计算机课程设计总结范文1
关键词：计算机组成与体系结构；核心课程建设；教学创新
依据上海理工大学实施教育部“卓越工程师教育培养计划”的要求，上海理工大学计算机科学与工程系确立了计算机科学与技术、计算机工程两个本科专业定位为培养计算机工程领域需求的工程性人才。在参考ACM/IEEE-CS CC2005[1]对计算机工程(CE)学科课程体系设置的基础上，我们将计算机组成原理和计算机体系结构的知识组织为一门统一的计算机组成与体系结构课程，并采用白中英教授主编的《计算机组织与体系结构》作为理论教学教材[2]。
计算机组成与体系结构课程涵盖两个方面：计算机组成的基本原理和计算机体系结构量化设计的基本方法。计算机组成原理是通用计算机系统结构的一般性逻辑实现方法；计算机体系结构揭示计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性，确定计算机系统软硬件的界面。二者既有区别，又有内在联系，因此，适合于整合为一门综合性专业基础课程。但是，由于计算机组成原理是计算机相关专业全国研究生统一入学考试的专业基础课，因此，我们确定本课程的教学内容侧重于计算机组成原理的教学。
根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中关于计算机组成原理课程的实施方案[3]，我们确立了计算机组成与体系结构的教学目标是围绕单CPU计算机硬件系统的基本组成和工作原理，系统讲述计算机硬件系统及功能部件的内部结构、功能特征、工作原理、交互方式和基本设计方法，使学生理解计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法，为计算机工程领域培养具有硬件设计和实施能力的工程性人才；主要教学任务是培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计和开发能力，系统地理解计算机系统各部件的工作原理和运行机制。
1 教学现状和存在的问题
多年来，计算机组成原理被认为是一门既难教又难学的课程。而计算机组成与体系结构则包括计算机组成和计算机体系结构，这使得教学内容更多、学习难度更大。因此，很多同行一直在通过各种方式提高这门课程的教学质量[4-7]。结合我校计算机相关专业的具体情况，我们分析发现造成这一问题的因素有三个。
第一，本课程需要有数字电路、数字逻辑知识为基础。但是，由于大一大二两学年我院采用工科通识教育的缺陷，使得计算机和网络工程两个专业的本科生在学习本课程前没有学习过数字电路和模拟电路，也不了解数字逻辑设计的方法。因此，学生基础差，难以跟上教学进度。
第二，本课程涉及的知识面广、概念多，而且计算机内部芯片高度集成化，学生缺乏对计算机各部件的感性认识。因此，理解其物理结构和工作原理比较抽象，学生难以理解。而且，由于该课程讲授的计算机最基本的原理和方法，课程教学内容的直接应用目标也不可能很明确，学生难以理解该课程的直接应用价值，对该课程的重视度不够。
第三，在计算机软件的学习过程中，学生通过编程技术可以获得可见的结果。而对比计算机硬件课程的学习，学生难以把学到的硬件知识马上应用起来，不容易获得类似软件编程的直观感受，学生普遍的认识有偏差。这导致学生误认为本课程学习内容的实用性不强或者误认为软硬件之间的联系不大，以后自己只从事软件编程工作，不需要掌握计算机硬件设计方面的知识。
基于以上对计算机组成与体系结构课程的定位，结合我校人才培养目标和教学现状，下面，我们将从教学内容设置、理论教学方法、实践教学规划、课程考核制度、师资队伍建设和综合教学平台建设六个方面具体提出本课程的建设方案。
2 核心课程创新建设的综合方案
2.1 教学内容设置
教学内容设置方面的建设主要集中在三个方面：第一是补充本课程的基础知识，包括数字电路中的TTL门、MOS管技术等和数字逻辑课程中的逻辑代数基础及组合电路逻辑设计方法；第二是补充《计算机组织与体系结构》教材中缺失的内容，比如增加计算机体系结构中关于指令级并行软硬件设计方法、Cache失效性分析、多处理机同步与通信机制等。在计算机组成原理的教学内容上，尽量补充计算机体系结构量化分析的方法和设计原理；第三是补充多核处理器技术的最新设计方法和工作机制，这部分内容主要提供给对计算机体系结构感兴趣的、学有余力的学生自学之用。
为保证理论教学和实验教学时间的充裕性，我们将理论教学和实验教学单独开课，实验课的进度和理论课的进度相匹配，其中理论教学安排64学时，实验教学16学时，使得理论教学和实验教学的学时比为4:1。此外，对学有余力和参加竞赛的同学另行再组织和指导创新实验，使得理论教学和实验教学环环相扣，逐步深化，并使得培养的学生具有一定的创新设计和实践能力。理论教学计划如表1所示。
这种教学计划使得计算机组成与体系结构课程的教学内容更加丰富，既避免了本课程只讲授计算机组成原理或者只讲授计算机体系结构知识的弊端，又能保证学生将来参加研究生入学考试时对计算机组成原理知识的全面掌握。
2.2 理论教学方法
在讲授基本原理的过程中，我们注意融入计算机硬件技术发展的新技术并作为学生课后自学的内容，注重基础理论与最新技术的融合。由于计算机组成与体系结构知识比较抽象，理论学习比较枯燥，因此教学过程中我们要与学生交流互动，向学生提出启发式和开放式的问题，引导学生深入思考。讲课中注意触类旁通，采用举例、类比的方法，将深奥、难以理解的问题用学生最容易接受的方式和语言表达。理论课程全部采用课堂教学方式，以多媒体课件为主，适当使用一些板书。充分发挥多媒体教学采用动画技术或Flash技术，充分展现基础性方法和原理的动态执行过程。比如：SRAM读写周期的过程、Cache的访问和替换策略、指令流水线的过程等。
然而，多媒体教学方法对运算方法和运算过程的教学效果却不尽人意。经分析，我们发现问题主要是定点数、浮点数进行加减、乘除的计算过程没有采用传统板书教学并按步骤书写，而是采用多媒体教学且放映速度较快，学生来不及仔细体会其中的设计技巧和验证计算结果。
因此，后期涉及到计算相关的教学，我们都尽量采用传统的板书教学方法；而对于简单的控制流程、运行机制、状态更新等内容主要采用多媒体教学方法，这既发挥了多媒体教学生动、信息量大的特点，又体现了传统板书教学的细致和严谨。
此外，理论教学过程中建议采用引导式教学方法，而不能采用填鸭式灌输教学。讲授第二章运算方法和运算器前，先要介绍计算的基本功能就是进行算术逻辑运算，既然是算术逻辑运算，那就有二进制数参与运算，那么就会介绍各种数的机器表示形式；然后介绍数值数据的加减法和乘除法，包括原码、补码和移码的计算，然后介绍计算过程的硬件逻辑实现过程；最后介绍浮点数的加减乘除运算过程和硬件设计框图。
2.3 实践教学规划
