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摘要：计算机组成原理是培养学生系统集成能力的核心课程，是学生建立计算机整机概念，掌握计算机核心组成部件逻辑结构、工作原理以及实现方法的硬件基础课程，旨在培养学生对计算机硬件系统的分析与设计能力，该文从课程目标、教学思想、教学方法、教学内容、教学实例等多方面进行探讨，并提出实用的教学案例与思路。
关键词： 计算机组成原理；系统集成能力；教学方法
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0135-02
1 引言
计算机信息系统集成是指从事计算机应用系统工程和网络系统工程的总体规划、设计、开发、实施、服务及保障[1]。定义指出系统集成要求在科学的系统工程方法学指导下，提出软硬件产品的系统解决方案，并分析设计与实施。同时，也明确提出系统集成虽然涉及软硬件等多方面的知识，但不仅仅是技术问题，而是要从宏观上建立一种系统的思想和方法，以达到各个环节有机结合，形成完整体系的目标。因此，培养系统集成能力的综合性人才也必将以此作为教学导向，将建立完整计算机体系思想作为课程教学的目标，并将如何理解计算机系统的思想融入课程体系之中，由点带面的逐步引导学生建立系统化的教学模式。本文以《计算机组成原理》课程为例，探讨该门课程的教学理念与教学方法，以促进课程的教学改进，提升教学效果。
2 课程设置现状
2.1 课程目标
通过《计算机组成原理》课程的学习，要求学生能够掌握单处理器计算机的基本组成、内部结构，熟悉核心部件的内部运行机制和工作原理，以及各部件之间的交互协作关系，使学生建立起完整的计算机系统整机概念。根据上述目标，从学生系统集成能力培养角度来分析，该课程在教学过程中应重点培养如下内容：
（1）宏观角度建立单处理器计算机系统的整机概念，熟悉计算机系统的硬件组成以及各部件的内部结构和工作原理，全面理解计算机系统的多级层次结构。
（2）中观角度建立起计算机系统的软硬件分工协作的思想，掌握计算的整机运行机理，理解高级语言描述的软件系统如何在计算机硬件上执行。
（3）微观角度建立指令级计算机系统运行机理，掌握机器指令、微指令等相关概念，理解不同层次指令在计算机硬件上的执行过程。
2.2 面临的问题
虽然有较为明确的课程教学目标，但在实际教学过程中存在着诸多现实问题：（1）课程教学任务重，但学时短。（2）课程内容抽象，知识面广，知识点多且分散，学生理解困难。（3）课堂表现形式单一，没有充分利用多媒体工具体现辅助教学的效果。（4）学生对课程认识不够，课程学习过程无法获得立竿见影的效果，致使学生学习过程比较茫然，学习兴趣和自觉性降低。（5）实验教学效果不佳，学生动手能力有限，大多数学生只能按照实验指导书完成实验，并不能真正理解实验原理和实现机制。（6）教师和学生对课程目标的认识不统一。教师注重课程知识的讲授，同时兼顾考研、软考等应试知识的讲解，对于系统集成能力的培养目标往往置之高阁；相反，学生只追求考试成绩过关，不愿深入理解知识，两者的存在致使教学效果一般。
针对上述现状，在教学实践过程中，教师和学生都要将课程的定位提升到建立计算机系统的整机概念之上，并逐步分解知识框架，细化学习目标，逐步对计算机系统形成清晰的认识，并以此为契机，将其他课程的知識与本课程的知识相结合，达到对计算机系统理论知识的融会贯通。
3课堂教学模式探索
3.1 提纲式教学思想
