计算机实验总结大全11篇

计算机实验总结篇（1）

关键词：实验；课程设计；实践教学

中国分类号：G642

文献标识码：B

“计算机组成原理与系统结构”课程综合了“计算机组成原理”和“计算机系统结构”两门课程的要求，是应用型本科计算机专业的专业基础课、计算机硬件与结构方向非常重要的一门课程。其实践课主要是为了让学生建立计算机的整机概念，加深对计算机“时空”概念的理解和对计算机系统性能评测的应用，提高应用集成电路的基本技能，培养和提高独立工作能力、实际动手能力、分析和解决问题的能力。

1实验设备

2003年初我院加大实验室建设投入，全面改善实验室条件，添加了30台西安唐都科教仪器公司推出TDN-CM++计算机组成原理与系统结构教学实验系统。该系统通过对各计算机部件和多种模型计算机的设计及实现而高水平地支持“计算机组成原理”课程的实验教学，并通过对指令设计方法、时空并行性、指令并行性等多种计算机体系结构的设计和研究来开展“计算机系统结构”课程的实验教学。

2实验目标和内容

运算器组成实验目标是要求学生加深理解运算器的基本组成、工作原理，熟悉简单运算器的数据传送通路；掌握算术逻辑部件的功能原理及74LS181的功能；掌握移位电路的工作原理和使用方法；掌握运算器中通用寄存器的工作原理和使用方法；掌握运算器中运算结果判断电路的工作原理和实现方法。实验内容主要是验证运算器的8位加、减、与、移位、进位、直通功能；验证4位乘4位功能。按给定的数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。其中大部分属于简单的验证式实验。还可以让学生自行探索实验步骤和任务。比如，学生验证完运算器的加运算之后，再让学生自行探索减法的实验步骤并完成相应任务。

存储系统实验目标是要求学生理解计算机主存储的作用，掌握存储器的构成；掌握半导体静态随机存取存储器(RAM)的工作原理及读写方法；掌握用存储器芯片构成主存储器时，如何进行字/片选技术，了解使用半导体存储器电路时的定时要求。实验内容主要是对存储器存储单元进行先写后读，属于简单的验证式实验。还可以让学生自行设计实现存储器容量的扩展。

控制器实验目标是要求学生加深理解计算机控制器中时序控制部件、指令部件、地址部件、操作控制部件的基本组成和工作原理；掌握微程序控制器的基本组成、微指令格式、设计方法、写入过程、执行过程；掌握硬布线控制器的组成原理和设计方法。实验内容主要是微程序控制器中微指令编制、写入、执行过程；硬布线控制器的指令执行过程。属于有一定难度的验证式实验。还可以让学生根据设备本身的系统结构设计微程序、写入并运行。

总线控制实验目标是要求学生熟悉总线的概念、作用及特性；掌握用总线传输数据的控制原理和方法；掌握总线仲裁的方式及方法。实验内容主要是控制总线实现数据由输入设备通过总线向通用寄存器或者存储器传送。属于验证和设计式实验。

模型计算机实验目标是要求学生通过模型计算机实验理解计算机的工作原理、性能评价标准和方法，以及计算机的“时空”概念。建立计算机的整机概念，为后边的模型计算机的设计打下基础。实验内容主要是基本模型计算机实验，复杂模型计算机实验，用CPLD实现模型计算机实验，基于RISC处理器的模型计算机实验，基于重叠技术的模型计算机实验，基于流水线技术的模型计算机实验。属于验证式实验。

3课程设计的目标和内容

在学期快要结束的时候，专门留出来一两周时间让学生进行“计算机组成原理和系统结构”的课程设计，主要内容是模型计算机的设计。要求根据设备情况，自行设计指令系统(包括算术逻辑运算指令、访存指令、转移控制指令、I/O指令和停机指令)的微程序来控制模型计算机实现功能。并且要求各组课程实践人员设计的指令系统各不相同，基于的设备或技术也不相同。比如设计指令系统实现基本模型计算机、基于CPLD的模型计算机、基于RISC处理器的模型计算机、基于重叠技术的模型计算机、基于流水线技术的模型计算机。

4考核方法

实验报告主要包含预习报告、原始记录和总结报告三部分。学生在做实验之前自己组织时间查询资料书写实验预习报告(包括实验的目的、要求、内容和步骤)。在实验室做实验前，指导教师根据预习报告书写情况给出相应等级的成绩并记录在实验报告上(包括教师签名和日期)，然后指导教师讲解本次实验的目的、步骤及注意事项。实验过程中，要求学生认真填写实验记录(包括实践/调试过程，实验结果)，在实验结束前10分钟由指导教师在实验报告上给出成绩(包括教师签名和日期)。实验结束后学生在实验报告上写出本次实验的总结报告(包括实验结论，实验讨论，实验清单)，下次做实验时再交上实验报告，由指导教师填写学生该次实验的最终成绩(包括教师签名和日期)。实验成绩占本课程最终成绩的20%。

课程设计的考核内容分四大项。系统程序设计情况(占20%)，主要是针对系统程序的可用性、实用性、通用性和可扩充性。学生动手能力(占20%)，主要是针对学生设计思路的开扩性和创新能力。报告总结(占10%)，主要是针对学生资料完成、条理清晰情况。答辩情况(占50%)，主要是程序能正确运行情况(10%)，设计错误的改正情况或按要求改变执行结果(20%)，问题回答情况(20%)。由至少两位课程设计指导教师同时参与答辩，并对答辩情况量化。课程设计单独另算一个学分。

参考文献

[1] 钟荣柏. 应用型本科计算机专业课程体系的探讨[J]． 科教文汇,2007,(4).

[2] 柴志雷． “计算机组成与体系结构”教学初探[J]． 考试周刊,2007,(27).

计算机实验总结篇（2）

信息技术课程不但涉及范围广、理论性强，而且还有较强的实践性。理论和实践是紧密相关、相辅相成的，理论指导实践，实践加强对理论的理解。特别是近年来信息技术领域的高速发展，要求信息技术课程的计算机实验课在教学计划中所占的比重相当大，例如，高一信息技术教学计划中必修课总课时数是60，其中理论课24课时，计算机上机实验36课时。由此可见，信息技术课程的计算机实验课是信息技术教学不可缺少的重要环节，有着举足轻重的作用。

在信息技术课程的教学中开设计算机实验课，就是给学生一个理论和实战相结合的机会。学生在实验中必须亲自动手操作，来加深对计算机理论知识的理解，掌握计算机是怎样操作、如何运行的。通过上机实验让学生掌握演示和操作软件，了解它的特点和作用，逐步熟悉和掌握软件的功能及使用。起初是Office 2000办公软件的使用还简单，然后是多媒体信息的处理加工、平面图片处理、动画设计就开始要复杂，最后还有程序设计等课程，学生在实验中要自己编写程序，在计算机上进行编辑处理，程序调试和运行，从中可以发现问题，改正错误，学习编程的经验，最终获得所需的结果。因此，如何开好信息技术实验课，对促进学生掌握理论知识，提高实践动手能力有积极的作用。下面我们从几个方面来讨论怎样上好信息技术课程的计算机实验课。

1.完善的实验课计划和提纲

上机实验计划是实验课的总体安排。包括实验题目、时间、地点、课时分配、实验次数，硬件和软件环境等内容。以便任课老师和实验室管理人员之间能够很好地配合，提前安排上机实验的有关事项。每一次上机实验都要有实验提纲。实验提纲格式为：

（一）实验题目

（二）实验目的

（三）实验要求

（四）实验内容

（五）实验步骤及注意事项

（六）实验思考题

实验提纲必须和实验计划一起编制，两者协调一致，实验提纲是实验计划的具体内容和实施细则。由电教中心或教研组组织有经验的教学效果比较好的专业课教师，对每一门信息技术课程的实验计划和提纲进行精心策划，统一编制，在教学中不管是那个老师上这门课，都要按照统一的实验计划和提纲进行实验，学生在实验提纲的指导和安排下上机，完成实验课程，根据实验提纲执行情况书写实验报告。教师也是按实验提纲的要求来检查实验结果，评定学生成绩。因此，教师在进行实验提纲编制时对每门课程的每一次实验课都要有周密的安排，进行精心的设计。

2.计算机实验课程的准备工作

计算机实验课程的准备工作是非常繁琐的，同样也是非常重要的，通常包括以下几个方面的工作：

（1）硬件环境

实验室内学生上机所需的计算机及有关外部设备都要能正常运行，功能完好，适合学生上机实验；学生所用的存储设备要合理分配、集中管理，一些辅助教学设备（如投影仪、无尘黑板等）都要能满足上机实验的要求。

（2）软件环境

实验室管理人员要根据实验计划，选择好所需的操作系统软件、高级语言环境、应用系统和辅助教学软件，预先把这些软件装入计算机内并调试好随时可供调用。若有网络环境，管理员要为每一个上机的班级设置各自的帐号，根据实验计划分配所需的软件和必要的权限。另外，版本新、功能强的杀毒软件也是必不可少的，管理人员要随时用它来清除计算机系统内的病毒。

（3）组织和管理

计算机的使用要严格管理，要保持良好的秩序、严令学生遵守实验室各项规章制度，有条件的实验室要实行学生上机自动管理（学生上机之前用上机证划卡，系统自动为学生分配一个机号，该生即可在这台计算机上上机，否则该生不能上机），该系统还可以自动记录学生的上机时间，我们曾经根据这个功能破获了学生盗窃计算机内存芯片的案件。如果实验学生的人数超过计算机台数，最好是分组进行实验，使每个学生都有上机的机会，同时也便于管理和辅导。管理人员要严格控制学生使用外来存储设备，预防计算机病毒带入实验室。

（4）教师和学生

教师要对实验课的全过程进行周密的思考，要避免出现漏洞和疏忽；而学生要按实验提纲作好实验课前的准备工作，特别要学生自己编程上机时，学生一定要在上机前准备好程序，实验时主要是编辑输入程序和调试程序。

3.实验课的实施

计算机实验课是计算机课堂教学的继续，也是教学效果的初步体现。为了上好计算机实验课还必须做好以下工作。

实验课开始时，老师要重申本次实验课的目的和要求，指明实验要点和要注意的事项，对实验中的疑难之处和可能出现的问题要给予必要的提示和说明。在实验过程中学生初次使用的应用软件或生疏命令，教师要首先进行演示和讲解。

在实验中要尽可能发挥计算机的优势，充分利用计算机辅助教学软件和多媒体教学手段，特别是学生进行程序设计的实验时，教师可以先演示和讲解自己在科研工作中开发的一些应用软件，将一些程序设计的经验传授给学生，使学生有了一些感性认识以后能尽快动手进行程序设计。另外，教师要根据教学内容选择一些效果比较好的辅助教学软件，例如，VB程序语言课程的实验课，用于信息学奥赛的Free Pascal和算法与数据结构的作业，能同步演示程序和数据的动态视图，为学生理解算法、学习编程，调试程序提供了便利的环境，用各自的评测练习程序对相应的实验练习进行测试评分，可以大大提高信息技术课程的教学效果和质量。