在实践教学方面，我们从实验内容和实验方式开展教学革新。在实验内容上，分别针对基础性原理、综合性知识和创新实验有针对性的开展实践教学。针对基础性原理设计了验证性实验，比如采用多功能运算部件74LS181设计16位运算器的实验电路，验证运算器的功能等；对于综合知识，我们组织设计性实验，比如给每组学生分配一张指令表，指令表中包含十余条不同的机器指令(主要包括设计HALT, MOV, ADD, SUB, MUL, DIV, LOAD, STORE, JUMP)，要求学生根据实验计算机整机逻辑图来设计指令系统中每条指令的执行流程，设计微操作控制信号和微指令格式，确定初始微地址和后继微地址的形成，然后根据指令流程和微指令格式编写出每条机器指令所对应的微程序，同时还要针对每条机器指令编写相应的测试程序，以测试微程序的正确性。最终，我们要求学生设计出一个支持简单指令级的16位计算机系统；鼓励和挖掘有潜力的学生组织开展创新型实验，以组织兴趣小组或竞赛小组的形式，开展实际的工程应用开发或创新型实验的设计工作，比如通过EDA软件设计计算机系统的存储部件、控制逻辑电路等，通过软件仿真测试并烧录到FPGA器件上，检验实验的正确性；或者采用单片机、ARM处理器或RISC处理器设计一个嵌入式实验系统。由于课程教学和实验教学学时有限，创新型实验主要安排在学期末最后一个月的短学期内实施。
对于实验方式，我们的教改措施主要有：1)要求理论教学的老师亲自带教实验课程，避免理论教学和实验教学老师分开、责任不明确，导致实验课马虎过关的现象；2)具体实验前，由老师讲解实验步骤和注意事项。授权学生将实验设备或器材带回宿舍进行充分的设计和实验，与此同时他们还可以通过实验老师的即时通讯工具或教学平台提供的学生论坛相互交流实验经验和提出问题；3)实验的教学检查采用分组答辩的形式，由学生团队自由组织并分工，撰写实验报告、答辩PPT及回答答辩提问。
2.4 课程考核制度
理论教学和实验教学单独考核并采用量化考核措施。对于理论教学环节主要考核学生的出勤率(10%)、作业完成情况(20%)、期末考试成绩(70%)。
1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。
2) 作业完成情况：每学期安排5次作业，每次总分计4分。按作业缴纳次数和作业评价结果记分， ，每次缴纳作业 =1，没有缴纳 =0； 表示每次作业的成绩，如表2所示。
3) 期末考试：成绩占理论课程学成绩的70%。
实验教学环节安排5次实验，主要考核学生的出勤率(10%)、组织与团队协作能力(10%)、实验完成情况(30%)、实验报告(25%)和答辩情况(25%)。
1) 出勤率：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。
2) 组织与团队协作能力：根据团队成员分工情况和安排的组织讨论情况记分，每次计2分，总分10分。
3) 实验完成情况：考核每个学生是否按规定完成制定的实验任务，每次实验总分计6分，分四个等级。按规定独立完成实验任务的记6分，在同学帮助下完成任务的记4分，在指导老师帮助下完成任务的记2分，缺席实验的记0分。如表3所示。
4) 实验报告：考核学生总结、归纳实验任务的能力，是否按规定填写和总结实验任务，是否具有详细的实验分工、实验任务、实验步骤、实验结果、实验分析五大要素。每个要素1分，每次实验总分记5分。
5) 答辩情况：每次实验配以答辩环节，每次答辩总分5分，共计25分。能正确回答答辩中提出的问题的记5分，与同学协商后正确回答问题的记3分，其他记2分。
2.5 师资队伍建设
按照建设一流教师队伍的要求，结合学院师资队伍建设，我们增强本课程讲授的师资力量，引进具有国外留学经历的青年教师，建立完善的教师梯队，同时，加强对青年教师的培养，提高教师教学、科研水平，鼓励青年教师参加国内外访问学者计划或者计算机组成原理和体系结构的理论教学或实验教学培训计划。积极参加计算机学会体系结构委员会和计算机教育委员会组织的活动。
2.6 综合教学平台
建设本课程的教学网站，将每一节课讲授内容的电子课件向学生开放，便于学生课后复习和巩固所学知识。同时，进一步完善本课程网站资源，开辟专门的教学论坛、教学QQ和群组供学生讨论问题。
聘请研究生担任助教，负责与实验课的老师一起完成实验项目、回答学生问题、批改习题作业。保证学生能够随时通过电子邮件和即时通讯工具联系到这些助教，在课程学习过程中遇到困难和问题时就能够及时地得到辅导和帮助。助教将收集到的反馈信息汇总，主讲教师根据这些信息及时调整教学方式和教学内容，满足学生求知的欲望和需求。
综合教学平台的总体功能包括介绍教学内容、师资队伍、教学计划、教学进度、课件资源、在线答疑、论坛讨论、习题库、友情链接等，由专人负责管理和更新，真正实现教学平台作为教师与学生沟通的桥梁作用。
3 结语
通过以上措施，我们获得了较为明显的教学效果，实验教学的质量也得到大幅度的提高。学生由以前害怕、拒绝学习计算机组成与体系结构课程转变为对计算机组成和体系结构设计的热爱，并获得了更多直观的体会，进一步正确理解了计算机组成和计算机体系结构的作用和意义，达到了我们建设核心课程的初期目标。
通过前期的规划和初步实践，我们计划将在以下三个方面进一步推进本课程的建设。
第一，进一步了解学生的学习基础和学习兴趣，根据因材施教的思想，把实验内容分成不同的层次，面向不同的对象。保证必做实验的水平和质量，提高选做实验的数量和种类，满足多方面学生的需求。
第二，进一步与硬件设计、生产企业合作，组织学生参加全国性的设计大赛。既让学生接触、应用到最新技术的芯片或者设备，又能提高本校在企业界和教育界的知名度。
第三，根据本校学生的学习基础、课程教学计划，编制一套更适合本校实际情况的、符合计算机组成和体系结构两个方面知识的理论教材和实验手册。
参考文献：
[1] Russel Shackelford,Andrew Mcgettrick,et al. Computing Curricula 2005: the overview report[C]. Proceedings of the 37th SIGCSE technical symposium on computer science education,2006.
[2] 白中英,戴志涛,杨春武,等. 计算机组织与体系结构[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2008.
[3] 教育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.
[4] 李山山,全成斌. 计算机组成原理课程实验教学的调查与研究[J]. 计算机教育,2010(11):127-129.
[5] 胡晓婷,王树梅,任世锦,等. 提高计算机组成原理课程教学效果的途径与方法[J]. 计算机教育,2010(11):97-100.
[6] 郑丽萍,秦杰,王献荣. 计算机组成原理与计算机系统结构的教学内容衔接[J]. 计算机教育,2010(11):52-55.
[7] 何会民,潘雪增.“计算机组成与设计”课程教学创新改革[J]. 高等理科教育,2007(4):74-77.