目前计算机组成原理课程一般设置在第三或第四学期开始，学生在前导专业课程中主要学习了计算机导论、汇编语言，C语言，数据结构等，对计算机的使用和初步的程序设计有较为清晰的认识。因此在计算机组成原理课程导学初始，可以借助以前的基础，采用适当的导例引入到新课程的学习中。比如：以“计算机的开机启动过程”为例介绍整个计算机系统软硬件协作启动机器的过程，在这个过程中可以通过机器实物演示、学生讲述、教师分析与讲解等环节，让学生逐步达到了解开机过程的步骤，理解开机的基本原理，明确计算机中主要的硬件组成，并建立软硬件共同构成计算机系统的基本思想，并对计算机体系建立一个初步的印象。
3.2 任务驱动的教学方法
学生学习课程阶段，一般处于大学二年级，在这个阶段除建立计算机系统整体概念的思想外，学生还不可避免地面临许多应试方面的考核。这些考核既能够考察学生对知识的理解程度，又能通过这些考核检验知识掌握情况，提升自我认识。在课程初始，教师可以为学生分析课程目标，确定课程学习任务，以及完毕后应该达到的能力目标和应试目标，并请学生参与到这些任务的具体落实方法。比如，能力目标可以分解为对计算机系统的理解，最简单的底层任务就是可以按照课程导学的思维导图框架对本课程学习过的全部内容进行无提示串讲，这是对所学知识的简单梳理过程；更高层次的能力，则可以通过对计算机组成部件原理性内容的阐述和解释得以验证。应试目标则可以分解为课程期末考核，计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试，考研等不同任务，教师可以指导学生根据自己的目标继续分解任务，形成较为详细的目标集合，以在学习过程中更有针对性的学习。
3.3 回顾式教学内容
教师在教学过程中为了较好地导入新的课程章节，一般在授课初始会复习上一节课学习的内容，目的是导入新课程的开始，但从历史课程教学经验来看，效果不理想，甚至浪费了时间。到底如何导入新课程效果更佳？建议以章节为单位进行图形化实例，如以思维导图，框架图，或其他可视化的方式在一个章节内容贯穿导入过程，使学生在每次课都能够清楚本章的梗概，秉承由量变到质变的理念，回顾前序内容，加深印象。
3.4 校园式教学实例
在课堂讲授过程中，可以借助形象和生动的展示方式对抽象的概念和理论进行讲解，帮助学生更好地接受和理解这些概念和理论。好的课堂实例不仅能够让学生易于理解，而且还会印象深刻，特别是如果能够将校园生活中存在的实例引入抽象概念讲解，学生将会更容易理解和记忆。教师在教学案例设计上要多花费心思，不要拘泥于课本上的经典案例，还要多搜集和学生息息相关的实例，寻找契合点作为课程案例的补充，帮助学生更好地理解概念。 3.5 分段式课堂练习
在授课过程中采用分段式课堂练习方法，以增加学生的学习兴趣和课堂互动。计算机组成原理知识点繁多且细小，一般在考核或运用知识时很少考察单一知识点，普遍都以综合性题目出现，是一种以“点”讲授，以“面”考核的课程。这类课程对于授课过程也相应提出了较高的要求。因此，在授课过程中秉承“一讲二做三分析”的授课方法，实现学生对知识点 “简—难—简化”的消化过程。
具体在实践中，首先由教师讲解理论知识点，并附带讲解与知识点相匹配的实例（即一讲简）。其次，在此基础上，请学生完成一道与此知识点相一致，但与以往知识相结合的题目（即二做难），并在学生做题的后半程，适当启发学生某些知识点，以增强学生对题目的理解程度，帮助学生能够做出部分题目或全部完成。最后，由教师对题目进行分析，分析过程要将题目拆分为不同的知识题，提醒学生题目考核的具体内容，将复杂的题目简单化（即三分析简化）。
4 实验教学模式探索
