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摘 要:针对不同专业不同的培养目标,在分析国外知名高校教学内容设置的基础上,对不同专业的《计算机组成原理》核心课程教学内容进行了优化。通过教学实践证明,优化后的教学内容提高了教学质量和学生的能力。
关键词:计算机组成原理教学内容优化计算机相关专业
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)09(b)-0187-01
随着计算机的发展,计算机技术的应用更加广泛深入,计算机学科从传统的计算机科学与技术专业基础上,逐渐发展形成了目前的软件工程、网络工程、信息管理与信息系统等计算机相关专业。国内很多高校纷纷开设了以上专业,促进了这些新型专业的迅速发展。
由于不同专业的培养目标各不相同,作为各专业的核心课程的《计算机组成原理》课程教学内容的设置也应有所区别[1～2],作为考研科目又要求不同专业的教学内容需要有共同知识点,如何平衡不同的培养目标和统一的考研要求,进一步优化不同专业的教学内容是目前面临的一项重要改革方向。
1 教学内容优化
1.1 国外大学教学内容设置的分析
国外几所大学对《计算机组成原理》课程内容的设置的主要内容有[3]:(1)计算机组织与结构概述。(2)数字逻辑与数字系统。(3)数的表示与运算方法。(4)指令系统与汇编语言。(5)存储器的层次结构。(6)主存储器。(7)高速缓冲存储器。(8)外部存储器。(9)虚拟存储系统。(10)CPU的组织与结构。(11)控制单元:数据通路。(12)控制单元:硬接线设计方法。(13)控制单元:微程序设计方法。(14)指令流水线技术。(15)总线技术与I/O技术。(16)多处理技术等。
卡耐基梅隆大学主要开设了1、3～9、11～16等内容;麻省理工学院开设了1、2、4、5、7、9～11、14～16等内容;普林斯顿大学则开设了1、3～9、11～13、15等内容。
由以上信息分析可知,国外各大学根据自己的定位和培养目标结合自己学生的实际情况对课程内容的设置不尽相同。其中第1、4、5、7、9、11、15等七部分作为本课程最基本最核心的内容三所高校都给予开设。卡耐基梅隆大学对本课程的要求最高,综合了软、硬件的绝大部分的内容,要求硬件原理、设计及软件实现综合能力的培养;麻省理工学院则明显偏重于硬件原理知识和能力的培养;普林斯顿大学则明显偏重于硬件的软件设计、实现和控制能力的培养。
1.2 不同专业教学内容优化
为了达到基本的教学目标,通过对国外一些高校《计算机组成原理》课程教学内容的设置分析,对计算机类各专业的教学内容优化后的最基本的内容应该包含计算机组织与结构概述、数的表示与运算方法、指令系统与汇编语言、存储器的层次结构、主存储器、高速缓冲存储器、外部存储器、CPU的组织与结构、控制单元:微程序设计方法、总线技术与I/O技术等内容。在讲解以上内容基本原理的同时结合当今计算机技术的发展,适当增加有关计算机各部件的演变历史和最新技术知识,这样既提高了学生的学习兴趣,又弥补了教材与实际的脱节,提高了这门课的使用价值[4～5]。在基本的主存储器原理内容的基础上补充DDR(Double Data Rate)等最新技术;在基本的高速缓冲存储器原理内容的基础上补充当前流行CPU中二级、三级Cache最新技术;在基本的外存储器原理内容的基础上补充U盘、SD(Secure Digital)卡和串行硬盘存储系统知识;在基本的CPU的组织与结构原理内容的基础上补充CPU的多核结构的相关知识;在基本的总线技术原理内容的基础上补充当前流行主板结构中的前端总线的相关知识;在基本的I/O技术原理内容的基础上补充液晶显示系统、触摸屏等知识。
在设置基本的教学内容的同时,由于计算机类不同专业具有不同的培养的目标,在课程内容深浅设置上偏重点也应有所不同,针对各专业教学内容的优化如下所述。
