時間：2023-05-30 09:04:30
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計算機理論計算機組成原理
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摘 要：本文主要探討了計算機專業(yè)主干課程“計算機組成原理”的課程實現(xiàn)問題，分析比較了University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學(xué)和我校等幾所大學(xué)“計算機組成原理”課程的教學(xué)情況，探討了作為“計算機組成原理”的重要實踐環(huán)節(jié)的“計算機設(shè)計與實踐”課程的綜合性、創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式，有助于提高“計算機組成原理”課程的教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：計算機組成原理；計算機設(shè)計與實踐；實踐教學(xué)；綜合能力
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
1 引言
“計算機組成原理”是硬件系列課程中的核心課程，是計算機專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它對其它課程有承上啟下的作用，它的先修課程為“匯編語言”、“數(shù)字邏輯”，它又與“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“操作系統(tǒng)”、“計算機接口技術(shù)”等課程密切相關(guān)。主要教學(xué)任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生對計算機硬件結(jié)構(gòu)的分析、應(yīng)用、設(shè)計和開發(fā)能力。“計算機設(shè)計與實踐”課程作為“計算機組成原理”課程的后續(xù)課程和實踐環(huán)節(jié)，將計算機組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容深化到應(yīng)用實踐，教學(xué)過程中不僅僅傳授有關(guān)硬件設(shè)計的課本知識，更重要的是重視理論知識與實踐過程的結(jié)合，實踐教學(xué)內(nèi)容不僅要將組成原理知識應(yīng)用到實踐中，還需將知識綜合靈活運用，重視學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)[1]。
本文主要探討“計算機組成原理”的課程實現(xiàn)問題，對University of California at Berkeley、Carnegie Mellon University、清華大學(xué)和我校等幾所國內(nèi)外知名大學(xué)所開設(shè)的“計算機組成原理”課程進行多方面的比較、分析研究，以期為“計算機組成原理”這門重要課程的課程設(shè)置和教學(xué)實踐提供借鑒，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，與國際化接軌。
2 國內(nèi)外教學(xué)情況
2.1 UC Berkeley
UC Berkeley大學(xué)的課程名稱為“Machine Structures[2]”，選用教材為Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface, Third Edition”。參考教材為Kernighan和Ritchie的“The C Programming Language, Second Edition”。
課程從機器結(jié)構(gòu)高層設(shè)計的抽象描述到基本邏輯部
件的CPU設(shè)計，用C語言和MIPS匯編語言來介紹機器的抽象描述。課程內(nèi)容主要有數(shù)的表示、C語言簡介、存儲管理、MIPS、浮點表示、輸入輸出、中斷、磁盤存儲、網(wǎng)絡(luò)、緩存系統(tǒng)、虛擬存儲器、邏輯設(shè)計、CPU結(jié)構(gòu)，包括CPU數(shù)據(jù)通路、CPU控制等和流水線技術(shù)。
對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容，都有相關(guān)的實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生編寫和調(diào)試C和匯編語言的編程能力和用硬件描述語言模擬硬件的能力。相應(yīng)的作業(yè)和設(shè)計題目強化學(xué)生對機器結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)的理解，簡單的設(shè)計包括用C語言寫的機器語言解釋器，緩存模擬器和一個CPU模擬器。
UC Berkeley大學(xué)的課程主要講授C和匯編語言編程，高級語言如何轉(zhuǎn)換為機器語言，計算機的體系結(jié)構(gòu)，中斷，緩存，地址映射，CPU設(shè)計等，課程內(nèi)容較廣。
2.2 Carnegie Mellon University
Carnegie Mellon University大學(xué)的課程名稱為“Computer Architecture[3]”，選用教材也是Patterson和Hennessy的“Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface”，參考教材為Donald Thomas的“The Verilog Hardware Description Language, Fifth Edition”。
課程講授如何選擇和連接硬件元件來創(chuàng)建一個滿足功能、性能和成本需求的計算機，介紹了現(xiàn)代計算機的基本的硬件結(jié)構(gòu)，如何用Verilog語言設(shè)計處理器的控制單元和數(shù)據(jù)通路，如何使機器指令同時執(zhí)行，以及怎樣設(shè)計快速存儲系統(tǒng)。
教學(xué)形式包括課堂講授、作業(yè)、實驗和報告。
為了培養(yǎng)學(xué)生的計算機系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)能力，實驗要求學(xué)生用Verilog實現(xiàn)一個具有緩存和分支功能的超標量流水線處理器，處理器實現(xiàn)MIPS指令集的一個子集。
成績評定方式為作業(yè)占10%(共有10次作業(yè))，實驗占30%(共有5次實驗)，兩次期中考試(各占15%)，期末考試占30%。
2.3 清華大學(xué)
清華大學(xué)的課程名稱為“計算機組成原理[4]”，選用教材為王誠的《計算機組成與設(shè)計》。
課程主要介紹簡單、完整、單處理器計算機的基本組成原理和內(nèi)部運行機制，主要講授數(shù)據(jù)表示、運算和運算器部件，指令、指令系統(tǒng)和控制器部件，多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)，輸入/輸出設(shè)備與輸入/輸出系統(tǒng)等。課堂教學(xué)48學(xué)時，實驗32學(xué)時，其中16個課內(nèi)學(xué)時和16個課外學(xué)時。實驗分為兩部分，第一部分為原理驗證性實驗，第二部分為工程設(shè)計項目，采用教學(xué)計算機TEC-2000實驗平臺。驗證性實驗題目為“TEC-2000-16位機教學(xué)計算機的簡單用法與運算器實驗(2學(xué)時)”和“TEC-2000-16位教學(xué)計算機的控制器實驗(2學(xué)時)”，工程設(shè)計項目題為“設(shè)計與實現(xiàn)TEC-2000 8位教學(xué)計算機系統(tǒng)(28學(xué)時)”，要求學(xué)生在實驗中，以16位教學(xué)計算機及其軟件模擬系統(tǒng)為基礎(chǔ)，獨立設(shè)計和實現(xiàn)一臺8位的計算機。
考核方式包括作業(yè)、驗證實驗，大實驗、學(xué)習(xí)報告和期末考試。
3 我校“計算機組成原理”教學(xué)情況
我校的課程“計算機組成原理”，選用教材為唐朔飛的《計算機組成原理》。
課程旨在使學(xué)生掌握計算機硬件各子系統(tǒng)的組成原理及實現(xiàn)技術(shù)，建立計算機系統(tǒng)的整體概念，主要講授系統(tǒng)總線、存儲器、輸入輸出系統(tǒng)、數(shù)的表示、計算機的運算方法和運算器、指令系統(tǒng)、CPU的結(jié)構(gòu)和功能、控制單元和控制單元的設(shè)計。課堂教學(xué)52學(xué)時，實驗16學(xué)時。為更好突出對學(xué)生能力的培養(yǎng)，做到教師與學(xué)生按1:15的比例，體現(xiàn)了個性化教學(xué)的思想。共有6個實驗題目，包括存儲器實驗(設(shè)計型，3學(xué)時)、基本輸入輸出實驗(綜合型，3學(xué)時)、中斷實驗(驗證型，2學(xué)時)、運算器實驗(綜合型，2學(xué)時)、控制器實驗(設(shè)計型，3學(xué)時)和綜合設(shè)計(綜合設(shè)計型，3學(xué)時)。實驗成績根據(jù)預(yù)習(xí)、表現(xiàn)、報告等方面綜合打分。
成績評定由三部分組成，.期末考試占總成績的80%，平時作業(yè)占總成績的10%，實驗?zāi)芰φ伎偝煽兊?0%。
為了進一步提高學(xué)生的動手能力和獨立創(chuàng)新地解決實際問題的能力，除了實驗課外，還增設(shè)了實踐性很強的“計算機設(shè)計與實踐”課，作為計算機組成原理的必要補充。該課程是一門以應(yīng)用為視角，進一步提高學(xué)生硬件方面的實際動手能力和設(shè)計能力的課程。課程采用理論和實踐相結(jié)合的方法進行教學(xué)，以實踐為主(18學(xué)時授課/60學(xué)時實驗)，要求學(xué)生掌握有關(guān)硬件設(shè)計工具的功能和用法，初步掌握計算機部件和CPU的設(shè)計方法和調(diào)試方法，極有利于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
計算機設(shè)計與實踐課程對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與科學(xué)實踐能力具有特殊的作用，著重培養(yǎng)學(xué)生的以下能力。
系統(tǒng)級的認識能力。建立整機概念，掌握自頂向下的問題分析能力，既能理解系統(tǒng)各層次的細節(jié)，又能站在系統(tǒng)總體的角度從宏觀上認識系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)很好的分解為功能模塊。這種理解必須超越各組成部分的實現(xiàn)細節(jié)，而認識到計算機的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及它們建立和分析的過程，這一過程是應(yīng)該以深入理解計算機組成原理為基礎(chǔ)的。
培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。計算機實踐教學(xué)是計算機課程的重要環(huán)節(jié)，學(xué)好計算機僅靠理論知識是不夠的，課堂講授是使學(xué)生掌握計算機的基本知識和基本技能，而計算機實踐教學(xué)的目的是要通過實際操作將所學(xué)到的知識付諸實際，是課堂教學(xué)的延伸和補充[5]。計算機設(shè)計與實踐就是從理論、抽象、設(shè)計三個方面將計算機系統(tǒng)內(nèi)部處理器、存儲器、控制器、運算器、外設(shè)等各個部分聯(lián)系起來，達到互相支撐、互相促進的目的。
培養(yǎng)學(xué)生完成工程項目能力。計算機設(shè)計與實踐課程不僅僅是對理論的驗證，重要的是技術(shù)訓(xùn)練和能力培養(yǎng)，包括動手能力、分析問題和解決問題的能力、書寫能力和表達能力、團隊協(xié)作能力等的培養(yǎng)，也就是要注重學(xué)生的工程能力，培養(yǎng)學(xué)生完成項目實踐的能力。
在計算機設(shè)計與實踐課程中，對學(xué)生來說，要求學(xué)生完成的設(shè)計內(nèi)容是一個相對較大的設(shè)計項目，這樣的項目涉及到不同課程中所學(xué)原理的應(yīng)用，從而可以使學(xué)生把各階段所學(xué)的內(nèi)容都聯(lián)系起來，達到綜合應(yīng)用的目的。
4 教學(xué)分析
從上述幾所學(xué)校的課程教學(xué)情況可以看出，目前“計算機組成原理”課程的教學(xué)基本上都是采用“課堂教學(xué)+課程項目實驗”的模式，課堂教學(xué)講授基本概念和理論知識，項目實驗主要是為了加深對基本概念和理論知識的理解及培養(yǎng)動手能力。教學(xué)的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)信息的表示，運算器，指令流程，微程序控制，組合邏輯控制，存貯系統(tǒng)，I/O，基本外設(shè)等。國外大學(xué)側(cè)重于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，側(cè)重于軟硬件接口，而國內(nèi)大學(xué)側(cè)重于組成，側(cè)重于邏輯實現(xiàn)。比較而言，國外的教材在新技術(shù)的介紹、教材的更新?lián)Q代方面較有優(yōu)勢。
從實驗內(nèi)容的設(shè)計上，基本都涵蓋了驗證型、設(shè)計型和綜合型實驗內(nèi)容，最終都以實現(xiàn)一個處理器作為綜合設(shè)計型實驗內(nèi)容。我校在“計算機組成原理”課程之后更開設(shè)了一門實踐性為主的“計算機設(shè)計與實踐”課程，來加強實踐教學(xué)。
從考核方式看，考核形式都比較多樣，包括作業(yè)、實驗、報告和考試等。在考核方式上，我校的計算機組成原理課程略顯單一，主要以期末考試成績?yōu)橹鳌?/p>
通過以上各學(xué)校課程教學(xué)情況的分析，可以看出，我校的計算機組成原理課程在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容上都基本與國外一流大學(xué)接近。
在教學(xué)內(nèi)容上，我們應(yīng)適當(dāng)引進介紹當(dāng)前計算機發(fā)展的新技術(shù)，或指定一兩本課外參考書，使學(xué)生除了掌握計算機的基本原理和理論外，還能了解當(dāng)前計算機的新進展、新技術(shù)。
在考核方式上適當(dāng)增加實驗的比重，增加大作業(yè)、報告等考核形式，使考核形式更多樣化。
參考文獻
關(guān)鍵詞：計算機；虛擬化技術(shù)；原理；應(yīng)用
