创新素质教育下的计算机组成原理教学改革研究
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作者: 王前莉
摘 要: 本文作者调查了学生在学习《计算机组成原理》课程中遇到的困难,发现该课程教学中存在的问题,针对该课程的特点和教学难点,研究了教学改革方法,提出从教学内容、教学方法、教学手段、实践教学环节等几个方面进行改革,从而不断提高学生的动手能力和创新素质能力。
关键词: 《计算机组成原理》 创新素质教育 启发式 实践教学
1.引言
创新素质教育在国外起步较早。德国柏林大学最早于19世纪初推出了“教学与科研相统一”的办学原则;美国哈佛大学早在1945年发表的哈佛“红皮书”――《自由社会中的一般教育》中提出了知识和能力协调发展的原则,把教育分成一般教育和专门教育,其中的专门教育即注重学生创新能力的训练;美国麻省理工学院致力于给学生打下牢固的科学、技术和人文知识基础,培养创造性地发现问题和解决问题的能力。20世纪70年代,美国教育界就明确提出了培养具有创新精神的人才的目标。斯坦福大学在美国硅谷成功过程中发挥了巨大的作用,则更加证明了创新素质教育对国家的发展极为重要。
我国在20世纪80年代中期开始倡导培养创新型人才,但对创造型人才培养这一问题的深入研究,却是20世纪90年代以后。1999年10月,中国比较教育研究会第十届学术年会在西南师大召开,大会的主题是“跨世纪创新人才培养的国际比较”,并在会后出版了年会的学术论文选《跨世纪创新人才培养的国际比较》。2006年7月,在上海举行的第三届中外大学校长论坛以“创新与服务”为主题,关于创新人才的研究再一次成为研究的热点。
从目前计算机组成原理的教学情况来看,国内外有较大的差异。国外的教学通常是通过以下几种方式进行的:1.给学生指派研究性课题。这种课题涉及文献检索,销售产品的Web检索,实验室的研究活动等。2.给学生指派仿真性课题。领悟处理器的内部操作,学习和评价某些设计性能的最好方法之一就是仿真处理器的某些关键元器件,因此,这也是国外教学的主要方式之一。3.给学生指派阅读、报告类题目,即要求学生阅读并分析文献中的论文。而国内的教学基本上是以教师讲授基本原理和学生做实验相结合的方式进行的。
在全社会提倡创新素质教育的前提下,地方高校的《计算机组成原理》课程教学也应有所改革。高校教师应该把创新教育融入到《计算机组成原理》课程的教学工作中,让学生在每一次的学习过程中,都能够欣赏到前人创新的经历与成果培养起他们创新的兴趣和勇气,初步领略到创新的思路和方法,使学生在毕业走出校门时,具备基本的创新素质,成为建设创新型国家的栋梁之才。
我通过对创新素质教育下的计算机组成原理教学改革的研究,对《计算机组成原理》教学存在的一些问题进行了分析和讨论,并提出了一些改进措施和方法,以促进学生动手能力和创新能力的提高。学生通过感受到创新在推动技术进步中的巨大作用,从而培养起的创新兴趣与创新意识,初步掌握创新的能力与方法,可为将来在建设创新型国家的伟大事业中建功立业打下扎实的基础。
2.教学中存在的问题
2.1《计算机组成原理》是硬件系列课程中的核心课程,是计算机专业重要的专业基础课,它需要以《汇编语言》、《模拟电路》、《数字逻辑电路》、《微机原理》等课程为基础,它又与《计算机系统结构》、《操作系统》、《微机接口技术》、《单片机系统及应用》等课程密切相关,所以是一门难度较大的课程。由于先修课程知识不扎实,硬件课程自身的特点决定了它跟其他计算机课程相比,既零碎又比较枯燥和抽象,容易让学生产生畏难情绪,而且随着计算机技术和电子技术的飞速发展,计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化,学生对硬件课程认识不足,普遍感到《计算机组成原理》这门课难学、难懂、概念抽象。
2.2授课方式和考核方式缺乏活力。尽管现在很多高校已经采用现代化的教学手段,但是仍然缺乏师生互动,在考核方式上,仍然采用传统的闭卷考试为主,学生学习的积极性和主动性不高。
