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計(jì)算機(jī)的科學(xué)原理范文第1篇

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)組成原理 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 交互性 教學(xué)改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

The Computer Aided Teaching Application Composition

Teaching Reform in the Course of Computer Principle

WANG Dong

（Information Engineering College of Tarim University， Alar， Xinjiang 843300）

Abstract A method for teaching computer organization carried out some exploration， the article discusses the lack of teaching in the course of traditional teaching methods， teaching process exists； combined with "Computer Organization" CAI （Computer Assisted （aided） Instruction-- computer-aided teaching） courseware design and development， explains how the CAI technology to better integrate into the curriculum ideas and teaching methods in order to better strengthen computer architecture course construction.

Key words computer organization； computer aided instruction； interaction； teaching reform

計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，通過這些技術(shù)發(fā)展而來的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段成為當(dāng)前的一個熱門研究課題，它也是現(xiàn)代教育管理和教學(xué)媒體的重要工具。

計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心硬件基礎(chǔ)，在一系列軟件、硬件課程中起著承上啟下和支撐作用，是所有后續(xù)硬件專業(yè)課的基礎(chǔ)和支撐。本課程以計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)為中心闡述基本概念和原理，具體介紹了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中各大部件的組成原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法及互連構(gòu)成整機(jī)的技術(shù)。但是，由于該課程理論性強(qiáng)、概念抽象、內(nèi)容多、難度大，有些內(nèi)容難以通過課堂講授和硬件實(shí)驗(yàn)被學(xué)生理解掌握；現(xiàn)有的硬件仿真實(shí)驗(yàn)箱也無法直觀、形象地描述計(jì)算機(jī)內(nèi)部組成的工作過程和原理。多數(shù)學(xué)生對該門課程學(xué)習(xí)畏難、學(xué)不入門、學(xué)習(xí)效率低、感性認(rèn)識差，給學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)帶來了諸多的困難。因此，迫切需要進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)模式的改革探索。

針對這種現(xiàn)狀，本文歸納了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)存在的一些不足方面，初步探討計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)較好的方法，著重研究了如何把計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段引入到計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)中，尋找到一種既提高學(xué)生的興趣與自覺性，又提高學(xué)習(xí)效率，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，又符合現(xiàn)代教學(xué)原則的教學(xué)模式，使其能得到良好的教學(xué)效果。

1 計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)存在問題分析

計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)本身存在著知識點(diǎn)多、內(nèi)容雜、抽象、難以理解等特點(diǎn)，傳統(tǒng)課程教學(xué)是采用“三段式”的基本程序進(jìn)行教學(xué)的，即：組織教學(xué)、講授新課、小結(jié)內(nèi)容。

這種教學(xué)方法存在的不足主要表現(xiàn)在：（1）學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性難以調(diào)動。傳統(tǒng)課程教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程都是程式化、固定不變的，它不會隨著學(xué)生思維火花的閃現(xiàn)而變動，在整個教學(xué)活動中，教師處于教學(xué)的中心地位，往往大都把某個問題的“為什么”、“是什么”、“怎么樣”太過具體化；學(xué)生只能按照教師講授的內(nèi)容被動地接受灌輸，其學(xué)習(xí)的積極性和主動性很難被調(diào)動起來。①（2）難以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性。學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的欠缺，同時會引發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的不足。因?yàn)樵诓捎脗鹘y(tǒng)課程教學(xué)方法的教學(xué)活動中，教師和學(xué)生在傳授以及接受知識的過程中，受書本知識內(nèi)容的影響較大，使得書本知識內(nèi)容一定程度上約束了教學(xué)過程的活力。學(xué)生缺乏主動發(fā)現(xiàn)、主動探究的學(xué)習(xí)環(huán)境。（3）扼殺了學(xué)生的個性。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)的過程本身就是“滿堂灌”的形式，教學(xué)中較少考慮到學(xué)生間接收知識、理解知識的差異，不利于學(xué)生對知識的理解和消化；同時，缺少教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交流與相互作用，②扼殺了學(xué)生個性的發(fā)展。

2 CAI在計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)中的優(yōu)勢

CAI的主要特點(diǎn)是采用圖文聲像并茂的內(nèi)容形式，友好的交互性界面，超文本結(jié)構(gòu)組織信息，提供豐富的信息資源。它能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動學(xué)生積極參與，擴(kuò)大學(xué)生知識面，提供多種教學(xué)路徑。③CAI作用于課程教學(xué)的基本原理如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，教師利用計(jì)算機(jī)完成課程多媒體內(nèi)容設(shè)計(jì)，學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況選擇某學(xué)習(xí)內(nèi)容，并利用多媒體的交互性來檢測學(xué)習(xí)效果；計(jì)算機(jī)將結(jié)果反饋給教師，教師可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，從而確保學(xué)生理解和掌握相關(guān)的知識內(nèi)容。

圖1 CAI基本原理圖

2.1 改進(jìn)教學(xué)方法和體系

CAI的教學(xué)模式，能充分發(fā)揮其的交互處理能力，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將教師的授課內(nèi)容通過動畫、圖像、圖形、視頻、聲音等形式展現(xiàn)出來，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，將抽象與形象、理性與感性相結(jié)合，提升課堂教學(xué)效果。這對學(xué)生知識面的拓寬是非常有利的，并且在學(xué)習(xí)過程中提升了學(xué)生對于先進(jìn)教學(xué)思想的感知。

2.2 實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)是采用教師“組織教學(xué)、講授新課、小結(jié)內(nèi)容” 的教學(xué)形式，學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個被動灌輸?shù)倪^程。而采用CAI教學(xué)模式中，能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)設(shè)形象、生動和直觀的教學(xué)情景，有利于溝通知識之間、圖形之間的聯(lián)系，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性，吸引學(xué)生的注意力。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求和能力，對某個知識進(jìn)行一般了解、深入研究等篩選性學(xué)習(xí)，并及時反饋學(xué)習(xí)信息，真正做到教與學(xué)之間信息的交流，體現(xiàn)了教學(xué)過程中因材施教的原則，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。④

2.3 緊跟現(xiàn)代教育的需求

在推廣素質(zhì)教育的今天，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)越來越重，教學(xué)時數(shù)不斷減少與教學(xué)信息量的矛盾不斷增加，CAI在處理這個矛盾中發(fā)揮了巨大優(yōu)勢，使得我們更好地實(shí)施素質(zhì)教育。⑤

3 計(jì)算機(jī)組成原理CAI研制的實(shí)現(xiàn)

3.1 總體方案設(shè)計(jì)

