计算机组成原理答案范例

计算机组成原理答案范文1

论文摘 要 是计算机专业的一门基础核心专业基础课程，在该专业的课程体系中起着打地基的作用，学好这门课程对于提高学生的理论认知水平和实践能力有着极为重要的作用。本文从用简单的问题切如枯燥的学习知识；把抽象的知识具体化；通过学生讲解来验证教学效果，三个方面的方法来讲解如何教授中专计算机组成原理这门课程。

计算机组成原理的教学内容强调以计算机硬件部件和和整机系统知识为主的同时，还必需适当兼顾与硬件关系最密切的基础软件知识的学习。那种把计算机组成原理完全作为纯硬件课来处理，是陈旧的认识和过时的做法，不符合当今计算机研究和教育发展的潮流。学好这门课的目的是为了了解计算机的构成及基本工作原理。学生应能抽象出一个计算机模型，在此基础上，理解计算机是如何工作的。但是计算机组成原理这门课专业性很强，很抽象，也很枯燥。而现在的中专学生基础差，缺乏学习主动性，学习新知识时理解能力也相对比较薄弱。本文针对中专学生的这一特征，提出了怎样教授计算机组成原理这门课程。。

一、用简单的问题切如枯燥的学习知识

在讲解十进制数与二进制数之间相互转换这个问题时，我并没有直接讲转换算法，而是先提问了一个学生们都认为很简单，但是又回答不正确的问题，来引起学生们的学习兴趣，我提问的问题是：计算机用的是直流电还是交流电，对此问题，我让同学们进行讨论，并说出你回答的的依据，几乎所有的学生都认为，计算机用的是交流电。依据是计算机的电源插在220V的交流电源上。我就告诉学生们你们的答案都是错的，计算机用的是直流电，学生们很好奇，就急于想听我讲出这个答案的依据，这样我就引进了二进制数的概念，告诉学生，计算机中所有的数值、文字、符号、语音、图形、图像等等统为称数据，在计算机内部，都必须用数字化编码（基二码 二进制编码）的形式被存储、加工和传送。并且讲解了二进制码的基本点符号0和1。采用0和1的优点是：符号个数最少物理上容易实现；与二值逻辑的真假两个值的对应简单；用二进制码表示数值数据运算规则简单。然而在我们的现实生活中所用的数值都是十进制数，那么接着就讲了十进制数如何转换成二进制数。十进制数分为整数和小数。对于十进制的整数转换成二进制数的法则是：除以2取余。对于十进制的小数转换成二进制的法则是：乘以2取整。相反二进制数如何转换成十进制数呢？我先举了一个简单的例子引入了概念按阶展开，例如十进制数650按阶展开就是650=6*100+5*10+0*1=6*102+5*101+0*100。。十进制数按阶展开是用数字乘以十的次方数，那么以此类推二进制数的按阶展开就应该是用数字乘以二的次方数，例111101按阶展开就是1111101=1*26+1*25+1*24+1*23+1*22+0*21+1*20。然而二进制数转换成十进制数就是把二进制数按阶展开然后计算出数值。

二、把抽象的知识具体化

讲解CPU的工作原理时，我首先讲解CUP的全称central processing unit 即处理器，有人也称它微处理器。顾名思义，CPU就是电脑的核心部分，负责处理各种硬件装置传送进来的资源，经过判断计算后，再下指令将资料送到正确的装置上执行。讲完这些以后学生都很迷茫，因为太抽象了。我就用现实中做广播体操的例子来把抽象的问题具体化。做广播体操的整个过程是，首先我们的耳朵听到指令，然后再把指令传送给我们的大脑，大脑经过分析判断后再把指令传送的我们的肢体，以此来确定肢体的动作。紧接着我就用了计算机如何打印文件这个例子与做广播体操相对照。当我们要打印一份文件时，首先通过键盘或者鼠标输入打印的指令，CPU收到指令经过分析判断后知道我们要打印文件，就会下达指令将资料传送给打印机，然后由打印机执行打印工作。通过这个例子使学生们联想到可以把CPU比喻成人类的大脑它不但要负责接收外界输入的信息资料，而且还要负责处理这些资料，然后将处理后的结果传送到正确的装置上。几乎大大小小的工作，都需要CPU来下达命令，传送到其他设备上来执行。通过举例子的讲解方式使学生们了解了CPU的工作原理。把抽象的复杂的问题具体化简单化，增强了学生学习的信心。