Educational Innovations of Computer Organization and Architecture
PEI Songwen, WU Chunxue
(Department of Computer Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)
计算机课程设计总结范文2
1 引言
随着现代化的教育理念的发展，过去采用满堂灌和填鸭式的教学方式显然已经不再适用于现如今的大学生，如何在课堂上开展有效而富有趣味性的计算机教学，已经成为当前各高校计算机教师普遍关注和研究的一个课题。本论文主要结合当前计算机应用基础课程的教学模式及其教学现状，深入探讨基于项目教学模式为主导的计算机课堂教学模式和手段，以期能够从中找到一些新的计算机课程教学手段和应用模式及思维方式，并以此和广大同行分享。
2 计算机课程教学中的问题分析
目前在计算机课程课堂教学中极易出现的一些问题，概括起来主要表现在以下几个方面：
2.1 课程学时设置欠合理。目前计算机应用基础课程的开设普遍在32-40学时，而要在这么短的时间内讲授包括计算机软硬件等在内的大量基础知识，很明显对于诸多计算机教师而言是心有余而力不足，只能导致老师在教学过程中要么挑着章节讲，致使学生前后知识无法连贯，要么就一味赶进度，满堂灌，填鸭式的教学手段屡见不鲜，学生学习了无兴趣，难免会产生厌学情绪，使得教学进入恶性循环。2.2 课程教学手段单一。计算机应用基础课程的特点是理论性强，实践操作要求高，因此在实际教学过程中，必然要求教师要边操作边教学，但是实际情况往往相反，教师为了赶课时进度，重理论教学，轻实践操作，甚至纯粹是理论教学，引起学生反感；部分有条件的高校将计算机应用基础课程安排在机房上课，但是仍然是重理论轻实践，很多学生利用机房电脑玩游戏或者做其他事情，教学手段单一，教学效果差强人意。2.3 课程考核方式教条。计算机应用基础课程由于理论性较强，因此一般的考核方式都是传统的出勤率+平时成绩+期末考核成绩，而在很大程度上，课程期末考核成绩决定了该门课程的最终成绩。对于这样一门操作性实践性较强的课程，单纯而机械的采用传统的考核方式太过教条，无法体现出学生对计算机应用基础知识的真正掌握能力，而只是能够反映出学生对书本知识死记本文由收集整理硬背的能力，因此，教条的考核方式也成为了让学生逐渐对这门课程失去兴趣的重要原因之一。2.4 教师自身水平有限。计算机应用基础课程的任教教师自身的教学水平也决定了该门课程是否能够吸引学生并引起学生共鸣的重要原因之一。如果教师自身的计算机水平一般，那么显然是无法将学生吸引到课堂中来的。
3 项目教学模式在计算机应用基础课程教学中的应用探讨
3.1 项目教学在计算机课程教学中的实施。
（1）项目教学法的特点。①有效提升学生兴趣和积极性。通过项目引导学生加入到教师的课题组中，这对于学生来说是新奇而特别的，因此学生的好奇心比较重，兴趣浓厚，如果能够适当的引导，能够激发学生的求知欲，有效提升学生的积极性和学习热情。②寓教于乐，教学效果好。在实际的项目锻炼中，寓教于乐，学生既能够锻炼实际的动手实践能力，又在做项目的过程中满足了自己的好奇心和求知欲，同时对于书本上所学习到的计算机基础知识也有了更好的理解和应用，俗语说的好，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”正是这个道理，通过项目引导所取得的效果远比传统课堂满堂灌的效果要好。③有助于提升学生动手能力和综合素质。学生在跟着教师完成实际项目的过程中，不仅仅锻炼了个人的动手实践能力，同时也锻炼了与人相处的能力，团队合作的精神等，有助于提高个人综合素质。（2）项目教学法的实施步骤。在计算机课程教学中实施项目教学法，并不是不上课，跟着老师去做项目，而是通过教师在课堂的引导，将学生分为若干小组进行不同的项目开发研究，在做项目的过程中学习理论知识，从而达到学习的效果。
在实施项目教学法的具体执行步骤上，可以按照如下步骤去实施：
①设计项目。首先要根据计算机应用基础课程的章节内容，有针对性的设计一些小型的项目或者软件作业，这些所设计的项目是按照教学大纲要求的知识点和技能要求进行设计的，同时还要考虑到项目的趣味性和实用性。②理论讲解。在课堂上，教师引出项目，激起学生的兴趣，并讲解相关的理论知识和操作要点，从而完成项目的理论研究阶段，使学生具备开展项目所具备的必要知识和理论基础。③开展项目。将学生分为若干小组，通过教师引导，学生讨论，学生答辩，操作演示及互相评价等环节，引导学生开展实际项目，并在学生做项目的过程中有意识的将书本上的理论知识再一次讲授给学生，从而加深学生对相关理论知识的理解和应用。④项目总结评价反馈。项目结束后，引导学生对项目进行总结和评价，自我总结在做项目的过程中遇到哪些问题，如何解决这些问题的，所需要的理论知识是否掌握，如何应用等等。通过总结评价和反馈环节，让学生更加深入的理解理论知识和实际应用之间的差别。
3.2 项目教学模式应用需注意的问题
（1）项目设计应当难易适中。由于学生的接受能力和动手能力参差不齐，因此项目在设计时不能设计的过大过难，相反，应该结合实际讲授的章节内容进行设计，有针对性的引导学生相关的知识点和动手实践能力，从而将项目教学的实际效果落到实处。（2）注重将项目从课堂引到课外。对于项目教学法的实施，教师应当注重项目对学生吸引力的持久性，因此要想方设法将项目从课堂引到课外，保持学生对项目的热情和积极性，同时学生在一定时间周期内对项目的反复查找资料及探索实践，也能够大幅提升学生的综合素质，这是课堂教学的效果所无法比拟的。（3）注重项目结束之后的评价反馈和总结。项目结束之后必须要重视对项目进行总结评价和反馈，尤其是对于学生反馈回来的有关项目设计方面或者知识点引导方面的问题要加以总结，在日后的项目教学实施过程中注意避免，从而将项目教学法日益完善，提升计算机应用基础的实际教学效果。
计算机课程设计总结范文3
能使学生更全面系统地理解计算机系统，更好地掌握课程知识点，同时也能更高效地完成课堂教学任务。
1.《计算机组装与维修》这门课程特点是实践性，该课程所涉及的理论不多，尤其是原理方面的内容很少，学生只知道某个部件的名字，根本就不知道部件的内部结构和功能实现原理，这对部件功能的理解是有欠缺的，同时对系统性及强的计算机专业来讲是不够的。但恰恰相反的是《计算机原理》这门课的特点是极强理论性，该课程主要讲解计算机的各个功能或部件的原理，而实际应用或实践性的内容几乎没有，学生一般只是死记硬背，不愿去理解，更多的是理解不了，因此学生消化的内容极少，学生当然也就失去了学这门课程的兴趣。
2.从课程的教学大纲要求来看，在《计算机原理》的总体要求是学生要掌握必要的计算机硬件和软件知识，掌握微型计算机组成结构和各部件的工作原理。而《计算机组装与维修》的总体要求是，学生要了解计算机各种部件的性能、分类、选购方法，理解各主要部件硬件结构、工作原理、相互联系和作用，并能掌握微型计算机的组装与简单的维修方法。在教学大纲里，这两门课程都是环绕计算机的各部件展开的，因此对其进行整合是绝对可行的。
3.从两门课程规定的教材目录上看，《计算机组装与维修》中的大部分章节与《计算机原理》中的章节可对应，如主板系统对应系统总线、微处理器对应中央处理器和指令系统、内存储器与存储设备对应存储系统、输入输出设备和多媒体与网络设备对应输入输出系统和设备等。这里讲的对应是指对同一类事物的不同描述，例如内存储器中存储设备对应存储系统，在《计算机组装与维修》中讲的是有哪些存储设备及它们的分类，而《计算机原理》重点讲的是实现过程，即存储原理。因此它们的内容很容易联结在一起，作为一个整体进行教与学，效果更好。
4.从教材的内容上看，《计算机原理》这门课程介绍的是计算机的基本概念、基本组成、工作原理以及计算机的常用外部设备等内容。而《计算机组装与维修》阐述的是计算机组装各部件的工作原理、主要性能指标以及选购和注意事项等内容。它们的共同点都是对计算机的某个部件或功能的介绍，也就是说它们有着共同的对象，只是侧重点不同，把它们联结起来作为一个系统来学习，也是非常方便可行的。
既然进行这两门可的整合既有可行性，也有必要性，那么在教学过程中如何进行具体的课程整合呢?