最后一点，对学生的基本技能的训练要高标准严要求，学生在操作计算机时一定要按规范和标准进行，如，开机、关机、入网、退网等要按正确的步骤，键盘打字的姿势要正确，特别是学生在编程时要训练学生养成良好的编程习惯和风格。要注意培训学生在计算机使用中的应用能力和应变能力，为学生今后独立操作和使用计算机打好基础。

4.实验课的总结

通过计算机上机实验，学生对老师讲授的计算机理论知识、技术和有关算法都有了较为深刻的体会和认识，每个学生都会有不同程度的收获。此时，教师要及时督促学生总结上机实验中的收获，巩固所学的知识。为此，要求学生写好实验报告。

实验报告直接体现了学生上机操作的情况，是对实验过程进行概括和总结，具体内容如下：

（一）班级、学号、姓名、实验时间及课时数

（二）实验题目

（三）实验目的

（四）实验要求

计算机实验总结篇（3）

依据上海理工大学实施教育部“卓越工程师教育培养计划”的要求，上海理工大学计算机科学与工程系确立了计算机科学与技术、计算机工程两个本科专业定位为培养计算机工程领域需求的工程性人才。在参考ACM/IEEE-CS CC2005[1]对计算机工程(CE)学科课程体系设置的基础上，我们将计算机组成原理和计算机体系结构的知识组织为一门统一的计算机组成与体系结构课程，并采用白中英教授主编的《计算机组织与体系结构》作为理论教学教材[2]。

计算机组成与体系结构课程涵盖两个方面：计算机组成的基本原理和计算机体系结构量化设计的基本方法。计算机组成原理是通用计算机系统结构的一般性逻辑实现方法；计算机体系结构揭示计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性，确定计算机系统软硬件的界面。二者既有区别，又有内在联系，因此，适合于整合为一门综合性专业基础课程。但是，由于计算机组成原理是计算机相关专业全国研究生统一入学考试的专业基础课，因此，我们确定本课程的教学内容侧重于计算机组成原理的教学。

根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中关于计算机组成原理课程的实施方案[3]，我们确立了计算机组成与体系结构的教学目标是围绕单CPU计算机硬件系统的基本组成和工作原理，系统讲述计算机硬件系统及功能部件的内部结构、功能特征、工作原理、交互方式和基本设计方法，使学生理解计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法，为计算机工程领域培养具有硬件设计和实施能力的工程性人才；主要教学任务是培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计和开发能力，系统地理解计算机系统各部件的工作原理和运行机制。

1 教学现状和存在的问题

多年来，计算机组成原理被认为是一门既难教又难学的课程。而计算机组成与体系结构则包括计算机组成和计算机体系结构，这使得教学内容更多、学习难度更大。因此，很多同行一直在通过各种方式提高这门课程的教学质量[4-7]。结合我校计算机相关专业的具体情况，我们分析发现造成这一问题的因素有三个。

第一，本课程需要有数字电路、数字逻辑知识为基础。但是，由于大一大二两学年我院采用工科通识教育的缺陷，使得计算机和网络工程两个专业的本科生在学习本课程前没有学习过数字电路和模拟电路，也不了解数字逻辑设计的方法。因此，学生基础差，难以跟上教学进度。

第二，本课程涉及的知识面广、概念多，而且计算机内部芯片高度集成化，学生缺乏对计算机各部件的感性认识。因此，理解其物理结构和工作原理比较抽象，学生难以理解。而且，由于该课程讲授的计算机最基本的原理和方法，课程教学内容的直接应用目标也不可能很明确，学生难以理解该课程的直接应用价值，对该课程的重视度不够。

第三，在计算机软件的学习过程中，学生通过编程技术可以获得可见的结果。而对比计算机硬件课程的学习，学生难以把学到的硬件知识马上应用起来，不容易获得类似软件编程的直观感受，学生普遍的认识有偏差。这导致学生误认为本课程学习内容的实用性不强或者误认为软硬件之间的联系不大，以后自己只从事软件编程工作，不需要掌握计算机硬件设计方面的知识。

基于以上对计算机组成与体系结构课程的定位，结合我校人才培养目标和教学现状，下面，我们将从教学内容设置、理论教学方法、实践教学规划、课程考核制度、师资队伍建设和综合教学平台建设六个方面具体提出本课程的建设方案。

2 核心课程创新建设的综合方案

2.1 教学内容设置

教学内容设置方面的建设主要集中在三个方面：第一是补充本课程的基础知识，包括数字电路中的TTL门、MOS管技术等和数字逻辑课程中的逻辑代数基础及组合电路逻辑设计方法；第二是补充《计算机组织与体系结构》教材中缺失的内容，比如增加计算机体系结构中关于指令级并行软硬件设计方法、Cache失效性分析、多处理机同步与通信机制等。在计算机组成原理的教学内容上，尽量补充计算机体系结构量化分析的方法和设计原理；第三是补充多核处理器技术的最新设计方法和工作机制，这部分内容主要提供给对计算机体系结构感兴趣的、学有余力的学生自学之用。

为保证理论教学和实验教学时间的充裕性，我们将理论教学和实验教学单独开课，实验课的进度和理论课的进度相匹配，其中理论教学安排64学时，实验教学16学时，使得理论教学和实验教学的学时比为4:1。此外，对学有余力和参加竞赛的同学另行再组织和指导创新实验，使得理论教学和实验教学环环相扣，逐步深化，并使得培养的学生具有一定的创新设计和实践能力。理论教学计划如表1所示。

这种教学计划使得计算机组成与体系结构课程的教学内容更加丰富，既避免了本课程只讲授计算机组成原理或者只讲授计算机体系结构知识的弊端，又能保证学生将来参加研究生入学考试时对计算机组成原理知识的全面掌握。

2.2 理论教学方法

在讲授基本原理的过程中，我们注意融入计算机硬件技术发展的新技术并作为学生课后自学的内容，注重基础理论与最新技术的融合。由于计算机组成与体系结构知识比较抽象，理论学习比较枯燥，因此教学过程中我们要与学生交流互动，向学生提出启发式和开放式的问题，引导学生深入思考。讲课中注意触类旁通，采用举例、类比的方法，将深奥、难以理解的问题用学生最容易接受的方式和语言表达。理论课程全部采用课堂教学方式，以多媒体课件为主，适当使用一些板书。充分发挥多媒体教学采用动画技术或Flash技术，充分展现基础性方法和原理的动态执行过程。比如：SRAM读写周期的过程、Cache的访问和替换策略、指令流水线的过程等。

然而，多媒体教学方法对运算方法和运算过程的教学效果却不尽人意。经分析，我们发现问题主要是定点数、浮点数进行加减、乘除的计算过程没有采用传统板书教学并按步骤书写，而是采用多媒体教学且放映速度较快，学生来不及仔细体会其中的设计技巧和验证计算结果。

因此，后期涉及到计算相关的教学，我们都尽量采用传统的板书教学方法；而对于简单的控制流程、运行机制、状态更新等内容主要采用多媒体教学方法，这既发挥了多媒体教学生动、信息量大的特点，又体现了传统板书教学的细致和严谨。

此外，理论教学过程中建议采用引导式教学方法，而不能采用填鸭式灌输教学。讲授第二章运算方法和运算器前，先要介绍计算的基本功能就是进行算术逻辑运算，既然是算术逻辑运算，那就有二进制数参与运算，那么就会介绍各种数的机器表示形式；然后介绍数值数据的加减法和乘除法，包括原码、补码和移码的计算，然后介绍计算过程的硬件逻辑实现过程；最后介绍浮点数的加减乘除运算过程和硬件设计框图。

2.3 实践教学规划

在实践教学方面，我们从实验内容和实验方式开展教学革新。在实验内容上，分别针对基础性原理、综合性知识和创新实验有针对性的开展实践教学。针对基础性原理设计了验证性实验，比如采用多功能运算部件74LS181设计16位运算器的实验电路，验证运算器的功能等；对于综合知识，我们组织设计性实验，比如给每组学生分配一张指令表，指令表中包含十余条不同的机器指令(主要包括设计HALT, MOV, ADD, SUB, MUL, DIV, LOAD, STORE, JUMP)，要求学生根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程，设计微操作控制信号和微指令格式，确定初始微地址和后继微地址的形成，然后根据指令流程和微指令格式编写出每条机器指令所对应的微程序，同时还要针对每条机器指令编写相应的测试程序，以测试微程序的正确性。最终，我们要求学生设计出一个支持简单指令级的16位计算机系统；鼓励和挖掘有潜力的学生组织开展创新型实验，以组织兴趣小组或竞赛小组的形式，开展实际的工程应用开发或创新型实验的设计工作，比如通过EDA软件设计计算机系统的存储部件、控制逻辑电路等，通过软件仿真测试并烧录到FPGA器件上，检验实验的正确性；或者采用单片机、ARM处理器或RISC处理器设计一个嵌入式实验系统。由于课程教学和实验教学学时有限，创新型实验主要安排在学期末最后一个月的短学期内实施。

对于实验方式，我们的教改措施主要有：1)要求理论教学的老师亲自带教实验课程，避免理论教学和实验教学老师分开、责任不明确，导致实验课马虎过关的现象；2)具体实验前，由老师讲解实验步骤和注意事项。授权学生将实验设备或器材带回宿舍进行充分的设计和实验，与此同时他们还可以通过实验老师的即时通讯工具或教学平台提供的学生论坛相互交流实验经验和提出问题；3)实验的教学检查采用分组答辩的形式，由学生团队自由组织并分工，撰写实验报告、答辩PPT及回答答辩提问。

2.4 课程考核制度

理论教学和实验教学单独考核并采用量化考核措施。对于理论教学环节主要考核学生的出勤率(10%)、作业完成情况(20%)、期末考试成绩(70%)。

1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。

2) 作业完成情况：每学期安排5次作业，每次总分计4分。按作业缴纳次数和作业评价结果记分， ，每次缴纳作业 =1，没有缴纳 =0； 表示每次作业的成绩，如表2所示。

3) 期末考试：成绩占理论课程学成绩的70%。

实验教学环节安排5次实验，主要考核学生的出勤率(10%)、组织与团队协作能力(10%)、实验完成情况(30%)、实验报告(25%)和答辩情况(25%)。

1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。

2) 组织与团队协作能力：根据团队成员分工情况和安排的组织讨论情况记分，每次计2分，总分10分。

3) 实验完成情况：考核每个学生是否按规定完成制定的实验任务，每次实验总分计6分，分四个等级。按规定独立完成实验任务的记6分，在同学帮助下完成任务的记4分，在指导老师帮助下完成任务的记2分，缺席实验的记0分。如表3所示。