三、通过学生讲解来验证教学效果

课堂上教师讲解一个系统的知识点后，为了了解学生的掌握情况，我就采用了先挑一些程度好，理解能力强的学生将刚才讲的知识再讲解一遍的训练方法，这样我就可以了解到学生们的理解与我讲解的偏差在哪儿，还有什么地方没有理解到位。我可以就此问题重新的再做解释。然后，再挑一些程度不好的且理解力相对比较差的学生，再来讲解同样的问题，如果讲解的比较到位，就证明这个问题几乎所有的学生都已经掌握了。因为这门课程我同时教授了四个班，为了避免我讲课大意和重复，我就随机挑刚教授过的班级的学生到第二个班去讲，这样刚学过的学生害怕到其他别的班级如果讲的不好丢人，就会好好复习反复练习，这样就激发学生学习的主动性和积极性。然而对于第二个班的学生来说，他们就抱着好奇的态度来听别的班学生的讲解，想看看别的班的学生讲的和老师讲的到底一样吗？这样就调动了学生的听课兴趣，课堂纪律也会好很多。还有现在的中专学生在家中基本都是独生子女，集所有家里人的宠爱与一身，所以他们都非常自我，不懂得如何尊重别人。

结束语：在计算机组成原理这门课的教授过程中我想尽了各种办法，运用多种教学手段，设计有趣的教学活动来激发学生的学习兴趣，培养学生积极的学习态度，与学生建立相互信任，相互尊重，平等交流的师生关系，让学生充满激情，主动投入到学习过程中。

计算机组成原理答案范文2

摘要：本文介绍了我院在“计算机组织与体系结构”课程教学实践中逐步摸索出的一套行之有效的教学方法。

关键词：计算机组织与体系结构；教学实践；启发式教学

中图分类号：G2

文献标识码：B

1强调理论与实践相结合，提高学生的学习兴趣

对于“计算机组织与体系结构”这门课程，大家普遍认为非常抽象，理论内容和概念较多，教师授课感觉单调、乏味，学生听起来也比较困难。。因此，我们在开始讲授这门课时，首先从兴趣入手，引导学生运用自己以前所学的知识和了解到的一些市场行情，去写出一台计算机的配置，看看都需要哪些部件，怎样配置才是最优最合理的。。通过这种方式，学生们普遍感到计算机的组成结构原来离自己是很近的，消除了畏惧心理，从主观上开始重视这门课程，并带着问题和兴趣去学习，这样就为讲好这门课打下了基础。

2突出重点，讲清难点，注意层次分明

在授课过程中把重点放在基本原理和基本概念上，采用总体与局部相结合的教学方法。例如，对于计算机的各个功能部件，应着重讲解它在整个计算机系统中的作用，然后再具体了解工作原理。由于有了前面初步的整机概念，在进行功能部件学习时，对一些基本概念就不会感到陌生，对一些信息的流向及控制也易于理解。在了解了各部件之后，再从整机角度出发，综合分析计算机的组成原理及设计方法。经过这样一个由整体到部件，再由部件到整体的“迂回战术”后，学生一般都能建立起对计算机的整机概念，掌握计算机的工作实质，加深课程的理解。

在讲课时，注意条理清楚，重点突出，比喻形象。教学手段采用多媒体教学与传统教学相结合的形式。对适合课堂演示的动态模拟内容，比如像讲解“存储器的读写操作”时就采用直观的多媒体形式；而对于概念性和推理性很强的内容，比如像讲解“补码的加减法”时，则采用板书结合教师的手势和形体语言，以吸引学生的注意力。

