《计算机组成原理课程设计教案（优秀7篇）》

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计算机组成原理课程设计教案 篇1

大多数高等院校计算机本科专业涉及的硬件教学课程主要有“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等，在新形势下部分课程内容设置显得不够合理，部分教学内容与实际应用脱节，影响了教学效果，无法完全满足教学大纲中要求的动手能力培养，更无法有效培养同学们的创新意识。目前，作为计算机教学重要专业基础课程的“数字逻辑”,要求学生掌握组合逻辑、时序逻辑电路的分析和设计方法，研究对象主要是分立元件、通用中小规模集成电路及基本的可编程器件等，介绍的方法也以传统方法为主，已无法适应目前应用的需要；作为专业主干课程的“计算机组成原理”、“计算机系统结构”,主要内容是讨论计算机的结构、各功能部件原理及设计方法，同时介绍当前的新技术、新方法，目的是让同学们熟悉计算机的结构，为以后应用和设计计算机系统打下基础。目前大家普遍采用的教材在部件设计中讨论的方法主要是硬布线逻辑或微程序设计方法：硬布线逻辑运行速度高，但缺乏灵活性；微程序设计方法有一定的灵活性，但资源占用多，运行速度慢。尽管这两种方法对于理解计算机组成原理不失为一种较好的选择，但由于缺乏实际应用背景，学生学习兴趣受到影响，教学效果也大打折扣，提高学生的动手能力、培养创新意识更是无从谈起。“汇编语言程序设计”课程也存在类似尴尬，讨论以16位个人计算机为背景的汇编语言程序设计知识，适合入门和了解基本原理，但与“计算机组成原理”、“计算机系统结构”课程一样，由于缺乏实际应用背景，教学目标无法完全实现。随着电子设计自动化(EDA)、系统编程(ISP)、片上系统(SOC)等技术的发展，32位个人计算机的应用已很成熟，多核64位计算机应用也将逐步成为主流。嵌入式系统设计需要较强的软硬件知识综合应用能力，因此在计算机硬件课程的教学中应加大相关新技术的比例，并根据实际及时调整教学内容。国外许多知名高校本科专业的教学内容已经作了适时调整，如麻省理工学院非常注重学生的设计能力的培养，为此专门开设了“计算机系统设计”课程，要求学生在实践环节中自主设计ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水线32位MipsCPU和Cache;斯坦福大学也有相似的课程和实验环节；加州大学伯克利分校和杨百翰大学在基于可编程逻辑的超级计算机研制方面也有大量成果。当前在国内，案例教学已被越来越多的人所接受，尤其是在一些法学、工商管理类高校已经开始广泛运用。案例教学法是一种动态的、开放的教学方法，目标是解决学生如何用更有效的方式获得知识以提高应用能力的问题。案例教学法具有综合性、交互性、启发性、针对性和可操作性等多种特征，它的使用大大缩短了教学理论与实际应用之间的差距，同时对教师的教学观念产生了重大的影响。鉴于计算机专业知识与实际应用结合紧密的特点，教学中尤其适合案例式教学。目前在国内计算机课程的教学中，案例教学还处于一个起步阶段，主要表现在：案例教学比例不够，没有形成完整的体系；案例数量不足，质量欠缺；许多高校尽管重视案例教学的应用，但是在案例的搜集、整理与分析等方面相对滞后；案例陈旧，缺乏代表性等。

2以ISP技术为主线改革计算机专业硬件课程教学体系和教学内容

计算机本科专业涉及的硬件教学课程按合理教学顺序一般为“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等，一些课程可以在时间上重叠，如“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”等。由于ISP、EDA技术可以灵活地开发出具有自主知识产权的硬件产品，是目前工程实践领域和芯片设计领域运用最广泛也是最有应用前景的技术，因此在计算机硬件课程的教学中应该把相关技术列为重要内容，即以ISP、SOC技术为主线，使相关课程形成一个完整的体系，达到培养创新性人才的目的。为了实现这一目标，在“数字逻辑”课程中，应大幅增加可编程逻辑技术的比重，重点讨论用EDA方法，利用ISP技术、SOC技术设计IP核的方法，使学生对相关技术的应用及发展趋势有一个全面的理解，并具备基本的实践能力；在“计算机组成原理”课程中增加计算机设计原理和实践的内容，也可考虑再单独增加一门计算机设计课程以替代目前“计算机组成原理”课程设计，在该课程中重点讨论如何采用EDA方法，利用ISP技术、SOC技术设计计算机各部件如CPU、Cache等，通过实际应用和实践进一步加深对相关技术的理解和掌握。在“微机原理与接口技术”课程可以考虑以16位计算机应用知识入门，以讨论32位计算机的应用为重点。相应的，作为“微机原理与接口技术”课程的先行课程，“汇编语言程序设计”课程也应把相应的内容整体提升到32位，考虑到学习过程的先易后难，可以先介绍16位汇编语言程序设计知识作为入门，再对32位汇编语言程序设计相关内容展开。单片机系统本质上也是嵌入式系统，嵌入式系统是针对应用或用户定制的完整、高效的计算机系统，嵌入式系统设计需要较强的操作系统原理、应用程序设计和硬件设计方面知识的综合应用能力，其中特别是硬件系统设计能力可以通过以上几门硬件课程的系统学习逐步培养，因此相关课程的教学内容应注意衔接，同时遵循先易后难的原则，面向实际应用，以提高动手能力、增强创新意识为目的。针对实践教学，目前相关课程的实验教学的实验项目及内容固定，大多为验证性实验，实验步骤程式化，许多同学按教学实验计划做完实验，仍然无法充分理解课程的主要内容，无法真正拥有教学大纲所要求的动手能力。更重要的是计算机技术一直处于高速发展中，高等院校的计算机教学理应不断地适应这种要求，相关的实验教学应适时地调整教学内容。解决问题的一个好思路是利用ISP、SOC技术开发出一种内容可定制的硬件课程教学实验平台，由于作为控制对象的电路是相同或相近的，可以设计为通用模块，而实验平台控制部分则可以利用可编程逻辑改变，以适应不同的课程。如控制部分设计为基本CPU即可做“计算机组成原理”课程的相关实验；控制部分设计为单片机即可做“单片机”课程的相关实验；甚至控制部分可以设计为个人计算机CPU,配合有关的接口电路，即可做“微机原理与接口技术”课程的相关实验等。在我院的计算机本科专业相关硬件课程教学实践中，我们已作出了一些有益的探索，如我院“数字逻辑”教学大纲已在近年作过相应调整，EDA技术、可编程技术的理论和实践教学内容的比例从原来的20%增加到60%以上，经过多年的建设，“数字逻辑”课程在今年被评定为“湖北省精品课程”;在“计算机组成原理”课程中引入利用ISP技术设计CPU软核等教学和实践内容；“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”课程中也增加了32位计算机相关内容的学习和讨论，新的实验设备可以进行32位的相关实验等，这些安排增强了学生的学习兴趣，学生学习的主动性也明显提高了。