4) 实验报告：考核学生总结、归纳实验任务的能力，是否按规定填写和总结实验任务，是否具有详细的实验分工、实验任务、实验步骤、实验结果、实验分析五大要素。每个要素1分，每次实验总分记5分。

5) 答辩情况：每次实验配以答辩环节，每次答辩总分5分，共计25分。能正确回答答辩中提出的问题的记5分，与同学协商后正确回答问题的记3分，其他记2分。

2.5 师资队伍建设

按照建设一流教师队伍的要求，结合学院师资队伍建设，我们增强本课程讲授的师资力量，引进具有国外留学经历的青年教师，建立完善的教师梯队，同时，加强对青年教师的培养，提高教师教学、科研水平，鼓励青年教师参加国内外访问学者计划或者计算机组成原理和体系结构的理论教学或实验教学培训计划。积极参加计算机学会体系结构委员会和计算机教育委员会组织的活动。

2.6 综合教学平台

建设本课程的教学网站，将每一节课讲授内容的电子课件向学生开放，便于学生课后复习和巩固所学知识。同时，进一步完善本课程网站资源，开辟专门的教学论坛、教学QQ和群组供学生讨论问题。

聘请研究生担任助教，负责与实验课的老师一起完成实验项目、回答学生问题、批改习题作业。保证学生能够随时通过电子邮件和即时通讯工具联系到这些助教，在课程学习过程中遇到困难和问题时就能够及时地得到辅导和帮助。助教将收集到的反馈信息汇总，主讲教师根据这些信息及时调整教学方式和教学内容，满足学生求知的欲望和需求。

综合教学平台的总体功能包括介绍教学内容、师资队伍、教学计划、教学进度、课件资源、在线答疑、论坛讨论、习题库、友情链接等，由专人负责管理和更新，真正实现教学平台作为教师与学生沟通的桥梁作用。

3 结语

通过以上措施，我们获得了较为明显的教学效果，实验教学的质量也得到大幅度的提高。学生由以前害怕、拒绝学习计算机组成与体系结构课程转变为对计算机组成和体系结构设计的热爱，并获得了更多直观的体会，进一步正确理解了计算机组成和计算机体系结构的作用和意义，达到了我们建设核心课程的初期目标。

通过前期的规划和初步实践，我们计划将在以下三个方面进一步推进本课程的建设。

第一，进一步了解学生的学习基础和学习兴趣，根据因材施教的思想，把实验内容分成不同的层次，面向不同的对象。保证必做实验的水平和质量，提高选做实验的数量和种类，满足多方面学生的需求。

第二，进一步与硬件设计、生产企业合作，组织学生参加全国性的设计大赛。既让学生接触、应用到最新技术的芯片或者设备，又能提高本校在企业界和教育界的知名度。

第三，根据本校学生的学习基础、课程教学计划，编制一套更适合本校实际情况的、符合计算机组成和体系结构两个方面知识的理论教材和实验手册。

参考文献：

[1] Russel Shackelford,Andrew Mcgettrick,et al. Computing Curricula 2005: the overview report[C]. Proceedings of the 37th SIGCSE technical symposium on computer science education,2006.

[2] 白中英,戴志涛,杨春武,等. 计算机组织与体系结构[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2008.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009.

[4] 李山山,全成斌. 计算机组成原理课程实验教学的调查与研究[J]. 计算机教育,2010(11):127-129.

[5] 胡晓婷,王树梅,任世锦,等. 提高计算机组成原理课程教学效果的途径与方法[J]. 计算机教育,2010(11):97-100.

[6] 郑丽萍,秦杰,王献荣. 计算机组成原理与计算机系统结构的教学内容衔接[J]. 计算机教育,2010(11):52-55.

[7] 何会民,潘雪增.“计算机组成与设计”课程教学创新改革[J]. 高等理科教育,2007(4):74-77.

Educational Innovations of Computer Organization and Architecture

PEI Songwen, WU Chunxue

计算机实验总结篇（4）

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0155-02

Abstract：This paper analyzes the important role of the current computer composition principle experiment teaching situation and existing problems，experimental teaching in teaching computer organization，and then propose a computer composition principle experiment teaching reform ideas，and finally summarized.

Key words：experimental teaching；computer organization；experimental arrangement；experiment Reform

本文主要阐述了计算机组成原理实验教学的改革思路。以全面提高教学质量为宗旨，以创新设计模式为主要指导思想，将硬件描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中，逐步更新传统硬件实验中的陈旧内容、模式及其实验平台，将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合，对课程的内容有很好的对应性。从而提高了学生学习的兴趣，提升了学生的就业竞争力。

1 计算机组成原理实验教学的现状及存在问题分析

计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程，也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一，它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用[1]。计算机组成原理实验是“计算机组成原理”课程的配套实验，属于涉及计算机内部工作机制的硬件类实验。在计算机技术飞速发展的今天，硬件的理论知识只有通过实验环节才能加深理解，实验能使学生掌握计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的技能，训练学生动手能力，培养创新能力及认真、严谨的科研作风。

《计算机组成原理》实验教学重点是组成计算机的基本部件，包括存储器、运算器、控制器、输入输出系统和连接它们之间的系统总线的构成、组织方式和工作原理；该课程的难点是如何掌握以控制流和数据流为主线，将计算机的各大部件联系起来，建立整机概念。所以，该门课的实验教学方法起到了至关重要的作用[3]。传统的实验教学方法是：首先教师讲解实验，学生再按照指导书的实验步骤，利用现成实验箱按部就班地进行验证实验，最后教师检查实验数据记录。这种教学方式使学生不求甚解，根本无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理。

2 计算机组成原理实验教学改革的思路

针对目前计算机组成原理实验教学中存在的普遍问题，作者根据在教学中曾进行过的有效尝试提出了一些改革思路。

我院所用的计算机组成原理实验器材是复旦大学研制的FD-CES多功能计算机实验系统，主要包括运算器、控制器、存储器、总线四个部件实验和一个整机实验。以前做实验基本上都属于验证型实验，实验课时，教师先讲一下实验原理，然后学生就按照厂家配备的实验板和实验步骤进行连线和操作，很多学生只是机械的按实验步骤连线和操作，根本不明白每步操作代表什么含义，有什么作用。为了提高学生独立思考和解决问题的能力，我们将运算器、存储器和总线实验由原来的验证型实验改成设计型实验。在实验前一周，教师首先在课堂上对实验原理进行讲解，然后再把实验电路板的线路图复印给学生，让学生事先对整个电路详图有一定的了解，实验时，教师再结合实验板和线路图讲清实验板上各个芯片和信号的作用，最后由教师引导学生自行设计实验步骤并完成实验内容。在实验教学中我们引入了一种新的实践教学方法，发挥现代化的计算机，结合计算机图形技术、网络技术、多媒体技术进行计算机辅助实践教学。这种教学方法将计算机中比较抽象的工作原理和工作过程以动画的形式演示出来，让学生能清楚地了解数据流动的过程和最终结果，更好地掌握整机的概念。采用这种教学方式更直观、更形象、更具有吸引力。这样能够进一步发挥学生的能动性、提高学习兴趣。

3 实验教学内容的设计安排

实验教学的安排按照由浅入深，循序渐进的方式进行，合理选择实验内容，尽量避免过多过杂。内容选择注意举一反三，即以启发思维为主，对设计型、综合型实验只要能完成预定实验目标即可，不苛求实验过程与步骤的统一。实验教师在实验中主要起到引导的作用，实验前的讲解以重点、难点和注意事项为主，而不需要面面俱到。可以先提出一些问题，让学生带着问题去做、去观察、去思考。实验中，则应以学生为主体，让每个同学通过操作行为感受计算机的物理过程。鼓励学生自己修改实验，有时学生对自己设计的实验内容没有把握，一旦经过操作实践后就清楚了。他在实验一起上修改实验步骤，观察修改后的结果，实际上就是了解改动部分在整个操作过程中所起的作用，这种作用的认识和理解不是通过说教得来的，而是切身经历的、看到的，学生对它的理解、记忆就要深刻的多。

具体实验具体的实验内容应覆盖计算机组成原理课程教学中的各重要方面：计算器，存储器，时序部件，总线和整机实验。类型分为选作和必做。每个实验分属验证型、设计型或综合型。根据以上思考，我们在实验内容的选择、实验步骤的设计和实验文档的组织等诸方面都做了精心的考虑和安排，尝试为“计算机组成原理”课程编写了《计算机组成原理实验指导书》。现列举几个必做实验内容如下。

3.1 实验一：运算器部件实验

（1）实验类型。

设计型实验。

（2）实验目的。

①掌握4位函数发生器74181，先行进位发生器74182，以及多功能8位移位寄存器74198的工作原理和使用方法。

②掌握16位串/并运算器的工作原理及设计方法。

（3）实验要求。

①用四片4位并行算术逻辑运算单元74181、一片先行进位发生电路74182、两片74198及两片74377等，组装一个组间进位并行/串行可变的16位运算器（每组四位）。

②验证集成电路74181、74198的功能。

③分别测试16位运算器组间串行进位和并行进位情况下的最大进位延迟时间。

3.2 实验二：存储部件实验

（1）实验类型。

设计型实验（给定实验方案，自行设计硬件连线和实验步骤）。

（2）实验目的。

①掌握半导体静态RAM6116的特性和使用方法。

②掌握多片存储器的扩展技术和片选技术。

（3）实验要求。

①用两片6116（2K×8）构成一个4K×8bit 的RAM。

②测量6116的读/写时间。

3.3 实验三：时序电路部件实验

（1）实验类型。

验证型实验。

（2）实验目的。

①增强对计算机时序系统的认识。

②掌握使用中小规模集成电路研制计算机时序电路的方法。

（3）实验要求。

验证一个性能如下的计算机时序电路如下。

①能产生四个机器周期状态：M0，M1，M2，M3。

②每个机器周期状态均含有四个节拍电位：T0，T1，T2，T3。

③每个节拍电位中含有三个完整的时钟脉冲：CP1，CP2，Φ。

3.4 实验四：总线传输实验

（1）实验类型。

设计型实验。

（2）实验目的。

①通过一个简单的8位总线传输线路了解总线传输控制技术。

②熟悉几种常用的三态输出期间的性能和使用方法。

（3）实验要求。

给定实验部件，试设计连线和试验步骤，构成一个8位单总线系统，利用它完成存储器和寄存器的读写，并通过总线实现内存和存储器之间的数据交换。

3.5 实验五：整机实验

（1）实验类型。

综合型实验。

（2）实验目的。

①了解多累加器计算机的特点；

②了解几种寻址方式的控制过程；

③掌握微程序控制的计算机的设计方法，加深了解微程序的特点；

④通过设计和调试了解计算机如何执行指令，如何控制I/O设备工作。

（3）实验要求。

对实验仪资源进行剪裁，自行研制一台实验计算机。要求实验计算机具有以下特点。

①有外部设备。

②运算器采用单累加器结构（KA、KB、KC、KR分别置于左、右、右、左）。

③操作数采用直接地址方式。

④外设和主存统一编址，当a10=0，访问主存；a10=1，访问外设。

⑤自编微指令格式和微程序。

⑥自编调试程序及应用程序。

4 结语

改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合，对课程的内容有很好的对应性，具有鲜明的特点和极强的针对性，使学生不仅能亲手触摸到如今高速发展的现代计算机主流应用的开发技术，还能提高学生学习的兴趣，提升学生的就业竞争力。

总之，以全面提高教学质量为宗旨，以创新设计模式为主要指导思想，将硬件描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中，逐步更新传统硬件实验中的陈旧内容、模式及其实验平台，将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。

参考文献

[1] 王青峡，许文林，任蜀焱.连铸连轧课程教学改革探讨与实践[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2012（5）：185-186.