總體方案應(yīng)該根據(jù)教學(xué)課程的學(xué)科特點(diǎn)、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時要貫徹一定的教育思想和教學(xué)策略，遵循科學(xué)的開發(fā)方法，體現(xiàn)出CAI教學(xué)的時效性、靈活性、共享性和個性化等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中不僅要注意突出內(nèi)容難點(diǎn)與重點(diǎn)，采用多媒體技術(shù)將課件有關(guān)的文本、圖像、圖像、動畫、視頻等相關(guān)聯(lián)；而且也要考慮教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性，CAI的內(nèi)容應(yīng)該符合不斷深入、循序漸進(jìn)的教學(xué)原則。CAI總體設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

3.2 腳本的編寫

腳本的設(shè)計(jì)要與課程的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容保持一致，符合教學(xué)的整體設(shè)計(jì)，能為整體教學(xué)服務(wù)。它不僅要呈現(xiàn)了CAI課件包含的具體內(nèi)容，也體現(xiàn)了CAI編制的設(shè)計(jì)思想和要求，只有這樣才能達(dá)到輔助的目的和效果。⑥腳本設(shè)計(jì)應(yīng)該應(yīng)給出各種教學(xué)信息和交互控制等內(nèi)容，同時對CAI課件制作中的各種指示、要求能做出相應(yīng)反應(yīng)；腳本能很好地把文本素材、圖片素材、聲音素材和動畫素材聯(lián)系起來，以達(dá)到交互式教學(xué)的目的。例如，在講解計(jì)算機(jī)中指令執(zhí)行過程中，可通過CAI制作出CPU內(nèi)部的ALU、IR、OP、Cache、R、內(nèi)部總線等模型圖，以動畫的形式反映指令執(zhí)行的詳細(xì)過程，數(shù)據(jù)如何在CPU內(nèi)部流動和存儲的，這樣可以確保學(xué)生有了直觀的感性認(rèn)識，也能更好地理解和掌握相關(guān)的知識內(nèi)容。腳本設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖2 CAI設(shè)計(jì)流程

3.3 交互性設(shè)計(jì)

CAI具有雙向信息傳遞方式，在授課過程中不僅可以向?qū)W生演示信息，同時允許學(xué)生向程序傳遞一些控制信息，這就是我們說的具有交互性。它改變了學(xué)習(xí)者只能被動接受的局面，學(xué)生可以通過鍵盤、鼠標(biāo)等來控制程序的運(yùn)行，體現(xiàn)了CAI實(shí)時、雙向的特點(diǎn)。

在計(jì)算機(jī)組成原理CAI多媒體課件設(shè)計(jì)中，運(yùn)用多媒體技術(shù)使得各類交互圖標(biāo)和函數(shù)實(shí)現(xiàn)填空題、選擇題、判斷題、簡答題等等，并在ODBC數(shù)據(jù)庫的支持下，實(shí)現(xiàn)多媒體考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這樣增強(qiáng)了多媒體課件的交互性，同時提高了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生可以在課程每章節(jié)學(xué)習(xí)完后，通過如上的填空、選擇等測試來檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)的效果。

3.4 CAI課件的制作

利用多媒體技術(shù)，結(jié)合教學(xué)的特點(diǎn)，在腳本編寫的基礎(chǔ)上，完成了計(jì)算機(jī)組成原理CAI課件的設(shè)計(jì)。該課件打破了傳統(tǒng)教室的時空限制，支持教師備課、講課、輔導(dǎo)答疑、批改作業(yè)；學(xué)生可隨時進(jìn)行學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、提問、提交作業(yè)、練習(xí)、測試等。

圖3 腳本設(shè)計(jì)

4 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和其他教學(xué)方法相結(jié)合

將CAI技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)有許多優(yōu)越之處，但也有缺點(diǎn)和不足，先進(jìn)的教學(xué)手段不應(yīng)完全取代傳統(tǒng)教學(xué)，只有揚(yáng)長避短，保證傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合，才能真正發(fā)揮CAI教學(xué)的先進(jìn)作用；在教學(xué)中應(yīng)該保證給學(xué)生充足的思維空間，注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。同時，在教學(xué)中，應(yīng)注意計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與啟發(fā)式教學(xué)、類比教學(xué)等其他教學(xué)方法相結(jié)合的原則。

5 結(jié)語

針對計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)現(xiàn)狀，從傳統(tǒng)的教學(xué)方法和采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的引入能更好地為學(xué)生創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，幫助學(xué)生解除抽象思維、邏輯思維、語言理解等方面的困難；變抽象為具體，變靜態(tài)為動態(tài)，化枯燥為生動，提高思維信息的活動量；能在有限的時間內(nèi)提供傳統(tǒng)教學(xué)手段根本無法達(dá)到的信息量，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式在直觀感、立體感、動態(tài)感等方面的不足，全面拓展了學(xué)生的思維，真正提高了課堂教學(xué)效率。但在實(shí)際課程教學(xué)中，注意把傳統(tǒng)教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相互結(jié)合，充分發(fā)揮兩種教學(xué)模式的優(yōu)勢。

基金項(xiàng)目：塔里木大學(xué)高等教育教學(xué)研究課題（TDG J1308）

注釋

①②劉志棟.高職高專課堂教學(xué)技術(shù)路線應(yīng)如何改變[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（1）：104-108.

③ 王穎純.MCAI課件的設(shè)計(jì)制作與思考[J].天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011.9：113-114.

④ 王港，吳鐵橋.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）在體育教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].體育與科學(xué)第21卷（總第122期）：59-61.

計(jì)算機(jī)的科學(xué)原理范文第2篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);理論教學(xué); 實(shí)驗(yàn)教學(xué); 教學(xué)方法; 創(chuàng)新性

1.引 言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)學(xué)科中發(fā)展最快的技術(shù)之一，也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中一個空前活躍的領(lǐng)域。21世紀(jì)是信息社會，信息產(chǎn)業(yè)正成為全球經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，而它的基礎(chǔ)就是支持全社會的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)大大縮短了人與人之間的時間與空間距離，擴(kuò)大了交互與協(xié)作范圍。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相互滲透、密切結(jié)合而形成的一門交叉性學(xué)科，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)中占有重要的地位，它屬于一門學(xué)科基礎(chǔ)課，是幾乎所有的計(jì)算機(jī)專業(yè)都開設(shè)的一門課程。目前我國信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，正需要大批掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的人才，這就對培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)創(chuàng)新型計(jì)算機(jī)專業(yè)人才提出了迫切的要求。