2.3实践教学相对较弱。很多高校“重软轻硬”的观念也影响到了学生的认知水平,对硬件实验根本就不重视,而《计算机组成原理》更多涉及芯片的构造、工作原理和应用,很多知识只有通过实践操作和验证,才能真正理解和掌握。
3.教学改革与探索
3.1教学内容与教学方法的改革
针对《计算机组成原理》课程的特点和教学难点,在授课中坚持以系统整体结构组成为主线,以工程应用为中心,自顶向下、由表及里,层层细化教学内容,使学生一步步地由表层深入计算机内核,从而有利于学生对计算机原理的理解,增强学生学好计算机组成原理的信心。改变传统的教学计划,对教学内容应进行大胆取舍,对于重点内容要讲深、讲透,对于可讲可不讲的内容要坚决舍弃,使学生对重点内容学精、学通、学透,重视《计算机组成原理》先导课程的学习。在教学中常会发生这样的情况,例如讲到运算器,控制器中的部分逻辑电路时,发现学生对译码器、时序逻辑电路等非常陌生,甚至根本就没学过,因此不得不花大量时间给他们复习,所以注意先导课程的知识与计算机组成原理内容的相互渗透、融合和课程之间的衔接,避免内容的重复,将会大大提高学生对本课程的学习兴趣与信心。
3.2教学方式的改革与探索
采用启发式教学。所谓启发式教学,是指在课堂上激发学生思考问题,然后引导学生提出问题,又引导学生去思考如何解决这个问题的教学方式。教师要注重方法,化难为易。在教学过程中,应注意充分运用“分析―综合、具体―抽象”的逻辑方法,善于使用类比、比喻等方法来表达概念,对于重点、难点或比较抽象的概念,备课时要考虑在课堂上如何用显见、易懂的事例或简明的语言,使学生比较容易接受。
3.3充分利用现代教学手段提高教学质量
由于《计算机组成原理》课程的教学内容具有较强的抽象性和技术性,现有的传统教学手段无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理,因此,充分利用现代教学手段可在一定程度上提高教学效率。立体化课件形象直观的演示和强大的交互功能,可以使学生寓教于乐,极大地改善课程中枯燥、抽象难懂部分的教学效果。另外,进行网络课程建设也是改进教学的重要手段。教师利用Internet网络,在学校网站上发布教学大纲、教学内容、教案、多媒体课件等辅导材料指导学生学习,并提供多层次的自测练习题,这样学生可根据自己的学习情况选择相应的层次进行练习。这种方式改变了传统的师生交流方式,实现了网络化的教学互动,可提高教学效率,推进优质教学的资源共享,形成丰富的教学模式,极大地提高教学质量,并获得良好的教学反馈。
3.4在实践环节加强硬件动手能力
在学习基本原理的基础上,如何结合计算机技术的发展,充分体现硬件技术的系统性和实践性,是当前所面临的重要问题,也是真正提高计算机专业学生硬件设计能力所必须解决的问题。转变观念,把传统的“闭合式”实验转换成“开放式”实验,让学生在空余时间随时可以进行硬件实验。教师除了让学生自己动手完成各基本单元的连接并验证通过,如运算器、存储器、寄存器、总线、控制器、时序控制等单元实验,而且可以安排课程设计、小型作业、毕业设计,以及各种社会实践活动,以工程设计思想和方法来训练学生,最后在课程设计毕业设计阶段软硬件结合构造出一个完整的模型机系统,是实践环节改革的最终目标。
4.结语
我对《计算机组成原理》教学中存在的一些问题进行了分析,在教学内容、教学方法、教学方式、教学手段和实践教学等方面采取了一些改进措施和方法,提高了教学质量、教学效率,培养了学生的独立分析问题、解决问题的能力和创新开发能力。但是,教学改革是一个逐步深化的长期过程,还需要教师立足于提高教学水平、教学质量、培养全面发展的新型人才的出发点上,不断提高自身素质,不断摸索,不断创新。
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本课题为江西省宜春市社科规划课题(2009.5立项)
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