计算机组成原理实验教学改革研究

摘要：计算机组成原理是计算机专业的核心主导课程。该文从教学任务、教学手段等方面介绍了为提高计算机组成原理实验课教学质量而进行的改革探索。论文的研究对深化实验教学改革，提高计算机组成原理实验教学质量具有一定的借鉴和参考作用。

关键词：计算机组成原理；实验教学；教学改革；教学质量

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)17-4122-02

The Study of Experiment Teaching Reform Based on Computer Organization Principle

ZHENG Geng-zhong1, LIU Qiu-mei2

(1.Department of Mathematic and Information Technology, HanShan Normal University, Chaozhou 521041, China; 2.Library, HanShan Normal University, Chaozhou 521041, China)

Abstract: Computer Organization principle is the core leading course in speciality of computer science. In the paper, we study the experiment teaching reform of computer organization principle from the teaching task and teaching method. The studies can deepen experiment teaching reform, and giving valuable references to improve the experimental quality of computer organization principle.

Key words: computer organization principle; experimental teaching; teaching reform; teaching quality

“计算机组成原理”是计算机专业的一门核心专业必修课,从课程地位来看,它在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。该门课程的理论性、工程性、技术性、实践性都十分强。因此，在搞好课堂教学的同时，必须对实验教学环节给予足够的重视，把实验教学看作是提高学生动手能力和实施素质教育的一个途径。在教学的过程中，根据该课程的特点，我们从以下几方面对实验课教学进行了改革探索，并取得了一定成效。

1 制定实验教学任务和要求

1.1 计算机组成原理实验教学的任务

随着市场经济体制的建立，未来的工程技术人员既要有扎实的理论基础，又必须有较强的动手和独立分析问题、解决问题的能力，而实践教学环节则是培养获得这些能力的关键。因此，计算机组成原理实验教学的教学任务是：通过试验，让同学在深化理解计算机各功能部件的同时，加强对计算机整机硬件子系统组成与运行原理的认识。在完成实验课的过程中，巩固和扩充理论知识，学习研究方法和实验技能，培养学生独立从事科学研究的基本技能和分析问题、解决问题的能力，并逐渐养成严谨的科学态度。实践证明，只有转变教育观念，制定切实可行的教学任务，明确教学目的，充分调动学生学习科学知识的积极性，才能有效地提高教学质量。

1.2 计算机组成原理实验教学的要求

在实验教学任务确定之后，我们把每一个实验都以任务书的形式给出，任务书主要对实验目的、实验内容、实验要求做了相应说明，在做实验之前，提前两周交给学生，学生在接到任务书之后，则根据实验的具体要求事先做好预习。这样一来可以使学生将对待实验课的态度由被动转变为主动。在做实验的过程中，我们对学生的实验基本操作从严要求，因为实验基本操作的准确与否是检查学生对实验基本技能掌握程度最基本的指标，也是培养学生熟练掌握科学仪器及技术应用能力的重要手段。为了提高学生的实验科研总结能力，我们除了要求课后撰写实验报告之外，还要求学生做完实验后能当场对整个实验过程进行综述，并由教师提出相关问题，由学生回答。这样不仅能提高学生的实验研究总结能力，同时也能提高学生的语言组织表达能力，为今后从事教学研究打下基础。

2 改革实验教学内容，突出能力培养

2.1 分解实验和综合实验

在实验内容的安排上，我们的第一个环节是6个分解实验，第二个环节是1个综合实验，第三个环节是学生自己进行实验设计,最后环节为课程设计。6个分解实验分别是运算器实验、微程序控制器实验、TEC-2机汇编语言程序设计实验、主存储器扩展实验、并行接口电路I/O实验、多级中断实验，这些实验一般在该部分知识的课堂教学完成后第三周进行，这样安排可以使学生及时消化课堂知识，加强对计算机每一个组成部分的深入了解。综合实验为整机调试实验,是整个实验教学的重点,它的实用价值很高,是综合运用所学的计算机组成原理全面知识的实验。