2.現(xiàn) 狀

   計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程主要講述網(wǎng)絡(luò)的基本原理、技術(shù)與應(yīng)用，一般以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)5層體系結(jié)構(gòu)為主線進(jìn)行講述，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多，網(wǎng)絡(luò)概念多，內(nèi)容相對枯燥，尤其是開始部分，講述參考模型，學(xué)生不容易理解為什么劃分那么多的模型，不容易引起學(xué)生的興趣。而且多數(shù)的學(xué)校對于這門課程都沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生學(xué)了之后總感覺是虛無縹緲的，使用網(wǎng)絡(luò)的時候體會不到內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制。比如講述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分，由于數(shù)據(jù)包在各層次的流動以及協(xié)議對其的處理過程都隱藏在設(shè)備內(nèi)部，看不見也摸不著，沒有實(shí)際的直觀印象，只有理論的抽象講述，學(xué)生很難從整體上理解和掌握局域網(wǎng)的工作原理與運(yùn)行規(guī)律。

3.教學(xué)方法研究

針對目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出如下的教學(xué)方法：

3.1 理論教學(xué)方法研究

    (1)采用類比的方法

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程中，網(wǎng)絡(luò)概念多，網(wǎng)絡(luò)名詞多，講述的時候可以采用類比的方法，以學(xué)生已知的生活經(jīng)驗(yàn)和知識為參照進(jìn)行講解，如講述OSI參考模型時，可以與大家熟知的郵政通信系統(tǒng)進(jìn)行類比，郵政通信系統(tǒng)可以分為三層：用戶、郵局和運(yùn)輸部門，用戶位于最高層，運(yùn)輸部門位于最底層，各司其職，各盡其責(zé)，上一層對下一層提出要求，下一層完成上一層提出的要求，為上一層提供服務(wù)，對等層之間和上下層之間存在相應(yīng)的約定，上一層要打包之后再交給下一層。這樣學(xué)生就比較容易理解為什么要劃分層次了，以及層與層之間的數(shù)據(jù)傳輸過程。

(2) 動畫演示

對于內(nèi)容比較抽象，現(xiàn)實(shí)生活中又很難找到相似例子的部分，可將內(nèi)容做成動畫，采用動畫演示的方法，如數(shù)據(jù)的通信方式，動畫能夠直觀形象的展示數(shù)據(jù)通信的過程，學(xué)生容易理解且容易激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

(3) 自己動手

通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，在使用網(wǎng)絡(luò)的過程中思考網(wǎng)絡(luò)的工作原理。如講述介質(zhì)訪問控制子層時，讓學(xué)生利用現(xiàn)有條件在宿舍自己動手組建局域網(wǎng)。即增加了興趣，又增強(qiáng)了動手能力。講述應(yīng)用層時，主要采用簡要講述課后自己實(shí)踐的方式，自己動手配置ftp服務(wù)器，配置DNS服務(wù)器，電子郵件服務(wù)器，web服務(wù)器等。

(4)參觀調(diào)查

課堂上看不到的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備如交換機(jī)、路由器、集線器、網(wǎng)卡等，傳輸介質(zhì)如雙絞線、光纖等可以到市場上去調(diào)查，對比優(yōu)缺點(diǎn)，性價比，不明白的地方回來查詢相關(guān)資料，最后書寫心得體會，并與其他同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)。

參觀學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)中心，了解校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，參觀并利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。

(5)討論課

為了培養(yǎng)創(chuàng)新性的應(yīng)用型人才，教學(xué)模式應(yīng)由“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變，適當(dāng)開設(shè)討論課程，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，遇到問題相互討論，各抒己見，如學(xué)習(xí)網(wǎng)橋的工作原理時，討論網(wǎng)橋是如何工作的，以及網(wǎng)橋和交換機(jī)的區(qū)別等。最后教師給出總結(jié)。

(6)問題驅(qū)動式

為了增強(qiáng)教學(xué)過程的連貫性，可以采用問題驅(qū)動式教學(xué)方法，即提出問題，解決問題，再提出新的問題，一環(huán)扣一環(huán)，直到結(jié)束。

(7)更新教材內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容也要不斷取舍，要緊跟計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展潮流，及時制定并修正教學(xué)計(jì)劃和課程體系，刪除逐漸被淘汰的技術(shù)，如X.25、ATM等，注重對下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和IPV6協(xié)議研究的介紹，強(qiáng)化對網(wǎng)絡(luò)核心的路由和交換問題的介紹，增加對網(wǎng)絡(luò)安全和管理的介紹。為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究

實(shí)驗(yàn)課程是理論課程的延伸，對于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識、解決實(shí)際問題，加深對網(wǎng)絡(luò)理論知識的理解與應(yīng)用起著非常重要的作用。目前，多數(shù)學(xué)校沒有針對網(wǎng)絡(luò)原理課程的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)也僅限于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的安裝與使用等與網(wǎng)絡(luò)原理課程關(guān)系不大的操作性實(shí)驗(yàn)，主要是因?yàn)椋河?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的組建具有一定的難度，不僅僅有計(jì)算機(jī)就夠了，還要有組網(wǎng)的設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的設(shè)備和工具，投資較大，變化更新快，因此在教學(xué)的過程當(dāng)中，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)踐動手機(jī)會。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，即有硬件實(shí)驗(yàn)又有軟件實(shí)驗(yàn)，兩者密切結(jié)合，不可分割，先實(shí)物在理論后應(yīng)用的教學(xué)模式，更有利于學(xué)生的理解。應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的力度。深入理解課程核心知識內(nèi)容，認(rèn)真選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識體系的理解，制定詳細(xì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，選擇數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層等重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。把實(shí)驗(yàn)分為操作性、設(shè)計(jì)性和分析性和創(chuàng)新性等類型，著力構(gòu)建“厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用”的人才培養(yǎng)模式。

(1)操作性實(shí)驗(yàn)

操作性實(shí)驗(yàn)如局域網(wǎng)的組建，web服務(wù)器、ftp服務(wù)器、DNS服務(wù)器的建立和管理等，這類實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力，加深學(xué)生對理論知識的理解和應(yīng)用，避免高分低能的現(xiàn)象發(fā)生，讓學(xué)生學(xué)有所用。這類實(shí)驗(yàn)可以分組完成，每組6~8人，指定一名組長，每組具有6~8臺主機(jī)，和相關(guān)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

(2)分析性實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)使得使用網(wǎng)絡(luò)的時候體會不到內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，針對這種現(xiàn)象可以采用分析性實(shí)驗(yàn)，如使用Sniffer、Ethereal等網(wǎng)絡(luò)分析工具捕獲數(shù)據(jù)包，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，體會數(shù)據(jù)在 各層的流動順序和變化過程。