计算机实验总结篇（5）

中图分类号：G642 文献标识码：B

文章编号：1672-5913(2007)18-0149-02

1问题的提出

1.1高职院校教育对象分析

高职学生的主体是“三校生”以及普通高中应届毕业生高考最后一批录取的学生。这些学生一般思想比较活跃，活动能力也比较强，但在学习意识、学习方法、学习能力及学习动力上比较欠缺，鲜有刻苦钻研精神。他们对所学的专业并没有太多了解，因此学习目标不够明确。同时，他们还对社会对高职院校的容纳有一种怀疑，直接导致了学习自信心的不足。

1.2高职院校计算机基础课程教学现状分析

目前高职计算机应用基础的教学所面临很多问题，主要表现在以下几个方面：

1) 教材建设滞后。大多教材在本科教材的基础进行了加减法，理论偏多，缺乏可操作性、实用性和应用性，不适合“理论够用，重在实践”的高职高专教育模式。

2) 教学方法陈旧。大多数高职院校虽然采用了多媒体教学手段，但是大多是用于理论讲授，应试教育思想依然严重。

3) 教学效果不佳。大多数学院的安排都是教师讲解一次课 (2课时)，几天后，学生才有一次上机实验课，而且，在实验教学中，缺少一本真正具有高职特色的、能激发学生上机兴趣、发挥学生主动性、探究性的实验教程。

4) 师资力量薄弱。 “双师型”教师严重匮乏。许多教师的教育教学理论以及实践水平并不能符合高职教育的要求。

2计算机校本实验教程的构建

2.1计算机校本实验教程的构建思路

通过对计算机学科教学现状和培养对象的分析，我们认识到，要提高教学效果，就得进行教学改革。

(1) 计算机专业基础课程的教学过程中，必须充分重视实践环节。

(2) 实验内容的建设着眼学生的自主学习，要有可操作性、趣味性和适当的难度。

1) 与时俱进，及时更新实验教程内容：如用Windows XP代替Windows 98，用Office 2003取代Office 2000，在阅读资料中介绍更前沿的技术和在计算机发展中代表性人物的创业生涯，让学生觉得有新意，激发兴趣，从阅读中得到启迪。

2) 不拘一格，打破传统教材编排顺序：如将最基本的“Windows XP基本操作”提到最前面，将体现全书重点之一的“信息处理”放到第二部分，而将学生感到最乏味的“计算机基础知识”放到最后面。

3) 精心设计，保证教程的可操作性：实验内容的建设有可操作性、趣味性和适当的难度。

(3) 实验内容覆盖学科教学的各个主要环节，内容完整全面，使学生通过实验加深对计算机学科理论知识的理解

比如为了使理论知识与实践操作紧密结合，我们在介绍理论知识后，紧接着就是“实验目的”、“实验准备”、“实验过程与步骤”和“实验总结”，实现理论教程与实验教程一体化，便于学生总结、思考和练习。

(4) 实验内容形式多样，使实验产生适当的节奏感

实验内容形式多样，可以是实验、论文、课程设计等，在实验内容的选择、实验步骤的设计和实验文档的组织等诸方面要作精心的考虑和安排，使实验产生适当的节奏感。

2.2计算机校本实验教程的构建

根据以上理念和教材构建思路，我们在教学内容的安排、实验项目的选择、实验步骤的设计和实验文档的组织等诸方面都做了精心的考虑和安排，尝试为“计算机应用基础”课程编写了主要用于实验也可用于课堂教学的教材《计算机应用基础实验教程》。

《计算机应用基础实验教程》通过一系列来自于实际工作中的实验练习，把计算机应用基础的概念、理论知识与技术融入到实验实践当中，从而加深对该课程的认识和理解。全部实验练习包含了计算机应用基础的各个方面，包括可供选择的14个实验和1个实验总结。本教程的具体框架如图1所示。

每个实验中都包含背景知识介绍、所需的工具及准备工作和实验步骤指导等，每个实验完成后，要求学生完成一份实验总结，以帮助学生加深对课程教材中所介绍概念的理解以及掌握相关主流软件工具的基本使用方法等。教师通过实验总结，了解学生对相关理论知识和实践操作能力的掌握情况，及时调整教学方法和内容，真正做到“因材施教”。全部实验完成后，要求学生回顾所有实验内容，进行一次系统的概括、评价和总结，以巩固通过实验所了解和掌握的计算机应用基础相关知识和技术。师生通过“实验总结”和“教师评价”部分，交流对学科知识、实验内容的理解与体会。

每个单元的具体模式如图2所示。

我们在计算机实验教程中，着眼自主学习和协作学习，设计了课堂教学流程，见图3。

3结束语

我们构建着眼学生自主学习的计算机实验教程，在教学中采用“先做后说、边做边说”的方法，把根据学科理论知识精心设计的实验实践环节与学科理论教学相融合，以抓计算机实验实践教学来促进计算机学科理论知识的学习，符合高职院校学生的特点，较好地解决了他们学习计算机课程的认知困难，激发了学生内在的学习兴趣。我们将在今后的高职院校计算机教学实践中不断反思、修正实验教程，以期真正达到促进学生自主学习的目的。

参考文献

[1] 教育部教高[2007] 1号文件. 教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见.

[2] 高思. 提高高校本科教学质量的重大举措[N]. 中国教育报，2007-1-26(3).

[3] 周苏，王文等. 大学计算机专业基础课程实验教学的改革与创新[A]. 首届大学计算机基础课程报告论坛 (西安，2005) 论文集[C]. 北京：高等教育出版社， 2005. 194-198.

[4] 周苏. “质量工程”的实践之路[J]. 计算机教育，2007，(7)：.74~78，81.

计算机实验总结篇（6）

中图分类号：G648 文献标识码：B文章编号：1672-1578（2016）06-0221-02

计算机科学的课程不但有较强的理论性，也有较强的实践性，理论和实践是紧密相关、相辅相成，理论指导实践，实践加强对理论的理解，特别是以职业教育为主的大专院校，计算机课程的实验课在教学计划中所占的比重是相当大的，计算机课程的实验课是计算机教学不可缺少的重要环节，有着举足轻重的作用。

在计算机课程的教学中开设实验课，就是给学生一个理论和实际相结合的机会，学生在实验中必须亲自动手操作，来加深对计算机理论知识的理解，掌握计算机是怎样操作、如何运行的。通过上机实验让学生演示和操作软件的各种功能，了解它的特点和作用，逐步熟悉和掌握软件的功能及使用。因此，如何开好计算机实验课，对促进学生掌握理论知识，提高实践动手能力有积极的作用。下面从几个方面来讨论怎样上好计算机课程的实验课。

1.要有完善的实验课计划和提纲

上机实验计划是实验课的总体安排。包括实验题目、时间、地点、课时分配、实验次数，硬件和软件环境等内容。以便任课老师和实验室管理人员之间能够很好的配合，提前安排上机实验的有关事项。每一次上机实验都要有实验提纲。实验提纲格式为：（一）实验题目；（二）实验目的；（三）实验要求；（四）实验内容；（五）实验步骤及注意事项；（六）实验思考题。 实验提纲必须和实验计划一起编制，两者协调一致，实验提纲是实验计划的具体内容和实施细则。由系或者教研组组织有经验的教学效果比较好的专业课教师，对每一门计算机课程的实验计划和提纲进行精心策划，统一编制，在教学中不管是那个老师上这门课，都要按照统一的实验计划和提纲进行实验，学生在实验提纲的指导和安排下上机，完成实验课程，根据实验提纲执行情况书写实验报告。教师也是按实验提纲的要求来检查实验结果，评定学生成绩。因此，教师在进行实验提纲编制时对每门课程的每一次实验课都要有周密的安排，进行精心的设计。

2.要做好计算机实验课程的准备工作

2.1 教师在上课时，应该顾及全班同学，并能够及时发现问题、解决问题。在学生操作时我会走下讲台去看看学生们的操作情况，一能看学生中有没有操作得比较出色的和学生自学学会的更好的操作方法（因为老师会的操作方法也不一定全面），二能及时地发现学生操作上的问题并向全班学生指出，接着利用监控软件演示正确的操作方法。对于个别操作不好学生，应给予重点指导。另外在学生操作时，教师一般不要讲解或说话，实践证明不论你讲什么，学生都听不进去，他们的注意力都集中在电脑上。教师若想讲解，就得控制学生的电脑，不让他们操作，这时讲解才有效果，才有人去听。还有就是一节课学习的内容不要太多，最好在10D15分钟内讲完，要留给学生足够的时间去练习，使其能够在本节课内就能很好地掌握所学内容，再留些时间让学生自由发挥，这样可以培养学生的创新能力和创新思维。

2.2 教师应合理利用电子教室的演示功能。在大部分学生完成练习内容之后，教师可以使用电子教室的学生演示功能，将刚才做的练习内容广播展示给其他的学生，并作讲评，讨论其优缺点，制件好的地方进行表扬，有瑕疵的地方则需要改进（最好大家讨论指出改进的方法）。教师也可以让学生用教师机给其他学生演示。这样做可以提高教学过程中学生的参与意识，调动他们的积极性，是一种成功的教学互动方式。除了这种方式外，当一些操作有少部分的学生不能完成的情况下，教师可以采取一帮一的方法，全班一共分4D6组，如果本组存在不会的同学，可以让本组已经完成的同学帮助操作，手把手地教他。实践证明，学生表现得非常积极，效果非常不错。

3.组织好实验课的实施

实验课开始，老师要重申本次实验课的目的和要求，指明实验要点和要注意的事项，对实验中的疑难之处和可能出现的问题要给予必要的提示和说明。在实验过程中学生初次使用的应用软件或生疏命令，教师要首先进行演示和讲解。

