“计算机组成原理”精品课程建设探索与实践

文章编号：1672-5913(2008)08-0080-02

摘要：本文介绍了我校在“计算机组成原理”精品课程建设过程中加强师资队伍建设、优化教学内容和教学模式、改革实践教学环节、建设立体化教材等几个方面的改革实践。

关键词：精品课程；立体化教材；教学改革；实践

中图分类号：G642

文献标识码：B

“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的主干硬件专业基础课，是所有后续硬件专业课的基础和支撑，在计算机整个课程体系中起着举足轻重的作用。它既有自身的完整理论体系，又有很强的实践性。具有知识面广、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。因此，如何把握课程的主线和重点，使学生扎实掌握计算机系统各部分的工作原理，牢固建立整机概念，同时强化硬件实践，培养创新理念和创新能力，成为该精品课程改革的重要和迫切议题。“计算机组成原理”课程组教师经过多年的教改实践，取得了令人满意的成绩。“计算机组成原理”课程于2006年初获学校精品课建设立项，2007年底经学校验收通过，成绩优秀，并被推荐参加2008年山东省精品课评选。

本课程开设以来，课程组一直致力于教学改革，通过多年的探索和实践，确立了课程建设的指导思想――“让学生熟悉计算机各功能部件组成及工作原理，掌握计算机的工作过程及各部分之间的联系，明确数据流和控制流在机内的流动，建立整机概念，为学习后续课程打下良好的基础，并通过面向问题求解能力的培养，提高学生的创新能力”；明确了课程建设的近期目标――“夯实基础－培养能力－省内一流”。

1狠抓教学队伍建设

精品课程建设的关键是师资队伍的建设和师资素质的提高。课程组8名教师中，教授1人，副教授3人，讲师1人，专职实验教师2人。已形成以40岁左右的中青年教师为学科带头人，以一批年轻博士/硕士为学术骨干，老中青结合的充满活力的教师队伍。课程组教师集体备课，坚持每两周一次教研活动，业务水平和教学能力在全院名列前茅。近年来，课程组在课程建设方面成果丰硕：主讲教师获学校青年教师讲课比赛一等奖；获学校优秀教学成果一等奖1项，二等奖2项；获学校优秀CAI软件一等奖1项；获学校优秀多媒体课件展评一等奖1项；公开发表教学研究论文12篇。

2优化教学内容

大幅度压缩课内学时，增加实验学时，增大学生学习自，扩展个性发展空间。在缩减课时的情况下，针对课程在计算机学科中的承上启下和支撑作用，精选本学科中最基本、最重要、最精华的部分作为教学内容，明确重点和难点。授课时，以单处理机系统的组成原理与结构及相关的基本理论和基础知识为重点，以整机概念的建立为核心，从而保证课程内容的基础性和系统性。

课程教学始终紧跟学科发展前沿，利用课堂、课程网站等形式及时把新理论、新技术及成熟的科研成果纳入到教材、教学内容中，以保持课程内容的时代性。如讲“总线”时，及时补充USB、IEEE1394、PCI－Express等相关知识；讲“CPU”时，又补充介绍AMD和Intel的 64位CPU；讲“内存”时，补充双通道内存、DDR内存和硬盘优化等知识。

3改革实践环节

3.1创造实验环境

提高学生硬件动手能力，实验环境是关键。硬件实践设备耗资大、专用性强，部分学校不愿投资，致使学生的硬件实践场所缺乏。而我们的“计算机组成原理”精品课建设多年来一直得到学院和学校的大力支持，通过学校投资和教师自行研发，为学生创造了很好的实验环境。实验室面积宽敞，设备齐全，更新快。课程开设以来，不仅实验设备进行了3次变革性的更新，还专门配备了2名专业实验教师，他们学历高，业务精湛，都能独立为学生设计和指导实验。学生在这样的实验环境中能够得到全面、系统的工程实践训练，保证了动手能力的锻炼和实验教学的效果。

3.2改革实践教学模式

(1) 实验内容层次化

实验内容分为部件、综合和整机三个层次：4个部件实验、1个综合实验及1门课程设计。部件和综合实验一人一组，部件实验配合课堂教学，加深学生对基础理论的理解，培养学生的基本技能；综合实验充分调动学生的主观能动性和积极性，提高学生硬件学习的兴趣；“模型机设计与组装”课程设计2人一组，共同设计、调试，培养学生综合设计能力，培养学生合作进取的团队精神及创新精神。对硬件设计感兴趣的同学，专门安排指导教师，利用开放实验室或毕业设计，进行特别指导和训练，以提高他们的系统设计能力和科研能力。