1.把相关的内容对应起来。《计算机组装与维修》中的系统主板、微处理器、输入／输出设备和多媒体与网络设备、内存储器与存储设备，分别对应《计算机原理》中的系统总路线、中央处理器、输入输出系统和设备、存储系统。把这两门课程从不同侧面所描述的共同对象，按对象在计算机系统中从里到外的顺序排列好，并建立对应关系。另外还得调整这两门课程不同章节的内容，使相应的内容联系更加联系紧密。
2.把知识点整合起来。对这两门课程中的知识点进行整合，不是一刀切，而要根据知识点的特点，采用灵活的方式使它们联结成一个整体和系统，使得学生便于记忆、便于掌握。例如，在《计算机组装与维修》中的微处理器与《计算机原理》中的中央处理器内容的整合，整合后的知识点为：中央处理器的功能(原理的内容)、中央处理器的组成(原理与组装相结合的内容)、中央处理器的接口标准(组装的内容)、中央处理器的技术性能指标(属于组装的内容简单，应用原理中的时序和指令周期等内容来充实它)、中央处理器的发展及主流产品(组装的内容)、微处理器的选购(组装的内容)等。这样就把中央处理器在两门课程中的知识用一条线即由表及里再到应用串了起来，这样对学生减少重复记忆和知识的混淆无疑是非常有帮助的，可以触类旁通，能达到极佳的教学效果。
计算机课程设计总结范文4
关键词：计算机组成与结构；教学组织；控制器原理与设计；课程设计
中图分类号：G64 文献标识码：B 文章编号：1672-5913(2009)04-0092-03
1 课程地位和特点
各所大学对计算机专业都制订了各自的学科教学计划，大部分都参考了CC2001或CC2005。CC2001与CC2005是IEEE/ACM分别于2001年和2005年的具有指导意义的计算学科本科教学参考计划(computing Curricula)。“计算机组成原理与结构”课程在CC2005中是一门计算机结构与操作系统方面的中级课程，采用精简的、系统的、主题教学方法相结合的教学方法，它是这个方向最基础的重要课程。这门课程不仅在后续课程学习中有非常重要的承前启后的作用，而且在学生以后的职业生涯中也有着非常重要的作用，大部分有关计算机的专业概念都是在这门课程中给出的，它让你学会设计一个复杂的系统应该从哪儿入手。
“计算机组成与结构”课程要求掌握计算机组织和计算机结构两方面的内容，计算机的结构是指那些对程序员可见的系统的属性，直接影响到程序的逻辑执行，包括指令集、数据的表示、I/O机制及内存访问技术。而计算机组织是指实现其结构规范的部件和它们相互的连接，其中包括那些对程序员透明的硬件细节，如控制信号、计算机和外设的接口、使用的存储器技术等。最终目的是达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成。由于计算机是一个复杂的系统，完整并清楚地描述它本身就是一项非常困难的事，更何况还要求学生不仅要掌握计算机结构的内容，还要掌握重要部件的组成原理与设计方法。所以这门课程的教与学都比较难，是老师与学生比较头疼的一门课。
该课程的特点具体体现在以下几个方面：第一，内容庞杂。“计算机组成与结构”课程，对于计算机各个专业来说都起到一个高屋建瓴的作用，它既要全，又要精，还要细，在内容详略选择等问题上是非常值得推敲的；第二，内容的关联不是特别紧密，比如计算机的各大部件之间虽然相互关联，但由于各大部件本身就足够复杂，在相应章节已疲于内部结构及原理的介绍，而对于相互的联系，很多情况下都涉及更多的实现细节，无法在局限的篇幅中介，所以各章内容显得很零散，系统性不强；第三，很多内容比较抽象，无法直观展现，学生学习过程中较难提起兴趣。
2 内容组织
国内的“计算机组成原理与结构”课程一般介绍单处理器计算机的组成原理与结构体系，包括数据在机器中的表示、总线系统、设备接口、存储器组织与结构、指令系统、中央处理器(含运算器与控制器)、流水与并行处理等内容。其中重点是数据在机器中的表示、存储器组织与结构、中央处理器等内容。而对设备接口、指令系统等只作简单介绍，在后续的“汇编语言与微机接口技术”课程中再作重点介绍。本课程对流水与并行处理也只作简单介绍，其详细内容在后续的“计算机系统结构”中重点介绍。
大家对该课程的基本内容是有共识的，但对于这些基本内容的组织却有比较大的分歧，有些人先讲整机系统以及部件之间相互连接，然后由部件到结构、原理至具体实现；而有些人则先从每个部件的实现原理到结构，再由各个部件相互连接而成整个系统，再到整个系统的结构等等进行讲解。也有一些人讲两种方法进行结合。每一部分内容的组织也有分歧，我们通过多届的教学有一些体会，当然不同老师的观点也不尽相同，这里介绍一下我们对内容组织的考虑，希望与同行们共同探讨。
2.1 分章内容安排
一般来说，学生是没有错的。我一直认为，如果一门课不能吸引学生，作为老师，首先考虑的就是自己的教学是否有问题。只要这么去想，教学就会有改善。而教学过程中第一要改善的就是内容的组织。回想学生时代，一门课上过二、三次课后，也就基本确定喜欢不喜欢这门课了，所以一开始的内容组织就非常重要。
计算机如此之复杂，讲解需要有一个引导的过程，如果一开始就讲数的表示，计算等等，学生会觉得很枯燥，不知目的何在。很多教科书也是这样讲的，实践证明，这样的开端效果不好。如果一开始利用一章来足够概括，也足够简明地向学生介绍一下计算机的功能和工作过程，进而引出整门课的内容组织，学生就容易与老师的思路同步，而且对整个计算机有了一定了解以后，自然而然地就会对其中每一部分的工作原理以及设计感兴趣。
第1章是计算机系统导论，首先介绍计算机系统的分级层次的概念，指出本门课程在其中处于什么位置；然后简单地介绍一下计算机硬件的组成及功能、计算机执行程序的过程，进而介绍计算机执行指令的过程。
这样的开端，益处有几条：第一，学生快速进入状态，它与以往课程不同之处在于，我们是研究计算机较为底层的工作原理，是要详细到一条指令是如何执行的。其实以后的各章也是围绕这个问题展开的。第二，学生学习的目标性强，知道每一章节的学习目的。第三，人有探索未知领域的本能，这样的方式容易激发出学生的本能。
第2章是系统总线，它以总线为切入点讲解现代计算机的结构以及各个部件的互连，重点不是为讲总线而讲总线。有些书上大讲特讲各种总线标准，但我认为在这一章我们首先要使学生了解，各个部件特别是CPU和存储器、各种I/O设备之间如何协调工作，CPU为什么要与它们交换信息以及如何交换信息，总线为什么要制订标准等。这些都交代清楚后，再介绍几种典型的总线标准及相关的技术指标。
讲任何一章内容都要使学生了解我们为什么要学习这一章内容，这部分内容对于我们的整体目标有什么作用，然后再往细介绍。
第3章是存储器系统，它包括了主存系统与辅存的基本原理，首先讨论存储系统的特性及它的基本操作及主要技术指标。其中，地址线数、数据宽度、存储周期等概念一定要在此讲清楚。而这些为后面的存储系统的分层及芯片组织打下一个好的基础。有不少学生，直到最后也无法掌握如何用半导体芯片组成一个特定的主存系统。通过调查发现最主要的问题就是前面的这些概念未能搞清楚。芯片的组织是其中一个重点内容，前面的基础概念搞清楚后，用两个例子说明芯片的组织及与CPU的连接的一些原则、方法。带Cache的二级主存系统的工作原理是该章另一个重点，其中包括地址映像、替换算法等：有关辅存的内容可以比较简单，不需详细介绍虚拟存储器的内容，因为这部分内容只有在操作系统中才能讲清梦，而且它的确也不属于硬件的范畴，但Cache与主存之间地址映像却是硬件完成的，所以它属于计算机组织与结构的内容之一。
关于存储器芯片内部如何完成二进制位的存储及读写这部分内容，有一些书中未作介绍，比如William Stallings著的《计算机组织与结构：性能设计》，他在第4章内部存储器中并未对此作介绍。我认为，存储元件如何存储信息，以及地址如何选中相应的存储单元，还是有必要讲解，因为从理解存储器的工作原理这个角度，这种细节如果不作介绍，那么它的原理总是不够完整，所以可在内容上讲清存储信息的逻辑实现即可。
第4章是数据表示及运算方法，主要介绍数的表示、算术及逻辑运算的方法，以及相应硬件实现的基本结构，这部分内容分歧较少。
