《计算机组成原理》实验教学改革.doc

《计算机组成原理》实验教学改革
根据2012年国家教育部颁布的《关于加强高等学校实践教学工作的若干意见》中所列的第八点加强实践育人环节中重点所提出的加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计质量，各个高校根据自身实际实施了一系列关于加强实践教学的措施，增加了实践教学比重，加大了对实验设备的投入力度。以我校为例，近三年来，信息工程学院信息技术应用实验室扩建了4个实验分室，设备投入达约70万元。
提高实践教学的质量，除了在硬件设施等大环境上做出改善外，还需在主观上改变学生 重课堂理论轻实验实习的思想，切实改变实验课堂上 教师为主现状，转变成为以学生为主，教师为辅实验教学模式，培养学生自主学习以及创新能力。
本文以我校计算机组成原理实验室为例，结合专业特点，探索实验教学改革。我校计算机组成原理实验室主要面向信息工程学院计算机科学与技术、信息管理与信息系统和物联网等三个专业的本科生。在专业课程结构中，计算机组成原理课程属于必修的专业基础课。该课程能让学生从底层剖析计算机的基本组成及工作原理，掌握基本的设计技术，提高解决数字系统的实际能力，为后续专业课程学习打下基础，是计算机科学与技术专业本科生的核心课程之一，在计算机学科中处于承上启下的地位[1]。计算机组成理论内容比较抽象难懂，很多涉及计算机内部的构造、工作原理等难点只有通过实验加以验证，学生真正理解和掌握。而传统的实践教学方法效果不佳，学生感觉计算机硬件知识抽象，动手能力得不到锻炼[2]。本文从计算机组成原理实验的预习考核、实验教学过程控制等方面出发，在实践教学改革上做了一些有益的探索与尝试，辅助教师有效的安排和组织实验教学过程，彰显实践教学在人才培养中的主导作用。
1 存在的主要问题
1.1学生中普遍存在重理论轻实践的观点，实验预习形同虚设
目前各个高校的实验课程预习过程也缺乏模拟演练，都是学生阅读一定的资料后就算完成，无法验证对错，只有在实际动手操作中才能验证对实验内容的理解是否正确，如此预习方法效果不佳[3]。此外学生普遍对理论课程比较重视，而对实验课程抱着敷衍的态度，实验前没有进行预习，实验课上一般也是按照实验指导书上的步骤，或者将其他同学的连线图依葫芦画瓢。
1.2实验过程缺乏监控，导致实验效果不理想
在实验课堂上教师的指导任务很重，计算机组成原理实验室一次课安排32名学生实验。教师在实验指导上难免顾此失彼，照顾不到所有学生，导致实验教学效果差。所以考虑由实验技术人员事先培养随堂的勤工俭学学生或者学生志愿者做好教师的实验助手工作。
1.3实验课程结束，实验室环境差。
实验室课程安排紧密，一天里面多个班级做实验，整洁的实验室环境对于老师、学生以及实验效果都会起到积极的作用。这样寻找到切实可行的方法来加强学生的实验仪器操作规范意识和环保意识就非常的重要。
2改革实施后的效果
2.1突破实验空间的限制，辅助教师把好预习关
通过课题研究，课题组通过开发完成了基于PROTEUS软件的网络预习考核系统，该考核系统的界面如图1所示。该考核系统运用虚拟实验软件来搭建计算机内部各个部件的电路构造，用以模拟实验室现场真实的实验环境，让学生在系统所搭建的虚拟实验台上进行实验连线，这样完成实验基本的操作步骤，并最终通过系统考核题后才允许进入实验室进行实验。这套网络预习考核系统的运用使学生在进入计算机组成原理实验室前已经对接下来要做的实验任务、所需设备和元器件有了一个初步的理解，进一步保障学生实验预习的真实性和可靠性。同时作为学生实验成绩评定的一个参考，督促学生用好考核系统，认真完成实验预习。组成原理实验预习考核系统功能模块结构图如图2所示。
2.2 结合本实验室特点，加强实验教学的过程监控
高校教学的过程监控有很多环节，有学校学院的两级督导制度，有学生对教师的网上测评系统等。同样实践教学需要良好的过程监控手段，如果该过程控制一旦失衡，实践教学就有可能流于形式形同虚设[4]。本文研究让部分学生辅助教师完成实验辅导的任务，从而实现加强实验教学的过程监控的目的。
在硬件实验上，教师实验指导任务繁重，其中硬件连线检查和仪器设备使用指导工作占了很大比例。通过由实验技术人员在课前预先培养基础较好的学生来熟悉实验环境，通过系统培训让他们了解实验内容，熟悉实验仪器设备的使用，解决实验中出现的问题，这样就有能力在实验课程中去帮助同学解决问题。实践证明，此方案的实施减轻了教师的指导工作量，提高了学生实验的效率，同时也起到监督其他同学端正实验态度作用。
2.3结合本实验分室特点，加强学生和实验技术人员的实验素养
将实验课程涉及的仪器仪表的使用规章、注意事项等以制度上墙的方式进行规范。通过教师或者实验技术人员在学期初第一次实验课上对学生进行重点培训。建议教师将学生的实验素养分数记录在册，并在实验成绩里做出体现。
此外培养勤工俭学学生信息员。通过与学生办公室相关老师沟通，每学期挑选实验课程班级的学生参与勤工俭学，负责实验结束后对实验室进行快速整理工作，并在实验课程过程中掌握实验仪器的运行情况，及时与实验技术人员沟通以保证实验正常进行。
3结束语
计算机组成原理课程理论性强、硬件知识抽象，导致实验效果不佳，课题组经过2年的实践积累，不断总结经验，摸索出一系列计算机组成原理实验教学的具体实施方案。通过在传统的实践教学上强化预习环节，保障学生在实验预习的真实性和有效性。通过培养学生信息员来辅助教师完成实验辅导的任务，从而加强实验教学的过程监控的目的。实践证明，改革后的实践教学方法更能适应相关专业学生的学习特点和水平，并且能提高学生的动手设计能力和创新能力，为我校培养应用型创新型人才打下了坚实的基础。