3采用案例教学法作为计算机专业硬件课程教学的主要方法

案例教学法是一种事半功倍的教学方法，在教学过程中围绕事先精选的典型的、具有工程背景的实际案例进行讨论，可以为同学们模拟实际应用的场景，获得近似于实战的经验。为完成设计目标，同学们自然会自己主动学习，在这一过程中掌握知识，并学会应用知识，提高解决问题的能力；也能通过用不同的途径解决问题，培养创新意识。这样教师在授课中可以把精力集中于教学内容的总体把握上，而不需要过分在知识细节上消耗时间，提高了教学效率。案例教学法关键在于选择合适的案例，案例首先必须有代表性和实时性，必须是实践中的典型应用实例。在实践中应用的几率高，具有普遍意义，这样的实例在教学过程中值得花费精力讨论和设计，才是有意义的。同样重要的是案例需具有实际工程背景，学生可以面对具体的实际问题和特定的环境，有针对性地通过自主学习和思考进行设计，培养实际解决问题的能力。案例还应该形成相对固定的案例集，并具备一定的开放性，应定期对案例集进行评估，剔除一些过时的案例，增加一些新的典型应用实例。这样就保证了案例的典型性、实时性及工程背景。在教学实践中，我们把案例教学法作为主要方法，并把案例分为4类：一是问题评论型，给出问题和解决问题的方案，让学生去评价；二是分析实现型，不给出解决方案，要求学生讨论分析以提出方案；三是实际模拟型，是指在教学过程中依据教学内容，让学生分别充当不同的角色，进行模拟性的实践活动；四是发展开放型，通过案例发现新的理论生长点，讨论相关理论的发展趋势。我院在相关课堂教学中采用的部分案例如表1所示。在“数字逻辑”、“计算机组成原理”等课程的重点章节教学中，我们通过采用上述案例法，调动学生成为积极参与者，而不是消极被动的听众，在案例学习和讨论中，鼓励学生提出更多解决问题的办法，在课堂上营造出积极发表意见和争论的气氛。这样提高了学生的学习兴趣，教学效果有明显改善，学生的动手能力有了显着增强。

计算机组成原理课程设计教案 篇2

【关键词】计算思维；C语言程序设计；案例教学法；教学理念

计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为[1]。与传统的数学思维不同，计算思维不关注逻辑推理、演算的精准程度，而是注重问题分析和解决的实践过程。作为我国高校非计算机专业必修的计算机基础课程之一，C语言程序设计课程的教学目标就是培养学生运用计算机的思维和方法进行问题求解，这需要通过强化计算思维训练来实现。

1 课程教学现状分析

多年来，我国高校的计算机基础教育一直奉行“实用主义”，强调计算机应用技能的训练，而忽视对学生的思维力及创造力的培养。受这种教学理念的影响，非计算机专业的学生们普遍对程序设计类课程不重视，片面的认为程序设计与专业学习没有关联，不是必备的基本技能，因此学习缺乏主动性。同时，C语言本身语法结构比较复杂，对逻辑思维能力要求较高，而传统的C语言课程教学手段、形式比较单一，大部分时间是老师一个人在台上讲，学生只能被动接受，课堂枯燥乏味，教学内容则偏重于基本概念和语法规则，与专业学习联系不紧密，因此，对于初学者来说，学习和理解起来比较困难，容易产生畏难情绪，有甚者干脆放弃学习。

2 树立以计算思维为导向的教学理念

计算思维能力是大学计算机基础课程教育工程中一个重要的培养目标[2]。近些年来，随着计算机技术的飞速发展，大学生的计算机应用能力普遍提高，因此在计算机基础教学过程中，应打破“计算机工具论”的局限，加强训练学生的实践能力和创新能力，教学重心应由原来的知识和技能培养逐渐转变为计算思维能力培养，这意味着程序设计类课程在计算机基础教育课程体系中的地位要显著提升，这样学生才能真正认识到该类课程的重要性。另外，在第一节理论课时，教师要让学生明确学习程序设计的目的，让他们认识到课程的学习不仅为掌握编程语言，更重要的是培养令之终身受益的计算思维能力。所谓“磨刀不误砍柴工”，学生只有在课程学习之初明确学习目的，端正学习态度，才能更加积极主动进行后续学习，才能自发的加强对自身计算思维的培养。

3 融入计算思维的案例教学法

所谓案例教学法是指利用已经发生或将来可能发生的问题作为个案形式让学习者去分析和研究，并提出各种解决问题的方案，从而提高其解决实际问题能力的一种教学方法[3]。传统的C语言程序设计教学方法是以教师讲授为中心，只告诉学生怎么去做，而且其教学内容在实践中可能不实用，且非常乏味无趣，学生的主观能动性及创新性难以得到发挥。面向计算思维的案例教学法以培养学生计算思维能力为目标，通过精心设计包含知识点的案例，为学生创建问题情境，引导学生对案例进行分析和讨论，在解决问题的实践中增强对算法的理解，掌握相关的理论知识；在教学过程中，没人会告诉你应该怎么办，而是要自己去思考、去体会知识中所蕴含的方法之巧妙，使得学习由枯燥乏味变得生动活泼，也培养了学生主动思考和积极探索的习惯。 4 基于计算思维的案例教学实践