（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)原理之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了C語言課程，并具備了一定的編程基礎(chǔ)，可以讓學(xué)生利用C語言編寫一些小的程序，模擬網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部細(xì)節(jié)，如：數(shù)據(jù)鏈路層幀交換過程，教師可以給出原始數(shù)據(jù)，讓學(xué)生把它組裝成一個802.3幀，并轉(zhuǎn)換成802.5幀格式；網(wǎng)絡(luò)層分組交換過程；傳輸層報(bào)文交換的過程等。

由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的局限性，所有的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)都利用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)是不現(xiàn)實(shí)的，也是沒有必要地，我們可以用Packet Tracer、OPNET等網(wǎng)絡(luò)仿真軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（4）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

這類實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，進(jìn)行科學(xué)研究創(chuàng)作，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，從以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變。如編寫IPV4轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)驗(yàn)，IPV6收發(fā)實(shí)驗(yàn)，簡單TCP協(xié)議實(shí)驗(yàn)，用UDP編寫網(wǎng)絡(luò)聊天程序等。

4.總 結(jié)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，實(shí)踐性較強(qiáng)，同其他課程的教學(xué)一樣，不是一成不變的，教學(xué)的方式與方法也要不斷適應(yīng)課程變化的需要，本文從理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面提出了幾點(diǎn)看法，注重理論教學(xué)，尤其要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)踐中加深對理論知識的理解，增強(qiáng)動手能力，為打造創(chuàng)新性應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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計(jì)算機(jī)的科學(xué)原理范文第3篇

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn);開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué);EDA技術(shù)

21世紀(jì)社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,要求高校培養(yǎng)的人才具備較高的綜合素質(zhì)和一定的實(shí)踐能力。面對這一要求,高校應(yīng)對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)培養(yǎng)模式、課程體系、課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)變革,以加強(qiáng)對學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要核心課程,所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課具有較強(qiáng)的硬件綜合性質(zhì)。由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境所限,在以往的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中,主要進(jìn)行的是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無法滿足和達(dá)到課程設(shè)置要求學(xué)生具有一定設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)。早期由于資金和技術(shù)原因,只有少數(shù)重點(diǎn)院校自己搭建教學(xué)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課教學(xué),這種平臺操作復(fù)雜,從一定程度上分散了學(xué)生的注意力,降低了實(shí)驗(yàn)效果。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和國家對高校實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)投入的增加,目前絕大多數(shù)院校都能開設(shè)這門課程的實(shí)驗(yàn)。教學(xué)手段和方法也從采用在面包板上連線搭電路到使用教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行教學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境越來越好,設(shè)備操作越來越簡單,實(shí)驗(yàn)成功率顯著提高。然而,良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和環(huán)境并沒有顯著提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,達(dá)不到設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)部件的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其重要的原因是教學(xué)理念陳舊,人才培養(yǎng)的教育教學(xué)觀沒有從“知識型”轉(zhuǎn)變到“素質(zhì)型”、“能力型”上來[1]。

EDA是電子設(shè)計(jì)自動化( Electronic Design Automation)的縮寫,是上世紀(jì)80年代末電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中高速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù),在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)非常普及。而將EDA技術(shù)引入計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué),是近年來的一個趨勢。目前,一些高校采用了這種基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)手段,并且出現(xiàn)與之配套的實(shí)驗(yàn)電路箱,使計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式和方法發(fā)生了巨大的變革。

這種基于EDA技術(shù)支持的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)手段,使學(xué)生利用FPGA廠商提供的軟件設(shè)計(jì)和綜合工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)部件的設(shè)計(jì)、仿真和綜合,經(jīng)過多次調(diào)試,得到正確的設(shè)計(jì)結(jié)果,然后通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)際功能驗(yàn)證,完成計(jì)算機(jī)組成部件的設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生通過參與實(shí)驗(yàn)課的各個環(huán)節(jié),提高了軟件編程、電子設(shè)計(jì)、芯片使用等知識的綜合運(yùn)用能力。采用這種教學(xué)方法有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰驮O(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。

近幾年來,國家加大了對高校教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入,使得高校的教學(xué)條件和教學(xué)設(shè)施得到了很大的改善,計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課采用EDA技術(shù)支持的實(shí)驗(yàn)箱已經(jīng)比較普遍了。然而通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),各高校使用的這類實(shí)驗(yàn)箱大多數(shù)是各教學(xué)儀器生產(chǎn)廠商提供的。這

基金項(xiàng)目:黑龍江省新世紀(jì)教學(xué)改革工程項(xiàng)目(S08-19);黑龍江省重點(diǎn)學(xué)科(081203);黑龍江省高等教育學(xué)會“十一五”課題(115C-706)。

作者簡介:李麗萍(1988-),女,副教授,研究生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)教育、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu);盛琳陽(1956-),男,教授,本科,碩士研究生導(dǎo)師,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助教學(xué)、嵌入式系統(tǒng)。

類儀器所提供的功能雖然較多,但設(shè)備使用復(fù)雜,價格比較昂貴。儀器所提供的許多功能并不是教學(xué)必備的,基本閑置不用,較多的功能設(shè)置加大了學(xué)生掌握儀器使用的難度,增加了操作的復(fù)雜度,也從一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,分散了學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)組成部件設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的注意力。針對這種狀況,如何設(shè)計(jì)和開發(fā)一種能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的實(shí)驗(yàn)儀器,是教學(xué)模式改革的關(guān)鍵。專業(yè)教師在長期的教學(xué)實(shí)踐中,積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),熟悉教學(xué)內(nèi)容,掌握一線教學(xué)的需求,但缺少資金支持和良好的開發(fā)和測試環(huán)境;而專業(yè)公司具有這些優(yōu)勢,但苦于不了解教學(xué)一線需求,開發(fā)的教學(xué)儀器總是不能滿足教學(xué)實(shí)際需求。于是,我們將教師和企業(yè)的專業(yè)開發(fā)人員的優(yōu)勢結(jié)合在一起,我們設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容,提出實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)具備的功能,甚至詳細(xì)到實(shí)驗(yàn)操作平臺控制按鈕的布置,由哈爾濱市中云科技開發(fā)公司進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì),在很短的時間開發(fā)出了ZY-ZCⅠ型計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)板,并在教學(xué)中使用,收到了很好的效果。同時,在本省的幾所院校使用和試用后,都受到了教學(xué)一線教師的好評。在此基礎(chǔ)上,開展了計(jì)算機(jī)組成原理新教學(xué)方法的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究。經(jīng)過2年的教學(xué)實(shí)踐,摸索和設(shè)計(jì)出了一套新型的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法與模式。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