实验是对教学内容的有益补充，通过实验验证计算机部件的工作原理，帮助学生更好地理解课程理论。目前的实验设置上一般2人一组共同完成实验，造成了个别同学不动手，依靠他人完成实验。为了提高学生的实验效果，在实验安排上一般可分阶段实施。第一阶段：实验预习。很多同学的实验预习就是将实验指导书摘抄一遍，根本不深入理解实验原理。为此，在实验预习阶段要求学生对实验原理图进行“数据通路”分析，明确数据流走向。第二阶段为实验阶段，实验阶段比较注重学生的实际动手能力培养。在历史课程中发现部分学生没有较好地预习实验，遇到困难不思考，一味寻求老师帮助，所以在实验过程中，教师遇到这样的问题，要采用“迂回”的策略，尽量不要直接给出答案。比如：以实验培养软件动态图为出发点，通过实验运行结果判断出问题的原因，在根据原因启发学生判断出造成出错原因的可能性，最后根据判断结果檢查实验箱导线连接情况。通过这种启发方式帮助学生逐步养成分析问题、解决问题的能力。第三阶段是总结实验内容。按照实验结果对实验原理进行分析，帮助学生更好地理解理论知识，达到实验与理论双提升的目的。
5 结论
本文针对《计算机组成原理》课程在培养学生系统集成能力方面的问题，分别从教学思想、教学方法、教学内容等多方面对课程教学模式和实验模式进行探索，并提出了一些实用的解决方案和实例以供参考。但从根本上对计算机专业学生的系统集成能力进行培养和实验，还需要与其他课程及实践环节共同协作，建立具有延续性的培养体系，以适应计算机学科的持续发展。
参考文献：
[1]中华人民共和国工业和信息化部.计算机信息系统集成资质管理办法（试行）[Z].2009-03-07.
[2]刘小洋，黄贤英.基于计算机组成原理课程教学的探讨[J].科技信息，2014（03）：25-26.
[3]彭雅琴，王万生. 计算机组成原理教学方法探析[J].教育教学论坛，2017（10）：205-206.
[4]刘亚楠，刘路路.计算机组成原理课程教学改革探讨[J].合肥师范学院学报，2016， 34（3）：79-81.
[5]张婷婷. 计算机组成原理课程教学改革探讨[J].电子制作，2013.
[6]李东勤，徐勇，常郝.对计算机组成原理课程教学的研究和探索[J].现代计算机（专业版）， 2014（01）： 42-44.
【通联编辑：光文玲】
关键词： 计算机组成原理；系统集成能力；教学方法
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0135-02
1 引言
计算机信息系统集成是指从事计算机应用系统工程和网络系统工程的总体规划、设计、开发、实施、服务及保障[1]。定义指出系统集成要求在科学的系统工程方法学指导下，提出软硬件产品的系统解决方案，并分析设计与实施。同时，也明确提出系统集成虽然涉及软硬件等多方面的知识，但不仅仅是技术问题，而是要从宏观上建立一种系统的思想和方法，以达到各个环节有机结合，形成完整体系的目标。因此，培养系统集成能力的综合性人才也必将以此作为教学导向，将建立完整计算机体系思想作为课程教学的目标，并将如何理解计算机系统的思想融入课程体系之中，由点带面的逐步引导学生建立系统化的教学模式。本文以《计算机组成原理》课程为例，探讨该门课程的教学理念与教学方法，以促进课程的教学改进，提升教学效果。
2 课程设置现状
2.1 课程目标
通过《计算机组成原理》课程的学习，要求学生能够掌握单处理器计算机的基本组成、内部结构，熟悉核心部件的内部运行机制和工作原理，以及各部件之间的交互协作关系，使学生建立起完整的计算机系统整机概念。根据上述目标，从学生系统集成能力培养角度来分析，该课程在教学过程中应重点培养如下内容：
（1）宏观角度建立单处理器计算机系统的整机概念，熟悉计算机系统的硬件组成以及各部件的内部结构和工作原理，全面理解计算机系统的多级层次结构。
