設(shè)計劃。

參考文獻

[1] 楊欣宇，李誠，宋廣軍，等.計算機組成原理實驗教學(xué)改革探索[J].計算機教育，2013（9）：27-30.

[2] 蔡曉燕，袁春風(fēng)，張澤生.計算機組成原理實驗初探[J].計算機教育，2013（11）：45-48.

[3] 劉小洋，黃賢英.基于計算機組成原理課堂教學(xué)的探討[J].科技信息，2014（3）：25-27.

[4] 吳繼娟，劉曉曉.計算機組成原理課程教學(xué)改革與實踐[J].計算機教育，2013（12）：75-77.

[5] 李濤，章偉煊，陳建英.《計算機組成原理》教學(xué)中幾個基本概念的分析[J].教育教學(xué)論壇，2013（9）：22-25.endprint

3.5 課程考核辦法改革計劃

（1）根據(jù)教學(xué)大綱及學(xué)校的相關(guān)政策制定統(tǒng)一的評價標(biāo)準，每個上計算機組成原理課程的班級在最后成績評定時對各項成績的比例安排要一致。

（2）考試的命題及審題要堅持教考分離的原則，每學(xué)期由課程執(zhí)行負責(zé)人指定教師根據(jù)教學(xué)大綱進行出題，再安排另外的教師審題。

（3）采用集中閱卷方式，由命題教師提供參考答案及評分標(biāo)準，所有閱卷教師都要遵循這個標(biāo)準。

3.6 教學(xué)方法與教學(xué)手段改革設(shè)想及措施

在教學(xué)方法方面，注重將枯燥的原理與生活實際相聯(lián)系。比如可將計算機的存儲器想象成一棟教學(xué)大樓，存儲器的存儲單元想象成教學(xué)大樓里的教室。通過這樣的聯(lián)系，可幫助學(xué)生對相關(guān)原理的理解。

在教學(xué)手段方面，除了傳統(tǒng)的面對面交流、教學(xué)網(wǎng)站等形式外，還輔以學(xué)生喜愛的QQ群進行交流。學(xué)生隨時可以將學(xué)習(xí)情況或疑難問題提交給相應(yīng)的老師，群里的任何一個老師也可以在適當(dāng)?shù)臅r間給予解答。

3.7 師資隊伍建設(shè)計劃

（1）在課程建設(shè)期爭取每年派出1～2名教師參加與本課程相關(guān)的教學(xué)研討會和學(xué)術(shù)交流，不斷開闊教師視野，提升教師專業(yè)素養(yǎng)。

（2）建立教學(xué)督導(dǎo)制，保證教學(xué)質(zhì)量。

（3）積極引進人才。力爭在3年內(nèi)引進1名35歲以下的高學(xué)歷人才或有豐富實踐工程經(jīng)驗的高級人才。

通過以上制度和措施，不斷完善和提高師資隊伍的理論和實踐水平，從而帶動提升整個專業(yè)教師隊伍的教學(xué)科研水平。

4 結(jié)語

該文從計算機組成原理課程教學(xué)現(xiàn)狀入手，分析了本課程在計算機專業(yè)中的作業(yè)和地位，在理論教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)等方面提出了未來三年課程建設(shè)計劃。

參考文獻

[1] 楊欣宇，李誠，宋廣軍，等.計算機組成原理實驗教學(xué)改革探索[J].計算機教育，2013（9）：27-30.

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[4] 吳繼娟，劉曉曉.計算機組成原理課程教學(xué)改革與實踐[J].計算機教育，2013（12）：75-77.

[5] 李濤，章偉煊，陳建英.《計算機組成原理》教學(xué)中幾個基本概念的分析[J].教育教學(xué)論壇，2013（9）：22-25.endprint

3.5 課程考核辦法改革計劃

（1）根據(jù)教學(xué)大綱及學(xué)校的相關(guān)政策制定統(tǒng)一的評價標(biāo)準，每個上計算機組成原理課程的班級在最后成績評定時對各項成績的比例安排要一致。

（2）考試的命題及審題要堅持教考分離的原則，每學(xué)期由課程執(zhí)行負責(zé)人指定教師根據(jù)教學(xué)大綱進行出題，再安排另外的教師審題。

（3）采用集中閱卷方式，由命題教師提供參考答案及評分標(biāo)準，所有閱卷教師都要遵循這個標(biāo)準。

3.6 教學(xué)方法與教學(xué)手段改革設(shè)想及措施

在教學(xué)方法方面，注重將枯燥的原理與生活實際相聯(lián)系。比如可將計算機的存儲器想象成一棟教學(xué)大樓，存儲器的存儲單元想象成教學(xué)大樓里的教室。通過這樣的聯(lián)系，可幫助學(xué)生對相關(guān)原理的理解。

在教學(xué)手段方面，除了傳統(tǒng)的面對面交流、教學(xué)網(wǎng)站等形式外，還輔以學(xué)生喜愛的QQ群進行交流。學(xué)生隨時可以將學(xué)習(xí)情況或疑難問題提交給相應(yīng)的老師，群里的任何一個老師也可以在適當(dāng)?shù)臅r間給予解答。

3.7 師資隊伍建設(shè)計劃

（1）在課程建設(shè)期爭取每年派出1～2名教師參加與本課程相關(guān)的教學(xué)研討會和學(xué)術(shù)交流，不斷開闊教師視野，提升教師專業(yè)素養(yǎng)。

（2）建立教學(xué)督導(dǎo)制，保證教學(xué)質(zhì)量。

（3）積極引進人才。力爭在3年內(nèi)引進1名35歲以下的高學(xué)歷人才或有豐富實踐工程經(jīng)驗的高級人才。

通過以上制度和措施，不斷完善和提高師資隊伍的理論和實踐水平，從而帶動提升整個專業(yè)教師隊伍的教學(xué)科研水平。

4 結(jié)語

該文從計算機組成原理課程教學(xué)現(xiàn)狀入手，分析了本課程在計算機專業(yè)中的作業(yè)和地位，在理論教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)等方面提出了未來三年課程建設(shè)計劃。

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[4] 吳繼娟，劉曉曉.計算機組成原理課程教學(xué)改革與實踐[J].計算機教育，2013（12）：75-77.

[5] 李濤，章偉煊，陳建英.《計算機組成原理》教學(xué)中幾個基本概念的分析[J].教育教學(xué)論壇，2013（9）：22-25.endprint