第5章是指令系统，讨论计算机指令系统的发展历史、指令格式、指令系统设计原则以及RISC指令系统特点等等，这一章为后面的CPU功能及控制器原理与设计做准备。
第6章是CPU的结构与功能，讨论CPU的组成结构，指令周期及指令流水和中断系统。
第7章是控制器的原理及设计，重点介绍指令执行过程中的微操作命令，组合逻辑设计中对微操作命令的节拍安排，微操作时间表等。继而再介绍微程序级设计方法及相关的微操作控制信号的编码技术、微指令顺序控制技术等。
2.2 内容的综合及细节的处理
控制器的工作原理及设计方法是本课程的核心，前面讲的每一部分的内容都是为这部分内容的学习做准备的。在这一章，前面所学的知识又综合在了一起，由控制器将各部件的工作过程连接起来，其中指令执行的详细过程是关键，控制器需要发出哪些控制信号来控制这一过程，进而，这些控制信号该在什么样的条件下发出，然后写出每一控制信号的逻辑表达式。要想理解控制器的工作原理及设计方法，必须从组合逻辑控制器设计着手，给学生一个直观的设计过程，这样控制器的设计框架就在脑中形成，而后面的微程序控制器的设计，只是将上述分析得出控制信号进行编码，形成微指令，并存放在控制存储器中，指令的执行过程也就演变为从控制存储器中一一取出相应的微指令执行而已。
虽然微程序控制器的设计已成为大部分复杂计算机控制器设计的主流方法。但从理解角度上来讲，组合逻辑控制器的设计是理解控制器工作原理及设计方法的关键。如果像国内一部分教科书中所讲顺序，先讲控制器功能，进而直接引出微程序控制器原理及设计，最后是硬布线控制器设计，许多学生学了半天，学了编码法，但最终也不知控制器是怎么工作的，整机观念更是建立不起来。
在实践中反复证明的一点是，学习复杂的系统，必须使学习者首先建立整体框架，然后详细了解每一部分，最后再将每一部分综合起来理解。这样就可以将一个复杂系统从上至下地了解清楚。坚决要杜绝的就是，框架建立不起来，却在许多细节问题上反复纠缠。这样很快就使学生对这门课程失去耐心和兴趣。
那么对于许多的细节如何去讲?这是这门课教学过程中一个较难解决的问题，如果能与每一部分连成一体的，就顺着讲下来；如果在逻辑上并没有太多的联系，但又必须交待的内容，比如多字节数据传输与存储时的大端小端问题等可以用每章后的附录形式出现，这样既不影响每一部分内容的连贯性，又照顾了完整性：而讲课时也可在每章后增加一个个小专题来讲，有些内容学生自己看就可以，有一些可用来讨论，形式可多样化。
3 教学组织
内容的组织必须配合相应的教学组织，其中包括课前备课、课堂教学、课下辅导以及课程设计等环节。我认为教学改革绝不仅仅是增加一些华而不实的动态效果，或单一地追求讲课时的抑扬顿挫。这些形式上的东西都是为实质性的内容服务的，我们的目标是如何培养出符合现代社会需要的、合格的人才。
3.1 课前的准备
从课前准备来说，“计算机组成与结构”是一门经典课。许多老师认为计算机无论如何发展，它的基本原理是没变的，大体来讲这句话是没错的，但这不应成为老师照本宣科的理由。因为爱，老师心中有使命感，有责任感，甚至有危机感。每一学期开始，我都会去认真准备最近TOP500强计算机的资料，一方面让学生了解最新计算机发展状况，了解衡量计算机的几个指标，了解中国与强国的差距，以此唤起听者心中兴趣与使命感。同时涉及计算机的几个重要概念：速度、字长以及规模等。我发现，每次讲完教室里的气氛都很热烈，在接下来的授课中他们就会比较用心。
课前的准备除了内容上的不断更新，还要不断地去揣摩学生的心理和接受能力。学生要想考试得高分，就得揣摩老师的心理，那么同样的道理，老师要想教好书，就得揣摩学生的心思。我一直相信学生是想学知识的，所以我努力去做的就是让他们对此有兴趣，并沿着正确的思路去学。
3.2 课堂教学
课前充分的准备为课堂的讲授打下了基础，但有时仍然会遇上学生整体士气不高的时候，这时，我会稍作停顿，说几句题外的话，旁敲侧击一下，在内容安排上，会将一些复杂的、枯燥的内容与简单的、有趣一些的内容交叉起来。上课时充满热情，时时观察学生的状况与接受程度，及时做出调整。有时使用研究的方法，将问题提出来，我也在思考，我与他们同步分析，转换角色，将主角的位置让给他们，让他们大声地说出他们的想法，然后沿着他们的思路走，进而分析问题所在，以及正确的解决方案。这些方法在课堂上是很有效的，学生们是很清楚的，老师投入满腔热忱，他们也会被感染。相反，老师应付差使，他们就很容易随波逐流。
3.3 课外的辅导与课程设计
课下的辅导在很多情况下是配合课堂教学的，如果最近上课内容比较难以接受，那么学生在课下会用不少时间来想，如果这时老师未能及时给以辅导，那么大部分学生很容易知难而退，所以要及时与学生沟通，给予适当的辅导与疏导。
课程设计环节，一方面的目标是加深对理论学习的理解，另一方面是为了提高学生自己动手解决问题的能力。在课堂讲授环节就要考虑课程设计的需要，比如知识的准备，以及相应设计方法的学习。所以要想课程设计环节取得好的效果，在相应的课堂教学中，应该做好充分的准备，然后在课程设计中，给以适当的指导，既不让学生产生依赖思想，又不能因为太难而让学生不知所措，匆匆地将实验结果凑出来交差。
4 进一步的思考
“计算机组成与结构”课程不是一门孤立的课程，它与系统结构、汇编语言与接口技术以及操作系统课程有着密切关系，“计算机组成与结构”的老师一方面要划分好课程之间的分工，另一方面要充分了解相关课程的内容，在讲课时如果有交叉时需要交待清楚。原本它们都是相互关联的，教学过程中如果能关联是最好的，但不应涉及太深，细节问题在相应课程中讲。
计算机课程设计总结范文5
关键词 计算机控制；综合实践；MATLAB
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
文章编号：1671-489X（2015）22-0012-03
1 引言
一个完整的计算机控制系统涉及信号检测、信号处理、控制策略的实现以及信号输出等多个环节，对应的计算机控制类课程则包括传感器技术、自动化仪表、计算机控制技术、微型计算机原理、PLC技术及应用、现场总线控制系统等，详细讲述了传感检测系统、变送传送系统、工业控制计算机、数字控制算法、驱动执行以及控制结构设计等知识，基本涵盖了计算机控制系统组成的硬件工具（PLC、单片机等）、软件工具（梯形图、汇编语言、C语言等）、检测传感知识（传感原理、仪器仪表等）、方法策略类（各种控制算法、逻辑控制策略等）等各个方面。计算机控制类课程是自动化专业本科学习的核心内容，旨在面向工程实际需求，培养学生在控制理论的工程应用和实现等方面的能力。通过这类课程的学习，学生在面对控制任务时，能够从仪表选型、控制方案的确定、系统结构以及实现等多方面综合考虑，从而构建计算机控制系统。
显然，随着计算机的大量普及以及数字控制技术的发展，计算机控制类课程在自动化专业的教学和学习中将会越来越重要。但是在教学和指导研究生新生过程中通常发现，自动化专业的学生往往会产生这样的疑惑：“学了这些计算机和控制类的知识，我到底能做什么？”并且，学生无法抓住计算机控制类课程的学习重点，学习的过程中通常会偏向于计算机控制中计算机的学习，包括编程语言、工业控制计算机等工具类知识的学习，偏离了“控制”的主题。
计算机控制类课程的教学是一个系统工程，课程改革应该从系统的高度，而不是局限于某门课，去协调处理课程体系，并进行整体优化，方能去繁就简，把握课程的核心与实质[1]。目前，清华大学进行了计算机控制技术综合实验的教学改革[2]，北京航天航空大学提出计算机控制技术本硕一体化教学方法等[3]，国外自动化专业出现经典教材《现代控制工程》，其综合了自动控制原理、现代控制理论以及后现代控制理论等多门课程，这些都表明从课程体系高度去优化和重新设计教学内容已经成为趋势。正如清华大学本科教学改革目标所言：学科发展和课程设置要进一步向学科的交叉与综合背景下通识教育的方向转变；教学方式要进一步向知识传授与探索相结合，师生互动、教学相长，并以调动学生自主学习、激发学生求知欲和创造性为主要目标的教学方式转变。计算机控制类课程的教学也必然向建设一个有利于学生整体掌握课程体系，从而能够实现自主性学习、尽早参与研究工作、学习和研究并进的教学框架方向发展。