這套教學(xué)體系和模式完全不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以驗(yàn)證計(jì)算機(jī)組成部件功能為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?以驗(yàn)證正確為驗(yàn)收目標(biāo),新的模式是以設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成部件為目的,以設(shè)計(jì)成功為驗(yàn)收目標(biāo);傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,新的教學(xué)模式完全以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為主,在教師的指導(dǎo)下,由學(xué)生獨(dú)立自行設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析來完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),充分體現(xiàn)和發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力[2]。我們依據(jù)這一研究結(jié)果,編寫了我校《計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱(2009年)》。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)板的開發(fā)與配套教材建設(shè)

根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求,大力削減意義不大的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入,由哈爾濱師范大學(xué)和哈爾濱市中云科技開發(fā)公司合作開發(fā)了計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)板如圖1所示。

圖1ZY-ZCⅠ計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)板

該實(shí)驗(yàn)板與市場流行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱相比有如下特點(diǎn):

(1) 外觀開關(guān)和顯示燈布局合理。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)箱面板上布置了大量的芯片,插孔布置分散,經(jīng)連線后顯得非常散亂,影響教學(xué)效果。所開發(fā)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)板將所需開關(guān)與顯示燈、連線分別集中在不同區(qū)域,避免了連線散亂的現(xiàn)象出現(xiàn)。操作簡單,容易掌握。

(2) 實(shí)驗(yàn)可行性和可操作性強(qiáng)。滿足基本的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)要求,在不需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)的情況下,該實(shí)驗(yàn)儀器簡單實(shí)用,價格低廉。

(3) 擴(kuò)展性好。具備功能擴(kuò)展接口,以滿足進(jìn)行整機(jī)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)課程需求。

在這套實(shí)驗(yàn)板的基礎(chǔ)上,編寫了配套的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材并在教學(xué)中使用。教材設(shè)計(jì)了采用EDA技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)組成部件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,包括存儲器、基本運(yùn)算器、總線傳輸和時序等單一功能和綜合功能的設(shè)計(jì)。教材中的每個單元首先向?qū)W生提出目的和要求,給出設(shè)計(jì)提綱、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)思路,每一步詳細(xì)的操作步驟完全由學(xué)生自主決定,避免學(xué)生只照著給出的步驟搬動開關(guān),看顯示燈,記錄幾個二進(jìn)制結(jié)果數(shù)的現(xiàn)象出現(xiàn)[3]。

3實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課遵從EDA技術(shù)設(shè)計(jì)思路,充分體現(xiàn)自主和自動設(shè)計(jì)風(fēng)格。由于EDA設(shè)計(jì)非常靈活,考慮到計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課不同于EDA設(shè)計(jì)課程,也沒有更多的學(xué)時講授EDA設(shè)計(jì)方法,新方法運(yùn)用層次教學(xué)和開放教學(xué)手段。

實(shí)驗(yàn)在FPGA綜合開發(fā)工具Quartus II 8.0軟件環(huán)境下進(jìn)行,而掌握該軟件的全部功能不是幾個學(xué)時就能解決的,因此,只用少量學(xué)時進(jìn)行軟件基本功能使用培訓(xùn),如對大多數(shù)學(xué)生要求采用畫電路圖的方法進(jìn)行部件設(shè)計(jì),并不要求一定要學(xué)習(xí)VHDL語言和編程設(shè)計(jì)電路,對有能力的學(xué)生鼓勵采用VHDL語言編程設(shè)計(jì)[4]。

鑒于學(xué)時限制和課程性質(zhì),大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由學(xué)生在課外完成,如軟件環(huán)境下的部件設(shè)計(jì)和仿真環(huán)節(jié),完全可以由學(xué)生在課下用自己的計(jì)算機(jī)完成。仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)正確后才在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行硬件資源配置,部件功能驗(yàn)證,充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)開放性特點(diǎn)。

4實(shí)驗(yàn)考核方法

為了規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué),制定了嚴(yán)格的考核機(jī)制。考核方法中包括課堂培訓(xùn)、驗(yàn)收環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)的考核,并重點(diǎn)在驗(yàn)收環(huán)節(jié)進(jìn)行把關(guān)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容交代給學(xué)生后,在驗(yàn)收環(huán)節(jié)對學(xué)生的全部實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行考核。如在考核時對學(xué)生提出不同的技術(shù)參數(shù)要求以得到不同的結(jié)果。學(xué)生只能在完全熟悉設(shè)計(jì)過程的情況下才能很快地更改自己的設(shè)計(jì),回答教師問題。由于這種考核機(jī)制是面對面考核每個學(xué)生,也調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

5實(shí)驗(yàn)效果和存在問題分析

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程新方法研究,經(jīng)過2個年級15個班級的實(shí)踐,從教學(xué)體系,教學(xué)大綱,實(shí)施方案、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備、考核等方面進(jìn)行了探索

和完善。經(jīng)過相關(guān)專家鑒定,認(rèn)為這種新教學(xué)體系和模式滿足21世紀(jì)教學(xué)要求,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)由驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主到以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主的革新,從簡單而分散的實(shí)驗(yàn)到綜合、系統(tǒng)性創(chuàng)新設(shè)計(jì)的飛躍,從單一的課程實(shí)驗(yàn)到各科的融會貫通。新教學(xué)體系和模式鞏固和深化課堂教學(xué),提高學(xué)生的實(shí)踐動手和科研創(chuàng)新能力,培養(yǎng)了學(xué)生的全面素質(zhì)。實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn),Quartus II 8.0軟件對計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境要求較高,但隨著時間的推移,該問題能夠逐步消除。

6結(jié)語

EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場革命,目前正處于高速發(fā)展階段,并廣泛應(yīng)用于多個重要領(lǐng)域。將EDA仿真引入到組成原理的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中不僅豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和手段,提高了實(shí)驗(yàn)效率,而且也使學(xué)生接觸到現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的新方法、新手段,更能激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性。我院采用校企合作方式開發(fā)教學(xué)儀器,能解決學(xué)校資金不足和不具備開發(fā)測試環(huán)境的難題,是支持高校教學(xué)改革的一種探索。

從目前就業(yè)市場反饋的信息看,計(jì)算機(jī)軟件人才已經(jīng)在一定程度上供大于求,而熟悉硬件設(shè)計(jì)的人才則供不應(yīng)求,年薪也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同等學(xué)歷的軟件人才。掌握這一先進(jìn)技術(shù)在將來工作時更有競爭力,學(xué)習(xí)也就有了更切實(shí)際的目標(biāo)[5]。

參考文獻(xiàn):

[1] 顏俊松. 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與探索[J]. 重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào), 2008,27(1):101-102.