在实验中过程中，要尽可能发挥计算机的优势，充分利用计算机辅助教学软件和多媒体教学手段，特别是学生进行程序设计的实验时，教师可以先演示和讲解自己在科研工作中开发的一些应用软件，将一些程序设计的经验传授给学生，使学生有了一些感性认识以后能尽快动手进行程序设计。另外，教师要根据教学内容选择一些效果比较好的辅助教学软件，能同步演示程序和数据的动态视图，为学生理解算法、学习编程，调试程序提供便利的环境，提高软件基础课的教学效果和质量。

计算机实验总结篇（7）

计算机组成与结构课程是计算机科学与技术本科专业的核心专业基础课之一，在整个计算机专业课程的学习中，它起到一个承前启后的作用，由此可见计算机组成与结构这门课的重要性。通过该课程学习，学生能够建立计算机系统的概念，深入理解计算机的工作原理，掌握计算机组织与实现的技术和方法，以及计算机系统分析和系统设计的方法，从而为计算机专业其他专业课的学习打下坚实的基础[1]。

学生获得某个新知识，既是原有旧知识的引伸和扩展的结果，又为进一步掌握新知识打下了基础。不孤立的讲解新知识，可以使学生更容易的掌握、理解和接受新知识，同时也能够对已有的知识进一步巩固。且可以扩展学生的知识面，培养和训练学生的创新能力[2]。

1抓住本课程特点

计算机组成与结构课程是核心课程。特点是概念多，另外，本课程中引入的许多概念都是围绕着同一个中心问题，就是如何提高计算机的性能，而计算机的各种性能中，计算机的运行速度是其中最重要的一个性能，如高速缓冲器的概念、多总线技术、流水线技术等。充分地抓住这些特点是学习和理解好本课程的基础。

计算机组成与结构课程内容从总体上可以分为计算机的硬件和软件两大部分。该课程在整个计算机专业课程的学习中，它起到一个承前启后的作用。

2与计算机有关课程知识的联系

观念的落后才是真正的落后，观念转变的程度就是发展的速度。更新观念是教师实施课堂教学创新的前提条件，教师观念的陈旧老化，势必造成课堂教学的因循守旧、墨守成规[3]。从整体上把握计算机知识的联系，有助于学生能力的培养，实现从单一学科向多学科的知识迁移，提高主体行为的主动性和灵活性。与计算机组成与结构课程的联系密切的课程主要有操作系统、数字电路设计、微机原理、程序设计语言。在教学过程中注意与有关课程的联系，可使课程的内容前后衔接，由前导知识自然过渡到要介绍的计算机组成与结构中，既可以使学生较好地理解计算机组成与结构知识，加深对前导课程的理解与运用，又可以使学生体会各门课程之间的内在联系，让学生把各门课程的知识有机地联系在一起，使知识点连成知识线，再由知识线组成知识面，进而由知识面构成知识体，从而提高学生思维的能力、知识运用能力和科学研究能力。计算机各门课程的知识之间都是存在着有机地联系的。这样就使学生认识到各科知识点是相辅相成的，而不是相互独立的，让学生充分体会到计算机系统的本质，这样才能真正理解计算机基本理论及实际计算机系统。

计算机组成与结构课程中包含中断和外设与主机进行数据交换等的相关问题，而这些问题也是操作系统课程中的内容。由此在计算机组成与结构课程中就可以把这些内容与操作系统原理课程中的相关问题进行比较介绍。同样计算机组成与结构与数字电路设计这两门课程也有一些相关问题，也可以采用比较介绍的方法。这样既可使学生对课程之间的相关性有更深的了解，使学生加深对知识的理解程度，同时对已经学习过的知识又能起到复习和巩固的作用。

与实际应用的联系，在计算机组成与结构中讲到“总线”的概念时，可以联系到个人电脑中的主板知识，这样就可以把“总线”这个看不见的概念具体化。主板实际上就是一个总线控制系统。同时引导学生思考为什么个人电脑中的所有部件(如CPU、内存条和硬盘等)都安装在主板上，说明总线在计算机中的重要作用，把总线和主板联系起来，能够使学生更具体的来理解总线的概念。另一个例子是：把存储系统中的ROM和主板中的ROMBIOS联系起来，同时也可以讲到计算机的启动过程，让学生了解ROM存储器在计算机中的具体应用，能够使学生加深对ROM存储器的理解。

3注重实验教学和理论教学的联系

积极推进实验教学方法和教学手段的改革。改革陈旧的实验教学方法和模式，积极采用现代化实验教学手段，扩大实验教学的信息量，为学生提供更多的独立思考、独立操作、独立解决问题的机会，提高学生动手能力和创新能力[3]。在本课程的实验教学过程中，我们非常重视实验教学与理论教学中的有关知识点的联系。比如，在做运算器实验时，实验要求学生用手动操作，通过实验用的模型计算机的输入设备，分两次输入两个二进制数据到运算器的两个暂存器里，然后在运算器中实现算数或者逻辑运算。在这个实验中的每一步的手动操作就是一个微命令，微命令就是一个非常重要的计算机控制器设计理论中的基本概念(微命令即控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令)。当把一个实现基本运算的一系列的微命令连接起来就可以成为一条计算机的运算指令。而且，在这个实验过程中需要学生清楚计算机每一步操作前和操作后的工作状态，以及每一步操作需要实现的目标。实验操作中数据在模型计算机中的位置和通路。数据在计算机中的位置就是计算机的存储单元，而通路就是计算机的总线，存储单元和总线都是计算机理论中的最重要和最基本的概念。通过实验与理论的结合，即达到了实验促进理论教学的目的，有提高了实验效果。用图描述上述的实验操作过程如图1所示。图中的虚线框中所描述的即为手动运算实验所需要的操作，而实线框却是数据在模型计算机中的位置或者通路(图1中暂存器1和暂存器2为运算器中的一个部件)。

图1手动运算实验操作步骤图

4注意培养学生的思维能力

启发学生肯于动脑筋想问题，是培养学生思维能力的第一步，更重要的一步是引导学生思考问题的思路。由于学生思考问题有时带有一定的盲目性，在思考问题时，有时思之无路、束手无策；有时思不择路、急于求成。因此要发展学生的思维能力就要促其善思、会思。教学中，我们抓住知识生长点、连接点，引导学生从已知出发，把新知识转化为已经解决的问题或是能够解决的问题，从而寻找出解决新知识的途径。在此过程中，要注意培养学生学会有条理、有根据的思考问题。例如：教学“存储器”时要求学生每人列举几个不同的数据存储的例子，启发学生利用自己掌握的数据存储的知识，独立思考计算机数据存储所需要的各种操作步骤。整个学习过程分为三个层次：第一层次，请学生把数据存储比照为日常生活中的物体存储；第二层次，请学生观察、比较物体存储和数据存储的各特性间的关系及它们对计算机数据操作之间的不同；第三层次，利用已掌握的数据存储的例子找到计算机数据存储操作所需要的操作步骤和数据存储器的性能要求。

学生通过有序的操作、观察、分析、表达等活动，不仅归纳出计算机存储器的工作原理，而且把计算机数

据存储和存储器之间内在联系理解得更深刻、更透彻，同时也训练了学生的推理能力，发展了学生的思维。

5结语

计算机技术的高速发展，要求我们从事计算机教学的教师能够寻找新的教学方法、教育理念要能够经常的更新，使教学内容和方法不断适应社会发展的要求。从国外著名大学计算机课程的成功经验来看，教学内容、教育理念需要持续的更新。本文结合作者讲授计算机组成与结构课程的教学经验，从本课程特点和教学方法的更新、理论和实验的结合，思维能力的培养等方面分别进行讨论，并结合课程实例进行了阐述。

参考文献：

[1] 王丽芳. 计算机组成原理教学研究与实践[J]. 计算机教育,2006(12):39-40.

[2] 孙荣高,孙德超. 数字逻辑电路教学中的C语言描述法及其应用[J]. 计算机教育,2007(10):90-92.

[3] 蔡学森,陈向瑞,戴金波. 计算机专业课实验教学改革与创新人才培养[J]. 长春师范学院学报:自然科学版,2009(8): 134-136.

Some Experience in Computer Organization and Architecture Teaching

SUN Ronggao, BI Chunyue, WAN Zhong

(College of Computer Science and Information Technology, Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, China)

计算机实验总结篇（8）

计算机组成原理课程是计算机学科的一门专业基础课,主要内容包括计算机构成及其各个部分如何协调工作[1]。在整个计算机专业课程体系中,计算机组成原理是起着承上启下的作用[2-3],它以数字逻辑课程为基础,而自身又是计算机系统结构、编译原理、操作系统等课程的基础。同时计算机组成原理又是一门与实践结合很紧密的课程,课程实验一直是教学中的一个重点,各高校也很重视,在实验上投入了大量的精力。

2009年11月在南京召开了“计算机组成与结构课程群”的实验教学研讨会,会上讨论了国内实验教学的进展和不足,本文立足于此次会议,结合各校的实验教学环节,以计算机组成原理课程为例,对实验教学进行研究。

1课程设置

目前,国内大多数高校都将计算机组成原理作为第一门专业课程安排在数字逻辑课之后,主要内容包括:计算机系统的基本概念、指令系统、处理器组成(运算器、控制器等)、存储系统、输入输出系统、流水线技术等[1,4]。组成原理一般会安排在大二下学期甚至大三上学期,这样就不可避免地造成与其他专业课程同时开课,使得学生在没有掌握计算机组成之前就开始更高层次的专业课学习,这样无法体现计算机组成原理的专业基础课作用。

为了解决这些问题,一些学校在课程设置上学习了国外大学的做法,开设了一门计算机入门性质的课程,如清华大学和中国科技大学开设了计算机系统导论课程,课程系统地介绍了计算机专业的一些入门知识:最底层的器件逻辑门电路微结构指令集结构程序算法问题域。这样,学生对计算机有了概括性的基础知识,这样就可以避免课程安排的问题了,同时,教师在计算机组成原理课上就可以更加深入地介绍计算机的组成和工作原理了。

各校一般都在计算机组成原理课程中安排试验[4-5],课程的总课时中有专门的实验课时,让学生在学习理论课的同时完成实验,这样做的好处是让学生能够将理论学习和实验操作同时进行,加深对知识的理解,但是由于进度安排的问题,综合性的大实验(如处理器设计)只能被安排在学期后段,学生需要短时间内投入大量精力才能完成。对于一些无法单独在组成原理课程中实现的更大规模的课程设计型实验,需要学生掌握系统结构、编译原理、操作系统等课程的知识,也需要更多的实验课时,为此,一些学校开设了专门的计算机综合实践课程,如东南大学的计算机系统综合课程设计、中国科技大学的计算机系统原型设计等,这些课程综合了计算机学科多方面的知识,以计算机组成原理为实验基础,进一步拓展了实验的领域。