在教学过程中尽量采用“形象教学法”，对于难以理解的内容，用生活中的一些生动形象的具体实例加以解释说明。比如，处理器一章中的流水技术原理，初学者理解起来也比较困难，我们就举了一个“多人搬砖”的例子：十个人排成一队，经过第一个人取砖、中间八个人传递、第十个人输出，这样几个过程连续进行就可以完成搬砖任务。这样学生就很容易理解，而且与流水线相关的概念比如吞吐率、流水效率、数据相关等也就可以迎刃而解了。

3注意启发式教学

(1) 以问促学

为了实现教学互动，在授课过程中，我们故意设置一些问题“陷阱”，多问几个为什么，引导学生和教师一起思考，变被动式教为主动式学。例如，在存储系统一章中，讲述主存储器是由半导体读写存储器RAM和半导体只读存储器ROM组成，RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器，RAM又分为静态和动态两种。为什么静态RAM不需要刷新，而动态RAM需要刷新？为什么放大器读出的信息不会送到数据线上？将这样一系列的问题留给学生讨论，调动学生的积极性，让他们各抒己见，最后得出正确的答案。这样，不仅活跃了课堂气氛，提高学习的趣味性，还便于教师及时发现学生存在的问题，达到教学相长的目的。

(2) 培养学生自学能力

对一些简单的教学内容，要求学生自学，教师只做提示或针对自学内容提出几个具体问题，由学生讨论自己解决。例如在讲授处理器一章中的传统CPU一节时，考虑到学生前面已学习CPU的基本组成和功能原理，这一节内容可要求学生自学，并且布置习题要求学生课下完成。

(3) 加强习题讨论课教学

组织学生对阶段教学中一些尚未透彻理解，容易混淆的概念以及学生自学中没有解决的问题进行讨论。例如，存储系统一章中的存储器的字位扩展是一个非常重要的问题，学生在解题时很容易把字扩展和位扩展中的地址线画错。我们就针对这个问题进行举一反三，通过仔细分析，加深学生对基本概念和基本理论的理解，达到触类旁通，有助于学生解题能力的提高。

4加强实践环节，促进理论教学，培养学生实际水平

在讲授基本概念、基本原理和基本方法的同时，给学生提出一个实际问题，让他们通过各种信息渠道解决，收到了较好的效果。除此之外，我们还吸收了一部分有兴趣的学生组成大学生科研训练小组，参加教师的科研开发工作。这样不仅提高了学生的动手能力，而且能及时听取他们学习过程中的意见反馈，及时发现问题，同时也能测验他们将所学知识转化为实际能力的水平，为保障教学的顺利进行提供了宝贵资料。

这门课程是理论性和实践性都很强的一门专业基础课，因此课程教学与实验上机相结合显得尤为必要。为了辅助课程教学，我们使用复旦大学设计生产的FD―CES计算机组织与体系结构实验仪，共安排了12学时的实验上机。实验内容包括验证性实验和设计性实验，比如运算器实验就是一个验证性实验，其目的是让学生了解实验仪的基本使用方法和基本原理，同时验证74181的基本功能。存储器系统实验是一个设计性的实验，学生可以自己设计一个存储系统，实现存储器的基本读写操作。通过这些实验，学生对计算机的内部结构有了更明确的了解，同时对计算机的硬件特性也有了比较全面的认识。另外，我们还要求每个学生在完成实验之后，写出合格的实验报告以总结实验的过程和结论。

5穿插介绍本学科的动向

在授课过程中，我们利用适当的机会向学生介绍本学科发展的新动向、新技术，这样有助于引导学生牢固树立为探求技术发展而努力学习的信心和决心。另外，我们注意引导学生阅读相关参考书目和外文资料，培养学生及时查阅新资料、跟踪新技术的能力。

参考文献

[1] 白中英. 计算机组成与体系结构[M]. 北京:科学出版社,2006.

[2] 王让定. 计算机组成原理教学模式探讨[J]. 宁波大学学报,2002,(6).