4.1 案例设计

大多数C语言教材都是按知识的逻辑结构体系进行编排的。一开始介绍数据类型、表达式等比较抽象的概念，这样不仅有悖于学生的认知规律，而且容易挫伤学生学习编程的积极性。因此，在第一堂C语言理论课时，可以针对学生的兴趣点，演示一些诸如贪吃蛇、打地砖等C语言开发的小游戏，为学生开设轻松愉悦的学习情境，让他们充分感受到C语言程序设计的魅力，认识到C语言的实用性。

案例质量的好坏直接影响到课堂教学的效果，因此，在教学过程中，教师应根据特定的教学内容谨慎选择教学案例。通常，设计的教学案例应具备以下特点：

（1）相关性。案例是为教学目标服务的[4]，因此所选案例首先要注意紧扣教学内容，能够合理地反映所对应的理论知识点，这样，通过后续的案例分析来使学生加深对所学理论知识的理解并能运用到实践中。

（2）针对性。案例不求多而求精，每个知识点或者相关联的多个知识点选用一个具有代表性的案例即可。

（3）可拓展性。选用的案例既要涵盖当前要学的知识点，也可以涉及到后续的学习内容，具有举一反三、触类旁通的作用。后续知识虽然还没有学习，但教师可先做简单介绍以埋下伏笔，让学生先尝试自学，然后带着问题进入新的知识。

（4）趣味性。教师们在设计案例时，应针对当代大学生的特点，尽量选择贴近生活且具有一定趣味性的案例，以激发学生的学习热情。

4.2 课堂实施

课堂实施是基于计算思维的案例教学法的关键。例如，在讲一维数组时，本文设计案例：求20名学生某门课程成绩的平均分，并统计高于平均分的人数。

案例分析：首先定义变量分别存储20名学生的成绩及平均分，那么要定义多少个变量呢？按照前面学过的知识，至少定义21个变量，这样程序中涉及的变量是不是太繁多了？如果学生人数增至200名，难道要定义200个变量保存其成绩吗？显然这种方法不可行，进而教师引出新的知识点――数组。通过这一系列的提问，学生很容易理解数组在程序设计中的意义。接下来详细介绍数组的基本概念及一维数组的定义方法，启发学生如何运用一维数组编写算法。

编程实现：得到了问题的求解思路之后，接下来就要鼓励学生使用C语言编写程序，并进行调试运行。由于本案例还涉及之前学过的选择、循环结构等知识，所以在案例实现过程中，教师可根据学生对这些知识点的掌握程度，适当的进行复习巩固。

总结与拓展：举一反三，提出类似的问题，鼓励学生独立思考，应用一维数组编程实现。对案例进一步拓展：如果每名学生有三门课程，如何统计呢？从而引出新的知识点――多维数组。

5 结束语

C语言课程中处处蕴含着计算思维，笔者在教学过程中运用了融合计算思维的案例教学法，引导学生自主探索，积极拓展思路解决问题，大大提高学生的计算思维能力和创新能力。通过对课程的学习，学生不仅掌握了C语言编程技巧，更重要的是从中领悟到“何谓计算思维，怎样运用计算思维解决实际问题”，并能在实践中自主构建自己的计算思维，从而为将来的学习、工作和研究具备创新思维和创新能力奠定基础。

【参考文献】

[1]Wing J putational thinking[J]. Communications of the ACM，2006（3）：35.

[2]⒑煜。基于计算思维的C语言程序设计教学模式改革[J].大学教育，2015（8）：22-23.

计算机组成原理课程设计教案 篇3

计算机网络按覆盖地理范围可分为局域网、城域网、广域网。因为局域网具有投入少、组网速度快、维护成本低等诸多优势，所以学校、机关事业单位以及中小型企业基本上都使用局域网。

通过局域网组建与维护课程的教学，使学生掌握局域网组网的理论知识以及局域网组建与维护的基本技能，对职校生今后的就业与职业教育发展具有极其现实的意义。为此，笔者所在学校近年来多次组织计算机教研室的专业教师开展联合攻关，逐渐形成了案例教学的新模式，取得了良好的教学效果。

一、案例教学的内涵

以往职业院校的计算机专业教学模式面临的最大难题就是如何培养职校生的“实战”能力。教师在教学过程中往往拘泥于教材内容，无法在提升学生技能方面取得突破。

案例教学是教师将课堂与企业通过实际工作案例实现“无缝对接”，学生随着案例中一个个问题的解决，仿佛置身于实际工作情境中。在教学过程中既能极大提升学生的学习兴趣，又能有效地开拓学生的思维，培养学生分析问题、解决问题的能力，更能使学生毕业后可以在用人单位以最短的时间达到岗位群的技能要求。

同时，案例教学又是一个系统、综合的教学模式，在实际运用中又会涉及项目教学、任务教学、模块教学等许多内容。因此，教师在实施过程中必须更新自身的教学理念，摸清所教班级学生的实际学情，并在实践中不断总结，只有这样才能发挥案例教学在职校生技能提升方面的作用。

二、局域网组建与维护课程应用案例教学的意义

1.有效激发职校生的学习兴趣

近年来职业院校中报读计算机专业的学生已呈现出逐年下降的趋势。究其原因，随着计算机基础知识的普及，计算机专业已没有了当初的神秘“光环”;随着IT技术日新月异的发展，职业院校计算机专业课程的广度、深度与难度也随之不断加大，这无疑加大了职校生学习的困难，不少学生因此丧失了学习兴趣。采用案例教学，则可让学生通过实际工作案例中一个个问题的解决获得成就感，从而有效地激发学生的学习兴趣与积极性。

2.突出工作能力的培养

笔者在多年的教学实践中发现，不少学生在校期间取得了较好的理论与实训成绩，也取得了相应的职业资格证书，但就业后面对企业岗位群的实际问题时还是会手足无措。造成这一现象的原因是教学与学生的实际工作脱节，而案例教学将真实的工作情境搬进了课堂、搬进了实训室，强化了对学生就业所需的工作能力的培养。