中国科技大学华夏班在课程设置上参考了国外大学的一些方案,面向计算机系统结构学科发展前沿,强调前瞻性、先进性和实践性,探索出了计算机组成课程群课程设置(见表1)的新方向。

从课程设置中我们可以看出实验在总课时和总学分中所占的比重很大,几乎占到了二分之一,并且计算机系统原型设计是一门实验课程,分为A和B两个部分,A为CPU设计,B为系统软件设计,二者结合起来就是一个完整的计算机系统原型。清华大学在课程设置上也与其类似,只是没有专门的实验课程,内容也简化很多,主要着重于计算机组成原理的相关内容。

2实验设置

目前国内的计算机组成原理课程实验都已经逐

渐向处理器设计这一方向靠拢,差别只在于实验的方式和难度。表2是参加此次会议的几个学校课程实验设置情况。

从表2可以看出,计算机组成原理课程的实验已经由以前的验证性部件实验逐渐过渡到处理器设计及计算机系统搭建这一层次上,具体体现在以下几个方面:

1) 使用可编程逻辑器件作为实验平台[2],这样能够大大提高实验的灵活性和可操作性,根据学生能力的不同安排不同层次和难度的实验,充分发挥学生的主观能动性,在实验内容和形式上不断创新,同时也激发了学生的兴趣,实验样式也不再呆板和单调。但是,这样需要有更加完善的实验评价机制,做到公平和公正;还需要学生掌握硬件描述语言和相应的EDA工具软件,这些就需要对课程内容进行适当的调整或者得到先修课程的支持。

2) 指令集基本上都是MIPS或者类MIPS的,其好处是指令系统成熟,格式规整,有很好的技术和文档支持。使用这类的指令系统,学生能够更好的掌握和理解,设计出来的处理器结构也更加规范,而且有很多相应的设计文档和实例可供参考;其次,如果想要进行更高层次的实验内容,就需要相应的编译器等工具的支持,MIPS指令系统在这一点有很大的优势,有了这些工具开发难度能够大大降低。因此目前来看采用MIPS指令系统是一个很好的方案。不过这样也有一些缺点,采用统一的指令系统限制了学生在指令系统设计上的灵活性,使得设计出来的处理器过于类似,过多的设计资料也使得学生可以更加容易偷懒,使得实验效果降低。

3) 基本上将流水线等知识应用到实验之中[5]。由于各个学校都在不同程度的推进计算机组成原理课程改革,普遍将流水线、高速缓存等内容加入了教学计划中,实验中也相应的加入了这些内容;同时MIPS指令系统能够很好的支持流水线的设计,现有的资料和教材大多也是围绕着流水线处理器设计展开的,因此流水线处理器的设计已经成为了各个学校实验的基本内容。在清华的计算机组成原理实验中并没有规定一定要实现流水线,要求学生完成多周期或者流水线处理器的设计,仅过几轮实验教学,学生普遍选择了流水线处理器的设计,因为多周期处理器的设计并不比流水线处理器设计简单很多,而且相应的设计资料较少。不过有一点是值得商榷的,就是为了组成原理实验有更好的显示度,在实验中加入了不少其他课程的内容,比如编译、操作系统等内容。这些内容安排在单独的综合实验课程中还可以,放到组成原理课程实验中就有些喧宾夺主了,学生会投入太多的精力在这些内容上,组成原理实验还是应该以理解计算机组成及工作原理为目的,不需要完成其他课程的内容,只有少数能力较强的同学在完成了基本内容后,才值得鼓励去做这些事情。

4) 实验规模较大,需要多个同学分工协作来完成。在以往的计算机组成原理实验中大多数是以验证性的实验为主,学生往往可以独立完成,但是处理器设计这一类的实验单靠个人完成对学生的压力太大,这就需要学生组成一个驼队来完成实验,这样不仅能够减轻学生的工作量,还可以培养他们团队协作的能力。一个团队规模控制在2～3人比较合适,人数太多会造成有人懈怠,达不到实验目的。

3实验管理和评价

由于计算机组成原理实验内容和形式的更新,具体的实验管理方式和评价机制也有了很大的改动。以前是以实验室为主的实验模式,学生根据实验室安排的实验内容和时间来完成规定的实验;现在则是实验室根据学生的实验进度和需求,提供相应的实验支持,包括设备、场地以及人员等。

以清华大学的组成原理课程实验为例,前两个验证性的实验安排在实验室统一完成,帮助学生熟悉软件工具和实验设备,然后再安排课程大实验。大实验过程中会将实验设备发放给学生,让学生能够在宿舍进行实验,同时实验室保证一定的开放时间,方便学生来实验室做实验。在整个过程中安排三次集中的实验课程,实行小班教学,目的是能够更好的掌握学生目前的实验情况,控制实验进度和解决学生遇到的一些实际问题。在整个实验过程中,实验室的主要作用就是后勤保障和监督进度,协助和督促学生完成实验。

由于实验内容和形式的变化,实验已经不能简单的通过检查实验数据来评定一个实验完成的程度,需要从多个方面进行评价。对于我们的大实验,首先会提供一套标准的测试程序,通过这些程序来检查实验结果是否正确;然后学生需要针对自己的处理器提供自测程序来体现自己设计的处理器的特点,这些测试都是需要教师或助教现场检查的,检查的同时会询问他们在设计及实现的过程中是否独立完成以及各自的分工,以便确定是否存在抄袭现象、工作量分配是否合理。对于完成较好或者有所创新的小组给与加分奖励[7],并鼓励其在实验总结课上展示自己的成果。将这些汇总然后结合实验报告及平时实验情况,就能够给出一个比较全面公平的实验评价结果。

在这种实验管理模式和评价机制下,能够很好的提高同学的积极性和对实验的整体把握程度,教师也能够掌控好实验进度和学生掌握情况,达到很好的实验效果,不过这需要教师和助教通力合作,所花费的精力也比较多。

4结语

随着实验技术的不断进步,计算机组成原理课程实验在内容和形式上已经发生了很大的变化,各个高校都有着自己的发展思路,但是大的方向是一致的,总体说来就是实验已经由验证型实验过渡到设计型实验,内容也变成了在可编程芯片上进行处理器设计,进而形成一个简单的计算机系统,可以说是计算机组成原理课程实验已经由验证计算机各部分功能逐渐过渡到设计及搭建计算机系统这一层面上。

参考文献:

[1] 王诚,刘卫东,宋佳兴. 计算机组成与设计[M]. 北京:清华大学出版社,2008:6-7.

[2] 罗克露,谭华,单立平. 计算机组成原理实验改革探索[J]. 实验科学与技术,2004(3):57-59.

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[4] 叶雪军,唐建宇,熊威. 基于EDA 的计算机硬件课程实践教学的研究[J]. 计算机教育,2007(7):90-93.

[5] David A.Patterson,John L.Hennessy. 计算机组成与设计:硬件软件接口[M]. 北京:机械工业出版社,2006:368-383.

[6] 王诚,刘卫东,宋佳兴. 计算机组成与设计实验指导[M]. 北京:清华大学出版社,2008:12-48.

[7] 马明涛. 计算机组成原理课程的实践教学方法初探[J]. 山西财经大学学报,2009(11):21.

Investigation and Research on the Experiment Teaching of Computer Organization Course

LI Shan-shan, QUAN Cheng-bin

计算机实验总结篇（9）

中图分类号：TP3-0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0209-04

一、引言

《数据结构》是计算机科学与技术及相关专业的一门非常重要的专业基础核心课程，其主要研究内容是数据之间的逻辑关系和物理实现，即探索有利的数据组织形式及存取方式。有关计算机的各类软件的开发和设计，首先要考虑数据的表示，即使用何种类型的数据结构。因此，如何更好地解决实际问题，仅仅依赖几种计算机程序设计语言是不够的，还必须学习和掌握好数据结构的有关知识。当我们使用计算机来处理一个具体问题时，一般需要经过下列几个步骤：首先要从该具体问题抽象出一个恰当的数学模型，然后设计出解决此类数学模型的算法，再编写相应的程序并进行调试、测试，运行程序并最后得到答案，如图1所示。

早期计算机为解决问题而涉及的运算对象都是一些简单的数据类型，如整型、实型或布尔类型数据，所以一般把着重点放在程序设计的技巧上，而不必重视数据结构。随着计算机的发展，它的应用领域的不断扩大，涉及非数值计算问题的应用所占的比例越来越大，许多问题涉及到的处理对象不再是简单的数据类型，其形式更加多样，结构更为复杂，因此，解决这类问题的关键不再是数学分析和计算方法，而是要设计出合适的数据结构，以便更有效地解决问题。

二、课程说明

1.课程的定位。《数据结构》这门课程，是计算机理论与技术的重要基石，该课程一般是在大学二年级上学期开设，具有承上启下的重要作用，既要对前一年学习的软件技术进行总结提高，又要为后续专业课程提供基础。它贯通始终，是计算机科学与技术人才素质培养框架中的中坚课程，对学生的软件开发能力培养至关重要，也为学生今后的专业生涯打下牢固的基础。所以《数据结构》课程是计算机专业提高软件设计水平的一门关键性课程，它在整个课程体系中具有非常重要的地位。《数据结构》课程在计算机学科中与其他课程的关系如图2所示。

2.课程的教学目标。温州大学瓯江学院作为独立学院，其定位为培养“应用性”本科人才，同时结合本课程的地位，因此，在本课程的教学中体现“基础性”和“应用性”。本课程的定位与目标是：①注重基础性：掌握基本数据结构的特点，了解数据结构与算法的关系；培养学生的算法设计与分析的基本理论知识和技能；培养学生设计及选择有效的算法、设计合适的数据结构的能力；增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。②突出应用性：本课程强调理论和实践的统一，突出对学生的动手能力的培养。在对学生进行基本数据结构的理论、技术和设计等的知识运用和技能培养的同时，突出对学生进行将实际问题转化为基本数据结构和算法问题的分析能力。鼓励学生学以致用，用学到的知识来解决实际问题。

3.课程内容体系。数据结构课程的内容主要是围绕着数据的逻辑结构、数据的物理结构（数据在计算机中的存储方式）和选用合适的算法来实现对数据的相关操作展开。数据的逻辑结构有：线性结构、树形结构、图结构；数据的物理（存储）结构有：顺序存储结构和链式存储结构。在教学中引入抽象数据类型（ADT）观点介绍数据结构技术，采用算法时空分析来判断算法的好坏。在此基础上介绍数据结构的具体应用。数据结构课程的内容体系如图3所示。

