关于提高“计算机组成原理实验”课程教学质量的探索

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇关于提高“计算机组成原理实验”课程教学质量的探索范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要:本文分析了我校“计算机组成原理实验”课程教学现状和存在问题,结合实际教学经验,从实验内容、教学方法、考核制度等方面,对提高该门实验课程教学质量作了一些研究与探索。

关键词:计算机组成原理实验;实验教学;教学质量

中图分类号:G642文献标识码:A

“计算机组成原理实验”是一门重要的专业基础实验课。主要教学任务是培养学生对计算机整体结构的分析、应用、设计和开发能力,系统而完整地理解计算机硬件系统的工作原理。学生通过这门课的学习,要掌握计算机的基本组成与运行原理的基本知识(主要是运算器和控制器),计算机硬件设计、调试和运行维护等多方面的技能。为此,这门课的实验环节就显得尤为重要。在开展好理论教学的同时,对实验教学环节必须给予足够的重视。那么,如何通过改革“计算机组成原理”这门实践性、技术性比较强的课程的实验教学,来提高学生的分析问题、解决问题的能力,是我们比较关心的问题。笔者结合我校教学的实际情况,就“计算机组成原理”实验教学目前存在的实际问题进行了分析,从以下几个方面来探讨如何提高该门课程的教学质量。

1 “计算机组成原理实验”课程教学现状和存在问题

通过这些年的教学,我们发现实验教学环节中存在一些问题,主要表现在:

(1)实验内容及实验方法设计简单,学生对实验过程不求甚解:以前开设的实验全部为验证性实验,老师简单讲解课堂实验的内容及原理,然后学生按照实验指导书列出的步骤验证,在实验过程中大部分同学只是按老师给出的接线方法完成电路连线,而对“为什么这样连线和采用这样的步骤”不加思索,只关心最后的实验结果。对电路中用到的每个芯片的功能及工作逻辑并不深究,无法真实考察每个学生的操作能力。

(2)学生学习的主动性、积极性不够,对实验教学的重视程度不够:学生中普遍存在“重理论、轻实践”的思想,没有认清实验教学在整个教学过程中发挥的重要作用。有些学生课前不预习,做实验时对实验内容、实验目的不明确,感到无从下手。作为实验课指导教师,我们的教学目的就是让每个学生将本节实验所包含的理论知识经过动手实践,作深刻的理解,进而应用到实际中。为了达到这一目的,我们需要为每个实验设置一些要求学生动脑筋的思考点,激发学生对实验目的主动思考,借以帮助他对实验的各个环节认真思考,同时通过这些思考点,指导教师可以具体地了解每一位学生对本节实验课的掌握情况。

(3) 实验成绩评定不规范:多人一组,无法真实考察每个学生的操作能力。对实验报告填写不认真。甚至抄袭,老师不易摸清学生对知识的掌握程度。

2提高实验教学效果的方法与途径

2.1在实验教学体系中引入EDA技术

计算机专业的硬件基础实验课多年来一直采用传统的芯片搭电路的方法,此方法过于陈旧,限制了学生能动性的发挥。现代工程设计,特别是计算机和通信两大领域,自动化设计(即EDA)技术是核心、是关键。模拟、仿真直至虚拟设计,是主要设计手。在计算机组成原理实验的综合与创新实验中引入EDA技术,不但提高了实验效率,也丰富了实验手段。

2.2精心设计实验教学内容

实验内容根据学院实验计划大纲要求来确实,充分考虑了可操作性与可行性。通过实验课的锻炼,使学生掌握计算机主要部件单元的组成原理、熟悉基于EDA技术实验环境下大规模可编程逻辑芯片的应用设计方法及指令系统设计过程。实验内容的设计如表1所示。

序号 实验项目名称 实验类型 实验内容简介

1 运算器实验 验证 用手动操作设计并实现两个8位二进制数进行不同的算术运算和逻辑运算。验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能。

2 时序电路的组成与控制原理实验 验证 用硬件来验证时序电路功能。掌握时序电路的组成原理和控制原理,分析计算机中周期、节拍、脉冲之间的关系。

3 存储器实验 验证 向存储器00-04H地址单元中分别写入数据10～14。

依次读出00-04H地址单元的内容,查看各单元中的内容是否与写入的一致。

4 设计八位ALU实验 设计 利用ispDesignEXPERT软件设计环境,联机对CPLD芯片进行在系统编程,完成芯片的功能设计,实现一个八位运算器。

熟悉大规模可编程逻辑芯片的应用设计及EDA软件的使用。

5 基本模型机设计与实现实验 设计 将各部件单元构造成一台基本模型机,为其定义五条机器指令,并编写相应的微程序,设计机器指令程序,完成指定功能。

6 复杂模型机设计与实现实验 综合 设计实现具有16条基本指令的较为完整的计算机,编写相应的微程序,设计机器指令程序,完成指定功能。

综合运用所学计算机原理知识,设计并实现较为完整的计算机。

2.3实验教学的组织方法

培养学生实验能力和设计创新能力是我们实验教学的重要目标。为此,课堂上教师只是启发性的讲解各模块的工作原理,其余部分全部由学生独立完成。每次实验按图1的流程运行,严格遵循课前预习、课堂训练、实验调试、验收的实验环节。切实培养学生的实践能力。另外,要求学生给出实验重要环节记录手写稿,包括实验进行中遇到的问题及解决方法、回答实验教材中以及教师课堂上提出的思考题,它将贯穿于整个实验阶段,体现学生实际实验的情况,是学生独立实验的一项重要证明。