针对信息管理与信息系统和软件工程专业,由于硬件知识较弱,应在课程前期添加数字逻辑的基础知識,为后续内容打下基础,根据后续课所需要的硬件基础知识应添加逻辑代数、逻辑门电路、组合逻辑电路等内容。同时根据信管专业对信息管理的独特优势,结合当今计算机技术的发展所需补充的有关计算机各部件的演变历史和最新技术知识,可采用作业形式由学生自己搜集整理相关知识,既提高了教学效率又发挥了学生的优势。针对软件工程专业的特点,在教学内容的讲解上,可以偏重于控制单元的微程序设计方法的内容,让学生更深层次地掌握微程序的设计开发。
计算机科学与技术专业不用像信息管理与信息系统和软件工程专业一样添加数字逻辑基础知识,可以结合高校自身的定位对上述基本内容向纵深和新技术方面深入,例如北京邮电大学对操作系统支持的虚拟存储器和安腾高性能处理机体系结构进行了深入;上海交通大学对并行计算系统的向量处理机、阵列处理机和网格计算等新技术进行了深入。
针对网络工程专业,该课程的内容设置应该添加偏重于网络方面的内容,例如网络服务器的系统结构、多处理技术的共享存储和网络互连、并行计算机系统的向量处理机、阵列处理机、多处理机系统、机群系统和网格计算等内容。同时网络工程专业需要接触交换机、路由器等一些小型的嵌入式设备,所以在指令系统的内容方面还需要向精简指令集计算机系统RISC(Reduced Instruction-Set Computer)偏重。
2 教学内容优化效果
我校的《计算机组成原理》课程已经面向信息管理与信息系统、计算机科学与技术和网络工程三个专业开设。通过几年的探索和实践,优化了该课程三个专业的教学内容,深化了课程改革,提高了该课程的教学水平和教学质量,促进了三个专业以及该课程的建设和发展,提高了学生对的计算机硬件分析能力、设计能力和解决各自专业实际问题的能力。
参考文献
[1] 王丁磊.统考下的计算机组成原理教学方法探讨[J].计算机教育,2010(6):91～93．
[2] 解争龙.(计算机组成原理)课程教学改革探讨[J].教育与职业,2006(36):127～128．
[3] 刘旭东,熊桂喜.计算机组成原理的课程改革与实践[J].计算机教育,2009(7):74～76．
[4] 卢晓勇,揭敏,刘晓强.改革传统教学模式培养创新性软件人才[J].中国高教研究,2007(4):81～82.
[5] 曹贞.计算机专业教学中研究性学习模式的构建[J].中国高教研究,2008(6):84～85.
关键词:计算机组成原理教学内容优化计算机相关专业
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)09(b)-0187-01
随着计算机的发展,计算机技术的应用更加广泛深入,计算机学科从传统的计算机科学与技术专业基础上,逐渐发展形成了目前的软件工程、网络工程、信息管理与信息系统等计算机相关专业。国内很多高校纷纷开设了以上专业,促进了这些新型专业的迅速发展。
由于不同专业的培养目标各不相同,作为各专业的核心课程的《计算机组成原理》课程教学内容的设置也应有所区别[1～2],作为考研科目又要求不同专业的教学内容需要有共同知识点,如何平衡不同的培养目标和统一的考研要求,进一步优化不同专业的教学内容是目前面临的一项重要改革方向。
1 教学内容优化
1.1 国外大学教学内容设置的分析
国外几所大学对《计算机组成原理》课程内容的设置的主要内容有[3]:(1)计算机组织与结构概述。(2)数字逻辑与数字系统。(3)数的表示与运算方法。(4)指令系统与汇编语言。(5)存储器的层次结构。(6)主存储器。(7)高速缓冲存储器。(8)外部存储器。(9)虚拟存储系统。(10)CPU的组织与结构。(11)控制单元:数据通路。(12)控制单元:硬接线设计方法。(13)控制单元:微程序设计方法。(14)指令流水线技术。(15)总线技术与I/O技术。(16)多处理技术等。
卡耐基梅隆大学主要开设了1、3～9、11～16等内容;麻省理工学院开设了1、2、4、5、7、9～11、14～16等内容;普林斯顿大学则开设了1、3～9、11～13、15等内容。