我们把数据结构课程的内容划分为基础部分、数据结构与算法部分和应用部分。基础部分的内容有数据结构与算法的基本概念，抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）的表示，算法时空分析（算法复杂度）等。数据结构与算法部分是课程的核心内容。介绍各种基本数据结构的特点、ADT、各种存储实现方法、相关的操作的实现。应用部分主要介绍排序、查找（或检索）、索引和散列等经典算法。

三、理论教学设计

1.教学方法与手段。由于独立学院的学生本身基础不够扎实，加上《数据结构》课程理论性强，内容抽象，学生在学习该课程的开始阶段，容易产生畏惧和茫然的情绪。为了提高教学质量，我们在对教学方法和教学手段等方面进行了有益的探索和尝试。要处理好多媒体教学模式与传统教学模式之间的关系。多媒体教学模式以其形象性、生动性和信息量大等特点已成为主要的课堂教学手段，但也存在一些不足，一方面影响教师的即兴发挥，而这恰是传统黑板教学的长处；另一方面，由于多媒体教学具有信息量大、呈现快速、表现直观、操作简便的特点，教学活动很容易出现“课件喧宾夺主”的不良倾向。笔者认为，在讲述如算法思想、编写程序时，采用传统的教学模式更能清晰地表达。因此，在教学中要综合使用多媒体教学模式与传统教学模式两种教学手段，以达到良好的教学效果。

2.把握课程的重点和难点。①课程的重点。基础部分：数据结构的有关概念术语、算法特性、算法描述和算法分析；数据结构与算法部分：线性表、栈、队列、串、树、二叉树、图等数据结构的逻辑结构、存储结构、相应基本操作的实现，这些基本数据结构的应用：一元多项式的运算、递归算法的设计和实现、哈夫曼算法的实现和哈夫曼编码的设计、最小生成树和最短路径的求法及实现；应用部分：顺序查找算法的设计，二分查找算法的设计，二叉查找树的创建、查找、插入和删除的算法的设计，散列表的建立和查找算法的设计；直接插入排序算法、冒泡排序算法、简单选择排序算法、快速排序算法、堆排序算法和归并排序算法的实现，这些排序算法的性能比较。②课程的难点。基础部分：抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）概念的理解和描述，算法时间复杂度和空间复杂度的估算方法；数据结构与算法部分：栈在递归函数中的应用，模式匹配KMP算法。图的遍历方法、Dijstra、Floyd、Prim、Kruskal等典型的图应用算法；应用部分：排序算法的复杂性分析，排序方法在各类实际问题中的应用。散列表的建立和查找算法的设计。

四、实验教学设计

1.实验类型。根据独立学院应用型人才培养目标，注重培养实践动手能力，结合教育部的“面向21世纪教学内容和改革计划，保留少量必开的经典验证型实验，增开综合型、设计型实验”的精神，为了保证实验课的正常运行，完成实验教学目标，针对独立学院学生普遍编程能力比较弱，C程序设计语言基础较差的情况，我们打算增开一些巩固C语言的课程预备型实验，保留了必要的经典的验证型实验内容，增加设计型实验，加强综合型实验，使得实验类型不再单一，实验内容更显层次化，做到既要有基本实验的训练，又有独立思考、综合运用知识、创新等能力和素质的培养。预备型实验：主要加强学生C语言的薄弱环节，如结构体、指针、数组、函数调用等，掌握C语言的这些知识点是完成数据结构实验的有力保证。验证型实验：主要是为了理解和巩固数据结构的基本知识点，用来验证典型数据结构的逻辑定义及在具体存储结构下的相关操作实现。综合型实验：实验内容涉及本课程的综合知识或本课程相关课程知识，主要是为了培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查找参考资料的能力。

2.实验方法。对于验证型实验，学生在做实验的任务基本上，只是将课本的算法修改为在某种编程语言环境下可以运行的程序而已。但对于设计型和综合型实验，尤其是综合型实验，它是多个知识点的综合训练，包括问题分析、总体结构设计、程序设计等基本技能，需要用更科学的实验方法系统地完成。所以，为完成《数据结构》实验，我们引入软件工程的方法来指导实验，以实现实验方法的规范化。需求分析：说明实验的主要任务，如输入的形式和输入值的范围、输出的形式、程序功能和测试数据等。概要设计：说明本实验中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次调用关系。详细设计：实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作用程序设计语言编写代码；画出函数之间的调用关系图。调试分析：调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的回顾讨论和分析；算法的时间复杂度与空间复杂度的分析；算法的改进设想。

3.实验过程。数据结构课程实验同其他课程不同，在上实验课之前需要做大量的准备工作，整个实验从开始到结束不可能在有限的实验计划课时中全部完成，因此对整个实验过程的控制和管理显得非常重要，要求对每一次实验课都进行精心地策划，我们主要从课前预习阶段、实验操作阶段和实验总结阶段等三个阶段进行改革，以实现实验过程的规范化。课前预习阶段：以往的实验教学环节，往往是学生到了课堂上才知道实验的内容，学生往往措手不及，这不利于实验教学的正常开展。现在我们采用把每个实验内容提前放在网上，要求学生课前充分预习，详细了解实验目的和原理、实验要用到的数据结构和算法，在实验之前必须提交实验预习报告。通过课前预习，保证学生在实验中思路清晰，能及时发现问题，易于取得实验的成功。实验操作阶段：学生上机实验的过程是实验成败的关键，我们一方面培养学生在实验过程中养成做实验记录的良好习惯，另一方面引导学生在实验过程中积极思考，当出现异常情况时，教师要指导学生分析其产生问题的根源，寻求解决问题的方法。学生在每次实验结束后，要将实验记录交给教师检查签字。实验总结阶段：这一阶段要求学生完成高质量的实验报告，实验报告中除了包括数据结构定义、算法思路、异常情况分析、测试数据及运行结果等必备的内容外，更重要的还要包括实验设计实施的成败得失、经验教训和心得体会。整理和填写实验报告的过程，即是学生对自身存在的问题进行修正和完善的过程，通过分析整理实验报告，学生可以更深刻地认识到自己在实验中存在的问题，加强其设计思维的训练，也能不断地积累解决实际问题的动手能力。

五、课程考核

计算机实验总结篇（10）

中图分类号：G642 文献标志码：B 文章编号：1006-8228（2013）07-60-02

0 引言

计算机组成原理是计算机科学与技术专业一门核心课程，通过学习该课程，学生可以了解计算机硬件的基本组成及其工作原理，在此基础上掌握计算机的工作过程及其各部分硬件之间的联系，最终建立起整机的概念，该课程能为学生学习其他硬件课程奠定一定的基础，也能为学生进行硬件系统的分析和开发奠定一定的理论基础。但在讲授该课程的过程中，存在着很多实际问题，本文首先分析了该课程教学过程中存在的一些问题，并对该课程的教学改革进行了讨论。

1 教学过程中存在的问题

计算机组成原理已经纳入了计算机专业考研的科目，它的课程地位越来越重要，但是教学过程中存在着许多实际问题。学生学习兴趣不大，感觉枯燥乏味，以至于课堂气氛不够活跃，学习效率不高。我们经过课后对学生进行调查，从几个方面总结出问题存在的主要根源。

1.1 理论知识多，教学内容比较抽象

计算机组成原理的内容主要是各硬件部分的工作原理以及计算机的工作过程，理论知识点多，基本概念多，所以学生学了以后印象还是一些文字的描述，而没有深入地理解。而且随着计算机技术和电子技术的飞速发展，计算机内部结构日趋复杂、庞大和高度集成化，这就更显计算机组成原理课程知识面广、内容多、更新快的特点，学生普遍感到这门课程难学、概念抽象、感性认识差[1]。

1.2 学生硬件基础较差

计算机组成原理的先行课程是数字电子技术和模拟电子技术，很多学生没有学好这两门课以至于在计算机组成原理课讲到相关内容时什么都听不懂。比如，将存储器与CPU连接时，涉及到译码器[2]，许多学生就不懂译码器。所以由于学生的硬件基础差，加上对先行课程的相关知识没有掌握好，导致学习积极性下降。

1.3 实践环节少且薄弱

计算机组成原理是一门理论性比较强的课程，在讲授的过程中只安排了少量的课时用于实验，而在实验中也是验证性的实验比较多，一般是根据给定的实验步骤验证结果是否正确。比如运算器的实验，根据输入结果，来看输出结果是否正确，很少有学生去研究其中的原理，所以这样的实验对学生并没有起到真正的实践作用。

1.4 学生对课程的重要性认识不够

学生中普遍存在对硬件课程认识不足的问题。有的学生认为自己想往软件编程方向发展，只需掌握编程语言即可，有的学生认为硬件课程应用性不强，没有多大的必要性去学习，甚至认为硬件课程是可有可无的。

除了上述的问题，还有一个所有课程当中普遍存在的问题，就是上课时教师与学生的互动较少，这在一定程度上造成了教师主动，学生被动的现象。根据以上分析，本人认为可以从教学方法和教学手段入手对该门课程的教学进行改革。

2 教学方法的改革

为了提高学生学习效率和学习的积极性，可以从以下几个方面来对教学方法进行改革。

2.1 精选教材，合理安排教学内容

要学好一门课程，教材的选用非常重要，教材的内容要能跟上当今的形势，反映最新的发展动态和最新的技术知识[3]。我们选用了唐朔飞编著、高等教育出版社出版的计算机组成原理。该教材既强调基本概念和基础知识，又注意与实际应用相结合，并且对许多新技术和新的发展方向作了不同程度的介绍。在精选主教材的同时，为学生推荐辅助教材，如清华大学出版社王爱英主编的计算机组成与结构，电子工业出版社罗克露主编的计算机组成原理等等并引导其阅读。使学生们能在学习主教材内容的同时适当阅读辅助参考资料，通过参考资料的学习，进一步加深对教材内容的理解，更全面、更透彻地掌握相关知识。

教学内容组织围绕着存储器、运算器、控制器、输入系统、输出系统五大模块内容为主线，以其组成结构、工作原理、组织方式、性能设计、实现方法为重点，分类讲解各个部件的知识点。讲解各部件时也应把与相关部件的联系不断提出，使得各部件不是孤立的东西，不仅让学生知道单个部件的作用和地位，而且还要知道与其他部件在总体结构上的联系。以各个模块知识单元内在逻辑关系为纽带组成一个完整的知识网络，使学生可以从整体把握该课程的知识结构。在教学内容编排上应该抓住重点，详略得当，对重点和难点作出分析和讲解。

在教学过程的每一环节，应注意介绍技术发展最新动向，补充一些当前最新的技术知识和新型元器件的介绍，拓展学生的知识面。如：在讲解主存时，可以补充一些与当前流行的计算机内存的相关知识，如 DDRII、DDRIII等；在讲解中央处理器时加入市面上流行的奔腾双核、酷睿2双核、酷睿4双核等技术简介[4]，让学生在学习理论知识的同时也学到一些与实践和应用相关的知识，这样可以提高学生的学习兴趣，产生较好的教学效果。