3.实现了理实一体化教学

在案例教学模式中，学生边学边练，边练边学，在学中练，在练中学。教师根据学生掌握知识的现状适时调整教学内容，合理设置课程案例，从而达到了理论与实训相辅相成的一体化教学目标。

三、局域网组建与维护课程案例教学的开展

1.课堂教学多样化

传统的计算机教学都局限于教室与实训室，而在局域网组建与维护课程的教学中，笔者尝试打破这种界限。

如在“走近计算机网络”这一环节的教学中，由于笔者所在学校已建校园网多年，采用光纤接入Internet，有公网IP地址若干，对外有可用于宣传学校网站，并为学校下属的系、部提供网站虚拟主机托管服务，对内建立了无纸化办公网络，用于日常信息、教学管理。所以，笔者首先带领学生参观校园网，通过与校园网的零距离接触，去认识、了解局域网的功能、结构及使用设备情况，这样就使学生获得了直接的感性认识。

2.教学内容实战化

教学内容实战化是提升职校生工作能力的关键。因此，要选择切合学生能力现状的案例展开教学。

如在“使用交换机组网”的教学中，笔者设置如下案例：学校第一教学楼要增加一个实训室，可容纳40台计算机，要用两个24口交换机将这40台计算机连接起来组建一个局域网。规定好网络拓扑形式，让学生自己分组解决如何使用交换机进行组网。这样学生在教师的引导下，自己通过实践，很快就掌握了交换机的连接方法。教师在此基础上再设置相关案例，就能使学生进一步掌握交换机的基本配置方法以及级联、堆叠和链路聚合的原理。

3.教学考核科学化

教学考核是案例教学的一个重要组成部分。在局域网组建与维护课程的考核中，教师既要注重学生实际工作能力的考核，也要考核学生团队合作意识，这样才有利于学生综合专业素质的提升。

总之，职业院校的局域网组建与维护课程教学应以实际工作案例作为教学突破口，着力培养职校生发现、分析、解决问题的能力。

计算机组成原理课程设计教案 篇4

【关键词】计算机网络；实验课堂；教学组织模式；问题情境

【中图分类号】G642 【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)03-0023-02

引言

计算机网络是与计算机技术、通信原理等学科内容紧密联系的交叉学科，是一门理论性和实践性要求都很高的课程，它涉及的许多基本概念、技术原理、网络协议等理论知识对于初次接触的学生来讲十分晦涩难懂。为加强学生对计算机网络理论知识的理解和灵活应用，几乎所有开设计算机网络课程的高校都同步的开设了计算机网络实验教学课。作为理论教学的重要补充，实验教学是知识内化的有效途径，有助于学生逐步深化对理论知识的理解和掌握，使认知结构不断优化，从而能够熟练地应用所学知识进行创造性活动［1］。因此，对于学生来讲，无论是加深计算机网络理论知识的理解和掌握，还是提高实践和应用能力，良好教学效果的计算机网络实验课堂教学组织模式都是十分重要的。

1 传统教学组织模式分析

随着国家培养高素质应用型实践人才教育体制的大力提倡，及实践教学经费的加大投入。国内高校都相应的建立了自己的专业实验室，计算机网络实验课堂教学也相应的配备了专业的网络实验室，实验教学的软硬件教学条件得到了极大的改善［2］。然而，根据最近几年高校计算机专业毕业生走向社会的网络应用实践能力来看，计算机网络实验课堂教学的效果和质量并没有随着软硬件教学条件的改善而得到足够的提高。这其中的原因，归根到底是计算机网络实验课堂教学组织模式没有进行实质性的变革，依然采取的是过去传统的教学模式组织进行，传统教学组织模式下的计算机网络实验课堂教学组织形式单一，整个课堂过程可以概括为“演示+模仿”。这种模式下的计算机网络实验课堂教学，首先，由教师根据理论课程知识的关联和需要，根据实验教材和讲义，先给学生简单的介绍本次实验项目的内容、目的、要求等，接着，教师对实验项目做实验过程演示。最后，剩下的事情就是学生依据教师的实验过程演示，机械式的重复一次实验操作的内容，并在此基础上填写实验报告。这种组织形式单一的实验课堂，学生对实验涉及内容的理解和体会非常浅显，有的甚至根本不懂实验原理，只是一味的“照葫芦画瓢”重得一次教师的操作。这种教学组织模式的实验课堂，学生对实验内容的掌握情况可想而知，严重影响到了培养高质量应用型实践人才培养的目标。

由于按传统教学模式组织的计算机网络实验课堂教学简单的采用讲解演示教学法进行，学生课堂纪律、效果、学习积极性等都得不到有效的保证，不利于学生的实践动手能力、工程应用能力以及独立思考解决问题能力的培养，因此，有必要对其进行适当的教学改革研究。

2 假定应用情境五步教学组织模式

针对计算机网络实验课堂教学在传统教学组织模式下的不足之处，论文在这部分提出一种新的教学组织模式——假定应用情境五步教学组织模式，这种新的教学组织模式将按照以下五个步骤进行组织教学，力求提高课堂教学质量。

课堂导入，由教师课前根据课堂实验项目的内容设定恰当的应用情境，并向学生解释说明，要求学生根据实验教材或讲义相关章节的内容思考，如何运用本节实验项目的知识解决假定情境下的应用。用这种方式导入实验课堂来代替传统教学组织模式下教师介绍实验项目的内容、目的、要求等内容来导入课堂，优点是学生对实验内容的用途更加明确，学习起来的针对性、积极性和求知欲将更强。

学生按学号进行分组，根据每组实验设备的数量可将若干名学生组成一个小组，每个小组成员指定一套固定的实验设备，这里的实验设备和学生关系可以是一对多的关系，如果实验室设备数量有限，一套实验设备可以由多个学生共用，力求做每个学生都对应到一套实验设备。然后要求分小组讨论，针对课堂实验内容对应的问题情境得出小组一致的解决方案。这样做的好处培养学生相互合作、共同思考解决问题的能力，以及培养学生保护相应实验设备安全的责任意识，同时又方便教师对学生后面实验操作实践的监督指导。