人們對計算機處理信息的速度要求不斷提高，計算機應(yīng)用中出現(xiàn)了虛擬化技術(shù)。這種技術(shù)作為一種高新技術(shù)，能夠在計算機和網(wǎng)絡(luò)支持下實現(xiàn)對物理世界和現(xiàn)實世界的聯(lián)系，滿足人們對信息的各種需要。計算機虛擬化技術(shù)的應(yīng)用原理是將計算機的運算能力、存儲功能和應(yīng)用程序等資源進行抽離，實現(xiàn)對成本的降低，提升計算機硬件容量，提高計算機系統(tǒng)本身的吞吐量。計算機技術(shù)在人們?nèi)粘９ぷ魃钪邪缪葜絹碓街匾慕巧@使得計算機虛擬化技術(shù)特點、功能、優(yōu)勢、原理等實現(xiàn)了普遍性認識，對促進社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用。為此，文章對計算機虛擬化技術(shù)原理和其在各個領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用進行研究。
1 計算機虛擬化技術(shù)概述
1.1 內(nèi)涵
計算機虛擬化技術(shù)是一門能夠?qū)ξ锢碛嬎銠C資源進行有效分配的技術(shù)，具體表現(xiàn)為將物理計算機中應(yīng)用程序和相關(guān)組件從各自所屬的硬件系統(tǒng)中分離出來，之后根據(jù)重新提供的資源信息，在一定邏輯視圖作用下將這些物理意義上存在的事物進行重新邏輯化抽象組合。通過應(yīng)用計算機虛擬化技術(shù)，能夠給用戶帶來多個PC終端在同時運行的感官效果，且這些終端彼此之前具備不同的物力資源，能夠進行聯(lián)系、共享資源。
計算機虛擬化技術(shù)過去就有原形，比如虛擬局域網(wǎng)絡(luò)、虛擬內(nèi)存等。在計算機技術(shù)的發(fā)展下衍生出了計算機虛擬化技術(shù)，在計算機硬件和軟件設(shè)施上實現(xiàn)了不同程度的發(fā)展。
硬件虛擬化主要是指在計算機原件上進行虛擬化處理，通過虛擬化處理將硬件盤的容量擴充，簡化軟件資源配置流程。在虛擬化技術(shù)的作用下能將CPU實現(xiàn)一個到多個的同時運行，各個程序系統(tǒng)之間相互獨立又密切聯(lián)系。軟件虛擬化是指一種很抽象化的虛擬層，實現(xiàn)了虛擬層和物理硬件的分離處理，提升了計算機工作效率。
1.2 工作原理
計算機虛擬化技術(shù)應(yīng)用的重要前提是要具備能夠?qū)崿F(xiàn)可虛擬化的機器。計算機最下層的機器有的可實現(xiàn)虛擬化，有的不可，對于這些不支持下層的機器需要通過系統(tǒng)化管理來實現(xiàn)。系統(tǒng)管理往往是計算機平臺硬件和計算機操作系統(tǒng)抽象形成的，是一項完整的操作系統(tǒng)，也被人們稱作主機操作系統(tǒng)（虛擬機）。
不同型號的虛擬機彼此之間相互隔離，最下層的機器是自己機器，但也不是所有硬件都能夠支持不同型號虛擬機，如最早出現(xiàn)的X86處理器不會根據(jù)特定指令來產(chǎn)生對應(yīng)結(jié)果。計算機系統(tǒng)程序需要在受到保護的安全環(huán)境中執(zhí)行工作。
1.3 類型
1.3.1 計算機服務(wù)器虛擬化
計算機服務(wù)器虛擬化是硬件級的虛擬模式，為計算機操作系統(tǒng)運行提供了虛擬化的兼容硬件。服務(wù)器虛擬化能夠?qū)崿F(xiàn)物理服務(wù)器上設(shè)備的虛擬，在同一個服務(wù)器的應(yīng)用下能夠?qū)芏嗵椎奶摂M機進行配置處理。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)是物理邏輯系統(tǒng)重要文件備份、文件丟失之后重新恢復(fù)的重要基礎(chǔ)，節(jié)省了工作的時間，提高了工作的效率。
1.3.2 計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬化
現(xiàn)階段，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬化發(fā)展還不成熟，怎樣實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬化成為有關(guān)研究人員著重思考的問題。根據(jù)現(xiàn)階段的軟硬件設(shè)施情況，通過對應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的劃分，能夠在同一個系統(tǒng)下實現(xiàn)對各個子網(wǎng)絡(luò)的管控，提升交換機功能和使用效率。
1.4 工作方式
第一，橋接模式。橋接模式主要是利用虛擬軟件在局域網(wǎng)上建立的一種新型虛擬服務(wù)器，進而為局域網(wǎng)的用戶提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在橋接模式下，虛擬系統(tǒng)被當(dāng)作一臺主機使用，并能夠和其他設(shè)備進行連接。橋接模式下，虛擬系統(tǒng)在和其他設(shè)備聯(lián)合使用時需要為它提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址、網(wǎng)絡(luò)安全碼等。第二，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式應(yīng)用實施NAT模式，通過這種模式的應(yīng)用實現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的簡單化操作，同時在操作時還不需要安排額外的配置，只需要保證網(wǎng)絡(luò)能夠互相進行網(wǎng)絡(luò)即可。
2 計算機虛擬化技術(shù)的應(yīng)用
2.1 計算機虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用
在傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)配置上，路由器和交換器是計算機系統(tǒng)中的必備設(shè)備。但在計算機系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，路由器和交換器的價格費用較高且使用壽命低，一些使用者無力承擔(dān)這些費用，在設(shè)備應(yīng)用方面存在很多問題。應(yīng)用計算機虛擬化技術(shù)之后，在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)計算機虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的合理優(yōu)化配置。比如，常見的計算機BOSONNETSIM軟件的應(yīng)用中，能夠?qū)τ嬎銠C系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源合理優(yōu)化配置，構(gòu)建虛擬化的路由器和交換器交換系統(tǒng)，在不需要交換的情況下，根據(jù)各自需要實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的有效配置。可見，在計算機系統(tǒng)中應(yīng)用計算機虛擬化技術(shù)之后，能夠在很大程度上提升計算機網(wǎng)絡(luò)資源配置效率，節(jié)省資源應(yīng)用成本。
2.2 計算機虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用
社會科技的發(fā)展也推動了教育事業(yè)改革，表現(xiàn)為教育手段上開始注重對網(wǎng)路技術(shù)的應(yīng)用。計算機虛擬化技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用能夠在很大程度上提高學(xué)科課堂教學(xué)效果，增強學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣。計算機虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用可以表現(xiàn)為：教師應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對所要講授的教學(xué)內(nèi)容進行查詢、設(shè)計，節(jié)省備課查找資料所需要的時間；同時，教師還可以應(yīng)用計算機虛擬化技術(shù)創(chuàng)設(shè)學(xué)生喜愛的教學(xué)情景，實現(xiàn)輕松化、趣味化的課堂教學(xué)。
計算機虛擬化技術(shù)的應(yīng)用能夠為一些理工科教學(xué)提供實驗操作的支持，加強學(xué)生對實驗的理解。如在物理課程電子電路的教學(xué)中，教師可以對電子機械設(shè)備、電子電路原理等進行模擬，通過一些直觀化的物力模擬實驗，加強學(xué)生對課本理論知識的直觀化、清晰化理解，彌補傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端，提升課堂教學(xué)效率。在計算機虛擬化技術(shù)的支持下，虛擬光碟應(yīng)運而生，學(xué)生通過使用虛擬光碟加強了對現(xiàn)代知識的掌握和理解，最為明顯的應(yīng)用實際是現(xiàn)代遠程教育。在計算機虛擬化技術(shù)的支持下，虛擬化教室為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了更為自主化的學(xué)習(xí)環(huán)境，在虛擬化教室中，師生之間能夠通過文字、聲音、圖片、視頻等進行及時性學(xué)習(xí)交流，在積極的互動中提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。
傳統(tǒng)的《計算機組成原理》課程的教學(xué)，大多是以教師為中心，一般采用理論講授的教學(xué)方式，實驗項目也大部分以驗證性實驗為主，學(xué)生對這門課普遍感到既抽象又枯燥，造成的結(jié)果是教師難教和學(xué)生畏學(xué)。基于以上問題，我們進行了課程教學(xué)改革，主要解決的問題是：在教學(xué)大綱規(guī)定的有限課時內(nèi)，緊緊把握課程的主線和重點，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標，充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，徹底改變當(dāng)前計算機專業(yè)學(xué)生存在的怕硬件的現(xiàn)象，使學(xué)生不僅掌握計算機系統(tǒng)各部件的工作原理，而且具備較強的實踐動手能力。
1 吃透教材，合理組織教學(xué)內(nèi)容
目前，高校《計算機組成原理》課程普遍存在教學(xué)內(nèi)容多、課時少的特點。作為計算機科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)研究生全國統(tǒng)考的必考課程之一，為了讓學(xué)生全面掌握《計算機組成原理》的考研知識點，挑選一本內(nèi)容條理，組織得當(dāng)?shù)慕滩姆浅Ｖ匾０凑瘴以航虒W(xué)計劃的安排，本著考研第一的教學(xué)理念，我們選擇了唐朔飛教授的編寫的《計算機組成原理》作為主要教材。
在教學(xué)內(nèi)容的編排上，從計算機系統(tǒng)整體概念出發(fā)，以計算機五大組成部件為主線，按照教學(xué)大綱，對每一章的知識點都進行分類，哪些是重點，哪些是難點，哪些要精講，那些要選講，在備課的過程中都做了詳細安排。精講的內(nèi)容主要由教師講授，對于一些細節(jié)一定要講透，讓學(xué)生徹底掌握。同時要求教師要了解與本課程有關(guān)的前沿知識，在課堂上作為知識的補充。這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又彌補了教材的不足；對于選講部分，可讓學(xué)生利用課外時間進行自學(xué)或討論，教師安排專門的時間進行總結(jié)，既彌補了課時不足的缺點，又能培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。
2 以學(xué)生為主體、采用理論推導(dǎo)為主的教學(xué)方法
上世紀九十年代以后，建構(gòu)主義的教學(xué)模式逐漸發(fā)展起來。這種教學(xué)模式提倡以學(xué)生為教學(xué)主體，在整個教學(xué)過程中，教師的作用是組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進者，利用情境、協(xié)作、會話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學(xué)生有效地實現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的。
《計算機組成原理》是一門基礎(chǔ)理論課，內(nèi)容多而抽象，學(xué)生理解起來較難，很多學(xué)生在學(xué)完整個課程后仍似懂非懂，不得要領(lǐng)。究其原因，主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中處于被動地位，他們被動地聽老師講課，被動地記憶一些知識點，被動地做題，而不是主動地參與到學(xué)習(xí)過程中去。所以對于知識點學(xué)生不能很好地整體把握，不能形成計算機系統(tǒng)的整體框架。
因此，在教學(xué)過程中，我們必須遵循建構(gòu)主義的教學(xué)思想，讓學(xué)生作為教學(xué)過程的主體，采用理論推導(dǎo)為主的教學(xué)方法來徹底改變的教學(xué)效果。
在具體實施過程中，對于每一個新內(nèi)容，教師在講授前都要對該內(nèi)容作簡明扼要的介紹，關(guān)鍵要把該內(nèi)容與課程體系的關(guān)系告訴學(xué)生，幫助學(xué)生對新學(xué)知識點進行定位。接下來承前啟后地提出每一節(jié)課將要解決的問題以及解決該問題要采用的方法，對于某些知識點，還可以漸進地幫助學(xué)生分析用這種方法解決問題所存在的缺點，進而提出還有哪些更先進的方法。把這些作為每節(jié)課的任務(wù)布置給學(xué)生。學(xué)生就有了明確的學(xué)習(xí)目標和知識定位，就會在學(xué)習(xí)過程中充分發(fā)揮自己的主觀能動性。這樣既節(jié)省了時間，又提高了學(xué)習(xí)效率，還能培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。
3 改變教學(xué)手段，提高學(xué)習(xí)效率
目前，大部分《計算機組成原理》教材雖然都配套多媒體教學(xué)課件，但只是對課本內(nèi)容的羅列，知識點較亂，重點不突出，實用性差。因此，要求教師在課下必須大量查閱相關(guān)資料，把了解和掌握的計算機科學(xué)發(fā)展的前沿技術(shù)作為必要的知識補充。備課時，教師要對計算機體系結(jié)構(gòu)進行重新梳理和歸納，按照自己的理解補充課件內(nèi)容，這樣才能充分發(fā)揮多媒體課件的優(yōu)勢，創(chuàng)造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。