2 教学中存在的问题
细究本科学生在学习计算机控制类课程中遇到的困惑和迷茫，认为计算机控制类课程的教学存在如下问题。
计算机控制类课程体系思想的缺乏 根据国内众多著名高校和本校自动化专业的课程大纲，各门计算机控制类课程往往自成一体，大多以学生能够熟练掌握本门课程的知识点为培养目标，模糊了计算机控制类课程体系的整体脉络，难免会有所局限，容易使学生产生认识不清的问题。简单地讲，计算机控制类课程就是教会学生实现计算机控制系统，但是由于涉及的知识点和课程较多，时间跨度较长，因此如果没有明确的课程体系思想，很容易使学生淹没在某个旁枝末节的支流中。目前，国内有一部分教师认识到这一点，并努力从教材内容上进行改革。比如清华大学王锦标教授等编写了计算机控制系统教材等，从工程实际出发，介绍计算机控制技术的实现。
教材和教学内容的衔接问题 计算机控制类课程之间存在紧密的联系，往往无法对课程进行硬性的划分。比如计算机控制技术与现场总线控制系统两门课就很难划分，但是教材的编写者相互之间不可能进行协调，各自编写的出发点也不同，使得教材内容往往存在相当部分的重叠。另一方面，教学课程体系思想的缺乏也导致各门课程的授课内容可能存在重复过多，或者缺乏衔接，致使学生无法融会贯通。国内仅计算机控制技术这门课，就出现很多内容差别很大的教材，至于各课程教材之间内容的重叠现象更是普遍存在，给教师的授课和学生的学习都带来困难。
实践教学缺乏整体环节 计算机控制类课程的实践教学通常侧重于原理的验证或者工具的掌握，条件好的学校采用实物进行，而条件差的则只能通过MATLAB仿真，欠缺系统性的实践环节[4]，从理论到理论的应用联系不够。比如目前很多学生没有弄清楚自动化专业最重要的专业基础课――自动控制原理，与计算机控制技术之间的联系。随着国内各种工具类竞赛项目的兴起，工具类课程逐渐在自动化专业学生的应用环节中占据重要地位，从而出现实践环节与自动化专业基础知识的脱节现象。并且，已有的课程设计实践环节也往往只是针对某门课，缺乏整体实践环节，使学生无法从全局去了解和掌握计算机控制系统的设计与实现，因此产生诸如前面的疑惑也就不足为怪了。
3 教学内容优化和改进
通过计算机控制类课程体系的整体优化，解决学生对专业核心课程脉络不清晰的问题，以及教师单兵作战的问题。通过整合课程内容，并将计算机控制技术与现场总线控制系统融合为一门课，解决计算机控制类多门课程内容交叉、重复，部分内容不适应培养目标要求等问题。将理论和应用相结合，通过基本性实验教学、课程设计、毕业设计等实践活动，解决普遍存在的重理论、轻实践的问题。
基于项目引导或任务引导原则[5]，以行业特色或地方经济实际需要为背景，以自动化应用技术为主线，以通识教育与专业技术教育结合，主要围绕计算机控制类课程体系的整体优化，以“系统理念”为主线的课程内容的整合，基本性实验教学、课程设计、毕业设计实践活动的改革等展开工作，做到三个“突出”。
整体优化计算机控制类课程体系，突出“主线” 课程的安排按照计算机控制系统的自然顺序进行，改变以往按照课程重要程度的安排方式。旧的课程体系下，计算机控制类各课程独立设置，设置时间和设置内容的逻辑依据性较弱。通常，本科生一、二年级为通识教育，安排基础类的课程，比如数学类、语言类以及电子技术类等，为后面的专业学习打基础；而大三以后为专业教育，考虑到学生保研选拔、学生实习等多方面的因素，专业课无形中会按照课程的重要程度安排：大三开设专业基础类的课程，比如自动控制原理、电机与拖动、计算机控制技术、PLC、传感器技术等；还剩下一些专业性很强的课程则放到本科大四上半学期，比如现场总线控制技术、现代控制理论、智能控制等。如此，计算机控制类的课程顺序上存在一定的颠倒，比如平行开设计算机控制类的课程无法实现知识上的渐进，给学生的学习带来困难。而且计算机控制类课程缺乏一门统领性的课程，使学生在进入计算机控制类课程学习前，能够对计算机控制类课程有个整体的认识，帮助学生理清该类课程的脉络，从而避免直接进入盲人摸象式的细节教育。
为了避免上述问题，在课程的安排上遵循工程上计算机控制系统的设计流程，按从系统框架到细节的顺序，突出计算机控制系统的主线，辅以实现控制系统的工具和手段。具体地，为保证学生能够对计算机控制以至自动化专业有所了解，在大一阶段开设新生研讨和专业前沿课，就自动化专业课程主要是计算机控制类课程的整体应用进行普及教育，在加强学生对计算机控制的整体认识的同时，培养学生的兴趣。计算机控制技术作为计算机控制类课程的核心课程，在自动控制原理课程结束后即安排，突出两者之间的联系；然后围绕这门课，先从信号的检测和仪表选型等方面安排课程。而工具类的课程之间没有主次之分，统一安排在一学期，最后安排现场总线控制系统，从结构和系统上将前面的课程贯穿起来。因此，计算机控制类课程的脉络是：专业前沿和新生研讨课计算机控制技术传感器技术、自动化仪表单片机技术、PLC及其应用、微机原理等现场总线控制系统。
通过整体优化计算机控制类课程体系，一是让学生对专业类课程有清晰的脉络，提高学习效率，认清各门课程；二是让教师之间形成团队，进行研究型大学计算机控制类课程体系的研究工作，提出适应21世纪要求的培养模式。
整合课程内容，突出“系统” 计算机控制涉及的课程较多，广义的计算机控制系统包括检测、算法以及系统的结构等计算机控制类课程的全部内容。因此，各门课之间很难独立分割，几乎所有的计算机控制系统的教材都会有部分内容讲解信号的检测以及控制系统的结构，而现在这些内容又单独成课；反过来，很多现场总线控制系统以及自动化仪表的教材也往往含有部分计算机控制系统的内容。另一方面，教师在讲解某门课时，为了使学生融会贯通，课程之间适当的衔接也十分必要，但是如何把握衔接的度是关键。因此，如何整合课程内容是计算机控制类教改的重点。
针对计算机控制类课程间教学内容的安排问题，为了让学生掌握计算机控制类课程的核心知识，激发学生的学习兴趣，以工程上计算机控制系统为引领，将相关专业课程有机结合在一起，既注意各自的特点，又强调内部的联系，实现课程内容的系统化。在系统框架下，计算机控制技术侧重于与自动控制原理的衔接，并引入现代控制理论部分的内容，传授学生关于通过计算机实现控制理论的算法，让学生了解控制系统的理论和策略基础；传感器和自动化仪表实现计算机控制系统的信号检测与自动化仪表，在系统思想的引领下，这两门课与其他课程的重叠较少，在举例应用中，将各种仪表与信息检测置于计算机控制系统的大框架下即可，并且关于仪表之间的通信与连接部分的内容略掉；PLC、单片机等工具类的课程，核心授课内容设置为讲授控制系统中变量的采集与处理，以及各种控制算法的实现等；现场总线控制系统则从宏观上构建学生的系统观，并最终实现计算机控制类课程的综合，侧重于各种工业常用通信协议的讲授。在现代教育教学思想的指导下，遵循系统科学的整体性原理，将计算机控制系统类课程涉及的主要内容融为一个整体。
加强实践教学，突出“综合” 实践起到巩固理论知识的作用，创新源于实践。如何将理论知识和应用有机结合起来，形成良性互动，是实践教学改革的重点。特别的，计算机控制系统的一大特点是系统，但是计算机控制类课程又单独成课，各自都有相关的实验，这些实验都是针对该门课具体的知识点设置，很难在实验中将计算机控制类课程的内容融为一体。
通过基本性实验教学、专题性课程设计、工程应用性毕业设计等环节，从培养学生基本、综合和自主实践能力出发，并按研究型大学培养目标和新的课程体系要求，构建新的实践能力培养体系。该体系中，各门课的实验还是针对该课的基本知识点，但是增加了专题性的课程设计，并且实现开放式的课程设计方式，使学生在计算机控制的大框架下可以自主选题，然后利用课余时间自主完成课题任务，不再单独占用上课时间。与传统课程设计不同，该课程设计最大的特点是针对计算机控制类课程的综合设计，突出知识点的综合应用。而且在学生毕业设计的设置上，加大工程应用性的比例，鼓励学生进行计算机控制类实际项目的开发与设计。
