医学信息类专业《计算机组成原理》课程教学探讨

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摘要:结合高等医科院校的实际情况,针对医学信息类专业的特点,探讨了《计算机组成原理》课程教学过程中的几点心得。分别从教学内容的选择、教学方法的改进和教学实践的改革等方面作了详细的阐述。

关键词:医学信息;计算机组成原理;教学改革

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0924-02

Teaching Discussion of the Course of Principles of Computer Organization in the Specialty of Medicine and Information

YU Lei, WANG Zong-dian, YANG Song-tao, KAN Hong-xing, DU Chun-min

(Institute of Medicine and Information Technology, Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230031, China)

Abstract: Combined with the situation of high medical college, aimed at the characteristic of the specialty of medicine and information, the teaching experience of the course of principles of computer organization has been discussed and it has been elaborated in the aspects of the selection of teaching contents, the improvement of teaching method and the reform of teaching practice.

Key words: medicine and information; principles of computer organization; teaching reform

随着科学技术的发展,交叉性学科日益增多,医学信息学就是一门涵盖生物、计算机和医学的交叉性学科。随着计算机技术在医疗行业应用的日益广泛,目前国内很多医科类院校相继开设了医学信息类的相关专业。就我校安徽中医学院而言,相继开设了医药信息管理、医药软件开发和医药信息工程监理三个方向的本科专业。由于是培养医药信息的复合型人才,在课程的设置上,除了计算机专业的主干课程外,还有一些医药类及管理类课程,再加上三个方向的本科专业各有侧重点,所以医学信息类专业的课程设置不像工科院校计算机专业那样很深很细。但在我校的教学计划中,三个方向的专业均开设了《计算机组成原理》课程,是三个方向专业中均开设的唯一一门硬件类课。可见,搞好《计算机组成原理》课程教学,对于我校医学信息类专业整体教学质量的提高有着举足轻重的作用。下面,笔者结合本人的实际教学体会,就医科院校医学信息类专业这门课程的教学问题和大家作一下探讨。

1 联系医药背景阐述课程的重要性

目前,有不少学生对硬件类的课程不太重视,认为硬件类课程与他们将来的就业联系不太紧密,可有可无。在一些工科类院校中“重软件、轻硬件”的现象比较普遍,在医学信息类专业中尤为明显。作为该类课程的授课教师,在上课的整个过程中,就应该根据自己的经历告知此类课程的重要性:硬件知识与软件知识如同计算机学科知识的两条手,缺一不可,任何一样学不好,对将来的发展都会有影响。学习计算机,不光要知道“是什么”,还要知道“为什么”。对于医学信息类专业的学生,考虑到他们学习和将来就业的医学背景,特别要联系医药环境说一说:比如作为一个医学信息类专业的学生,将来除了要和医院信息系统HIS打交道外,可能还要接触一些医疗设备,而现在医院的很多检查设备如CT、B超实际上都是计算机,只不过与日常的PC机相比,就是输入设备换了一下。还有在一些沿海城市的医院,医生的处方一开过,护士拿的PDA(实际上就是计算机的一个输出终端)上就显示处方的详细信息,以便护士更好的服务病人。所以,要了解现代化的医疗设备,就必须学习一些计算机的硬件知识,掌握计算机的组成原理。这样比泛泛讲述学生的印象会更深刻。

2 教学内容的选择

就我校而言,医药信息管理、医药软件开发和医药信息工程监理三个方向的本科专业均开设《计算机组成原理》课程,但由于各专业的侧重点不一样,所以在授课的内容和深度上有着不小的区别。

2.1 医药软件开发专业

医药软件开发方向是挂靠在计算机科学与技术专业下,在我校开设的医学信息类的三个专业中,对《计算机组成原理》这门课程要求是最高的,属于专业必修课。

由于本专业的学生在学习这门课程时,已系统学习过《大学物理》、《模拟电子》、《数字电路》、《汇编语言程序设计》等硬件类基础课程,并且在后继课程中将继续学习《微型计算机原理及接口技术》、《计算机系统结构》等硬件类专业课程。而硬件类课程中有些教材上的内容是重复的,所以在上《计算机组成原理》这门课时,要与相关课程的教师沟通,对于前面课程中已系统讲述过和后继课程中将详细讲述的内容可以省略不讲或者一笔带过,而把有限的课时用在《计算机组成原理》这门课本身侧重的内容上。比如:在上第二章运算器时,对于“原码、反码和补码”就可以一笔带过,这部分知识在《汇编语言程序设计》中就已详细讲过;对于“基本逻辑元件”就可以不讲,这部分知识在《数字逻辑》中就已详细讲过;在上第三章存储器时,对于“存储器芯片的扩展”就可以省略不讲,因为在后继课程《微型计算机原理及接口技术》将会详细阐述;在上第四章指令系统时,对于“指令的格式和种类”以及“寻址方式”就省略不讲,这部分知识在《汇编语言程序设计》中就已详细讲过;在上第八章外部设备时,对于每种外设的原理就可以一笔带过,因为后面选修课程《多媒体技术》中会详细阐述。