[2] 馮潔. 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題與對策[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008,27(4): 102-105.

[3] 陳越. 計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)研究[J]. 福建電腦,2008(2):209.

[4] 秦磊華,王小蘭,管軍. EDA仿真在組成原理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2009(4):79-82.

[5] 錢江波,王讓定,石守東,等. 基于EDA技術(shù)的“計(jì)算機(jī)組成原理”課程改革研究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2008(8):27-28.

Research on Open Educational Model of Technology Computer Composition

Principle Experiment Class Based on EDA

LI Li-ping, SHENG Lin-yang

(Institute of Computer Science and Information Engineering,Harbin Normal University, Harbin 150025, China)

計(jì)算機(jī)的科學(xué)原理范文第4篇

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)全面管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，地位重要。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是向服務(wù)客戶的一個窗口。計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的所有程序，包括匯報(bào)語言、編譯軟件以及大量的應(yīng)用軟件諸如常用的辦公Office軟件等，都依賴于操作系統(tǒng)支持，都要得到操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。操作系統(tǒng)原理課程與諸多領(lǐng)域密切相關(guān)，如程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件、軟件設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)語言，等等，具有涵蓋領(lǐng)域廣、相關(guān)概念較為抽象、實(shí)踐性和操作性強(qiáng)的特征。這些對提高學(xué)生的思維創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力有很大幫助。然而，也正是由于這些特點(diǎn)，使學(xué)生經(jīng)常感到學(xué)習(xí)難度偏大，不易掌握。所以，我們應(yīng)該完善目前的教學(xué)模式，來促進(jìn)學(xué)生對于操作系統(tǒng)原理的消化和吸收。限于農(nóng)業(yè)專業(yè)方向在計(jì)算機(jī)方面的師資、生源、硬件條件等的具體情況，在教學(xué)過程中，沒有把操作系統(tǒng)原理的教學(xué)提高到培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才的高度，對教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置與教學(xué)方法研究較少。教學(xué)內(nèi)容陳舊落后且重復(fù)嚴(yán)重，課程結(jié)構(gòu)不合理。

以下三點(diǎn)是筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的不足之處：

1.在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程教學(xué)中，課堂灌輸是主要形式，僅輔以少量實(shí)踐操作，導(dǎo)致課程理論性較強(qiáng)、內(nèi)容抽象。對學(xué)生而言，學(xué)習(xí)過程中難度較大，知識點(diǎn)多且龐雜，而操作系統(tǒng)原理教學(xué)中以理論講解為主，很難達(dá)到理想的教學(xué)效果，學(xué)生難以對操作系統(tǒng)課程有全面系統(tǒng)的認(rèn)識，在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中也很難結(jié)合這些抽象理論，對這門課程的學(xué)習(xí)具有畏難情緒。

2.課堂教學(xué)手段較為單一、枯燥。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)高校教材中，內(nèi)容多數(shù)由操作系統(tǒng)的基本原理等五部分組成（操作系統(tǒng)概述、進(jìn)程管理、存儲管理、外部設(shè)備管理和文件管理）。課程講授主要偏向理論知識的灌輸，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際使用的Windows和Linux等操作系統(tǒng)脫節(jié)，存在一定距離，學(xué)生對該課程失去興趣，學(xué)與用之間缺乏聯(lián)系。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的原理性和抽象性強(qiáng)、系統(tǒng)性較差、更新速度快。在傳統(tǒng)教學(xué)中，老師多要求學(xué)生掌握教材的內(nèi)容，教學(xué)以教材為中心。部分老師仍然采用板書為主的填鴨式教學(xué)方法，講授枯燥的理論知識；或者利用電子教案單純播放理論知識課件，課題枯燥。

3.教學(xué)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，實(shí)踐性環(huán)節(jié)薄弱。操作系統(tǒng)課程實(shí)踐受到學(xué)時限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單純，形式呆板，并且與理論學(xué)習(xí)脫軌，主要以驗(yàn)證、仿真為主，學(xué)生的興趣很難得到激發(fā)，不能充分鍛煉他們的操作能力。還有，學(xué)生缺乏自己動手設(shè)計(jì)或者分析具體操作系統(tǒng)案例的體驗(yàn)過程。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的遺漏，使學(xué)生能夠參與研究性學(xué)習(xí)的機(jī)會更少，這樣對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)會帶來不利影響。

針對以上計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理課程的教學(xué)特點(diǎn)， 為了促進(jìn)學(xué)生對于操作系統(tǒng)的原理、方法的理解和掌握，提高他們開發(fā)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的能力和認(rèn)識，我們提出了以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)模式，提倡引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，組織學(xué)生進(jìn)行開放式自主學(xué)習(xí)和專題討論，以及加強(qiáng)實(shí)踐等方面的改進(jìn)措施。

一、運(yùn)用比喻教學(xué)法，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在講解理論、講授知識點(diǎn)時，教師要注意理論結(jié)合實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問題，努力解決問題。但是由于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程內(nèi)容抽象、晦澀，如果教師在講解的時候采用比喻教學(xué)法，將空洞的內(nèi)容結(jié)合實(shí)例，可以將內(nèi)容講得生動、淺顯易懂，往往能夠收到事半功倍的效果。比喻教學(xué)就是運(yùn)用生動、形象的例子打比方，用貼近實(shí)際、貼近生活的案例進(jìn)行類比，這樣才能深入淺出，有助于學(xué)生對抽象概念的理解。比如，在講解分時系統(tǒng)與實(shí)時系統(tǒng)定義和區(qū)別后，引導(dǎo)學(xué)生舉出生活中類似的例子，學(xué)生提出了例子：鐵路和航空網(wǎng)絡(luò)售票系統(tǒng)，對任務(wù)的響應(yīng)時間有嚴(yán)格要求，屬于實(shí)時系統(tǒng)。對于并發(fā)和并行的區(qū)別，學(xué)生也舉出例子：不同的學(xué)生去上同一門課，學(xué)生之間是并行的，而學(xué)生同一學(xué)期中的不同課程學(xué)習(xí)之間的學(xué)習(xí)是并發(fā)的。把日常生活中經(jīng)常見到的現(xiàn)象引入教學(xué)中做類比分析，可以加深學(xué)生的理解。