由以上信息分析可知,国外各大学根据自己的定位和培养目标结合自己学生的实际情况对课程内容的设置不尽相同。其中第1、4、5、7、9、11、15等七部分作为本课程最基本最核心的内容三所高校都给予开设。卡耐基梅隆大学对本课程的要求最高,综合了软、硬件的绝大部分的内容,要求硬件原理、设计及软件实现综合能力的培养;麻省理工学院则明显偏重于硬件原理知识和能力的培养;普林斯顿大学则明显偏重于硬件的软件设计、实现和控制能力的培养。
1.2 不同专业教学内容优化
为了达到基本的教学目标,通过对国外一些高校《计算机组成原理》课程教学内容的设置分析,对计算机类各专业的教学内容优化后的最基本的内容应该包含计算机组织与结构概述、数的表示与运算方法、指令系统与汇编语言、存储器的层次结构、主存储器、高速缓冲存储器、外部存储器、CPU的组织与结构、控制单元:微程序设计方法、总线技术与I/O技术等内容。在讲解以上内容基本原理的同时结合当今计算机技术的发展,适当增加有关计算机各部件的演变历史和最新技术知识,这样既提高了学生的学习兴趣,又弥补了教材与实际的脱节,提高了这门课的使用价值[4～5]。在基本的主存储器原理内容的基础上补充DDR(Double Data Rate)等最新技术;在基本的高速缓冲存储器原理内容的基础上补充当前流行CPU中二级、三级Cache最新技术;在基本的外存储器原理内容的基础上补充U盘、SD(Secure Digital)卡和串行硬盘存储系统知识;在基本的CPU的组织与结构原理内容的基础上补充CPU的多核结构的相关知识;在基本的总线技术原理内容的基础上补充当前流行主板结构中的前端总线的相关知识;在基本的I/O技术原理内容的基础上补充液晶显示系统、触摸屏等知识。
在设置基本的教学内容的同时,由于计算机类不同专业具有不同的培养的目标,在课程内容深浅设置上偏重点也应有所不同,针对各专业教学内容的优化如下所述。
针对信息管理与信息系统和软件工程专业,由于硬件知识较弱,应在课程前期添加数字逻辑的基础知識,为后续内容打下基础,根据后续课所需要的硬件基础知识应添加逻辑代数、逻辑门电路、组合逻辑电路等内容。同时根据信管专业对信息管理的独特优势,结合当今计算机技术的发展所需补充的有关计算机各部件的演变历史和最新技术知识,可采用作业形式由学生自己搜集整理相关知识,既提高了教学效率又发挥了学生的优势。针对软件工程专业的特点,在教学内容的讲解上,可以偏重于控制单元的微程序设计方法的内容,让学生更深层次地掌握微程序的设计开发。
计算机科学与技术专业不用像信息管理与信息系统和软件工程专业一样添加数字逻辑基础知识,可以结合高校自身的定位对上述基本内容向纵深和新技术方面深入,例如北京邮电大学对操作系统支持的虚拟存储器和安腾高性能处理机体系结构进行了深入;上海交通大学对并行计算系统的向量处理机、阵列处理机和网格计算等新技术进行了深入。
针对网络工程专业,该课程的内容设置应该添加偏重于网络方面的内容,例如网络服务器的系统结构、多处理技术的共享存储和网络互连、并行计算机系统的向量处理机、阵列处理机、多处理机系统、机群系统和网格计算等内容。同时网络工程专业需要接触交换机、路由器等一些小型的嵌入式设备,所以在指令系统的内容方面还需要向精简指令集计算机系统RISC(Reduced Instruction-Set Computer)偏重。
2 教学内容优化效果
我校的《计算机组成原理》课程已经面向信息管理与信息系统、计算机科学与技术和网络工程三个专业开设。通过几年的探索和实践,优化了该课程三个专业的教学内容,深化了课程改革,提高了该课程的教学水平和教学质量,促进了三个专业以及该课程的建设和发展,提高了学生对的计算机硬件分析能力、设计能力和解决各自专业实际问题的能力。
参考文献
[1] 王丁磊.统考下的计算机组成原理教学方法探讨[J].计算机教育,2010(6):91～93．
[2] 解争龙.(计算机组成原理)课程教学改革探讨[J].教育与职业,2006(36):127～128．
[3] 刘旭东,熊桂喜.计算机组成原理的课程改革与实践[J].计算机教育,2009(7):74～76．
[4] 卢晓勇,揭敏,刘晓强.改革传统教学模式培养创新性软件人才[J].中国高教研究,2007(4):81～82.
[5] 曹贞.计算机专业教学中研究性学习模式的构建[J].中国高教研究,2008(6):84～85.