2.2 医药信息管理方向专业和医药信息工程监理方向专业

医药信息管理方向专业和医药信息工程监理方向专业都是挂靠在信息管理和信息系统专业之下,《计算机组成原理》这门课程在这两个专业中都属专业限选课。在这两个专业中,侧重点与医药软件开发专业不太一样,其开设的计算机类课程主要是软件类的相关课程,而相关的硬件类基础课程没有开设或者要求很低。所以在授课过程中对于所涉及到的硬件基础知识都要讲述,如前面提到的医药软件开发方向专业所省略的内容,而对于一些难度较大的内容,如几种存储器的各自电路组成与结构、硬布线控制器的设计等,就可以不占用上课时间,让有兴趣的学生课下自学。这样,让学生在有限的课时中掌握计算机学科更多的硬件知识,以达到专业选修的目的。

3 教学方法的改进

3.1 运用类比方法帮助学生理解

《计算机组成原理》这门课涉及到的概念较多,非常抽象枯燥。运用类比方法,将难懂的概念和原理类比成他们可理解并接受的事件,然后再扩展成书本上的内容,这样教学效果非常好。

例如,在讲解“总线的仲裁部分”中的“链式查询”方式时,可类比成“学生在食堂排队等着吃午餐”这个情境。餐点是一样一样的出来,每次只能有一个同学吃到(只能有一个部件获得总线的控制权),谁吃到由老师判定(中央仲裁器判定总线的授权)。第一次出来一个包子,因为并不是所有的同学都喜欢吃包子,谁想吃就向老师提出申请(同一时刻,可能有几个部件向总线仲裁器提出总线请求)。在这种方式下,老师会将包子传递给离他最近的同学(链式仲裁优先级最高的部件离仲裁器最近)。如果这个同学刚才没有发出要吃包子的申请,就会传给他的下面同学,依次类推,直到传到刚才第一个发出吃包子请求的同学为止,那么他得到了吃包子的权利(离仲裁器最近的刚才发出请求的部件获得总线的控制权,某个部件只有在它前面所有的部件都没有提出申请的情况下才会获得总线控制权)。这样一来,学生在轻松快乐中就理解了这个原理。

类似的例子还有很多:在讲述“补码”时就可用钟表校准的方法来类比;在讲“总线”时用城市的道路来类比,在讲“CPU内部数据通路”时可用城市自来水管网进行类比[1]等等。这里就不再一一举例了。

3.2 充分利用多媒体课件

《计算机组成原理》课程中很多内容比较抽象、难以理解,如果采用单纯的板书讲述,教学难度很大。为此可充分的利用多媒体课件,将所讲述的内容通过动画并辅以文字解释的形式展现出来,以便学生的理解。如在讲解“指令的执行过程”时,首先将控制器各部分的组成及功能以图解的形式分步显示,然后再以分步动画的形式展示五条典型指令的执行过程,使学生对此内容有更加感性的认识,增强了学习效果。

4 实践环节的改革

在目前很多工科类院校中,《计算机组成原理》的实践环节分为课内实验和课程设计两部分,而由于医学信息类专业的要求不同和课时限制,我校目前仅开设课内实验部分。

首先,为使学生更直观、更全面的理解将要学习的知识,可在讲述该门课程正式内容之前(即在第二章之前)进行2到4个课时的计算机组装实验[2-3]。这个实验是让学生自己动手把计算机的硬件如CPU、内存、硬盘、光驱、主板等进行拆卸及组装,使学生在锻炼实际操作能力的同时也对目前PC 机的内部结构建立起初步的感性认识,为顺利进行后续教学做好铺垫。

接下来的是基于组成原理实验箱的验证性实验,以便学生及时的巩固所学的理论知识。但由于现在的组成原理实验箱元件都是集成好的,无须学生自己动手安装,只要按照原理图正确连线便可看到结果,所以学生对硬件系统组成的理解基本停留在原理图层面。为此,可对实践环节做些改进,引导学生根据原理图和实际使用的器件查阅其实际电气参数及封状等工程说明文档,并要求在实验箱中找出具体的芯片位置,说明实际的数据通路等[4]。这样,在一定程度上改善了医学信息类专业多数学生“偏软怕硬”的状况。

特别提出的是,针对医学信息类专业学生就业的医药背景,可让他们在学习完该课程后参观一下目前医院的几种主要的医疗设备,如CT、B 超等,并请相关医技人员讲一下各种设备的原理及操作方法,以使学生对这门课程的学习意义有更加深刻的认识,真正做到“理论联系实际”。这一点我校正在积极探索中。

参考文献:

[1] 黎慧,刘旭明.计算机组成原理课程教学探讨[J].信息技术,2007(15):85-86.

[2] 穆晓芳,阴桂梅 计算机组成原理在师范院校教学改革的探讨[J].科技信息.2008(35):29-30.

[3] 陆明洲,何菊. 计算机组成原理在农业院校的教学改革探索[J].农业网络信息,2005(10):74-76.

[4] 桑胜举,赵继超,安琦. “计算机组成原理”课程教学探讨[C].武汉:大学计算机课程报告论坛论文集,2008:231-235.