在實施過程中，我們以導(dǎo)學(xué)為主，以任務(wù)驅(qū)動法、啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法等多種方法相結(jié)合為輔，貫穿于理論教學(xué)、課堂討論、集體答疑、實踐活動等各個教學(xué)環(huán)節(jié)。在多媒體課件的輔助下，教師不再照本宣科，課堂教學(xué)不再枯燥無味，而是變得更加生動形象，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，學(xué)生的積極性調(diào)動起來了。同時，教師還必須加強對學(xué)生課外學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)和督促，要督促學(xué)生獨立地完成作業(yè)和實驗，教師要及時進行評分并反饋給學(xué)生，對表現(xiàn)好的同學(xué)要表揚，強化他們學(xué)習(xí)自主性的意識，對表現(xiàn)不好的學(xué)生要多鼓勵和幫助，引導(dǎo)他們自主學(xué)習(xí)。
4 建立試題庫，夯實教學(xué)質(zhì)量
為了讓學(xué)生更好地把握重點和難點，根據(jù)教材及大綱要求，建立了《計算機組成原理》課程的試題庫。試題庫共30份，包括填空題、選擇題、判斷題、簡答題和計算題5種題型。我們教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握每一個知識點，所以試題庫要向?qū)W生公開。試題庫基本涵蓋了大綱規(guī)定的所有知識點，尤其是重點和難點，要從不同題型體現(xiàn)，才能讓學(xué)生真正掌握。學(xué)生如果對試題庫中的題目真正做到會選擇、會回答、會判斷、會計算，我們的教學(xué)目的就達到了。在期末考試試卷中，為了避免少數(shù)學(xué)生死記硬背題庫中的試題，在試卷中除了一部分題庫的試題外，還必須補充一定比例的新題。通過建立試題庫，學(xué)生明確了自己的學(xué)習(xí)目標，教師減輕了工作量，教學(xué)質(zhì)量也得到了保證。
5 理論和實踐相結(jié)合，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
長期以來，我們一直都重視課程的知識傳授，而對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)卻做得遠遠不夠。而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，綜合素質(zhì)的提高，需要實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的加強。為此，經(jīng)過多方的調(diào)研，我們從2004年開始陸續(xù)購買了北京精儀達盛科技有限公司生產(chǎn)的《計算機組成原理》實驗系統(tǒng)，逐漸建立并完善了《計算機組成原理》實驗室，同時把《計算機組成原理》的課程教學(xué)分為理論教學(xué)、實驗教學(xué)、課程設(shè)計三大模塊。
理論教學(xué)模塊包含的內(nèi)容如表1所示。
由于課時及相關(guān)知識欠缺等原因，對于《計算機組成原理》的課程設(shè)計，結(jié)合我系學(xué)生實際情況，我們在《計算機組成原理》相關(guān)課程全部開設(shè)后，在大三第二學(xué)期開設(shè)一門《硬件課程綜合設(shè)計》實踐課，旨在讓學(xué)生對硬件類課程的內(nèi)容梳理融合，進行一些設(shè)計性試驗。
由于學(xué)生基礎(chǔ)較弱，完成以上設(shè)計性實驗的難度很大，大部分同學(xué)在規(guī)定的課時內(nèi)不能按時完成，所有我們必須充分利用周六和周日來開放實驗室，讓學(xué)生有更多的時間完成實驗，這樣就有效地解決了課時和能力培養(yǎng)之間的矛盾。
關(guān)鍵詞：多媒體課件；教學(xué)設(shè)計
中圖分類號：G624.0 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 12-0000-01
Computer Composition Principle Courseware Design Study
Zhao Lei
(Liaoning Electric Power Co.,Ltd.Jinzhou Training Center,Jinzhou121001,China)
Abstract:This article is a combination of secondary vocational schools,Computer Composition Principle real practical issues of teaching,carrying out a full analysis of teaching,instructional design,system design,based on the behaviorism,cognitivism,constructivism,humanism,etc.a variety of learning theory to guide the design of"Computer Composition Principle "course of multimedia courseware.
Keywords:Multimedia courseware;Teaching design
一、引言
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的人體驗到計算機輔助教學(xué)的精彩。在計算機輔助教學(xué)中起關(guān)鍵作用的是課件，它已越來越受到教育界各階層人士的重視。但是如何設(shè)計開發(fā)出優(yōu)秀的多媒體課件，并應(yīng)用于每一堂課上，這是整個教育界一直在探索的問題。本文以中等職業(yè)學(xué)校《計算機組成原理》課程為例，針對傳統(tǒng)教學(xué)中的不足之處，改進教學(xué)手段，將全書內(nèi)容進行重新整合和劃分，針對不同的課程內(nèi)容，運用不同的教育教學(xué)理論為指導(dǎo)，借助計算機多媒體的優(yōu)勢，設(shè)計開發(fā)了《計算機組成原理》多媒體教學(xué)課件，以期能夠達到化繁為簡、化難為易、化抽象為具體、化艱澀為通俗的效果，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
二、《計算機組成原理》多媒體教學(xué)課件的實現(xiàn)
《計算機組成原理》教學(xué)課件是一個比較龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)，在對內(nèi)容進行分析、教學(xué)對象分析、把握教學(xué)目標的基礎(chǔ)上，進行知識結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后再來實現(xiàn)課件。
（一）課件的界面設(shè)計
1.界面布局
畫面視覺規(guī)律的心理學(xué)研究表明，畫面的左上部和中上部被稱為“最佳視域”，也就是最優(yōu)選的地方。在教學(xué)課件制作中應(yīng)把教學(xué)中的重點、難點及主要內(nèi)容放在畫面的“最佳視域”。畫面產(chǎn)生主體與整體的對比，增強視覺審美空間，達到學(xué)生注意力集中效果。
2.色彩選擇
教學(xué)課件的目的就是要準確、高效的傳遞教學(xué)信息，提升教學(xué)效果。色彩是制作教學(xué)課件時不可回避的一個因素。在本課件的設(shè)計中，采用了藍色并帶有過渡效果的顏色作為主色調(diào)和背景色。
3.文字選擇
在眾多的文字字體中，宋體字字形是美術(shù)字里最美的一種，黑體字具有結(jié)構(gòu)嚴謹，筆劃單純，渾厚有力，樸素大方和引人注目的優(yōu)點，在本課件的設(shè)計制作中，大部分采用了宋體字和黑體字。
（二）課件的首頁制作
課件首頁有課件的名稱，即“計算機組成原理”，這幾個字采用動畫由遠到近，由小變大的效果出現(xiàn)，以引起學(xué)習(xí)者的注意。頁面的右下方放兩個按鈕，即進入學(xué)習(xí)和退出學(xué)習(xí)按鈕。文字動畫要簡潔、美觀、大方，不能太復(fù)雜或持續(xù)時間過長，否則，瀏覽的速度會很慢，影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。另外在首頁可加入內(nèi)容、顏色搭配適當(dāng)?shù)膱D片，也可增強畫面的吸引力。
（三）課件的超鏈接和導(dǎo)航的制作
課件的內(nèi)容通常都比較多，需要多個頁面才可能表示清楚，要想把多個頁面多方面的內(nèi)容系統(tǒng)地有機地聯(lián)系起來，最好的方法就是使用超鏈接。本課件設(shè)計過程中用到的超鏈接有兩種：一種是因為課件的內(nèi)容較多，較長，一頁放不下，因此在進行課件設(shè)計的時候，把一個大問題劃分成幾個部分，當(dāng)單擊超鏈接時，在當(dāng)前頁面會以下級菜單或書簽的形式顯示各個部分的小標題或內(nèi)容提綱，這種超鏈接稱為頁面內(nèi)的超鏈接。
另外一種用于在各個頁面間進行切換的方法就是使用導(dǎo)航。通過導(dǎo)航系統(tǒng)，使用者可以在整個學(xué)習(xí)過程中保持清晰的思路，實現(xiàn)從當(dāng)前內(nèi)容向其它所有相關(guān)內(nèi)容的跳轉(zhuǎn)，為學(xué)習(xí)者指明學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的關(guān)系。
（四）多媒體效果的制作
1.圖形、圖像的制作
圖形和圖像具有形象、直觀、生動表達信息的特點。同時，友好的界面、背景、插圖及圖標的設(shè)計、按鈕的設(shè)計等也都需要簡潔美觀的圖像的支持。在本教學(xué)課件中，對圖形和圖像的獲取和處理主要是用Fireworks、Photoshop和AutoCAD等圖形工具對所使用的圖像進行制作和壓縮處理，如課件中涉及到的一些電路圖，設(shè)備圖片等。
2.二維動畫的制作
本課件中，有許多部分都運用到了動畫效果，如片頭動畫是課件片頭中必不可少的構(gòu)成要素；有些課件內(nèi)容在很多知識點的講授有時也需要動畫效果來支持，如一些程序的執(zhí)行過程，可以使學(xué)生一日了然，思路清晰；還有一些部分為了增加學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)動機也要用支動畫，如在習(xí)題部分，顯示做題結(jié)果時的動畫。雖然有些課件的制作工具本身具有完成簡單動畫的功能，但復(fù)雜的動畫，卻需求助專門的動畫軟件，如Flash等。
3.音頻的制作
多媒體課件一般都會用到大量的音頻信息，適當(dāng)?shù)剡\用音頻信息能起到文字、圖像、動畫等媒體形式無法替代的作用，大大地增強課件的生動性、可觀賞性、實用性，直接影響著多媒體課件的整體效果，如調(diào)節(jié)課件使用者的情緒，引起使用者的注意等。在本課件中，也在不同的位置運用了音效。如在課件片頭，使用了動感比較強的音樂，以便吸引學(xué)生的注意，迅速進入到上課的狀態(tài)。在習(xí)題中用不同的聲音來表示正確還是錯誤，能起烘托視覺體驗，增強交互性的作用。本課件中的音頻一種是MIDI格式，另外一種是WAV格式。在音頻的使用上，不僅要注意音頻信息的選擇，另外還要對音頻進行設(shè)置，如音量在大小，開關(guān)等。
三、結(jié)束語
本課件結(jié)合目前多媒體教學(xué)課件的現(xiàn)狀，根據(jù)《計算機組成原理》課程的教學(xué)計劃和教學(xué)大綱的要求，界定了本教學(xué)課件各種功能。我們會從多方面對課件不斷的進行修改、補充和完善，力爭使該課件真正成為教師的好幫手，學(xué)生學(xué)習(xí)的好工具。
參考文獻：
關(guān)鍵詞 計算機控制技術(shù) 特點 設(shè)計
中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A
1計算機控制系統(tǒng)的組成
計算機控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。計算機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。軟件系統(tǒng)是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當(dāng)?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制機才能按設(shè)計的要求正常地工作。控制機的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計算機系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對外進行聯(lián)系及提供服務(wù)的軟件。應(yīng)用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應(yīng)的服務(wù)程序。應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計算機過程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用軟件正向標準化、模塊化的方向發(fā)展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過簡單的組態(tài)過程即可生成滿足具體要求的專用應(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開發(fā)周期，提高了應(yīng)用軟件的可靠性。
2計算機控制系統(tǒng)的特點
計算機控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計算機，所以計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。其具有以下幾種特性：
（1）計算機控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計；
（2）計算機控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對控制方案進行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性；
（3）計算機控制系統(tǒng)中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器經(jīng)常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路；
（4）采用計算機控制，便于實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提高；