(2) 实验任务层次化

实验任务分基础和提高两部分，基础部分每位学生必须掌握，提高部分则由学生根据自己对知识的掌握程度、兴趣爱好等实际情况选做。这样，既使学生牢固掌握了应学会的知识，又给“吃不饱”的学生提供了充分发挥能力的空间。

(3) 实践模式层次化

在部件实验中，适当开设“验证型”实验，多开设“设计型”实验。在综合实验和课程设计中，则全部开设“综合型”和“探索型”实验，形成了“验证型－设计型－综合型－探索型”的多层次实践教学模式。

为配合这一模式的实施，首先，全部更新 “实验指导书”为“实验任务书”。每次实验只给出实验任务、要求及实验条件，具体如何设计和实现全部由学生自主完成，锻炼学生独立分析问题、解决问题的能力，激发他们的创新思维。其次，针对硬件实验难度大、成本高、易出错的特点，开发了实验模拟软件。先模拟学习，后实验演练。模拟软件包括“仿真演示”和“交互实验”两部分。学生通过“仿真演示”先学习熟悉实验内容，再通过“交互实验”类实验台环境，演练真实实验过程。这不仅能加深学生对实验过程的理解，提高学生的学习兴趣，而且避免了直接做实验易造成的器材浪费与损坏，节约了实验成本。最后，“主动放权”，把实验主动权全部交给学生，教师仅给以启发和引导。例如，在“模型机设计和组装”课程设计中，自始至终贯彻“主动放权”思想，按照“三有、两严、一宽”的方针进行。“三有”指有指导性的时间和内容安排计划、有加强能力培养的具体目标、有切实可行的操作规程；“两严”指严格要求学生自己动手设计方案、严格验收检查；“一宽”指宽松的学习氛围，学生可以自由组合(二人一组)，自主选择(元器件、设备)，自主设计方案。这样把主动权交给学生，使他们能够快乐地学习。学生在实现了自己的设计方案后，都非常有成就感，学习的热情更高涨，信心更饱满，硬件工程实践能力得到了强化和提高。

4建设立体化教材

4.1课程教材建设

课程开设初期，广泛选用国内名校名家的教材，并优先选用国家优秀教材。课程组在反复使用这些名校名家的教材后，充分吸取了这些教材的优点，申请自编教材(已经获校“十一・五”规划教材批准立项)。适合自己学生和特色的《计算机组成原理》教材已基本编写完成，将于08年6月出版。

4.2实验教材建设

根据实验教学的需要，课程组自编了多种版本的《计算机组成原理实验任务书》、《模型机设计与组装实验任务书》等实验教材，以分别对应不同时期的不同实验台。这些实验教材随着实验内容和实验设备的变化一般每两年修订或更新一次。我们的配套实验教材也已获校“十一・五”规划教材批准立项，将于08年6月与教材一起出版。

4.3电子教材建设

针对课程内容抽象、原理复杂、难理解的特点，课程组自2000年起就引入了多媒体教学。课程组教师集体备课，学内容，设计开发了多媒体课件。课件由授课课件和动画模拟软件两部分组成。授课课件主要讲解相关概念、工作原理和设计方法；动画模拟软件则包含“原理”和“实验”的所有内容。原理部分仅提供“仿真演示”功能，实验部分有“仿真演示”和“交互实验”两种形式。通过模拟软件将教学重点、难点和抽象的知识直观、形象、逼真地展示出来，极大地调动了学生学习的积极性，教学效果较好。课件历经多年使用，不断修改和完善，于2007年获学校多媒体课件展评一等奖。

4.4课程网站建设

我校自04年秋开始实施东营－黄岛两地办学。学生去黄岛后师生当面交流机会减少，为实现师生的远程交互，弥补两地办学带来的不足，课程组于2004年春开发了课程网站。课程网站由指导说明、学习教程、动画模拟、课后作业、作业上传、最新动态、资料下载、试题库、留言版等功能模块组成，实现了在线学习、作业、练习、考试一条龙。课程网站是组成原理课程的网上资源库，也是立体化教材的真实体现。它突破了原有课堂教学的局限，能借助自身独立的双向沟通功能，发挥学生的学习自主性，容纳更大的信息量和多样性，适应教师和市场的需要。课程网站由于其完善的功能和良好的使用效果，于2005年获学校优秀CAI软件一等奖。

参考文献

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