二、開放式自主學(xué)習(xí)，開展專題討論

在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的課堂教學(xué)中，要以教材為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生充分利用現(xiàn)代化電子資源，如Internet、網(wǎng)絡(luò)公開課，及時了解、跟蹤操作系統(tǒng)發(fā)展的國際新動態(tài)和一些熱點(diǎn)、前沿問題。教師可根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生情況指定可選的專題分類，例如Android手機(jī)操作系統(tǒng)、蘋果IOS操作系統(tǒng)和日常辦公的微軟windows 8操作系統(tǒng)等等。充分尊重學(xué)生的興趣，讓他們在給定范圍內(nèi)自主選題或自由擬題，組成相應(yīng)的學(xué)習(xí)小組（3～5人為一組），通過小組討論，分配任務(wù)，充分利用身邊的學(xué)習(xí)資源，如網(wǎng)絡(luò)、圖書館的文獻(xiàn)資料、書籍報(bào)刊等，確定專題后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并總結(jié)成研究性報(bào)告。再通過PPT（幻燈片，可以包括圖片、文字、視頻、音頻等）與其他同學(xué)相互討論、交流，中間穿插教師點(diǎn)評、學(xué)生提問等環(huán)節(jié)。對表現(xiàn)好的小組進(jìn)行獎勵，從而提高學(xué)生之間的合作能力，形成團(tuán)隊(duì)意識，同時培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。優(yōu)秀的學(xué)生報(bào)告也可以放在課程的網(wǎng)站中，供學(xué)生學(xué)習(xí)觀摩，并可以成為教案素材。

同時，利用數(shù)據(jù)庫、校園網(wǎng)等電子技術(shù)，創(chuàng)建基于Web的測試平臺及習(xí)題庫。這種開放式測試平臺可以使學(xué)生進(jìn)行自我評估，彌補(bǔ)空缺的知識點(diǎn)。我們專業(yè)每年開展網(wǎng)站設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)大賽活動，這有利于學(xué)生對數(shù)據(jù)庫、VB語言設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)原理課程等知識的融會貫通，激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動力。

三、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

操作系統(tǒng)原理課程以原理、概念及算法等基礎(chǔ)知識為主，必須設(shè)置與之配套的實(shí)驗(yàn)課。操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，可以加深學(xué)生對于操作系統(tǒng)功能的了解與熟悉程度，加深對相關(guān)算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、基本概念的理解。同時學(xué)生可以切身感受到抽象思維的具體實(shí)踐，提高學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)操作方面的創(chuàng)造力。國內(nèi)操作系統(tǒng)原理課程實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀大致包括如下三種類型：設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)，模擬實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)，使用操作系統(tǒng)。按照實(shí)驗(yàn)的難度又分為：①基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)是為了加深學(xué)生對操作系統(tǒng)使用、配置等方面的了解，相應(yīng)地分為存儲管理、設(shè)備管理、文件管理、網(wǎng)絡(luò)功能及操作系統(tǒng)的綜合運(yùn)用。老師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提供一些可選擇的部分，學(xué)生根據(jù)自己掌握的情況和興趣愛好選擇內(nèi)容。建議選擇開源操作系統(tǒng)，如面向個人計(jì)算機(jī)的LINUX操作系統(tǒng)等。②應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。相對于基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)對學(xué)生提出了較高的要求，要求學(xué)生能夠自己動手操作模擬一些常見的、經(jīng)典的操作系統(tǒng)算法，如存儲空間的分配與回收，設(shè)備分配，進(jìn)程間通信，多進(jìn)程并發(fā)與調(diào)度等。學(xué)生自己操作模擬練習(xí)可以加深對于操作系統(tǒng)算法的理解。③綜合型實(shí)驗(yàn)。綜合型實(shí)驗(yàn)對學(xué)生提出了更高的要求，要求學(xué)生能夠獨(dú)立掌握現(xiàn)代主流操作系統(tǒng)，比如面向手機(jī)的ANDROID操作系統(tǒng)、面向個人計(jì)算機(jī)的LINUX操作系統(tǒng)等。學(xué)生要努力理解操作系統(tǒng)內(nèi)核，盡力分析操作系統(tǒng)中的源代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。此階段實(shí)踐環(huán)節(jié)難度較大，僅對學(xué)有余力的同學(xué)提出要求，要求學(xué)生掌握操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和模塊設(shè)計(jì)方法與技巧。

考核方式靈活多變。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理課程應(yīng)用性、操作性很強(qiáng)，單理解理論部分是不合適的。考核實(shí)驗(yàn)應(yīng)用部分不可或缺，老師可以根據(jù)課程進(jìn)度、學(xué)生掌握程度等進(jìn)行考核，如讓學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、程序代碼，并進(jìn)行演示；編寫一些程序代碼，根據(jù)要求寫出算法等。學(xué)生也可以撰寫研究報(bào)告，或者科研小論文。鼓勵能力強(qiáng)的學(xué)生自己組建團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時有利于提高學(xué)生的文獻(xiàn)綜述能力，研讀能力，科技文獻(xiàn)查閱能力，理解問題、解決問題的能力，團(tuán)隊(duì)合作能力。對于這樣的小組，在考核時應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦黾庸膭罘帧?/p>

計(jì)算機(jī)的科學(xué)原理范文第5篇

[關(guān)鍵詞]地理教學(xué) 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 課堂效率

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assist Instrunct）簡稱CAI，是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而興起的一種全新的教學(xué)方法。地理學(xué)科的特性，使廣大的地理教師能充分利用多媒體計(jì)算機(jī)收集地理素材，制作出圖文并茂，形象生動，圖、聲、文交互性強(qiáng)，界面友好，操作簡捷方便、靈活易用，易于控制的地理課件，利用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理教學(xué)中可以發(fā)揮其優(yōu)勢，改變傳統(tǒng)的地理教學(xué)模式，使地理課堂教學(xué)更加多姿多彩。

一、教學(xué)氛圍得以優(yōu)化

興趣是最好的老師，有了興趣，學(xué)生才能注意力集中，思維主動活躍，才能充分發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體作用并收到良好的教學(xué)效果，多媒體電腦能夠生動、形象、直觀地展示大量信息，而且中學(xué)生的思維又以形象思維為主，針對學(xué)生的特點(diǎn)，利用多媒體優(yōu)勢，調(diào)動學(xué)生的非智力因素，營造教學(xué)情境，創(chuàng)設(shè)濃厚的教學(xué)氛圍。例如，在講述《澳大利亞》時，最先利用多媒體展示一段關(guān)于澳大利亞特有動物的電影文件，奔跑的袋鼠，奇異的鴨嘴獸要比課本中的圖片形象生動，使同學(xué)對其有了一個立體動態(tài)的感覺，激發(fā)了同學(xué)的興趣，正當(dāng)同學(xué)處于興奮之時，及時拋出為什么在澳大利亞會保存很多的古老動物這一問題，使同學(xué)對這一有趣現(xiàn)象的存在原因探索的欲望欲罷不能，從而增強(qiáng)了求智的欲望。再如，我們在學(xué)習(xí)《長江》、《黃河》時，可以先展示一段《黃河大合唱》、《長江之歌》影音文件，使學(xué)生領(lǐng)略長江、黃河氣勢磅礴，雄渾壯美的大川形象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