（2）中观角度建立起计算机系统的软硬件分工协作的思想，掌握计算的整机运行机理，理解高级语言描述的软件系统如何在计算机硬件上执行。
（3）微观角度建立指令级计算机系统运行机理，掌握机器指令、微指令等相关概念，理解不同层次指令在计算机硬件上的执行过程。
2.2 面临的问题
虽然有较为明确的课程教学目标，但在实际教学过程中存在着诸多现实问题：（1）课程教学任务重，但学时短。（2）课程内容抽象，知识面广，知识点多且分散，学生理解困难。（3）课堂表现形式单一，没有充分利用多媒体工具体现辅助教学的效果。（4）学生对课程认识不够，课程学习过程无法获得立竿见影的效果，致使学生学习过程比较茫然，学习兴趣和自觉性降低。（5）实验教学效果不佳，学生动手能力有限，大多数学生只能按照实验指导书完成实验，并不能真正理解实验原理和实现机制。（6）教师和学生对课程目标的认识不统一。教师注重课程知识的讲授，同时兼顾考研、软考等应试知识的讲解，对于系统集成能力的培养目标往往置之高阁；相反，学生只追求考试成绩过关，不愿深入理解知识，两者的存在致使教学效果一般。
针对上述现状，在教学实践过程中，教师和学生都要将课程的定位提升到建立计算机系统的整机概念之上，并逐步分解知识框架，细化学习目标，逐步对计算机系统形成清晰的认识，并以此为契机，将其他课程的知識与本课程的知识相结合，达到对计算机系统理论知识的融会贯通。
3课堂教学模式探索
3.1 提纲式教学思想
目前计算机组成原理课程一般设置在第三或第四学期开始，学生在前导专业课程中主要学习了计算机导论、汇编语言，C语言，数据结构等，对计算机的使用和初步的程序设计有较为清晰的认识。因此在计算机组成原理课程导学初始，可以借助以前的基础，采用适当的导例引入到新课程的学习中。比如：以“计算机的开机启动过程”为例介绍整个计算机系统软硬件协作启动机器的过程，在这个过程中可以通过机器实物演示、学生讲述、教师分析与讲解等环节，让学生逐步达到了解开机过程的步骤，理解开机的基本原理，明确计算机中主要的硬件组成，并建立软硬件共同构成计算机系统的基本思想，并对计算机体系建立一个初步的印象。
3.2 任务驱动的教学方法
学生学习课程阶段，一般处于大学二年级，在这个阶段除建立计算机系统整体概念的思想外，学生还不可避免地面临许多应试方面的考核。这些考核既能够考察学生对知识的理解程度，又能通过这些考核检验知识掌握情况，提升自我认识。在课程初始，教师可以为学生分析课程目标，确定课程学习任务，以及完毕后应该达到的能力目标和应试目标，并请学生参与到这些任务的具体落实方法。比如，能力目标可以分解为对计算机系统的理解，最简单的底层任务就是可以按照课程导学的思维导图框架对本课程学习过的全部内容进行无提示串讲，这是对所学知识的简单梳理过程；更高层次的能力，则可以通过对计算机组成部件原理性内容的阐述和解释得以验证。应试目标则可以分解为课程期末考核，计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试，考研等不同任务，教师可以指导学生根据自己的目标继续分解任务，形成较为详细的目标集合，以在学习过程中更有针对性的学习。
3.3 回顾式教学内容
教师在教学过程中为了较好地导入新的课程章节，一般在授课初始会复习上一节课学习的内容，目的是导入新课程的开始，但从历史课程教学经验来看，效果不理想，甚至浪费了时间。到底如何导入新课程效果更佳？建议以章节为单位进行图形化实例，如以思维导图，框架图，或其他可视化的方式在一个章节内容贯穿导入过程，使学生在每次课都能够清楚本章的梗概，秉承由量变到质变的理念，回顾前序内容，加深印象。
3.4 校园式教学实例