各小组成员，按照自己所在小组得出的解决方案，进行编码调试实现解决方案。在这过程当中，教师可以从旁细心的观察发现学生实验过程中的一些问题，并对一些有代表性的问题做适当的记录。

小组方案 实现完毕，针对学生调试过程中出现的一些问题，以及教师在第（3）三个步骤当中发现的一些有代表性的问题，师生共同讨论。

教师做完整过程的实验参考答案演示，在这个过程中，学生可以参照教师的实验参考答案，通过对比，总结自己所在小组实验方案的优点，发现自己所在小组实验方案的不足和需要改进之处，最后教师总结结束实验课堂。

这种新的计算机网络实验课堂教学组织模式，综合利用了问题应用情境假设教学法、分组讨论教学法、启发式教学法等多种教学方法，有利于培养学生独立思考、共同合作发现解决问题的能力，以及独立动手操作的工程实践应用能力。

3 案例应用

计算机组成原理课程设计教案 篇5

对于应用型本科院校，大学计算机基础课程教学改革除了适应计算机科学技术发展的需要，还应该突出应用。改革重点在两个方面：计算机原理的教学和培养利用计算机解决问题的能力。大学计算机基础课程教学改革应该以“利用计算机”和“解决问题”这两点为主线展开。当代计算机是一个多层次的复杂系统，可以多角度使用，它可以像汽车一样，通过简单操作来驾驭；也可以像数学原理或公式一样，需要懂得原理才能深度使用。对计算机多层次的不同认识产生了不同的教学理念。大学计算机基础课程教学首先应该定位于肩负历史和时代使命，不能只将计算机作为低层次工具开展教学。面对“利用计算机”的问题，大学计算机基础课程教学应该从计算机原理角度组织教学内容，这种定位并非是大学计算机基础课程教学改革的创新，而是真正将大学计算机回归到大学数学、大学英语同样基础性地位的过程。应用型本科大学计算机基础课程要进一步展示计算机“解决问题”的强大能力，就涉及到如何抽象问题的计算特性，如何利用计算机来解决具体的问题，这是应用型本科大学计算机基础课程教学改革的重中之重。

2教学改革的措施和方法

2.1课程设置的调整

由于大学计算机基础课程一直是大学本科一年级的必修课，不同专业的学生在大学四年内的课程体系有很大不同，应用型大学注重的是学生动手能力和综合能力的提高，大学计算机基础课程如何为后续专业课提供基础知识和基础技术，如何培养学生计算机应用的基本能力是当前热点问题，同时由于学生进校时的个人对计算机基础知识掌握的程度不同，这就要求我们应该在学生进校后应进行一次摸查，对确实达到要求的学生可以申请免修。其他学生进行分类教学，分类教学是指在学指导的前提下，基于人才培养目标，面向不同专业进行的，根据不同专业需求，设计不同的教学方案，包括教学内容、教学手段、教学素材、教学过程和教学实验等。可以通过对各专业的课程体系、专业培养计划的缜密分析，对不同专业不同年级的学生的访谈沟通，特别是学生进入大三、大四后对计算机科学的依赖，将我校大学计算机基础课程授课对象分为社科人文类、理工类、经管教育类、大农类等4类，针对不同类别的专业重点强调某些内容，这是面向应用型本科专业人才培养的最高境界。所以分类教学是大学计算机基础课程改革的首要环节，不仅体现在课程讲授，也要体现在实验教学环节中。

2.2理论课教学改革

课堂教学是教育教学中普遍使用的一种手段，它是教师给学生传授知识和技能的全过程，主要包括教师讲解，学生问答，教学活动以及教学过程中使用的所有教具。它是按各门学科教学大纲规定的内容，组织教材和选择适当的教学方法，并根据固定的时间表，向全班学生进行授课的教学组织形式。课堂教学的方法多种多样，如：角色扮演法、案例分析法、小组讨论等。不同的教学方法在课堂中起着不同的作用。教师一定要主动的掌握不同的教学方法，摆脱传统教学的死板与枯燥，丰富课堂教学的形式，提高课堂教学的效果。对于大学计算机基础课程的理论教学现在都使用多媒体教学，这就要求教师首先应设计好自己的课件，课件要丰富多彩，同时在内容组织上要合理生动，有吸引力，笔者认为对于计算机的基础知识主要是以讲授和演示为主，而对于文字处理与文档编排、数据处理与图表制作、报告处理与幻灯片制作这部分内容的讲授应采用渐进式案例教学，每一部分内容设置两个案例，让问题复杂程度从简到难，从基础到综合，从而提高学生的课堂学习效率，同时在教学过程中还可以设置一些问题，多进行师生互动，让学生多思考，多动脑，变被动学习为主动学习。总之，理论课程的教学改革应以培养学生应用能力为导向，以培养目标为驱动，以渐进式案例教学为线索，以服务专业应用为目标，在高度浓缩理论课程教学的同时，让学生掌握利用计算机解决各类问题的能力。为学生后续专业课的学习和专业知识的综合应用起到非常好的作用。

2.3实验课教学改革

在理论课进行改革的同时，对实验课的教学改革就更为重要。实验应注重对已有知识的验证，突出对未理解未掌握知识的再学习以及对知识体系的探索，通过强化实验教学，培养和提高学生的动手能力、应用能力和创新能力，为应用型本科教学提供一个强有力的保障。

2.3.1对于计算机组成部分的实验可以先让学生看一个计算机组装与维护的视频，然后让学生自己动手去组装一下，最后让学生去设计一个方案———配置一台具体的计算机。

2.3.2文字处理与文档编排、数据处理与图表制作、报告处理与幻灯片制作这部分内容的实验则可采用任务驱动的方法，让学生带着任务去学习和掌握理论课所学的内容。笔者所在的学校大学计算机基础实验课程教学是让学生使用实验平台，每个部分内容都有一定的练习题，这些是必须提交的，学生是必须完成的，同时每次实验都设计了思考题和实验相关知识，配置了综合学习与拓展学习。让学有余力的学生可以向更深层次拓展。