2.2 自行设计实验

在掌握好基础和综合实验的基础上，我们鼓励学生自己进行实验设计。实验设计的内容可以包括：

1）根据教学内容进行实验设计，主要是设计一些验证性实验，以巩固和验证新知识。例如在做微程序控制器实验时，为进一步加强学生对微程序设计的理解和认识，我们除了要求学生进行加法指令的设计之外，还要求设计除此之外的其它指令，同学们也都能够根据自己所掌握的知识，自行设计出不同功能的新指令，如整数的开方指令、转移指令、转子指令。

2）结合生产实践进行实验设计。作为新时代的大学生，我们应该充分培养他们的创造能力。比如，我们可以利用计算机组成原理实验系统、单片机等器件来设计一个使用微处理器控制的路通灯管理系统，通过这样的实验可以培养学生系统设计的实践和经验，锻炼硬件设计、软件设计及调试能力，为今后从事科研工作打下基础。

2.3 课程设计

高等学校的教学工作,不仅是传授理论知识,更重要的是对学生综合素质及工作能力的培养。针对计算机组成原理课程应用性、实践性很强的特点，我们特别开设了该课程的课程设计。在课程设计的选题上我们从理论教学与实践紧密联系的特点出发，选择了微型计算机的设计与调试作为课程设计的课题。实践证明，通过课程设计这一教学环节，让学生开展综合性题目的设计锻炼，既可巩固所学的理论知识，也可提高对专业课程的应用能力，并为今后的毕业设计打下坚实的基础。

3 开放计算机组成原理实验室

实验内容改革以后，该课程的实验数目、实验难度有了很大程度的提高，开放计算机组成原理实验室，学生有足够时间完成每一项实验，而不会象以前那样只看不动或极少动手，一些教学未安排的实验也可进行。动手的机会多了，动手能力也随之得到提高。此外，开放实验室，学生可分批进行实验，缓解了仪器设备不足的困难，提高了仪器的使用率。在我校参加教育部师范院校评估的过程中，为了进一步提高学生的动手实践能力，我们采取了开放实验室的做法，取得了很好的实效。

4 充分运用电教手段和多媒体辅助教学技术

计算机组成原理课由于具有较高的抽象性及技术性，在一定程度上,其教学内容难以通过课堂讲授和硬件实验被理解掌握。为解决理论授课和实验辅导中的教学难点，在教学的过程中，我们注重应用电教媒体和多媒体CAI技术，并使用AUTHORWARE软件开发了计算机组成原理多媒体辅助教学软件。通过多媒体技术，以动画演示、配音讲解的手段详细说明运算器、存储器和控制器三大组成部分的动态数据通路、工作原理和工作过程，很好的解决了现有传统教学手段无法直观、形象的描述计算机内部组成原理以及由它带来的教学难点的问题。为了提高学生系统分析能力、实验完成率及完成质量，我们在CAI软件中提供了实验辅导与讲解演示系统。此外，还提供了良好的交互式学习环境，配有多种方式的习题和测验系统，解决了教学辅导不足和集体教学模式下不能很好的因材施教的问题。实践证明，通过利用多媒体技术进行教学，打破了以往以黑板、粉笔、教科书为主要教学媒体的教学形式，综合利用学习者的多种感官接受信息，大大提高了学习效率，取得了良好的教学效果。

5 因材施教，注重实效，调动学生的学习积极性

计算机组成原理的主要内容包括计算机各主要功能部件的组成、设计方法及逻辑实现。具有较高的抽象性，如果仅凭教师解说是很难体会的，即使学生能够明白，也会感到索然寡味。为此，在实验教学的过程中，我们把学生最熟悉的个人电脑拿来做实验，将个人电脑进行分解，把分解后的部件与计算机组成的各个部件进行对比。例如，在讲运算器和控制器这一部分内容时，我们将个人电脑的CPU拿来作比较，在讲存储器这一部分内容时，我们将个人电脑的硬盘、软驱、光盘、内存拿来作比较。通过对比，分析它们的异同点和相互联系，这样可以把抽象的知识具体化，对提高学生的学习积极性，让学生进一步明确该课程的学习目的，灵活运用所学的知识，解决身边所遇到的问题具有很大帮助。

6 结论

在计算机组成原理实验教学的过程中，我们深刻体会到，实验教学工作应该有目的、有要求、有针对性，循序渐进的逐步开展，深化实验教学改革是我们每一个教学工作者的责任，只有不断探索与革新，教学工作才能不断得到进步。

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