4 教学方法改进
与教学内容的优化与改进相适应，在教学方法上主要进行如下改进。
1）以计算机控制系统为主线，从应用角度出发，密切结合工业自动化实践，以主讲教授为龙头，成立系列课程教研组，组织教师进行调研、讨论，将计算机控制系列课程融为一体，相互衔接、相互连贯，重新制订合理的教学计划和大纲、实验计划和大纲、综合课程设计的计划和大纲等，并聘请校内外专家进行评审。
2）在加强学生对课程之间的知识联系方面有如下举措。
①组织学术造诣深厚的教授给大一新生讲授学科前沿和新生研讨课，加强学生的思辨能力，同时建立学生计算机控制的系统思想。
②在大二充分利用学院国家电子类大学生实践基地平台，组织学生进行大学生创新项目的实践；大二的学生作为大三学生的助手，建立计算机控制系统实际应用的感性认识。
③在大三后则利用学生参观实习的契机，让学生了解实际工厂计算机控制系统的构成，并通过国际工业自动化展，了解计算机控制系统在各行各业中的应用以及最新发展趋势。
3）在加强综合实验方面主要采用如下措施。
①依托相应课程，优化基本性实验教学内容，对原有实验内容进行调整和更新，精选内容先进、具有代表性的教学内容和实验项目。
②加大综合性、设计性实验的比重，根据实际情况开设选择性实验，充分发挥有实践经验教师的特长，以项目为引导，给出项目的要求，不限定知识范围，让学生应用所学的计算机控制知识，根据项目成本、项目技术要求等工程要求，自主选型，并自主完成项目的计算机控制系统，给学生最大的发挥空间。
③在代表性课程的考核环节，如现场总线控制，增加该课程的课程设计环节。在该环节，教师不限定题目，学生可以根据自身的经历或者生活体验，发挥自主想象的空间，自主选题，并做出控制系统实物。另一方面为增加对控制系统的认识，学生需要就系统方案的设计、功能等方面进行说明或演示。在此过程中一切以学生为主，给学生配备教师顾问组，由多名教师组成，学生可以根据需求自主寻求教师的意见。除此之外，教师仅需要对学生的作品进行评价。
④在毕业设计环节，对毕业设计进行分类要求。在侧重于工程设计类的毕业设计中给学生一定的经费，让学生实现设计的实物并演示；而在侧重于论文类的毕业设计中，设计与科学研究相结合，引领学生进入较前沿的理论研究中去，拓宽学生专业知识面。
5 结语
由于课程多、跨度大、课程间相关性强，并且课程间内容重叠，计算机控制类课程的“教”和“学”都存在困难。本文以工程上一个完整的计算机控制系统为引领，分别从教学内容和教学方法的优化上给出教学改革方法。在教学内容上，对各课程教学内容进行整合，做到突出“主线”脉络，突出“系统”架构，突出“综合”实践；在教学方法上，对应教学内容的改革，通过改革教学大纲、教学计划和实验计划，使计算机控制类课程相互衔接，并借助学院部级创新基地平台，以及增加新生研讨课、学科前沿课和课程实习环节，再依托现场总线控制系统，结合综合设计环节，加强学生的综合实践环节。通过上述改革，加强学生对计算机控制系统中“控制”和“系统”的认识，既增加学生对计算机控制类课程理论知识的理解，又培养学生综合应用计算机控制类知识的实践能力，效果明显。■
参考文献
[1]张德江，于微波，贾文超.教学与教研互动教法与学法共融：“计算机控制系统”国家精品课建设的体会[J].中国大学教学，2007（10）：29-31.
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[3]张平，夏洁，周锐，等.建设独具特色的“计算机控制”精品课程[J].电气电子教学学报，2009（31）：143-145.
[4]温淑慧.计算机控制技术实验教学改革初探[J].教学研究，2010，33（6）：59-62.
计算机课程设计总结范文6
关键词 程序设计课程；IT课程；ICT课程
中图分类号：G633.67 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)12-0155-04
Comparative Study of Implementation of Programming Course in IT and ICT Curriculum//Liu Jia, Li Yong
Abstract By analyzing Information and Communication Technology Curriculum and Assessment Guide in Hong Kong as well as the Chinese Mainland High School Information Technology Curriculum Standards and the curriculum implementation, this article contrasts the target setting, curriculum status, content and assessment of Programming course in the Chinese Mainland High School IT Curriculum and the Hong Kong High School ICT Curriculum, consulting and investigating the inadequacies in the implementation by the Chinese Mainland High school Programming courses, and putting forward some relevant proposals
Key words programming course; information technology curriculum; information and communication technology curriculum
Author’s address Guangdong Country Garden (IB) International School, Foshan, Guangdong, China 528312
1 香港高中ICT课程概述
为接轨世界主流教育制度，香港于2009年开始实施新高中课程改革，将过去源于英国的三二二三学制改为美国及加拿大等国所采用的三三四学制，即3年初中、3年高中及4年大学本科课程。新课程将学科按学习领域分为中文、英文、数学、科学、科技、人文学科、体育及艺术，学生除修读中国语文、英国语文、数学以及通识教育4个核心科目外，还要修读2～3个选修科目以促进全面发展。资讯及通信技术（Information and Communication Technology，简称ICT）是科技学科领域下的5个选修科目之一。
2 中国内地高中IT课程与香港高中
ICT课程模块结构
中国内地高中IT课程（以下简称IT课程）作为必修课在普通高中开设，包括必修与选修2个部分，共6个模块，每模块2学分。必修模块是“信息技术基础”，选修部分包括算法与程序设计、多媒体技术应用、网络技术应用、数据管理技术和人工智能初步5个模块，学生至少选修其中的一门。由于“算法与程序设计”模块与数学课程中的部分内容相衔接，建议在高中二年级第一学期或以后开设。
如图1所示，香港高中ICT课程（以下简称ICT课程）分为必修和选修两部分。必修部分由信息处理、计算机系统基础、互联网及其应用、基本编程概念和社会影响5个模块组成，学习期为一年半。选修部分有4个选项，包括数据库、数据通讯及建网、多媒体制作及网站建构和软件开发，学习期为一年。其中必修部分第四个模块“基本编程概念”和第四个选修项“软件开发”属于程序设计的范畴。
IT课程与ICT课程各选修模块是必修模块内容在广度和深度上的延伸，各模块即自成体系，又紧密联系构成统一整体。
3 课程目标设置的对比
3.1 课程总目标
IT课程与ICT课程都将总目标划分为3个维度：IT课程三维目标是知识与技能、过程与方法、情感态度价值观；ICT课程三维目标是知识和理解、技能、态度与价值观。二者虽表述相近，但仔细分析可以看出，IT课程的目标除涵盖ICT课程的目标之外，还有对学习过程、方法和情感的关注。笔者认为IT课程的三维目标是目前为止最科学、最适合中国高中课程的。