2.3.3针对学时少内容多的矛盾，同时配备一些虚拟实验，供不同专业的学生选做，这些虚拟实验兼顾了不同专业学生的计算思维能力训练，考虑到与现行教学内容的关联，这些实验可以帮助学生理解计算机的重要理论和概念，培养基于计算机解决问题的计算意识，在有限的学时内将计算机科学的本质以及专业知识以有效的手段展示给学生，这是深化教学改革的技术途径。这部分实验可由学生课后自主完成。

3结语

计算机组成原理课程设计教案 篇6

【关键词】计算机组成原理；形象化教学；启发式教学；QuartusII

1.课程实施方案

计算机组成原理是计算机专业重要的专业基础课程，是计算机专业研究生入学考试必考课程之一，本课程旨在使学生系统地理解计算机硬件系统的组成结构和工作原理，建立计算机系统的整机概念，为进一步从事计算机系统结构、计算机网络和嵌入式系统等方面的学习和研究打下基础。

计算机组成原理课程采用理论教学和实践教学相结合，分三个阶段展开。第一阶段，主要介绍计算机模型机及各功能部件在模型机中的地位及作用；第二阶段，分析各功能单元的组成结构、工作原理及设计方法；第三阶段，讲解计算机系统协调工作过程及各功能部件的连接方法，总结计算机系统的综合设计方法。

计算机组成原理的教学内容为计算机内部电路和原理，技术特点及改进措施，内容抽象难懂，被师生们普遍认为既难学也难教的课程。本课题组在提高教学质量、改进教学方法和手段等方面进行了研究和探讨，从理论教学角度和实验教学角度提出改革方案。

2.理论教学改革实施方案

教学内容上采用宏观与微观分层次结合的教学方法。宏观上从组成部件对整机系统的作用入手引入问题，对组成部件的特点和功能进行分析；微观上强调组成部件的内部结构、设计方法、工作原理。

理论教学采用多媒体和黑板结合的教学手段，采用形象化教学、启发式教学等教学方法，最后指出了理论教学要与计算机技术的发展与时俱进。

2.1 多媒体和黑板结合教学

多媒体教学具有形象直观、反映信息准确等优点，对于知识点较多，技术性较强的内容，多媒体教学可以使教学过程生动化，具体化。采用多媒体教学来讲解计算机内部的数据流向、组成结构和功能特点，可使学生对计算机内部工作过程有一个生动、直观的认识。

采用黑板对计算及推导性较强知识点讲解，能够展开更详细的演算和推理，使学生对细节掌握地更为透彻。多媒体教学和黑板教学作为教学手段，都是为教学服务的，在教学过程中应充分考虑知识特点，灵活选择两种教学手段。乘法运算的讲授采用多媒体和黑板结合的方式进行，首先采用黑板板书详细推导笔算乘法的过程，指出笔算乘法用计算机实现的困难，然后采用多媒体动画演示计算机乘法运算实现，把计算机运算器内部的工作过程生动地展示出来，使学生对计算机乘法的实现过程能有一个形象的认识，两种不同的讲授手段使学生对笔算乘法和计算机乘法的各自特点及区别有一个直观的认识。

2.2 形象化教学

采用形象化教学对知识点进行系统分析，有助于学生理清知识脉络，理解知识点在知识体系中的作用和地位。以存储器系统讲解为例，将存储器系统比作树，主存、缓存和辅存比作树的主干分支，主干分支重点分析主存、缓存和辅存之间的联系。主存分支可再分为RAM，ROM子分支，重点分析ROM和RAM的读写特点及存储地址等概念；缓存分支可再分为数据缓存和程序缓存，重点分析地址映射机制和替换策略；辅存分支可再分为磁带、磁盘、光盘存储器，重点分析磁盘的存储机制。形象化教学使学生对知识形成系统的认识，有利于知识的理解与扩展。

形象化教学可将教学内容比为生活中的事例，运用浅显的生活事例来讲解抽象、难懂的理论，使抽象的理论“生动化”，“生活化”，有利于学生对知识的理解和掌握。Cache与主存地址映射过程是本课程的难点和重点，将Cache与主存的地址映射比为图书馆座位的对应机制，有助于学生对地址映射的理解。假设学生n人，图书馆有m个座位，每个学生只能坐到指定的一个座位上，一个座位对应多个学生，为直接映射方式，缺点是容易造成座位冲突；学生按照先进先找座位的原则，座位与学生没有指定的对应关系，为全相联映射方式，缺点需对每个座位的学生信息进行详细记录；学生只能坐到指定的组，每组有多个座位，称为组相联映射方式，具有前两种方式优点的组合。形象化教学在教学过程能起到解释、启发的作用，有助于学生对知识点的形象理解，提高学生的学习积极性。

2.3 启发式教学

启发式教学注重调动学生的主观能动性，通过一定方法启发学生去思考，重视学生分析和解决问题的能力培养。启发式教学方法首先设置一些启发式问题，激发学生的学习兴趣，引导学生去思考和推导，鼓励学生大胆提出自己的见解，最后和学生讨论出结论。在I/O设备与主机信息传送控制方式一节，讲完程序查询方式，程序中断方式后，提出“两种方式在计算机工作过程中存在什么问题”，引导学生思考什么方式能够更好地提高I/O设备和CPU的效率，通过互动讨论方式提出DMA工作方式，讨论DMA工作方式的特点。启发式教学中学生带着问题来学习，主动参与教学活动，有利于学生的创新能力的培养。

理论教学要做到与时俱进。计算机是一门发展较迅速的学科，教材内容往往滞后于计算机技术的发展，在课堂教学过程中应弱化过时内容，通过扩展性课题引入新技术，新知识，使学生全面掌握计算机发展的动态及技术特点。