2.2 采用多种教学方法，提高学生学习兴趣

第一，采用启发式教学法。在教学过程中教师尽可能地设计一些问题情境，引导学生积极思考。例如，讲解总线控制时可以提问：总线上连接着多个部件，什么时候由哪个部件发送信息，如何给信息传送定时，如何防止信息丢失，如何避免多个部件同时发送等。在讲解存储器的层次结构时，可以先提问：存储器为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次[3]。在讲解各个部件时都应该多提一些相关问题，这样能让学生自己去思考解决问题的方法，而且留有深刻的印象。

第二，运用类比法进行教学。类比是人脑把一些事物和现象放在一起进行比较的过程。在讲课时运用类比法可以加深学生对知识的理解和巩固。如学习数据总线、地址总线和控制总线时，都有总线宽度、总线带宽等性能指标。在介绍存储器的分类时，主存储器、辅助存储器、缓冲存储器等都有其组成方式和工作原理。从整机结构上看，如存储器、中央处理器、外部设备等在内容上也都有很多相似的地方。通过类别方法可以发现各个部件之间的区别和联系，这样会进一步加深学生对教学内容的理解和掌握。

第三，采用参与式教学法。在授课过程中，可以在课前事先设计一些问题并让学生预先思考，把学生分成若干学习小组，在课上围绕这些问题展开互动讨论，所有小组对这些问题的结果达成一致后，由每个小组推选出一名代表将解答结果提出来，请其他小组提出意见和不同观点，最后由教师将所有的观点进行概括总结。这样，不仅能够充分发挥学生的自主性、创造性和积极性，而且使教师和学生之间形成了良性互动，从而最大限度地调动学生的主动性，营造出积极、和谐的课堂教学气氛。

2.3 突出实际动手能力，加强实践性环节

计算机组成原理是一门技术性和实践性都很强的课程，因此，在教学过程中应该注重提高学生的实际动手能力，加强实践性教学，实验项目的设置要合理，“计算机组成原理实验”课程的内容应该涵盖课程的重点内容，同时具有一定的灵活性，学生可以在简单模型机设计的基础上，根据自己的要求重新设计。实验内容应以验证性实验为主，减少不必要的演示性，适当添加设计性和综合性实验。验证性实验是通过让学生自己动手完成各基本单元的连接并验证，训练学生掌握实验方法，掌握仪器和设备的正确使用技能，理解实验所用芯片的功能和特征[5]。设计性实验在实验过程中只给出实验任务、要求及设备如何连接，由学生自行设计实验方案，独立完成，目的是训练学生独立的实验能力和分析能力。综合性实验主要让学生自己开动脑筋，自行设计各种部件，培养学生部件综合设计能力和科学研究能力[6]。在实际操作过程，应提前布置实验内容，让学生提前查阅资料，了解相关内容，并对实验进行设计，这样在学生在实验过程中就会有更多的积极性；要给予更多的指导，及时解决实验中出现的情况和问题。最后，所有实验做完后都要学生提交实验报告，要求准确记录实验数据，写出实验步骤、结果、收获、体会和建议，这不仅是学生对实验的分析与总结，也是帮助教师发现问题，解决问题，并改进教学方法的重要手段。

通过这些实践环节不仅能够使学生的知识结构得到提升，而且有利于发挥学生的主动性与创造性，丰富了实践教学内容，提高了实践操作能力。

2.4 利用现代化教学手段，提高教学效率

计算机组成原理课程中很多概念都比较抽象或难懂，而且许多工作过程都发生在芯片内部，既看不见也摸不着，如果单纯通过教师的口述讲解和板书图解进行教学，学生很难理解。如果借助多媒体课件，利用计算机动态演示各部件的数据流、控制流以及工作时序等信息，把高度抽象的知识和工作流程真实而直观地显示出来，就可以使得学生耳目一新，既增加了学习乐趣，也容易掌握所学知识。此外，进行网络课程建设也是改进教学的重要手段。通过网络平台，学生可以下载教师授课内容、教案及视频；查阅需要的论文或书籍；可以提交作业；与其他学生或教师进行在线交流、探讨等等。网络课程是对课堂教学内容的扩展和补充，通过这种方式丰富了教学形式，提高了教学效率，能获得较好的教学效果。

3 结束语

计算机组成原理课程的教学改革是计算机科学与技术专业的发展面临的一项长期而艰巨的任务，需要长期地研究、探索和实践，本文通过仔细分析该门课程在课堂教学和实践教学中存在的问题，提出了一些改革措施，通过激发学生对硬件的兴趣，提高学生的创新能力，使本课程的教学效果得到了一定程度的改善和提高。但是学生对硬件的创新能力还表现较弱，所以在教学中更需要我们突破系统的教学方法，注意教学策略，进行深入的教学改革，最终培养出适应当今社会发展的高素质计算机应用型人才。

参考文献：

[1] 李民政，陈智勇.计算机组成原理教学改革的困境及其出路[J].计算机教育，2010.24：40-44

[2] 白中英.计算机组成原理（第四版）[M].科学出版社，2008.

[3] 陈智勇.“计算机组成原理”的教材建设[J].计算机教育，2009.18：147

计算机实验总结篇（11）

《计算机基础》是本科一年级学生的公共基础课，是学生在大学学习阶段学习的第一门计算机课程，因此该课程对学生计算机基本技能的培养、后续计算机课程及相关专业课程的学习具有重要的意义。

一、改革前计算机基础实验教学的模式及存在的弊端

实验教学的目的是训练学生的动手能力，理论与实际相结合的能力，因此实验教学的模式非常重要。改革前我校计算机基础实验教学的方式主要是依附于理论教学，仅作为理论教学的验证。教师按照课程进度布置实验内容及要求，学生按照实验内容和要求依据实验指导书给定的操作步骤按步操作。这种实验模式缺乏对学生独立思考和创新能力的培养。有些题目在操作时需要进行大量重复的文字或数据的录入，占用了大量的实验时间，造成课堂实验时间紧张，而需要重点练习的操作部分却没能完成。教师在布置实验题目要求时不能直观地展示实验操作的结果，学生缺乏对实验的思考，只是按实验指导书的操作步骤被动地按部就班地一步一步操作。这种实验的方式是以教师为中心，主体是教师，实验教学过程的设计、组织和安排都是围绕教师进行的，没有有意识地培养学生在实验过程中的参与性、自主性和创新能力。

二、改革实验教学的教学模式，采用案例教学的授课方式

在计算机基础实验教学中，我们针对其教学的现状和存在的问题，进行了实验教学模式改革。将现有的以教师为主体、教师为中心，实验教学过程的设计、组织和安排围绕教师进行的实验教学模式，改为以学生为主体来设计实验，使学生从被动接受实验变为主动思考如何来进行实验，从而达到培养学生思考能力、创新能力和动手能力的目的。

改革《计算机基础》课程实验教学原有的实验方法和实验模式，采用案例教学法，以学生为主体设计实验。教师在实验课前，设计好案例，将要求学生掌握的知识点溶于实验案例中，同时将实验所需录入的文字、数据等预先录入，并将实验完成后的效果呈现给学生。学生在实验中，搜寻所学的知识点，运用理论课所学的知识，在老师的必要引导和同学们相互讨论的过程中完成实验任务。为了实现这种案例教学的教学模式，我们建立了计算机基础实验案例库，将案例库中的每个案例设计成便于课堂展示的文档，文档中保存实验结果及实验中所用的文字、数据，学生不能修改文档中用于展示实验结果的部分，只能对需要操作的部分进行操作，最终达到实验结果的要求。案例库中的案例按课程进度分成若干个实验，在实验课时将相应的案例文件利用网络的文件传输功能从教师使用的计算机传到每个学生操作的计算机，学生下载实验任务，按实验任务的要求，通过思考、讨论、网上查找、教师引导等方式完成实验任务。

这种案例教学法的教学模式，减少了学生录入实验所需的文字和数据的时间，提高了实验效率，突出了实验重点。学生在实验过程中通过教师的引导和与同学的讨论，活跃了课堂气氛，通过实验任务的完成获得了成就感，提高了学生的学习兴趣，激发了学生的创新潜质。

采用案例教学法的教学模式，教师在布置实验时，能较直观地展示实验完成后的效果，通过对结果的分析、启发、引导学生思考如何来完成实验，激发学生的自主学习性、主动参与性及学习兴趣，而减少实验所需文字的录入又突出了实验重点，提高了学习效率，在潜移默化中培养了学生的“计算机意识”，培养了学生运用所学知识解决问题的能力，在不断的解决问题中，学生的创新能力也得到了提高。

三、改革课程考核方式，采用过程考核的评价方法

成绩是对学生课程学习的综合评价，考核是很重要的教学环节。合理的课程评价考核办法，可以改进和提高教学质量，激励学生的学习。以往的教学评价主要以学生期末考试评价为主，期末考试成绩占总成绩的90%，平时成绩只占总成绩的10%。这种以期末考试为主要考核手段的考核方式，评价内容单一，存在很大的局限性。学生为了应付考试，往往临时突击，死记硬背，忽视了平时知识的积累和能力的培养，容易造成所学知识不扎实，不能掌握整个课程的知识体系，学生形成不了“计算机意识”，不利于后续课程的学习和创新能力的培养。

从评价考核体系应利于学生的发展为根本目的，课程考核内容要全面，既要包含理论知识的考核，也要包含计算机基本操作能力的考核，为此，结合实验课的案例教学模式，将对学生的考核方法改为对学生学习过程的考核。将考核分成期末理论考试、平时成绩和上机实验成绩三大部分，其中期末理论考试主要考核学生对本门课程理论知识的掌握程度，占总成绩的20%，平时成绩占总成绩的10%，因计算机基础的实践性较强，而且上机实验的操作中也融入了相应的理论知识，因此上机实验成绩所占的比例较大，占总成绩的70%。本课程共有11次实验，平均每次实验成绩占总成绩的6.36%，每次实验学生都需将实验结果提交，通过我们的评分程序自动评出学生每次实验的分数。这种注重学习过程的考核评价方法，更多地是关注学生求知、探究和努力的过程，对学生在学习过程中的付出给予了客观的评价，真正激发了学生的学习热情，使学生注重平时知识的积累和能力的培养，并能逐步改进学习中的不足。

四、结束语

经过几年的计算机基础实验教学的实践，采用案例教学模式和过程考核方法相结合的教学模式，提高了教学水平和教学质量，调动了学生学习的积极性和主观能动性，培养了学生的创新能力，取得了较好的教学效果。我们希望通过对计算机基础实验课教学模式的不断思考、改革和创新，能够在培养学生的“计算机意识”、自主学习和创新能力等方面做出贡献。