在课堂讲授过程中，可以借助形象和生动的展示方式对抽象的概念和理论进行讲解，帮助学生更好地接受和理解这些概念和理论。好的课堂实例不仅能够让学生易于理解，而且还会印象深刻，特别是如果能够将校园生活中存在的实例引入抽象概念讲解，学生将会更容易理解和记忆。教师在教学案例设计上要多花费心思，不要拘泥于课本上的经典案例，还要多搜集和学生息息相关的实例，寻找契合点作为课程案例的补充，帮助学生更好地理解概念。 3.5 分段式课堂练习
在授课过程中采用分段式课堂练习方法，以增加学生的学习兴趣和课堂互动。计算机组成原理知识点繁多且细小，一般在考核或运用知识时很少考察单一知识点，普遍都以综合性题目出现，是一种以“点”讲授，以“面”考核的课程。这类课程对于授课过程也相应提出了较高的要求。因此，在授课过程中秉承“一讲二做三分析”的授课方法，实现学生对知识点 “简—难—简化”的消化过程。
具体在实践中，首先由教师讲解理论知识点，并附带讲解与知识点相匹配的实例（即一讲简）。其次，在此基础上，请学生完成一道与此知识点相一致，但与以往知识相结合的题目（即二做难），并在学生做题的后半程，适当启发学生某些知识点，以增强学生对题目的理解程度，帮助学生能够做出部分题目或全部完成。最后，由教师对题目进行分析，分析过程要将题目拆分为不同的知识题，提醒学生题目考核的具体内容，将复杂的题目简单化（即三分析简化）。
4 实验教学模式探索
实验是对教学内容的有益补充，通过实验验证计算机部件的工作原理，帮助学生更好地理解课程理论。目前的实验设置上一般2人一组共同完成实验，造成了个别同学不动手，依靠他人完成实验。为了提高学生的实验效果，在实验安排上一般可分阶段实施。第一阶段：实验预习。很多同学的实验预习就是将实验指导书摘抄一遍，根本不深入理解实验原理。为此，在实验预习阶段要求学生对实验原理图进行“数据通路”分析，明确数据流走向。第二阶段为实验阶段，实验阶段比较注重学生的实际动手能力培养。在历史课程中发现部分学生没有较好地预习实验，遇到困难不思考，一味寻求老师帮助，所以在实验过程中，教师遇到这样的问题，要采用“迂回”的策略，尽量不要直接给出答案。比如：以实验培养软件动态图为出发点，通过实验运行结果判断出问题的原因，在根据原因启发学生判断出造成出错原因的可能性，最后根据判断结果檢查实验箱导线连接情况。通过这种启发方式帮助学生逐步养成分析问题、解决问题的能力。第三阶段是总结实验内容。按照实验结果对实验原理进行分析，帮助学生更好地理解理论知识，达到实验与理论双提升的目的。
5 结论
本文针对《计算机组成原理》课程在培养学生系统集成能力方面的问题，分别从教学思想、教学方法、教学内容等多方面对课程教学模式和实验模式进行探索，并提出了一些实用的解决方案和实例以供参考。但从根本上对计算机专业学生的系统集成能力进行培养和实验，还需要与其他课程及实践环节共同协作，建立具有延续性的培养体系，以适应计算机学科的持续发展。
参考文献：
[1]中华人民共和国工业和信息化部.计算机信息系统集成资质管理办法（试行）[Z].2009-03-07.
[2]刘小洋，黄贤英.基于计算机组成原理课程教学的探讨[J].科技信息，2014（03）：25-26.
[3]彭雅琴，王万生. 计算机组成原理教学方法探析[J].教育教学论坛，2017（10）：205-206.
[4]刘亚楠，刘路路.计算机组成原理课程教学改革探讨[J].合肥师范学院学报，2016， 34（3）：79-81.
[5]张婷婷. 计算机组成原理课程教学改革探讨[J].电子制作，2013.
[6]李东勤，徐勇，常郝.对计算机组成原理课程教学的研究和探索[J].现代计算机（专业版）， 2014（01）： 42-44.
【通联编辑：光文玲】