（5）對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入，對采集到的被控量進行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進一步的的控制過程，根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。
3計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計
3.1系統(tǒng)方案設(shè)計
我們依據(jù)設(shè)計任務(wù)書進行總體方案設(shè)計，對體系的硬件、軟件的構(gòu)造考察它的要求，推算出合適的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。設(shè)計人員也可以組織自己設(shè)計的模式，但是要控制體系結(jié)構(gòu)，包括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計與調(diào)試的基本內(nèi)容。
3.2控制任務(wù)
我們要對超控設(shè)備進行調(diào)研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標，數(shù)據(jù)流量還有準確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，要嚴格按照計劃說明操控，實現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。
3.3軟件設(shè)計
計算機軟件的設(shè)計要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時差序關(guān)系，并用合理組成部件表格畫出來。它們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調(diào)試，各種表格分別實驗調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關(guān)系將它們正確組合、互相連接、實驗和調(diào)試。
3.4現(xiàn)場安裝調(diào)試
首先要按設(shè)計計劃合理組裝，對體系結(jié)構(gòu)進行大體的演練和比較準確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系和儲存數(shù)據(jù)進行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統(tǒng)一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系數(shù)據(jù)調(diào)整試驗要在現(xiàn)場進行。
在計算機控制系統(tǒng)中，用計算機代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新。總之，隨著計算機軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計算機的操作控制正逐步進入到生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。
數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換問題一直是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點。學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較費力，并且不容易記住，在考試中也常常丟分，而且它也是學(xué)生進一步學(xué)習(xí)計算機語言的基礎(chǔ)，如何把這部分內(nèi)容用通俗易懂的方式展示給學(xué)生呢？ 結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，我得出以下教學(xué)方法和技巧。
一．巧妙的引用數(shù)制的概念，并采用“數(shù)數(shù)法”介紹各種數(shù)制。
1.自然且巧妙的引入數(shù)制
借助于學(xué)生熟悉的十進制，自然引入數(shù)制、基和位權(quán)等基本概念，強調(diào)十進制“逢十進一”的特點，并理清這些概念間的關(guān)系。
日常生活中，人們主要使用十進制，但在某些時候也使用其它進制，如十二進制（如1年有12個月、1打物品有12件），六十進制（如1小時有60分鐘、1分鐘有60秒），24進制（如一天有24小時）等等。這樣舉例去講解數(shù)制會激發(fā)學(xué)生研究其他進制的興趣和急切心理。從而進一步理解了：數(shù)制就是從低位向高位的進位規(guī)則。
2. 用“數(shù)數(shù)”法來鞏固學(xué)生對數(shù)制的認識
一般來說，學(xué)生在剛剛學(xué)習(xí)數(shù)制時思路很難轉(zhuǎn)換過來，因為長期的十進制進位習(xí)慣根深蒂固，怎樣高效而且有趣的去學(xué)習(xí)用別的數(shù)制計數(shù)呢？聯(lián)想學(xué)前兒童最初理解數(shù)字時采用的老方法就是“數(shù)數(shù)”。不妨讓學(xué)生也從“數(shù)數(shù)”開始認識其它數(shù)制，逐漸養(yǎng)成用其它數(shù)制計數(shù)的習(xí)慣。
“數(shù)數(shù)”時，應(yīng)該是后面的數(shù)始終比前面的數(shù)大1，數(shù)制不同，但進位的思路基本相同。比如二進制這樣數(shù)：0,1,10,11,100,101,110，111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111，10000
……,八進制可以這樣數(shù)：0,1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,20,21,22,23,24,25,26,27,30……
在幾個要進位的關(guān)鍵位置可以短暫停留以示強調(diào)，或者作為陷阱先讓學(xué)生出錯再給出糾正，
這樣更能加深學(xué)生對數(shù)制概念的理解。
由于“數(shù)數(shù)”的游戲性，所有同學(xué)基本都能主動參與，就在這種游戲中學(xué)生自然而然的征服了難懂的各種數(shù)制，理解了不同的計數(shù)方法。實踐證明這種方法是輕松而有效的。
二．采用“口訣法”介紹和總結(jié)數(shù)制轉(zhuǎn)換方法（傳統(tǒng)方法）
把某種數(shù)制下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種數(shù)制下與其等值的數(shù)據(jù)，這種轉(zhuǎn)換被稱為數(shù)制轉(zhuǎn)換。
1. 非十進制到十進制的轉(zhuǎn)換（包括二到十，八到十，十六到十這三種轉(zhuǎn)換）：都是用按權(quán)展開式展開并相加求和，所得的和就是相應(yīng)的十進制數(shù)。
例：二→十轉(zhuǎn)換101.11b=(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2=(5.75)10
2 十進制到非十進制的轉(zhuǎn)換（包括十到二，十到八，十到十六這三種轉(zhuǎn)換）：都是整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分分開進行轉(zhuǎn)化，整數(shù)部分轉(zhuǎn)換的口訣：除基取余，由下到上，注意要除到上0為止。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換口訣：乘基取整，由上到下，注意要用小數(shù)部分去乘基。
例：十→二轉(zhuǎn)換 (68.3125)10=( ? )2
先轉(zhuǎn)換整數(shù)部分，顯然轉(zhuǎn)換方法就是“除2取余，由下到上，注意要除到上0為止”。
2 68余數(shù)
2 34 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0 低位
2 17 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0
2 8 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
2 4 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0
2 2 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0
2 1 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0
0 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 高位
即 (68)10＝(1000100)2
小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法則是“乘2取整，由上到下，注意要用小數(shù)部分去乘基”。
整數(shù)
0.3125 ×2 = 0 .625 0 高位
0.625 ×2 = 1 .25 1
0.25 ×2 = 0 .5 0
0.5 ×2 = 1 .01 低位
即 (0.3125)10 =(0.0101)2
所以，(68.3125)10=(1000100.0101)2
3二，八，十六三種數(shù)制間直接轉(zhuǎn)換（包括二進制到八、十六進制的轉(zhuǎn)換，也包括八、十六進制到二進制的轉(zhuǎn)換）。
由于1位八進制對應(yīng)于3位二進制，1位十六進制對應(yīng)于4位二進制。所以同樣大小的數(shù)，二進制數(shù)位多，八、十六進制數(shù)位少。口訣整理如下：
（1） 二進制到八(十六)進制：三（四）合一
例二到八: (1011010.1)2=( ? )8(001 011 010.100)2
(1 3 2 . 4)8即，(1011010.1)2=(132.4)8
轉(zhuǎn)貼于
（2） 八（十六）進制到二進制：一拆三（四）
例八到二: (572.3)8=( ? )2
( 5 7 2. 3)8 = (101 111 010 .011)2 即，(572.3)8=(101111010.011)
三． 轉(zhuǎn)換中的常見問題及解決方法：
1． 對于比較常見的數(shù)的數(shù)制轉(zhuǎn)換， 解決方法：可以專門記憶，靈活運用
常用的一些對應(yīng)關(guān)系整理如下：
100……0(n個0)=2n 111……1(n個1)=2n -1
21=1,22=4，23=8,24=16,25=32,26=64,27=128,28=256,29=512,
210=1k=1024，220=1m，230=1g
2．把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的時候,如果一個十進制數(shù)比較大的話,那么計算的過程將會很長,結(jié)果也很容易出錯。解決方法：“按權(quán)值拆分”
“按權(quán)值拆分”,不需要進行計算,只要補充對應(yīng)的權(quán)值位。例:將十進制數(shù)9轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。
解:9=8+1,而我們又知道,二進制數(shù)從低位到高位的前四位的權(quán)值分別是1、2、4、8。所以,我們只要把對應(yīng)位上的數(shù)補1其他位補0即可,即9d=1001b。
例：將十進制數(shù)253轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。
解:253=255-2 我們知道,8位二進制數(shù)所表示的最大十進制數(shù)是255,即11111111b=1×27+1×26+1×25+1×24+1×23+1×22+1×21+1×20=128+64+32+16+8+4+2+1=255d。
所以,我們只要把255的二進制數(shù)的權(quán)值為2的對應(yīng)位上換0即可,即253d=11111101b
利用上述權(quán)值拆分的方法,我們根本不需要進行計算,只要把8位二進制數(shù)各位的權(quán)值記住,然后按最大值拆分原則進行拆分即可。
3. 把二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的時候,如果這個二進制數(shù)很長,展開式的計算過程同樣很長,容易算錯。解決：我們提供的方法是先把較長的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的十六進制數(shù),再求該十六進制數(shù)的按權(quán)展開式的和,得到它對應(yīng)的十進制數(shù)。例:將二進制數(shù)11100111011010101轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。解:這么長的數(shù),如果按求展開式的和的方法來做,將會非常麻煩,要數(shù)各自的位數(shù),而且式子非常繁長。那么我們先將它轉(zhuǎn)換成十六進制,有效地縮短了式子的長度,再轉(zhuǎn)換成十進制就相對簡單多了。1 1100 1110 1101 0101=1ced5h1ced5h=118485d
關(guān)鍵詞：編譯程序；編譯技術(shù)；編譯原理；課程改革
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1672-5913(2009)04-0061-02
隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化，幾乎所有專業(yè)的研究與應(yīng)用都離不開信息技術(shù)。信息化浪潮對高等教育也帶來非常直接的變化，各專業(yè)課程設(shè)置無不將計算機知識教育作為其課程設(shè)置的組成部分。幾乎所有專業(yè)的大學(xué)畢業(yè)生，都要求掌握基本的計算機操作技能，非計算機專業(yè)學(xué)生需要通過計算機等級考試，而一些和信息技術(shù)密切相關(guān)的專業(yè)，如電子信息、信息管理、電子商務(wù)等，課程設(shè)置上與計算機專業(yè)更是大量重疊，計算機知識教育在各專業(yè)中的滲透程度日漸加劇。
1 計算機專業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)
在計算機知識正在成為各專業(yè)基本教育內(nèi)容的背景下，計算機專業(yè)學(xué)生的專業(yè)優(yōu)勢受到很大的挑戰(zhàn)，以往在軟硬件知識和應(yīng)用能力上的獨特優(yōu)勢似乎在逐漸弱化，與具有特定專業(yè)背景的學(xué)生相比就業(yè)壓力越來越大，由此也引發(fā)計算機專業(yè)到底學(xué)什么、專什么的現(xiàn)實思考，我們必須面臨的問題是：計算機專業(yè)的學(xué)生專業(yè)優(yōu)勢體現(xiàn)在哪里?