3.实验教学改革

3.1 实验方案的改革

实验教学是计算机组成原理课程的重要环节，实验教学是对抽象理论进行科学验证，加深学生对理论的认识和理解，提高学生的实践动手能力。传统实验教学采用实验箱完成，实验种类受实验箱限制，很难随着计算机技术发展更新；实验以验证性实验为主，在实验过程中学生缺少创新性，消弱了实验教学的效果。

Quartus II是一款EDA设计软件，支持原理图、VHDL及AHDL多种输入形式，内嵌仿真器可以完成对计算机组件从设计到硬件配置，到最后的仿真测试。该软件具有丰富的器件库，可以对器件库进行更新，实验过程具有连线简单，学生可以根据实验要求自主设计完成实验。

基于Quartus II的实验教学分四个层次。第一层次，验证性实验，旨在熟悉软件环境及元器件的使用，主要包括138译码器实验，总线传输实验等；第二层次，设计性，旨在让学生独立设计简单的电路器件，提高学生的分析和设计能力，主要包括存储器设计，数据通路设计等；第三层次，综合性实验在给定实验题目下，让学生自主选择元器件，连接电路，测试电路，仿真电路，使学生理解计算机电路综合设计过程，主要包括CPU设计、复杂数据通路设计等；第四层次，课程设计，通过知识综合加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识。主要内容为构造一台模型计算机，包括基本运算单元、控制单元和存储单元。

3.2 实验形式及考核方式的改进

实验形式分为必选实验和开放性实验，必选实验和理论教学结合密切，要求学生在理论教学后指定的课时内完成。开放性实验为扩展性实验题目，学生根据兴趣自主选择实验题目，在实验室开放时间内完成。在实验过程中，注意发挥学生主体作用，做到学生主体设计、实验为主，老师辅导为辅。

实验考核不再以实验报告和课程设计报告作为考核标准，主要对实验方案、实践过程、实验答辩环节的考核，并将实验成绩以30%的比例纳入到期末成绩。

4.结语

信息化时代社会竞争日趋激烈，计算机教育不仅要教授学生计算机专业知识及其研究方法，而且要提高学生的创新能力和动手能力，为学生进一步深造和就业打下良好的基础。计算机组成原理的教学改革采用最新的教学方法和教学手段，教学过程中引入计算机发展的最新技术，并且充分发挥网络教学的优势，通过教学博客和课程网站的形式和学生达到良好的互动，取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]汤书森，马义德。现代计算机组成原理课程特点与实验教学新模式探索[J].2012（1）：146-149.

[2]唐朔飞，刘旭东，等。“计算机组成原理”课程教学实验方案[J].2010（11）：42-45.

[3]教学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.

计算机组成原理课程设计教案 篇7

关键词：案例式教学法；Visual FoxPro程序设计；非计算机专业；教学改革；计算机基础

中图分类号：G642 文献标识码：B

1引言

“Visual FoxPro程序设计”是非计算机专业一门重要的计算机语言课。该课程的教学目的是使学生掌握数据库系统的基本概念以及利用Visual FoxPro程序设计语言完成一个数据库应用软件的开发过程。在传统的教学过程中，“Visual FoxPro程序设计”课程的教学内容主要包括以下三部分：Visual FoxPro基础、面向过程的程序设计和面向对象的程序设计。Visual FoxPro基础部分主要包括数据库系统的基本概念、Visual FoxPro的基本知识、数据表的创建和使用、数据库及数据库表的操作、查询和视图以及关系数据库标准语言SQL。面向过程的程序设计部分的包括Visual FoxPro语言的数据与数据运算、结构化程序设计。面向对象的程序设计部分包括面向对象的程序设计、表单的设计与应用、菜单的创建和使用，报表、标签、工具栏和类的使用，以及开发数据库应用软件的基本步骤和方法。根据上面的教学内容组织的课堂教学，主要以知识为主线，结合各个知识点的实例展开教学过程。因此，传统的计算机语言教学中存在的必然问题是各个知识点之间缺乏必然的联系，各个实例也是相对独立的实体。其课堂教学效果并不能达到灵活运用Visual FoxPro程序设计语言完成数据库应用系统开发的教学目的。

教育部曾指出，高校非计算机专业计算机基础教学的主要目标是培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力，提高学生的计算机素质，为将来利用计算机知识与技术解决自己专业实际问题打下基础。因此，如何将抽象的计算机语言课程通过灵活的教学方法完整的展示在课堂上从而激发学生自主学习程序设计语言的兴趣，提高非计算机专业学生利用程序设计语言完成数据库应用软件的能力，是笔者一直在思索的问题。同时，笔者在长期的“Visual FoxPro程序设计”课程的教学实践中，以提高非计算机专业学生的计算机素质为目的，对案例式教学方法进行了深入的研究与实践，摸索出了一套在“Visual FoxPro程序设计”课程中实施案例式教学的有效方法并取得了非常好的教学效果。

2案例式课堂教学

所谓案例式教学方法，是指在课程教学大纲和教学内容的基础上，根据课程的教学目标选取具有代表性的典型案例贯穿在整个课程的大纲体系中。通过对具体案例的结果演示以及讲解案例的开发过程 ,将所要讲授的知识点贯穿融入到具体的案例中去。在进行案例的选择时，目标案例不仅要功能完善，能够覆盖大部分知识点，并且要以实际生活中的应用实例为原型，将教材中的理论知识进一步延伸和拓展，更便于学生理解和掌握。在组织教学的过程中，根据教学形式的不同，笔者将案例式教学方法分别应用在课堂教学和实验教学，二者有效的融合，达到了很好的教学实践效果。

2.1案例的选择

课堂教学是组织整个教学环节的关键，而在课堂中实施案例式教学的主要目的，是将Visual FoxPro程序设计语言中零散的命令、语法与规则融入案例中使之形象化、具体化、应用化。案例的选择不仅要适合学生的知识层次与接受能力，激发学生探究的兴趣，而且要充分考虑案例的典型性、与实际应用的结合度。同时案例的难易程度、案例所涵盖的知识面、案例是否能贯穿整个教学的始终等也是在进行案例选择时必须要充分考虑的问题。

