计算机组成原理论文

计算机组成原理论文

基于专业规范的“计算机组成原理”课程改革

摘要：以教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会的专业规范为指导，针对计算机组成原理课程的特点，从以专业规范为基础优化教学内容、改进教学方法和丰富教学手段等方面进行了探讨和实践。分析实验教学现状，指出存在的问题，提出通过改编实验设计，加强实验教学过程指导，提高实验教学效果。以专业规范为指导，从理论教学和实验教学两方面为“计算机组成原理”课程改革提出了新的建议。

关键词：专业规范；计算机组成原理；课程改革；理论教学；实验教学

随着计算机和通信技术的蓬勃发展，中国开始进入信息化时代，计算机及技术的应用更加广泛深入，计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出，未来10～15 年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。为此，高等学校肩负着为国家发展和满足社会需求培养多类型人才的重任。在这样的背景下，高校必须正视问题，积极思索与变革，重新审视计算机专业教育的发展方向，与时俱进地推进计算机专业教育改革。

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一

门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用，最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成，并为后续课程的学习奠定基础。但从整个学科的建设和发展，以及对学生专业素质培养的角度来看，这样的要求是不够的。更为重要的是，通过教与学，还应当提高学生对计算机硬件系统的认知能力和设计能力，强化实践意识与能力，培养创新理念与能力，激发学生自主学习、主动探索前沿知识。教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会在2006 年发布了计算机科学与技术本科专业战略报告和专业规范，对计算机专业的发展与教学提出了指导意见。本文探讨以专业规范为指导对计算机组成原理课程进行改革，研究并实践一种有效的教学模式，帮助学生从微观层面掌握本课程知识单元，从宏观层面建立该课程知识体系，使学生准确把握课程的核心内容，全面地构建整机系统，进而培养学生的专业素养和综合能力。

1 计算机科学与技术专业规范

教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会（以下简称教指委）在广泛深入的调查研究基础上，借鉴国际上计算机专业办学的发展与现状，结合我国计算机教育的实际情况，对计算机专业本科教育的发展方向和办学单位的专业发展提出了指导性意见，并制定了具体的《专业规

范》。

教指委在计算机科学与技术专业发展战略研究报告和专业规范中提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议，将计算机学科分为三种类型四个方向，即：科学型（计算机科学方向CS）、工程型（包括计算机工程方向CE 和软件工程方向SE）、应用型（信息技术方向IT）[1]。针对每个类型的每个方向的特点和要求，专业规范从学科方法论、培养目标与规格、教育内容和知识体系等方面进行了详细的规划，提出了富有建设性的指导意见。

专业规范中明确指出，“计算机组成基础”是计算机科学方向和计算机工程方向的核心课程，并且对实验、综合性课程设计和核心的教学内容提出了规范要求。在软件工程方向和信息技术方向，“计算机组成基础”是核心知识领域计算基础（SE-CMP）和平台技术（IT-PT）的核心知识单元[1]。专业规范根据课程体系对每一门课程内容、知识要点、学习目标等都进行了详细的设计与组织。在专业规范中，“计算机组成基础”的理论教学课时一般为48～56，实验课时一般为8～16，是计算机体系结构、操作系统、嵌入式系统和计算机网络等课程的先修课程，重点涵盖了计算机运算、存储系统组织和结构、功能组织等多个知识单元。本文主要探讨在专业规范的指导下，“计算机组成原理”课程的教学改革

与建设。

2 课程内容组成及改革

2.1 课程改革的基本原则。教指委的专业规范为计算机组成原理教学大纲和教学计划的制定，以及课程在课堂教学和实验教学上提供了指导性的意见，是我们推进课程改革的重要参考。以教指委专业规范为指导，结合学校的实际情况是计算机组成原理课程改革的原则之一。在具体的教学过程中，课程改革必须依据计算机组成原理课程的教学目标、内容和特点。其次，课程改革还应当联系学校的实际情况，如学校育人目标的定位、学校的教学与实验条件、学生的知识基础等。教指委的战略报告中也明确了提出了这种改革思路。因此，在综合分析了学校和学生的实际情况后，我们确定了注重知识结构的特色和执行深度，加强学生实践操作思维与能力的培养，因人而宜地进行点面结合的改革原则。第三，在信息化时代，社会竞争压力日益激烈，学生就业压力不断增大，学生在学校在课堂学到的方法、知识与能力将直接影响到学生在竞聘和后续发展的竞争力，例如，企业等用人单位在招聘人才时关注学生的以学习能力为代表的发展潜力和动手能力，因此，课程改革的推进，应当兼顾国家的需要、社会的需求和企业的要求。为此，我们基于上述原则，从教学指导思想和教学方法两个方面，从知识讲授和能力培

养两个层次上，对“计算机组成原理”课程改革进行了详细设计与组织，建立了一套有效的教学模式，帮助学生从宏观和微观两个层面系统地掌握课程知识，进而培养学生学习和探索知识的意识、兴趣和能力。

2.2 课程改革与实践(1）优化教学内容和教学组织方法.针对本门课程的要求和特点，我们对教学内容进行了优化设计，提出了宏观与微观分层讲授，相互贯穿的教学组织方法。内容组织方面，在宏观上强调对部件的功能及整机系统的需求进行分析与讲解，在微观上重点强调实现这些功能的各组成部件的结构、设计与工作原理。通过分析比较国内外一些大学同类课程的教学内容、实施方法和教学改革后发现，这些学校在课程的教学内容上差别基本不大，核心知识单元主要包括：数据在机器中的表示、存储器的组织与结构、指令系统、中央处理器、总线系统和外围设备与接口等[2-3]。在课时有限的情况下，为了高效地完成教学任务，达到教学目标，我们本着把握基础、突出重点、明确主线的方针对本门课程知识点进行了分析与优化，尤其是存储系统、中央处理器和I/O 技术等知识领域。对专业规范要求的每个知识单元和教材的每一章，明确其中必须掌握的基础知识和重点，加强与之结合实例内容；对仅仅要求了解的和一些比较容易掌握的的内容，以引导学生自学为主，减少其课堂教学时间；