計算機學(xué)科是一門技術(shù)性、工程性和應(yīng)用性很強的學(xué)科，并有其基礎(chǔ)理論支撐的科學(xué)體系。計算機也是一種使用工具，但那種把工具使用等同于計算機專業(yè)的狹隘認識，其思維實際上和十多年前認為“會用計算機打字就是會用計算機”如出一轍。計算機專業(yè)學(xué)生的優(yōu)勢應(yīng)該在于：通過系統(tǒng)的專業(yè)原理性知識的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，熟練掌握基本的應(yīng)用技能，并能夠“知其然，且知其所以然”，為此專業(yè)基礎(chǔ)課程的熏陶必不可少。而編譯原理就是一門介紹這種原理性知識的綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課程。
2 編譯原理是計算機專業(yè)必不可少的基礎(chǔ)知識
計算機專業(yè)的理論基礎(chǔ)對培養(yǎng)學(xué)生的計算機專業(yè)素養(yǎng)具有非常重要的作用。
在眾多的原理性學(xué)習(xí)課程中，編譯原理主要承擔(dān)了語言實現(xiàn)原理、方法和技術(shù)的介紹。人們借助計算機減輕自己的勞動強度，提高生產(chǎn)率，完成一些人類無法進行的危險、高難度工作。然而所有這些工作都必須借助程序設(shè)計語言書寫的程序來指揮計算機。非機器語言程序功能的實現(xiàn)必須由翻譯程序來完成。正是有了編譯程序、解釋程序、匯編程序等翻譯程序，人們才可以使用自己習(xí)慣的語言將需要計算機做的事情描述成程序，并通過這些翻譯程序的工作讓計算機理解并執(zhí)行。可以說，沒有翻譯程序，計算機不可能象今天這樣得到如此廣泛的普及，網(wǎng)絡(luò)也不會有今天這樣大的吸引力，我們的生活、學(xué)習(xí)和工作將會是另一個樣子。
包括編譯程序在內(nèi)的翻譯程序承擔(dān)了實現(xiàn)語言的功能，它所涉及的知識包括形式語言、自動機理論等語言定義、翻譯與實現(xiàn)的基礎(chǔ)知識，這些知識可以讓學(xué)生領(lǐng)悟到計算機理論的精髓，可以讓學(xué)生從實現(xiàn)的角度重新審視軟件的開發(fā)，有助于學(xué)生對軟件的真正認識，對于今后從事應(yīng)用軟件、語言開發(fā)平臺、編譯系統(tǒng)甚至操作系統(tǒng)開發(fā)等都是非常有好處的。同時，編譯原理是許多課程的一個綜合性的實踐，它進一步加深了學(xué)生對程序設(shè)計語言課程中語言基本單位的定義和作用的理解。例如，編譯程序使用的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是“離散數(shù)學(xué)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”以及“算法設(shè)計與分析”等課程相關(guān)知識的典型應(yīng)用；編譯程序?qū)δ繕舜a的存儲組織與分配功能的實現(xiàn)原理又與“操作系統(tǒng)”的相關(guān)內(nèi)容相互滲透；編譯程序?qū)χ虚g代碼的優(yōu)化功能的實現(xiàn)則是數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、結(jié)構(gòu)程序設(shè)計和優(yōu)化理論的綜合應(yīng)用和專門化。因此，編譯的原理性研究、學(xué)習(xí)和實踐，可以多角度提高學(xué)生的邏輯思維能力、實踐動手能力、編程調(diào)試及綜合應(yīng)用能力，有助于切實有效地提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。另外，編譯課程中介紹的知識也是后續(xù)許多課程的基礎(chǔ)。所以，編譯原理是計算機專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本原理，編譯原理課程是計算機專業(yè)非常重要的專業(yè)課程。
盡管經(jīng)過計算機專業(yè)人員的大量努力，大量的工具軟件為我們提供了極大的便利，以至于人們只需要通過若干次點擊鼠標左鍵就可以方便地完成很多工作，但這并不是說所有問題都已經(jīng)解決，還有很多深層次的工作需要計算機專業(yè)人員去完成。如果我們的計算機專業(yè)畢業(yè)生也只會“點擊左鍵”，很難想象他們會開發(fā)出更好的工具，或?qū)τ嬎銠C技術(shù)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻。
專業(yè)理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和洞察力。計算機技術(shù)的更新是非常快的，系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)可以讓學(xué)生在將來更好地適應(yīng)新技術(shù)，可以讓他們在理論框架的指導(dǎo)下尋找解決問題的方法，朝不同的方向發(fā)展!因此，“編譯原理”課程應(yīng)該是計算機專業(yè)必須的重要基礎(chǔ)課。
3 編譯技術(shù)的應(yīng)用及需求
編譯原理課程的重要性，不僅僅是因為它所介紹的知識是計算機專業(yè)理論知識的重要組成，也在于編譯程序所使用的一些原理、方法和技術(shù)在非編譯系統(tǒng)的實際應(yīng)用中也發(fā)揮了很大作用。
例如我們常用的文本編輯工具的實現(xiàn)，涉及到的字詞、語法正確性等內(nèi)容就是編譯里介紹的詞法分析、語法分析技術(shù)的具體應(yīng)用；又如現(xiàn)在大家上網(wǎng)必不可少的搜索引擎，在處理用戶輸入的查詢要求、對文檔資源的特征分析、提取與描述等工作中都用到編譯的相關(guān)知識：一些特定的應(yīng)用也可以用到編譯中的方法來解決問題，比如用正規(guī)表達式描述網(wǎng)絡(luò)上某種信息的特征等。
隨著消費類電子產(chǎn)品的大量開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用需求也不斷增加。在這種情況下，搭建適合的交叉編譯環(huán)境的工作日益重要，急需掌握編譯器構(gòu)造相關(guān)原理、方法和技術(shù)的從業(yè)人員。這不僅說明了編譯知識的生命力，同時也給高等學(xué)校計算機專業(yè)的編譯課程設(shè)置帶來了新的要求。
現(xiàn)實告訴我們，目前的問題不是計算機專業(yè)要不要開設(shè)編譯原理課程，而是該如何改進編譯原理的內(nèi)容與教學(xué)方式，以更好地適應(yīng)社會的需求。
4 國內(nèi)外編譯相關(guān)課程的設(shè)置情況
我們查閱了國外一些著名的大學(xué)計算機專業(yè)的課程設(shè)置情況，研究了其中與編譯相關(guān)的課程安排，發(fā)現(xiàn)他們對與編譯相關(guān)知識的介紹是非常重視的。
美國麻省理工學(xué)院的計算機專業(yè)課程設(shè)置中，與編譯相關(guān)的課程就有Structure and Interpretation of ComputerPrograms，Computer Language Engineering(包括基本概念、編譯器的功能和結(jié)構(gòu)、基本程序優(yōu)化技術(shù)、理論和實踐的交互作用以及使用工具編制軟件)，Mulfithreaded Parallelism：Languages and Compilers加州大學(xué)伯克利分校工學(xué)院的計算機課程設(shè)置中，涉及編譯的課程有Implarnentation ofProgramming Languages,Programming Languages and Compilers， Structure and Interpretation of Computer Programs等：英國劍橋大學(xué)的計算機科學(xué)課程與編譯相關(guān)的有Compilerconstruction和Advanced compiler design等。
可以看到，這些學(xué)校的計算機專業(yè)課程有的設(shè)置了專門的編譯課程，有的雖然沒有設(shè)置專門的課程，但在不同的課程中都安排了專門的內(nèi)容和相關(guān)的知識，不管課程設(shè)置的方式如何，編譯在其中都占有很重要的分量。這足以說明國外在培養(yǎng)計算機專業(yè)的人材時，是非常看中其對編譯相關(guān)知識的掌握的。
在國內(nèi)，多年來編譯原理一直是各校特別是教育部所屬高校計算機專業(yè)的必修課，曾經(jīng)也是計算機專業(yè)碩士入學(xué)考試的必考科目，現(xiàn)在某些學(xué)校的計算機專業(yè)碩士生入學(xué)面試和博士入學(xué)考試還必考編譯原理。編譯原理課程在我國計算機專業(yè)人材培養(yǎng)中起了很重要的作用，新形勢下開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的計算機系統(tǒng)軟、硬件，更需要編譯原理課程繼續(xù)發(fā)揮作用。
5 關(guān)于我國計算機專業(yè)編譯原理課程設(shè)置的建議
一般認為，編譯原理課程是計算機專業(yè)最難的課程之一，它是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、語言、算法和軟件設(shè)計等知識的綜合體現(xiàn)，學(xué)生對這門課程的理解確實會有一定難度，但這正是教師工作需要解決的問題。實踐證明，如果讓學(xué)生認識到了課程內(nèi)容的重要性，并輔之以合適的教學(xué)方法和教學(xué)手段，取得良好的教學(xué)效果是不難的。
為此，我們思考了新形勢下編譯原理課程所涉及內(nèi)容的教學(xué)及課程設(shè)置的改革問題，如果必須改變現(xiàn)有的課程設(shè)置模式，我們建議在編譯原理課程的設(shè)置上，可以考慮采取以下兩種模式：
(1)課程分解式將編譯原理課程根據(jù)內(nèi)容分成兩門課：一門為必修，可命名為“編譯技術(shù)”，主要介紹一些為滿足基本應(yīng)用而需要學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識、方法、技術(shù)，以達到語言實現(xiàn)理論基礎(chǔ)介紹的目的；另一門為選修，可命名為“編譯理論”，主要介紹偏重原理性的、更深層次的內(nèi)容，方便有進一步深造需要的學(xué)生學(xué)習(xí)。
(2)內(nèi)容分解式
可以不單獨設(shè)置一門編譯課程，可將課程的內(nèi)容根據(jù)其深淺，涉及到的具體問題，及與其他課程內(nèi)容的相關(guān)性等分解到不同的課程中去，使學(xué)生在不同課程的學(xué)習(xí)中逐步掌握相關(guān)知識。
關(guān)鍵詞：微型計算機原理；教學(xué)內(nèi)容；大綱；改革；實踐
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)05-10913-03
1 引言
隨著高等職業(yè)教育的發(fā)展和教學(xué)改革的不斷深入，如何把握理論夠度為原則的高職教育，處理好理論與實踐之間的關(guān)系，各高職院校都紛紛對原理性課程提出了更高、更新的要求，教學(xué)內(nèi)容上更加注重應(yīng)用性、實用性和針對性，更進一步突出實踐能力的培養(yǎng)，為此就必須針對原有理論課程進行重組整合，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行相應(yīng)改革。《微型計算機原理》是計算機專業(yè)的基礎(chǔ)理論課程之一，它是在原有本科或高職中幾門課程的重組整合形成的。
2 《微型計算機原理》課程教學(xué)內(nèi)容及大綱改革制定
2.1 課程教學(xué)內(nèi)容的改革
教學(xué)內(nèi)容的改革必須針對專業(yè)的培養(yǎng)目標進行分析，選用合適的教材，精選教學(xué)內(nèi)容，并注重計算機發(fā)展的特征及趨勢融入到教學(xué)中。通過高職教育計算機專業(yè)培養(yǎng)目標的分析，《微型計算機原理》課程主要講解的是計算機內(nèi)部各功能部件的結(jié)構(gòu)和工作原理，并相應(yīng)融入指令系統(tǒng)及匯編語言的知識。該課程涵蓋了《計算機組成原理》和《匯編語言》兩個課程知識內(nèi)容，將計算機組成原理與微型機結(jié)構(gòu)原理有機結(jié)合，全面了解計算機基本原理的基礎(chǔ)上，掌握微型機的應(yīng)用技術(shù)。如何在有限的教學(xué)時數(shù)內(nèi)，又必須把握理論夠用的原則，把基礎(chǔ)知識講清，使學(xué)生能夠利用基本原理解決后續(xù)學(xué)習(xí)過程中所遇到的新問題，以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，感到學(xué)有所用，是教學(xué)內(nèi)容改革的關(guān)鍵所在。
硬件方面我們以計算機五大部件內(nèi)容為主線，講授了運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備等微型計算機的組成及工作原理；軟件方面講授了計算機指令系統(tǒng)及匯編語言基礎(chǔ)，從而使學(xué)生能夠清楚理解微型計算機的結(jié)構(gòu)和工作流程，為計算機專業(yè)學(xué)生建立起硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)有機結(jié)合的概念，提高對計算機系統(tǒng)的認識，為后續(xù)課程奠定相關(guān)計算機理論基礎(chǔ)知識。
2.2 教學(xué)大綱的制定
