计算机组成原理的教学实践分析与探讨

熊礼治

【摘要】计算机组成原理是计算机科学与工程技术专业的一门核心课程，它的特点是面广、内容多、难度大、更新快、是基础课与专业课承上启下的部分。本文介绍计算机组成原理教学实践中会经常遇到的问题及解决方法的探讨，为合理规划教学内容，优化教学方法提供新思路。

【关键词】计算机组成原理 教学实践 教学方法

【中图分类号】TP301-4；G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）11-0238-02

前言

“计算机组成原理”是计算机科学与工程技术专业的主干核心基础课，包含硬件部分和软件部分，起着承上启下的作用。如何把握课程的主线和重难点，对各知识点进行整体分析，构建知识图谱，让学生扎实掌握计算机系统各部分的工作原理，培养创新理念和创新能力，是该课程教学实践中需要探讨和解决的问题。

一、教学实践中存在的问题

（一）教学内容安排不够合理

目前很多高校所用的教材是以前的版本，没有及时更新。当前的计算机技术发展迅速，原先的硬件设备都发生了非常大的变化[1]。如何在教学过程中引入新技术、新计算机硬件系统以开阔学生的视野、培养学生的创新能力是一个挑战。这样需要让学生从简单的内容一步一步过渡到新技术的内容上。此外，教学内容的重难点划分不够清晰，导致学生把握不住重难点。

（二）知识结构图没有形成

计算机组成原理课程具有面广、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点，这样就对知识结构图的形成是非常必要的。计算机的五大部件内容是相互联系的，不是独立的。通过构建不同层级的知识图谱能让学生更好的理解计算机组成的各个部件。

（三）教学方法单一

传统的教学方法都是采用讲授式方式，给学生灌输相关的概念，而没有让学生理论联系实际的去理解计算机组成的原理。比如，讲授运算器和运算方法时，单一的阐述计算机的运算器是怎么工作的，而不对运算器为什么会这么工作进行讲解。学生只知其然而不知其所以然。计算机的运算器和普通人工计算的规则是紧密结合的。只有先归纳出人工计算的特点，才发展得到计算机的运算规则。如果采用对比方法和计算的演化方法去讲解，可以让学生理解得更加透彻。

二、教学过程改进的措施

（一）优化教学内容

在傳统教学内容的基础上，应结合当今计算机技术的发展，适当增加有关计算机各部件的演变历史和最新技术的知识。“计算机组成原理”课程的内容组织及重难点的划分，应该从整机概念出发，是以“冯诺依曼“计算机体系结构的五大部件内容为主线，以其内部结构和工作原理为重难点，然后对每一部件的重难点也需要进行明确划分。

（二）创建整体知识结构图

知识结构图是通过可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互联系。是对知识理解的一种非常好的方法。此外，为了更好加深对知识的理解，还应当加上一些对比的内容，让很容易混淆的知识点能够更好的掌握。如在存储器的知识结构中，会有Cache与内存层次，和内存与外存层次。这两者在映射方式，替换策略上是相同的，但两者产生的目的不一样。前者是为了弥补CPU速度上的差异，后者是为了弥补内存容量大小上的差异；如在指令系统的知识结构中，会有机器指令系统和微指令系统，这两者都是指令，但作用的对象不同。一条机器指令对应的是一个微程序，而一个微程序是有多个微指令构成的，两者不在一个层级上。并且两者的指令格式也不尽相同。因此，在讲解上述内容时，需要对这些易混淆的知识进行区别讲解，并构建知识结构图。

（三）使用多元的教学方法

启发式教学是指教师有意识地提出一些需求、现象或问题，引导学生主动去思考、探索与讨论，让学生真正成为教学过程中的主体[2]。如讲解中央处理器CPU时，首先让同学们去思考下CPU是怎么一步一步实现操作的？

类比教学是指在授课过程中将一些概念、策略和思想等与现实生活中的生动事例进行关联、类比，从而将学生可能认为抽象的概念、理论形象化、生动化，使其掌握知识更牢靠。

结语

计算机组成原理作为计算机科学及工程技术专业的骨干课程，其教学面临诸多问题，为了提高教学质量，培养学生的创新能力，必须进行教学改革。在教学过程中通过合理优化教学内容，把握教学重难点、创建整体知识图谱和多元的教学方法来提高教学的效率，提高学生的创新实践能力，培养出全面发展的综合性人才。

参考文献：

[1]周骏. 计算机组成原理课程教学改革思考[J]. 西南师范大学学报（自然科学版）， 2014， 39（6）：161-165.

[2]曲大鹏，薛建生，范铁生. 启发式教学法在“计算机系统结构”教学中的应用[J]. 辽宁大学学报：自然科学版，2010， 37（3）：218-220.