笔者在“Visual FoxPro程序设计”课程教学的过程中，选择了“学生学籍管理系统”作为贯穿整个教学环节的应用案例。该系统包括很多功能，如学生基本信息管理、学生成绩管理、学生奖惩管理等实际功能。学生的学籍，贴近每一个学生的实际生活，因此在课堂教学中，将课本中原本枯燥的语法规则与命令融入到生动的案例中，学生可以清楚的看到这些命令、语法等在实际应用中的用处，增进其学习兴趣和动力，同时也会恰当地掌握知识所具有的特定含义和作用。

2.2案例的组织

用一个案例贯穿于整个教学过程，不仅体现了该课程知识点内在连贯性的特点，也避免了各个章节之间相互独立，使得学生们在认知的过程中感觉知识点零散繁杂。因此，在课堂教学中有效的组织案例教学，可以大大的增强学生的逻辑思维能力和编程能力。

案例的组织先于课堂。使用Visual FoxPro程序设计语言开发完善的“学生学籍管理系统”,即可以脱离Visual FoxPro系统环境独立运行使用的软件和软件说明书。其中，软件部分的开发包括了菜单系统、表、数据库、查询与视图、表单、报表、工具栏与类等“Visual FoxPro程序设计”课程大纲所要求的内容，这有助于在课堂教学中借助案例将各个章节组织起来，形成一个完整的知识体系。而软件说明书包括：系统功能模块图、数据字典、数据流图、各个功能模块的程序流程图、软件测试方法等文档。这些文档是有效的实施案例式课堂教学的基础和保障，也是在课堂中向学生们演示在实际应用中开发一个完善软件所必需的几个过程。

2.3案例的实施

案例式教学的实施过程即“Visual FoxPro程序设计”课堂教学的展开所要考虑的关键问题是如何将Visual FoxPro程序设计的所有知识点融入案例中，让学生随着案例开发进程的不断深入将所学的知识点串联起来。

在“Visual FoxPro程序设计”教学中，首先要让学生掌握的问题是Visual FoxPro能做什么？几乎所有的学生都有接触数据库应用软件的体验，如超市结算系统、图书馆借阅系统、学生选课系统等，这些都是学生日常生活与学习必需的。而学生对于上述系统的接触只能停留在用户界面的使用上，其中所涉及的数据库管理等后台数据的产生及其流向，学生几乎没有什么认知。使用Visual FoxPro程序设计语言，可以完成上述系统的开发过程，而此类软件开发的主要目的则是为了完成数据库的管理。据此，给学生演示教学案例“学生学籍管理系统”,让学生更真实的体验Visual FoxPro的强大功能。

如何使用Visual FoxPro程序设计语言完成数据库应用系统的开发？这同样是需要引导学生建立感性认识的首要问题。对于“学生学籍管理系统”的讲解，首先要在演示的过程中让学生明确系统所要实现的所有功能，对于各个功能模块，又包含什么样的实现细节。其次，每个功能在界面上是用什么样的界面元素实现的。最后，对应每个功能，需要用什么样的代码来完成。随着这三个问题的提出，很自然的会引出表单设计、表单控件的使用、菜单设计和Visual FoxPro的程序设计三个重要章节。接下来提出的问题是：表单界面上显示的数据来源于哪里？来源于Visual FoxPro中的表；所有的表是如何组织在一起的？通过数据库建立联系并组织在一起；如果需要的数据来源于多张不同的表怎么办？建立查询与视图；如何打印用户所需要的数据？使用报表。问题以此类推，深入浅出，并且对于上述问题所涉及到的知识点，按照教材中目录的顺序均可以找到相应的答案。至此，如何使用Visual FoxPro程序设计语言完成数据库应用系统的开发，答案已然都在每个学生的掌握之中，各个章节之间的联系也跃然纸上，清晰条理。

在课堂的组织中，每讲解一个新的章节，首先演示教学案例中该章节知识点的实现部分，让学生在学习新的知识点之前先建立“这个知识点有什么用处”的感性认识，之后再引入知识点的理论讲解并逐步演示案例相关部分的制作过程。如此以来，学生不仅可以牢牢的掌握知识点的特点与用途，还可以灵活运用该知识点完成软件的开发。

3案例式实验教学

作为计算机语言课教学，其实践环节尤为重要。只有通过实验环节，学生才能将在课堂中吸收到的知识转换为应用技能。因此，运用一定的教学技巧来组织引导好案例式实验教学，对课堂教学将是有力的补充。在设计实验案例教学时，坚持以学生能力发展为主的原则，突出学生的实践主体地位，提高学生的主体参与热情。

一个完善的“学生学籍管理系统”包括很多功能模块，在有限的课堂学时内不可能逐一将制作方法演示给学生。笔者在长期的教学实践过程中，发现上述问题的存在反而给教学带来了极大的好处。课堂中，只将系统中最具代表性的成绩管理模块作为课堂精细讲解的案例，要求学生在实验中将成绩管理模块作为验证性实验完成。而其他的功能模块，则按照班级的不同分配不同的功能模块，作为设计性实验来完成。这样，学生一方面可以将课堂案例作为模板，在验证其制作过程的同时积累程序开发的经验。另一方面，学生可以在设计性实验中充分发挥自己的创造力。

总之，以验证性实验和设计性实验任务相互融合的实验教学，既是课堂教学的有力补充，也是课堂教学的外延和拓展。其充分调动了学生学习计算机语言的积极性，提高了学生利用计算机语言解决实际问题的能力，使学生由传统的被动学习变为主动学习。

4结束语

案例式教学法更注重培养学生的动手实践能力、独立思考问题的能力和综合利用Visual FoxPro程序设计语言解决实际问题的能力，更注重激发学生学习计算机语言这样一门抽象课程的兴趣。教学实践证明，在计算机语言教学中实施案例式教学法具有很强的教育教学价值。

参考文献：

[1] 李向群。 新编Visual FoxPro程序设计教程[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2008.

[2] 刘卫国。 数据库基础与应用教程[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2006.