图1实验过程流程图

2.4构建完善实验考核体系

2.4.1采用学生答辩的方式验收实验

实验结果验收环节是非常重要的,是实验考核的重要参考依据。为了保证学生能够真正在实践中提高自己的动手能力,并且掌握相关的基本原理,必须抓好实验验收环节。在实验结果检查时,需要检查所有的电路设计和实验台演示的完成情况。并且每个学生要讲述实验原理、阐述有哪些创新或改进之处。对每个学生提出3～5个问题。学生现场答辩演示情况可以反映出学生独立思考、独立分析问题和解决问题的能力,能够直观地了解学生是否能够学以致用,达到提高实践动手能力的目标。

2.4.2使用量化的成绩评定方法

实验课程成绩主要由学生的出勤情况、预习情况、实验操作过程和实验报告四个成绩综合评定。其中,实验操作过程为主要评分依据。实验成绩的具体考核方式为:

(1) 出勤情况按次记,每次2分,总分12分,缺课1次扣6分,但无故缺课2次以上,实验总成绩记0分;

(2) 预习按次记,每次3分,总分18分,包括实验准备情况和预习报告,随堂抽查或在实验报告的预习部分体现,缺1次扣6分,但预习最大扣分不超过18分;

(3) 实验操作过程按等级评定,每个等级对应的分数为:A(90)、B(80)、C(70)、D(60)、E(50),占实验总成绩40%;

(4) 实验报告,按等级评定,每个等级对应的分数为:优(90)、良(80)、中(70)、及格(60)、不及格(50),占实验总成绩30%。

综合评定实验成绩为:

实验总成绩=出勤+预习报告+实验操作过程*40%+实验报告*30%

某学生总成绩计算实例,如表2所示。

表2实验成绩评定表

学生 记分项目 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 小计 总成绩

王亮 出勤 √ √ √ √ √ √ 12 12+18+83.3*40%+80*30%=87.3

预习 √ √ √ √ √ √ 18

操作 A B A C A B (90+80+90+70+90+80)/6=83.3

报告 优 良 中 良 良 良 (90+80+70+80+80+80)/6=80

这样记录成绩方便简捷,评定结果一目了然,是建立客观公正实验考核体系的有效方法。

3改革后的效果

课程结束后进行了问卷调查,学生普遍认为这门实验课的内容安排循序渐进,由浅入深,由部分到整体,便于引导初学者打好基础,每一次实验都有清晰的指导思路,这样逐步积累,最终具备对计算机整体结构的分析、应用、设计能力。不仅调动了学生主动学习的积极性、培养了学生的实践能力,还促进了教师业务素质的提高及实验室建设的全面发展。

4结语

笔者根据自己的教学实践,分析了我校计算机组成原理实验存在的问题,并结合当前的技术发展和课程本身发展的需要提出几点可行性措施,使得学生整体的实践动手能力得到提高,在课程设计、毕业设计等方面都取得了明显的成绩。随着计算机技术的不断发展,新的实验设备和实验技术将会进一步引入到实验教学中,为实验教学改革提出新的挑战。实验教师应该在实验教学过程中,根据实验效果和学生的反馈意见不断修订实验内容,丰富实验教学方法,建立科学的考核体系,提高计算机组成原理实验的教学质量,真正培养计算机本科学生对计算机整体结构的分析、应用和设计开发能力。

参考文献:

[1] 方恺晴,张洪杰,方红. 关于提升“计算机组成原理实验”课程教学质量的探讨[J]. 实验室研究与探索,2008,27(3):97-100.

[2] 李彩虹, 屈志毅,刘刚.“计算机组成原理”实验课教学模式探讨与实践[J]. 高等理科教育,2006,66-74.

[3] 颜俊松. 计算机组成原理实验教学研究与探索[J]. 重庆文理学院学报:自然科学版,2008,27(1):101-102.

The Study on Improving the Quality of Teaching in “Experiment teaching of Principle of Computer Organization”

HOU Hong-xia

(Computer and Information Engineering College, Inner Mongolia Normal University, Huhhot 010022,China)

Abstract: This paper analyzes the teaching situation and problems of “Experiment teaching of Principle of Computer Organization” in our school, combination of practical teaching experience, from some aspects such as experimental content, teaching methods, appraisal system, this article did some research and exploration to promote the experimental quality of teaching.

Key words: The Organization Principle of Compute; experimental teaching; teaching quality