二、在教學(xué)中幫助學(xué)生突破重點(diǎn)、難點(diǎn)

對于缺乏閱歷的青年學(xué)生來說，地理學(xué)科的難點(diǎn)常常是一些難以直接觀察的地理事物，而CAI則能以生動直觀的形象，幫助學(xué)生建立起概念與表象之間的聯(lián)系，建立起各種感覺器官之間的聯(lián)系。如“月相”一課中，“月相的成因”是難點(diǎn)又是重點(diǎn)，過去只由教師結(jié)合課本插圖抽象地講解，青年學(xué)生空間想象能力差，很難接受，教師也很費(fèi)力。現(xiàn)在使用微機(jī)模擬月相變化的過程，消除了時間和空間的距離，同時用音樂、動畫和語言顯示變化的不同階段，把視覺形象和聽覺形象統(tǒng)一在一起，把形象編碼和語義編碼揉合在一起，生動直觀，學(xué)生一看就懂，且印象特別深刻。由于微機(jī)演示、動畫的各個步驟是事先設(shè)計(jì)好的，所以使用方便，操作簡單，便于教師貫徹教學(xué)意圖，具有極強(qiáng)的表現(xiàn)力。

另外，CAI軟件能夠方便地模擬動態(tài)，這對于地理教學(xué)中一些動態(tài)性知識的展示很有好處。例如，“影響天氣變化的因素”一課中，各種鋒過境前后對天氣的影響，傳統(tǒng)課堂教學(xué)只能運(yùn)用圖示進(jìn)行靜態(tài)展現(xiàn)，而CAI軟件則能化靜為動，清晰地展現(xiàn)各種鋒過境前后不同的天氣現(xiàn)象，幫助學(xué)生進(jìn)行動態(tài)觀察，突破難點(diǎn)。

三、使信息的反饋得以優(yōu)化

一堂課學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況如何，無論是傳統(tǒng)的方法，還是現(xiàn)代的手段，都要及時了解。學(xué)生是否理解掌握了知識點(diǎn)，是否達(dá)到能力培養(yǎng)的目的。傳統(tǒng)的方法是請同學(xué)到黑板上默寫，或一個一個的提問，或一堂課結(jié)束時用小測驗(yàn)來反饋，而多媒體電腦可以把知識能力要點(diǎn)編輯成交互性很強(qiáng)的練習(xí)，可以穿插于課堂之中也可放于最后，這種練習(xí)不但可以提高學(xué)生興趣，而且可以用來評判學(xué)生練習(xí)的成績，其評判公平、快速。便于老師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況及時調(diào)整教學(xué)，達(dá)到教與學(xué)雙向溝通的目的。比如，學(xué)習(xí)中國行政區(qū)，很重要的是要學(xué)生掌握各個省區(qū)的位置，傳統(tǒng)方法。大多是看圖死記，再發(fā)展一些是用模具拼圖，但速度太慢，而用多媒體電腦，通過AUTHORWARE，把每個省級行政區(qū)域設(shè)置成一個熱區(qū)，然后拖動其所代表的政區(qū)名稱的文字到相應(yīng)區(qū)域，如正確通過文字或聲音給予肯定，如不正確，則文字又回到原來位置，這種方法增加了練習(xí)的速度，反饋快，效果好。

四、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有效地提高了教學(xué)效率

學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，是利用多種感官感知信息，將其納入自身知識結(jié)構(gòu)，并加工處理以解決問題的過程。利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，向?qū)W生展示圖片、文本、視頻、聲音、動畫等內(nèi)容，有效刺激學(xué)生多種感官，使學(xué)生在充分感知信息并在教師啟發(fā)指導(dǎo)下接受信息，然后給論題討論，運(yùn)用已知信息解決問題，達(dá)到知識遷移，從而真正將信息納入自身知識結(jié)構(gòu)。這一學(xué)習(xí)過程，在計(jì)算機(jī)的輔助下能較快地達(dá)到。首先，CAI信息傳輸量大，渠道多；其次，多媒體展示知識，易于吸引學(xué)生無意注意；再次，計(jì)算機(jī)將重點(diǎn)、難點(diǎn)化難為易、化繁為簡、化深為淺、化抽象為具體，使學(xué)生易接受、理解快，掌握牢。例如，“氣溫分布及成因”一節(jié)，由于重點(diǎn)、難點(diǎn)突出，對比班在教室上課用了45分鐘才勉強(qiáng)講完，而在多媒體教室只用了30分鐘，且學(xué)生學(xué)習(xí)效果比在教室好，給學(xué)生留下了深刻的印象。總之，利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，縮短了上課時間，提高了課堂效率。

雖然，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在很多方面都存在很大的優(yōu)勢，但是筆者認(rèn)為，在地理教學(xué)中運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)必須遵循幾個原則。第一，在地理課堂教學(xué)中，多媒體計(jì)算機(jī)只是一個輔助手段，它不能取代教師的教學(xué)。教學(xué)過程中師生間的相互交流、互相影響必然造成教學(xué)過程事件的非可預(yù)見性。課件設(shè)計(jì)不可能把對這些事件作出的“反應(yīng)”納入可控流程。

第二，并非所有的課堂內(nèi)容或課型都需要多媒體計(jì)算機(jī)，如我們自己有礦物、巖石實(shí)物標(biāo)本時，觀察實(shí)物標(biāo)本更直觀、有效，若再用多媒體計(jì)算機(jī)展示其圖片就是畫蛇添足。

第三，操作主體選擇的原則，即以誰操作為主。這主要看教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生對計(jì)算機(jī)操作的掌握程度。如果學(xué)生對計(jì)算機(jī)操作不熟，又是講授新課，演示地理感性材料揭示地理規(guī)律，則應(yīng)以教師操作為主，否則就會影響教學(xué)的正常進(jìn)度。復(fù)習(xí)或練習(xí)課，又有相應(yīng)軟件，則應(yīng)以學(xué)生操作為主，以利學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇復(fù)習(xí)或練習(xí)內(nèi)容。