在確定好教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，我們就必須制定和完善課程的教學(xué)大綱。傳統(tǒng)的學(xué)科教法中，通常以教學(xué)大綱為基準，以教材為基礎(chǔ)，以教材的章節(jié)順序為教學(xué)進度，這必然會依賴于教材，而又無法加入計算機新技術(shù)、新理論科學(xué)等知識內(nèi)容。因此教學(xué)大綱必須結(jié)合專業(yè)的特點、培養(yǎng)方向制定切實可行的教學(xué)大綱，不能拘泥于教材。在對課程性質(zhì)定位中，我們就將《微型計算機原理》定位為專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，服務(wù)于整個專業(yè)課程體系；在教學(xué)內(nèi)容要求、學(xué)時分配上，對各個知識點進行了嚴格要求，例如“了解”、“掌握”和“理解”，讓教師在教學(xué)和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都有指導(dǎo)作用。同時我們對教學(xué)大綱的制定沒有嚴格按照教材章節(jié)順序及內(nèi)容來制定，而是對教材內(nèi)容進行相關(guān)處理，例如我們就將“Intel 80x86微處理器”中8086的引腳信號、工作模式及操作時序等教學(xué)內(nèi)容進行刪減，而增加了Intel微處理器各個發(fā)展階段的典型CPU介紹。
3 《微型計算機原理》課程教學(xué)方法與手段的改革
3.1 采用啟發(fā)式教學(xué)方法
啟發(fā)式教學(xué)方法是通過教師啟發(fā)學(xué)生積極思考，使學(xué)生能主動地掌握知識，引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)。為了達到較好的教學(xué)效果，我們進行了充分的備課，一方面對《微型計算機原理》課程的地位、作用牢牢把握，吃透教學(xué)大綱，另一方面又認真研究教材，弄清微型計算機原理的基本理論。在講課過程中，我們對整個內(nèi)容進行整體把握，對每一章的內(nèi)容都提出相應(yīng)的問題，從而讓學(xué)生跟隨教師的講課進行思考，啟發(fā)學(xué)生在將來一章將涉及那些內(nèi)容。例如，在講計算機系統(tǒng)概論中，我們就一改過去，直接給學(xué)生提出了“什么是計算機”、“什么是電子計算機”、“什么是微型計算機”，有些同學(xué)馬上會想到計算機就是電腦，但實際上這只是狹義上的一個定義，而廣義上應(yīng)該說“能夠計算處理的機器”，這樣我們不失時機地提出后續(xù)問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。這種教學(xué)方法，讓學(xué)生帶著問題去聽講學(xué)習(xí)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的意識和能力。
3.2 突出理論知識的實際應(yīng)用
作為專業(yè)基礎(chǔ)理論課，由于《微型計算機原理》課理論性強，重點、難點多，具有很強的抽象性，因此如何改進教學(xué)方法，使學(xué)生樹立起濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果是很大的關(guān)鍵。而理論結(jié)合實際，將抽象的理論轉(zhuǎn)化為具體的實際應(yīng)用，這樣既能激發(fā)起學(xué)生興趣，又能引導(dǎo)學(xué)生進一步去學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論。例如，在講存儲系統(tǒng)中，很多教材都會著重存儲器的工作原理，而大學(xué)本科中也會花很大時間去講授這些非常抽象的理論知識，我們經(jīng)過仔細研究教學(xué)大綱并結(jié)合實際，對教材進行了較大的處理。首先，我們結(jié)合當(dāng)前計算機的所有存儲器，理論與實際相結(jié)合進行講解存儲器的特點、作用；其次，在對存儲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析時，我們引入Windows操作系統(tǒng)中大家比較熟悉的虛擬存儲技術(shù)及預(yù)存取技術(shù)，這樣自然引導(dǎo)了學(xué)生的對理論知識學(xué)習(xí)的興趣；最后，在對存儲器擴充時，我們自然地提出大家熟悉使用到的內(nèi)存或顯存中由多個存儲芯片組成，提出了存儲器容量和位寬的擴展，而容量和位寬正是我們選擇存儲器中的兩大重要性能指標。
3.3 講與練相結(jié)合，引入學(xué)生討論環(huán)節(jié)
在理論教學(xué)中，針對一些理解性又需掌握性的知識，采用傳統(tǒng)應(yīng)試教育中的多做多練也是一種好辦法，教師通過課程內(nèi)容的講解，然后布置適當(dāng)?shù)木毩?xí)，在習(xí)題中進行分析和討論。通常教師必須做到選題具有代表性，它既不是難題也不是繁題，而是具有一定的討論和引申的內(nèi)容，是在大綱要求學(xué)生掌握理解的內(nèi)容。通過習(xí)題的練習(xí)和討論，加強加深學(xué)生對基本概念和基本理論的理解，起到舉一反三、觸類旁通的作用。在討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生可能會提出新的問題，而正是這些新的問題，又可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨立思考的能力。在《微型計算機原理》課程中，我們基本做到每次課都有課內(nèi)和課外作業(yè)，通過講與練結(jié)合學(xué)習(xí)原理性知識。
3.4 加強實踐環(huán)節(jié)，重視實驗實訓(xùn)
為了使學(xué)生加深對基礎(chǔ)理論的理解，我們加強了實踐環(huán)節(jié)，對實驗實訓(xùn)尤其重視。在此，我們精心設(shè)計了每一個實驗實訓(xùn)項目，編寫了相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書，通過實驗?zāi)M使學(xué)生熟悉掌握整個微型計算機系統(tǒng)的軟、硬件及其之間的關(guān)系。微型計算機從硬件原理組成來分有CPU（由運算器、控制器兩者集成）、存儲器、輸入/輸出部分組成，實驗中通過運算器芯片、寄存器芯片、半導(dǎo)體存儲芯片、輸入開關(guān)、輸出指示燈進行模擬連接，實現(xiàn)對整機認識和理解。而對微型計算機軟件，我們通過微機指令與匯編部分實驗實訓(xùn)來加深了解。
3.5 多媒體輔助教學(xué)及幻燈片的引入
計算機原理具有很強的抽象性和技術(shù)性，其教學(xué)內(nèi)容難于通過傳統(tǒng)的教學(xué)手段實現(xiàn)對計算機直觀、形象的描述，因此我們引入了多媒體教學(xué)手段，將所有的教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片形式，對比較抽象的工作原理和工作過程以動畫的形式表現(xiàn)出來。采用這種教學(xué)手段，使得更加直觀、形象和易于理解，具有較強的吸引力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了便于學(xué)生的觀看和自習(xí)，我們將所有課件都發(fā)給學(xué)生，供課后的學(xué)習(xí)。
4 《微型計算機原理》課程的教學(xué)實踐分析
《微型計算機原理》課程在我院從05級計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)整合重組后開設(shè)，今年又在06級繼續(xù)開設(shè)。通過兩年多的教學(xué)實踐，在深化教學(xué)改革中，我們將教學(xué)大綱、教材、多媒體輔助教學(xué)及課件、實驗指導(dǎo)等提供給學(xué)生共享。在嚴格把好學(xué)生考試關(guān)的情況下，我們對學(xué)生不進行任何試卷的泄漏和復(fù)習(xí)，要求學(xué)生按照教學(xué)大綱以及相關(guān)資料進行復(fù)習(xí)，對05、06級學(xué)生成績統(tǒng)計分布如圖所示。
對上圖看出，06級基本上符合正態(tài)分布，成績分布主要50－79分之間，且在該分數(shù)段06級比05級增加了17人，總體成績06級學(xué)生成績也明顯好于05級。而由于我院05級計算機應(yīng)用（2）班中接近一半學(xué)生是屬于五年一貫制（共48人，五年一貫制學(xué)生共23人），因此假如進行適當(dāng)修正，從50分－100分段的學(xué)生也能正態(tài)分布。
5 結(jié)束語
綜合課程教學(xué)實踐情況，我們在提高教學(xué)水平，完善教學(xué)質(zhì)量同時，課程的建設(shè)與發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就，對培養(yǎng)學(xué)生在硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的實際問題解決能力中起到積極的作用，對培養(yǎng)學(xué)生在計算機體系結(jié)構(gòu)思想上提高了認識。但是教學(xué)的改革與實踐并不能一蹴而就，需要一個不斷的深化過程，就如同樣的我們統(tǒng)計分析中，同樣的教學(xué)教法，06級要好于05級。因此教學(xué)的改革與實踐涉及的方面比較多，科學(xué)技術(shù)及知識在不斷的發(fā)展，不光是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及教學(xué)實踐進行發(fā)展和改革，而廣大的學(xué)生和教師也需要自身的發(fā)展及改革，這樣才能推動整個教學(xué)質(zhì)量和效果的提高。
參考文獻：
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引言
人類社會一直從自然界獲取、處理、分析、交換、傳遞和利用信息。在經(jīng)濟全球化深入發(fā)展的今天，信息化已成為社會生產(chǎn)力發(fā)展和人類文明進步的重要動力，信息技術(shù)已成為社會經(jīng)濟增長的“命脈”。因此，當(dāng)今世界許多國家都加強了信息技術(shù)人才的培養(yǎng)。而“通信原理”這門課程主要講述了信息的傳輸、交換的基本原理，具有很強的實踐性、應(yīng)用性，所以根據(jù)我國培養(yǎng)信息技術(shù)人才的要求，在信息與通信類專業(yè)高等教學(xué)大綱中，“通信原理”被設(shè)置為一門大學(xué)必修、考研必考的專業(yè)基礎(chǔ)課程。而且由于通信技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷交叉融合，計算機類專業(yè)也把“通信原理”作為一門重要的專業(yè)課。但是計算機類專業(yè)畢竟不同于通信類專業(yè)，許多與“通信原理”課程相關(guān)的前續(xù)課程（如高頻電路、信號與系統(tǒng)等）計算機類專業(yè)的學(xué)生可能并沒有學(xué)過，所以兩個專業(yè)的“通信原理”教學(xué)不能使用相同的教學(xué)方法。2008年下半年我給本校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的同學(xué)講授了 “通信原理”這一課程，通過這次教學(xué)實踐，我對計算機類專業(yè)的“通信原理”教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容有了一些感
受，下面就此談些體會。
一、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
“通信原理”是計算機類專業(yè)學(xué)生接觸到的一門通信類課程，由于不是計算機領(lǐng)域最基礎(chǔ)的內(nèi)容，而且課程內(nèi)容也比較難，學(xué)生可能會缺乏學(xué)習(xí)動力。而學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等內(nèi)部動機因素，會促使學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，所以如何能夠讓學(xué)生們在課程學(xué)習(xí)過程中繞有興趣地學(xué)習(xí)相對乏味的基礎(chǔ)理論是教學(xué)中的關(guān)鍵問題。經(jīng)過實踐，我總結(jié)出以下幾點：
（1）介紹計算機專業(yè)為什么要學(xué)習(xí)通信原理。“通信原理”是一門通信類專業(yè)基礎(chǔ)課程，計算機類專業(yè)學(xué)生可能會認為這與他們所學(xué)的專業(yè)并沒有什么聯(lián)系，這樣他們可能會對這門課程的學(xué)習(xí)不重視，從而影響學(xué)習(xí)效果。對此，在課程學(xué)習(xí)之前，我就首先大概地給學(xué)生介紹一下現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)的交叉融合，讓他們認識到通信技術(shù)已經(jīng)越來越多地滲入到計算機領(lǐng)域當(dāng)中，不懂通信技術(shù)的計算機類專業(yè)畢業(yè)生不符合國家培養(yǎng)人才的要求，也不符合社會工作的要求。而且現(xiàn)在高等大專院校的計算機類專業(yè)和通信類專業(yè)有許多相同的或相類似的專業(yè)課程，很多用人單位在招聘工作人員時也并不區(qū)分計算機類專業(yè)和通信類專業(yè)的畢業(yè)生。關(guān)于這一點，為了引起學(xué)生的興趣，我以當(dāng)前學(xué)生比較關(guān)心的公務(wù)員考試為例，指出公務(wù)員報考簡章里專業(yè)要求欄一般都將計算機類專業(yè)和通信類專業(yè)作為同一專業(yè)對待。