3.2 程序设计课程目标
如表1所示，相比之下，《ICT课程与评估指引》对于程序设计课程目标的描述比《普通高中信息技术课程标准》更加详尽。而且ICT课程将整体目标划分为两个层次：必修部分重点放在设计解决方案即算法上，目的是借此帮助学生理性分析，使用系统的逻辑思维去制定解决方案，而不仅是编写程序而已。至于如何用语言实现则是后续选修部分需要考虑的问题。另外，选修部分还重视对于一个问题多种算法的分析和评价，培养学生的批判性思维。可以看出，虽然IT总目标设置合理，但当细化到程序设计课程时，则没有充分注意到过程和情感等目标的设置。
4 课程地位的对比
4.1 IT与ICT课程的地位
IT课程以广东碧桂园学校中国部高中课程为例，详细课时安排如表2所示。
IT课程在高中一年级第二期开设，学习内容为必修模块“信息技术基础”，开设15周，每周2课时，总计30课时；高中二年级在“算法与程序设计”和“多媒体技术及应用”中择其一选修，开设15周，每周2课时，总计30课时。其中程序设计课程总计32课时，包括必修部分第四章第一节2课时和选修部分“算法与程序设计”模块30课时。
ICT课程按照香港课程发展议会与香港考试及评核局共同编订的《ICT课程及评估指引》规定，课时安排如表3所示。如表3所示，课程为期3年，加上校本评核30小时，总时间为270小时。其中程序设计课程时间为95小时，再分配校本评核按照课时比例计算出的12小时，总计107小时，按每课时40分钟换算，则ICT课程总课时为160.5。
IT课程“信息技术基础”模块作为必修开设，而ICT课程仅作为选修开设，可以看出内地比香港高中更注重信息技术课程。但若从课时长度看，换算为每课时40分钟，IT课程总时数为60课时，远远小于ICT课程的405课时。可见中国内地虽然强制开设IT课程，但也存在课时不足、深度不够等弊端。
4.2 程序设计课程的地位
尽管IT课程中程序设计内容总课时为32，占总课时的53.3%，而ICT课程为160.5，仅占总课时的39.6%，但是由于IT课程选修和必修部分课时比例为1:1，而香港ICT课程选修和必修部分课时比率为11:5，这样的对比显然不够科学。然而IT课程中程序设计内容集中在选修部分，使得程序设计课程在二者中都处于同等地位，相对于IT课程与ICT课程的整体比较，程序设计课程的比较更具有说服力。笔者从IT与ICT课程的必修部分中程序设计课程的比重入手分析，发现前者与后者的比例分别为6.67%与12.1%，可以看出程序设计课程在ICT课程中的地位更高，如表4所示。
5 程序设计课程内容对比
5.1 IT程序设计课程内容框架
IT课程“算法与程序设计”模块由计算机解决问题的基本过程、程序设计语言初步、算法与问题解决举例3个主题组成。由于《普通高中信息技术课程标准》对本模块实施提出的建议不够详细和充分，笔者以粤教版《算法与程序设计》教材为例，配合广东碧桂园学校中国部高中IT课程的实施情况，分析课程内容及比重，如表5所示。
5.2 ICT程序设计课程内容框架
《ICT课程与评价指引》建议的课时安排如表6所示（BPC是Basic Programming Concepts的缩写，SD是Software Development的缩写）。
5.3 IT与ICT程序设计课程内容的对比（表7）
1）IT和ICT程序设计课程内容结构大致相同。从内容上看，除了各部分比例有差异之外，IT和ICT程序设计课程内容大致都涵盖计算机解决问题的过程、算法设计与实现、编程语言、综合实践和评价等部分。不同的是，ICT课程加入了系统开发的内容，提供学生开发软件的基本概念及程式编写更深层的概念，这部分内容可以提升学生的逻辑和批判思维的能力，教会学生如何思考，独立地设计和解决问题。
2）IT程序设计课程内容设置较薄弱。由于IT课程总课时较少，相应的，程序设计课程的课时便无法与ICT课程相提并论。例如，计算机解决问题的过程只有1个课时，相比之下ICT有6个课时；综合实践也是IT课程较为薄弱的环节，只用1个课时大体介绍完整的系统是如何实现的，不够深入。然而，IT程序设计课程最大的问题还在于算法的设计与实现部分，只有7个课时。学生只是简单从狭义上学习了穷举、递归等算法，无法接触到算法的精髓。ICT课程则利用必修部分30个课时重点对广义上的算法，即生活中问题解决的过程进行讲解，选修部分才学习具体算法的实现，粗中有细，更为合理。
程序设计是计算机科学的精华，不仅可以训练学生的思维，还改变了原来低效的学习与思考方式，这才是程序设计“一劳永逸”的功用。在中国内地，程序设计课程的重要性还没有被普遍认可。建议IT课程加强算法设计与实现的教学，帮助他们更加深刻地认识问题对象，通过跟踪逻辑流、探究和评价同一个问题的不同方法，让学生学会思考问题、系统地批判性地解决问题，而不仅仅是暂时教会一门编程语言，教会几个程序而已。
3）二者程序语言内容占比重最大。从表7观察到，程序设计语言的课时比重在IT课程中为60%，在ICT课程中为51.3%，都占总课时的一半以上。由此可见，无论IT课程还是ICT课程，都把程序语言的教学看做重中之重，这是合理也是科学的。很多学者强调程序设计的教学应该将重点放在算法的设计上，但这绝不能因为总体课时受限而以牺牲程序设计语言教学的方式加以权衡。因为学习算法最终依托于具体程序的编写，如果只有大体的结构框架而不编写程序来实现的话，一切都是纸上谈兵。
4）编程语言的选择。IT和ICT课程指导文件中对程序设计语言的选择都没有明确规定。但中国内地目前现有的5套高中信息技术教材中算法与程序设计部分使用的都是VB语言，而香港至2009年只有朗文出版社的《新高中资讯与通信科技》一套高中ICT课程教材，使用的语言是Pascal。语言的选择虽不能严格规定但要选最优，笔者认为Pascal是最好的选择。信息学奥林匹克竞赛普遍使用的编程语言就是Pascal，它的语法简洁、明快，结构化和模块化鲜明，无可视化界面，减少对算法设计的干扰。
5）IT与ICT课程的评价方式有很大差异。《普通高中信息技术课程标准》强调评价对教学的激励、诊断和促进作用，弱化评价的选拔与甄别功能；《ICT课程与评估指引》中也指出评估最重要的功能是致力于促进学校效能及有效监察学生的学习进度。可以看出，二者都充分认识到评价除了要评估学习成果外，还要提供反馈、调节教与学的过程、保证教学目标的达成和教学的有效性，因此在评价方法中都建议将形成性和总结性评价结合使用。
但是，IT课程在实施时并没有贯彻这个原则，而是仅仅用1个课时在学期末以笔试的方式进行考核。课程实施中，很少有教师使用过程性评价，部分教师要求学生填写教材每章结尾的本章学习评价，意义不大。
相比之下，ICT课程的评价体制更系统，分为两个部分：校内评核和公开评核。校内评核采用课业、笔试、专题研习和口头提问等方式进行。公开考核分为公开考试和校本评核，公开考试占80%，试卷多采用结构式试题；校本评核占20%，包括一份专题项目习作、中五公布题目及评核安排，由任课教师根据习作完成全过程学生的实际表现，包括目的与分析、构思与实施、使用资讯及通讯科技技能、测试与评估、结论与讨论、文件编制、创意以及计划管理，进行评分。可以看出，ICT课程的评价方式更加立体化和多元化，有机结合形成性和总结性评价方式，减少评价对公开考试的过分依赖，可以更加真实可靠地反映考生的实际能力和表现。IT课程应当借鉴ICT课程，建立科学、合理、有效的评价体系。
6 小结
程序设计具有很强的思想性，在高中开设好程序设计课程可以很好地训练学生的逻辑思维，有助于学生学会学习，为终身学习奠定坚实的基础。因此，绝不应该把程序设计课程的学习简单地等同为用语言编写程序的枯燥训练。本文希望通过对内地、香港IT与ICT课程中程序设计课程实施的对比分析，可以引起内地教育界对程序设计课程建设的关注。
参考文献
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