（2）例舉與計算機專業(yè)相關(guān)的例子。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，應(yīng)將知識點多與計算機專業(yè)的內(nèi)容相聯(lián)系，多例舉一些與計算機專業(yè)相關(guān)的例子。譬如，在講解數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)時，介紹完數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本框圖之后，提出通過網(wǎng)線連接的計算機通信系統(tǒng)就是一個典型的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的例子。由于這個例子是計算機類專業(yè)的學(xué)生所熟知的，所以他們可以進行比較思考，從而更好的理解什么是數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，學(xué)習(xí)這種通信系統(tǒng)的興趣也可以被激發(fā)出來。
（3）提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成功感。“通信原理”課程對于通信類專業(yè)學(xué)生來說已經(jīng)具有相當(dāng)大的難度和理論深度，所以計算機類專業(yè)學(xué)生肯定更容易覺得這門課程難學(xué)。為了消除學(xué)生的這種心理，教師要密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，對于學(xué)生的進步和成長點，給予適當(dāng)?shù)墓膭睢＠纾谡n堂上提出一些比較簡單的問題引導(dǎo)學(xué)生回答，在學(xué)生回答出正確答案后，要立即表示由衷的肯定和內(nèi)心的喜悅，這樣學(xué)生們學(xué)習(xí)的成功感會被激發(fā)。從而學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性也會大為高漲。
二、確定適合的教材及教學(xué)內(nèi)容
（1）認真選取教材。教材的好壞直接影響到教學(xué)質(zhì)量，目前通信原理國內(nèi)的教材繁多，但以西安電子科技大學(xué)樊昌信教授的“通信原理”（國防工業(yè)出版社出版）最為經(jīng)典。這本教材內(nèi)容豐富、詳盡，知識點覆蓋面廣，理論體系也比較完整。但這本教材是針對通信類專業(yè)的，它要求學(xué)生先修過電子電路、高頻電路、信號與系統(tǒng)等電類基礎(chǔ)課，而計算機類專業(yè)學(xué)生并不符合它的要求。在分析比較了幾種教材的基礎(chǔ)上，我選取了中國通信工程學(xué)院沈振元教授的“通信系統(tǒng)原理”，這本教材的最大特點是增加了確知信號的分析這一章內(nèi)容，由于計算機類專業(yè)的學(xué)生沒有學(xué)過信號與系統(tǒng)，所以他們沒有建立頻域的概念，而通信系統(tǒng)的分析推導(dǎo)方法往往從時域和頻域同時展開，確知信號的分析這一章介紹了傅立葉變換的基本概念和性質(zhì)，可以彌補學(xué)生在這一方面知識的不足。而且這本教材里的基本概念和基本原理解釋得都非常清楚，沒有先修課程背景的計算機類專業(yè)的學(xué)生比較容易理解。在確定主體教材的基礎(chǔ)上，同時可以建議學(xué)生將西安電子科技大學(xué)樊昌信教授的“通信原理”作為參考書，這樣可以給學(xué)生業(yè)余學(xué)習(xí)提供便利，真正做到主輔教材的有機結(jié)合。
（2）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。通信原理內(nèi)容涉及范圍比較廣泛，針對計算機類專業(yè)的特點，有必要對教學(xué)重點、時間長短進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，也體現(xiàn)了因材施教的原則。例如, 在數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)分析中, 選擇2ask、2fsk、2psk、2dpsk等基本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為必學(xué)內(nèi)容,要求學(xué)生掌握這些典型數(shù)字調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)、解調(diào)、帶寬分析、畫圖分析和抗噪聲分析等內(nèi)容。而將多進制調(diào)制技術(shù)和現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)列入知識提高部分, 僅進行簡單的介紹, 以知識擴展為目的, 不做應(yīng)會要求。
三、采取適合計算機類專業(yè)的授課方式
“通信原理”原本是通信類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，把它引入到計算機類專業(yè)的教學(xué)時，應(yīng)該采取與通信類專業(yè)不同的教學(xué)方式。開課之初應(yīng)該先向?qū)W生介紹一下通信發(fā)展簡史，使學(xué)生對通信有個大概的了解。簡述通信的過去、現(xiàn)在和未來, 從最原始的通信手段講到最先進的通信手段,可以使學(xué)生被通信的豐富內(nèi)涵深深吸引。這樣學(xué)生可以輕松愉快地了解整個課程體系的結(jié)構(gòu), 認識到學(xué)好這門專業(yè)課對后續(xù)學(xué)習(xí)和今后參與工作的重要性。另外對于課程所選教學(xué)內(nèi)容，也要基于計算機類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)有所側(cè)重點，因為計算機類專業(yè)課中并不考慮噪聲的問題，所以我們講解各種通信系統(tǒng)時應(yīng)該把重點放在原理講解上，抗噪性能的分析只要學(xué)生了解就行了。
四、改進考核方式
課程考核是教學(xué)工作的重要組成部分，也是學(xué)生最關(guān)注的一個環(huán)節(jié)。從我的教學(xué)實踐看來，有部分學(xué)生在平
時上課時根本不認真聽講，他們往往只在考前一個星期左右“突擊”，這種為了應(yīng)付考試的“臨時抱佛腳”的學(xué)習(xí)方法，不僅很難掌握通信原理的基礎(chǔ)知識。而且時間一長，便全遺忘了。我們教學(xué)的目的不是讓學(xué)生為了考試而學(xué)習(xí)，而是為了學(xué)生在學(xué)得知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力。因此，為了端正學(xué)生的學(xué)習(xí)目的，以達到課程的教學(xué)目標，就必須改進課程考核方式。在這次通信原理的教學(xué)實踐中，我將書面考試成績和平時成績按一定百分比計入總體考核成績，其中書面考試成績占80%，包含平時作業(yè)、出勤率和課堂回答問題情況在內(nèi)的平時成績占20%，這樣可以鼓勵那些基礎(chǔ)雖差但平時學(xué)習(xí)認真努力的學(xué)生。上面的考核方式中，書面考試成績還是占了主要地位，所以課程書面考試上的題型也要認真考慮。為了避免學(xué)生死記硬背，不求甚解，我們應(yīng)該減少客觀題題量，加大需要理解基本概念的這些主觀題題量。以考核模擬調(diào)制系統(tǒng)這部分為例，我們應(yīng)該讓學(xué)生思考“什么是調(diào)制制度增益”、“調(diào)制制度增益的物理意義是什么”這些基本問題，而不是讓學(xué)生去死記各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制制度增益結(jié)果，這樣即使他們將結(jié)果記得再準確，不理解基本概念，對學(xué)習(xí)該門課程也沒有絲毫的幫助。
五、結(jié)束語
以上只是我在計算機類專業(yè)通信原理課程教學(xué)中的一些體會，但在具體的教學(xué)實踐過程中，還可能存在很多
關(guān)鍵詞： 《計算機組成原理》 硬件實踐教學(xué) 課程體系 教學(xué)方法 工程化實踐教學(xué)
在我國大多數(shù)高校的計算機課程教學(xué)中，《計算機組成原理》作為一門重要的理論和硬件基礎(chǔ)課程，其中的實踐環(huán)節(jié)（硬件實踐實驗）占較大的比重。目前，不少高校的計算機專業(yè)在《計算機組成原理》的理論教學(xué)和實踐實驗中普遍存在“重軟輕硬”現(xiàn)象[1]，使得學(xué)生對計算機組成的理論和硬件的結(jié)合理解流于表面，特別是在理論和硬件實踐教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容和硬件實驗設(shè)備嚴重落后于當(dāng)前工業(yè)界的最新技術(shù)發(fā)展，使得培養(yǎng)出的學(xué)生嚴重不符合社會企業(yè)的需求，即無論是在理論理解方面，還是在硬件實踐方面，都不足以承擔(dān)計算機硬件方面的設(shè)計與開發(fā)工作。因此，如何適應(yīng)工業(yè)界對畢業(yè)生理論和實踐能力不斷增強的需求，改革《計算機組成原理》及相關(guān)課程體系，提高計算機理論和硬件教學(xué)水平，提高學(xué)生對理論的理解和實踐動手能力已成為當(dāng)前高校計算機專業(yè)教學(xué)面臨的重要課題。
1.當(dāng)前《計算機組成原理》課程教學(xué)存在的主要問題
當(dāng)前，我校在計算機類、電子類、物聯(lián)網(wǎng)類、軟件工程類專業(yè)均開設(shè)了《計算機組成原理》課程，理論教學(xué)內(nèi)容、目標基本一致，但硬件實踐教學(xué)存在問題，主要表現(xiàn)在以下三個方面：
（1）偏重理論教學(xué)，忽視或輕視硬件實踐教學(xué)，硬件實踐課時被迫刪減。
在《計算機組成原理》課程中，理論是基礎(chǔ)，但是要深入理解計算機基本原理及體系結(jié)構(gòu)等理論必須結(jié)合硬件實踐[1]。但是硬件實踐實驗教學(xué)由于培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱及硬件實踐教學(xué)設(shè)備等，很多高校普遍在計算機專業(yè)的教學(xué)中輕視硬件實踐教學(xué)的建設(shè)，理論教學(xué)占很大比重，總學(xué)時確定后，硬件實踐教學(xué)課時只能被迫刪減，以至于無法保證硬件實踐教學(xué)的質(zhì)量，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)硬件知識和動手實踐的積極性不高，最終的結(jié)果就是理論和實踐相分離，理論知識沒有深入的理解，實踐能力沒有得到很好的培養(yǎng)。
（2）理論和實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，課程計劃沒有與時俱進。
當(dāng)前，大多數(shù)國內(nèi)高校的計算機類專業(yè)，硬件系列課程均包含如下課程：《數(shù)字邏輯電路》、《計算機組成原理》（《計算機組成與結(jié)構(gòu)》）、《微機原理及接口技術(shù)》、《計算機體系結(jié)構(gòu)》等。這些課程開設(shè)選用的教材大多內(nèi)容相近，部分理論仍停留在5年甚至10年以前，知識陳舊，與當(dāng)前工業(yè)界的實際應(yīng)用脫節(jié)，和現(xiàn)代快速發(fā)展的計算機硬件研究和開發(fā)技術(shù)形成明顯的差距。比如有的硬件課程教學(xué)中以74181等淘汰的部件芯片為教學(xué)模型，即使學(xué)會也只能在課堂上用到，對將來的工作沒有什么作用，直接導(dǎo)致對學(xué)生缺少吸引力，教學(xué)效果不甚理想。另外，這一系列硬件相關(guān)課程之間重復(fù)的知識點較多，在課程系列安排計劃上缺乏統(tǒng)一性和合理性。
（3）硬件實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不夠重視，缺少工程化設(shè)計和開發(fā)能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
現(xiàn)代計算機硬件設(shè)計和研發(fā)均已采用軟件和硬件設(shè)計相結(jié)合的方式，并大量使用優(yōu)秀的工具軟件進行開發(fā)和仿真，以及使用硬件開發(fā)板進行驗證和優(yōu)化。在實際教學(xué)中，由于硬件實踐教學(xué)比理論和軟件仿真實驗教學(xué)要復(fù)雜得多，因此很多教師在教學(xué)過程中仍沿用過時的軟件仿真和硬件實驗方法，并且學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中除了進實驗室外，在日常學(xué)習(xí)中無法進行硬件實驗或為硬件實驗做足夠的準備。另外，目前大多數(shù)高校計算機專業(yè)的硬件實驗設(shè)備仍停留在“插線板”時代，只能讓學(xué)生手動連接銅線進行簡單的驗證性和基礎(chǔ)性實驗，如要進行相關(guān)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗，其復(fù)雜度過高，絕大多數(shù)學(xué)生無法完成。
2.《計算機組成原理》課程建設(shè)和改革的具體措施
（1）引進計算機硬件的現(xiàn)代設(shè)計和研發(fā)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的工程化研發(fā)能力。
《計算機組成原理》課程一大部分教學(xué)內(nèi)容圍繞CPU的各個部件展開，但現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容嚴重落后于現(xiàn)代工業(yè)芯片研發(fā)技術(shù)。為跟上時代的步伐，我們引進當(dāng)下大多數(shù)企業(yè)采用芯片研發(fā)流程和設(shè)計語言和工具。具體而言，針對CPU的各個部件教學(xué)，我們引進Logisim[2]和Verilog[3]教學(xué)，以仿真的方式向?qū)W生展示如何設(shè)計選擇器、加法器、寄存器、存儲器、控制器等部件，以及這些部件間如何組合及連接。在此基礎(chǔ)上，我們進一步加入單周期MIPS[4]CPU工程化設(shè)計方法的教學(xué)，介紹如何組合選擇器、加法器、寄存器、存儲器、控制器等部件以構(gòu)成簡單但功能完善即能完成基本加減、移位、分支、跳轉(zhuǎn)等功能的單周期CPU。
為進一步提高學(xué)生的工程化硬件實踐能力，還引進Xilinx公司的FPGA開發(fā)板，加入如何使用FPGA開發(fā)板的實驗教學(xué)內(nèi)容，并指導(dǎo)學(xué)生把已完成的MIPSCPU設(shè)計下載到FPGA上，以真實的硬件實驗驗證自己的設(shè)計，并對現(xiàn)有的設(shè)計做相應(yīng)的優(yōu)化。
（2）加強理論和硬件實踐教學(xué)的結(jié)合，提高學(xué)生對理論的理解和對硬件實踐的能力。
在《計算機組成原理》課程教學(xué)中，理論和硬件知識是相輔相成的，但目前計算機教學(xué)中普遍偏重理論講解，硬件實踐僅僅是驗證性實驗，其對理論的深入理解并無多大幫助。特別是理論知識對學(xué)生來說是一個個單獨的知識點，彼此之間不能夠貫通起來加深對計算機整體硬件系統(tǒng)的理解[5]。比如，學(xué)生學(xué)習(xí)了選擇器、寄存器、加法器、存儲器等理論知識，但不知道如何使用Verilog等硬件編程語言在FPGA等開發(fā)板上實現(xiàn)這些部件。另外，學(xué)生在學(xué)習(xí)CPU控制部件理論后，無法用現(xiàn)有的老舊芯片如74181等把CPU各個部件組合起來，只能依賴現(xiàn)成的已把CPU各個部件組合連接好的硬件開發(fā)板，不了解如何用Verilog等硬件編程語言直接把CPU的各個部件組合以構(gòu)成完整可運行的CPU。因此，在《計算機組成原理》教學(xué)中應(yīng)注意理論和硬件實踐開發(fā)間的結(jié)合，使學(xué)生掌握更完整的理論知識和硬件實踐能力，通過硬件實踐提高其對理論的理解，通過理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)硬件實踐實驗，提高其計算機系統(tǒng)理論和硬件協(xié)同能力。
（3）調(diào)整計算機硬件系列課程的教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系和課程間的銜接。
為適應(yīng)新加入的Logisim、Verilog、XilinxFPGA開發(fā)板等教學(xué)內(nèi)容，我們適當(dāng)調(diào)整計算機硬件系列課程之間的教學(xué)內(nèi)容。比如對《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程，經(jīng)過學(xué)院硬件教學(xué)團隊的協(xié)商溝通，適當(dāng)加入Logisim，Verilog等硬件編程語言的教學(xué)內(nèi)容，并在部分實驗中加入Logisim和Verilog語言實現(xiàn)部分電路。在《匯編語言程序設(shè)計》課程教學(xué)中，針對MIPSCPU設(shè)計，加入MIPS匯編語言的學(xué)習(xí)。在實驗安排中，加入適當(dāng)?shù)腗IPS匯編練習(xí)。總而言之，為了適應(yīng)新的教學(xué)內(nèi)容和方法，加強硬件系列課程體系結(jié)構(gòu)建設(shè)，完善教學(xué)計劃，對硬件系列課程如《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《計算機組成原理》、《微機原理及應(yīng)用》和《匯編語言程序設(shè)計》等課程進行融合、優(yōu)化，既避免知識點的重復(fù)教學(xué)，又加強課程間教學(xué)內(nèi)容的銜接，保證計算機硬件教學(xué)的連續(xù)性和完整性[6]。
（4）探索硬件系列課程教學(xué)方法，提高教師團隊的整體教學(xué)水平。
為加強計算機硬件系列課程教師團隊的協(xié)調(diào)溝通和建設(shè)，使相互關(guān)聯(lián)課程的授課教師有更多的合作和協(xié)作，定期開展硬件系列課程的教研活動，從整體上協(xié)商計算機硬件系列課程的教學(xué)，逐步形成一支由具有較高教學(xué)科研水平的教授領(lǐng)銜，并搭配有一定數(shù)量的副教授和講師的計算機硬件系列課程教學(xué)團隊[5]，從而保證計算機硬件系列課程建設(shè)的連續(xù)性。
為了充分發(fā)揮青年教師的主觀能動性，我們積極改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，借助揚州大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，積極探索研究性教學(xué)，利用“任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法，將實際教學(xué)內(nèi)容分成一個個具體的任務(wù)，并引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上參與討論和解決任務(wù)，使得學(xué)生在討論和交流中解決問題，并逐步引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。該教學(xué)方法可以大大提高大部分學(xué)生的主動性、積極性及團體合作能力。此外，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中注重和學(xué)生的在線交流和互動，通過論壇交流和答疑、在線任務(wù)測試等多種手段，促進學(xué)生的彼此交流和學(xué)習(xí)，提高課堂教學(xué)效率。
（5）豐富教學(xué)資源建設(shè)，引進企業(yè)培訓(xùn)和提高教師實踐教學(xué)能力。
在引進新的教學(xué)內(nèi)容的同時，依托揚州大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，對《計算機組成原理》課程的教學(xué)資源如Logsim、Verilog參考資料、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、硬件實踐實驗指導(dǎo)資料、習(xí)題等全部加入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，構(gòu)建豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源[6-7]，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不受時間和空間的限制，在課堂教學(xué)以外的時間根據(jù)自己的實際情況合理安排課程學(xué)習(xí)。
另外，圍繞課程建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容的改革，我們積極聯(lián)系相關(guān)硬件研發(fā)企業(yè)，邀請其到學(xué)校直接對學(xué)生進行指導(dǎo)。例如Verilog硬件編程語言學(xué)習(xí)和使用經(jīng)驗分享、XilinxFPGA開發(fā)板的使用講解和現(xiàn)場指導(dǎo)，并且根據(jù)企業(yè)實際研發(fā)需求，向?qū)W生進行針對性的授課和指導(dǎo)。
3.結(jié)語
《計算機組成原理》課程具有很強的理論性、實踐性和實用性，其中CPU相關(guān)的知識涉及本科和研究生各個層次，如何讓該課程不再僅僅停留在理論知識的學(xué)習(xí)是該課程建設(shè)和改革必須解決的問題。通過引進符合工業(yè)界當(dāng)前流行技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容和方法，積極引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)和合作，接觸當(dāng)前最新的硬件編程語言、硬件設(shè)計軟件和FPGA開發(fā)技術(shù)，并嘗試調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)實踐動手能力，讓學(xué)生更好地協(xié)作、溝通，從而提高學(xué)生對理論知識的理解和硬件實踐的能力。另外，近幾年我院通過對計算機專業(yè)硬件系列課程進行優(yōu)化和改革，解決硬件系列課程之間缺乏溝通、相互獨立、知識點重復(fù)或者缺乏銜接等一系列問題[4]，加強硬件系列課程間的聯(lián)系，保證計算機硬件系列課程間的連續(xù)性和完整性。
參考文獻：
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[2]Logisim.https：///wiki/Logisim.
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[7]葛桂萍，李云，等.《微機原理及應(yīng)用》精品課程建設(shè)的探索與研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（30）：151-152.
基金項目：
國家自然科學(xué)基金青年基金（編號：61502412），項目負責(zé)人，01/2016-12/2018。
江蘇省自然科學(xué)基金青年基金（編號：BK20150459），項目負責(zé)人，07/2015-06/2018。
1 引言
《計算機組成原理》是一門偏硬的學(xué)科，是計算機與科學(xué)技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課[1]，主要學(xué)習(xí)計算機內(nèi)部的各部件的組成結(jié)構(gòu)、工作原理及相互間的聯(lián)系。隨著計算機技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機內(nèi)部部件的高度集成化，復(fù)雜化，很多學(xué)生普遍感覺《計算機組成原理》這門課程難學(xué)、難懂，概念抽象、感性認識差等，如果用傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難達到教學(xué)的目標；同時這門課程還是很多院校計算機專業(yè)研究生入學(xué)考試的考查科目，所以應(yīng)該找到一種切合實際的教學(xué)模式，在達到本科教學(xué)目標的同時能夠讓學(xué)生們感覺研究生入學(xué)考試這門課程對于他們來說不是一種屏障。鑒于此，我們針對這門課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、方法、手段及實踐四個方面做了改革，并取得了較好的效果。
2 教學(xué)內(nèi)容的改革
在教學(xué)內(nèi)容上，主要遵循本科教學(xué)大綱來循序漸進該課程的講授工作，同時要借鑒每年的考研大綱，找出其出入部分，重點內(nèi)容要重點詳盡地講述，以典型例題來加深學(xué)生的理解，難點問題要找到切入點，讓學(xué)生找到頭緒，步步為盈，例如信息通路部分，可以先畫一個單總線結(jié)構(gòu)的計算機系統(tǒng)來講解信息在各部件間的流動過程，然后再針對某一復(fù)雜具體機型的計算機來疏導(dǎo)它的信息通路，學(xué)生理解起來就會容易的多。對于考研與本科大綱的出入部分作為擴展內(nèi)容講解，主要針對有精力或是有考研目標的同學(xué)。例如輸入輸出部分的幾種數(shù)據(jù)傳輸方式[2]，要深入到每種方式的具體實施過程，而不是局限于表面的了解。
3 教學(xué)方法的改革
在教學(xué)方法上，采用啟發(fā)式教學(xué)和習(xí)題檢測等相融合的方法，注重重點的突出、難點的突破。另外，留給學(xué)生實踐作業(yè)，采用課堂鼓勵等方式調(diào)動學(xué)生的興趣及積極性。使學(xué)生能夠理解單處理器計算機系統(tǒng)中各部件工作原理、組成結(jié)構(gòu)及相互連接方式，具有完整的計算機系統(tǒng)的整機概念，掌握指令集體系結(jié)構(gòu)的基本知識和基本實現(xiàn)方法，最終能運用課堂所學(xué)理論知識對有關(guān)計算機硬件系統(tǒng)中的理論和實際問題進行計算和分析，并能對一些基本部件進行簡單設(shè)計。
4 教學(xué)手段的改革
教學(xué)手段上主要采用板書加多媒體及Proteus仿真軟件并用的方式進行教學(xué)。板書盡量用言簡意賅的詞語來描述問題，讓學(xué)生學(xué)起來達到簡單易懂的效果。對于將計算機的比較抽象復(fù)雜些的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以采用多媒體課件及Proteus仿真軟件將其工作原理和工作過程直觀形象地演示出來。
5 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革
實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要由實驗和課程設(shè)計兩部分組成，因為實驗學(xué)時有限，可以設(shè)計一定數(shù)量的實驗項目、驗證性實驗，加深學(xué)生對各計算機部件的組成和工作原理的進一步理解； 在課程設(shè)計期間可以因材施教，讓學(xué)生綜合運用所學(xué)計算機組成原理知識，采用Proteus仿真軟件，人為模擬各部件單元中的控制信號實現(xiàn)常用部件電路及之間的信息通路的設(shè)計，對于有能力且勇于創(chuàng)新的同學(xué)，可以利用EDA技術(shù)，自主設(shè)計一個組合邏輯控制器模型機，因為EDA技術(shù)很多學(xué)校計算機專業(yè)學(xué)生未開設(shè)此門課程，所以此實驗需要學(xué)生有一定的EDA基礎(chǔ)才能實現(xiàn)。通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進一步加強學(xué)生理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題和設(shè)計的能力。