计算机组成原理答案范文3

关键词：计算机组成技术；自主创新；创新教育

中图分类号：G 文献表示码：B

文章编号：1672-5913（2007）03-0038-03

1．引言

自主创新能力是国家竞争力的核心，而实现自主创新，关键在人才。只有大力加强创新教育，源源不断地培养造就大批高素质的具有蓬勃创新精神的科技人才，才能够为实现把我国建设成为创新型国家这一宏伟目标奠定坚实的基础。

高等学校作为国家创新体系的重要组成部分，承担着科教兴国和人才强国的双重使命，而其中人才强国的使命是其他行业或部门不可替代的。为此，周济在教育部直属高校工作咨询委员会第16次全体会议做了题为“创新是高水平大学建设的灵魂”的重要讲话，在讲话中明确指出“把创新作为高水平大学建设的灵魂，作为高水平大学一切工作的主线。”

作为高等学校的教师，我们必须把为国家培养创新人才当作自己责无旁贷的历史责任，自觉地把创新教育融入到日常的教学工作中，让学生在每一门课程、每一次授课的学习过程中，都能够欣赏到前人创新的经历与成果，培养起创新的兴趣和勇气，初步领略到创新的思路和方法，使我们的学生在毕业走出校门时，具备基本的创新素质，成为建设创新型国家的栋梁之才。

2．自主创新的内涵和创新素质

自主创新从内容上包括三方面的含义：一是原始创新，即通过科研和开发，努力获得更多科学发现与技术发明；二是集成创新，即通过各种相关技术成果融合汇聚，形成具有市场竞争力的产品和产业；三是技术引进、消化吸收基础上的再创新，即在积极引进先进技术与设备的基础上，进行充分地消化吸收，并结合实际的市场需求进行技术和产品的再创新。

实现自主创新，首先需要具有创新素质的人才，总结哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院多年的人才培养经验，我们认为创新人才最重要的素质就是要对当前科学技术中存在的问题有锲而不舍的求解追求和求解能力。国内外的大科学家、大发明家，如爱因斯坦、陈景润、爱迪生等等，都是这方面突出的代表人物。

电子计算机是二十世纪人类最伟大的创新成果之一。在电子计算机的产生、发展和普及的过程，原始创新、集成创新、引进吸收再创新的事例比比皆是，无处不体现了前辈对求解科学问题的不懈努力。正是前辈们努力求解带来的创新成果，使得电子计算机在短短六十年的时间里得到了迅猛的发展，能够在今天以极高的性能、极低的价格、极其简易的操作性，广泛应用于我们生产、生活的各个方面，迅速地把人类从工业社会带入到信息社会。这些创新的事例不正是我们大学课堂最生动、最鲜活、学生最渴求的教学内容吗？

在当今信息社会中，计算机就如同工业社会中的发动机一样，成为社会生活中不可或缺的基本工具。为此许多高等学校都为非计算机专业的本科学生开设了“计算机组成技术”课程。此课程对于工科学生，如同“机械原理”，是一门重要的技术基础课。

“计算机组成技术”课程的内容主要包括：计算机的产生、发展和应用，计算机的基本结构与工作原理，计算机中信息的表示与运算，存储器与存储系统，计算机的输入输出技术与外部设备，汇编语言程序设计等[1]。

通过“计算机组成技术”课程的教学，不仅可以使学生掌握计算机的工作原理，提高编程水平，而且更重要的是通过对计算机产生和发展过程中创新事例的学习，感受到创新在推动技术进步中的巨大作用，从而培养起学生的创新兴趣与创新意识，初步掌握创新的能力与方法，为将来在建设创新型国家的伟大事业中建功立业打下扎实的基础。

3．创新教育在“计算机组成技术”课程教学中的体现

（1）通过介绍计算机的发展历史，启发学生的创新意识

在国内外任何一所大学“计算机组成技术”的教学内容中，计算机的发展历史总是放在一个最突出、最重要的位置。但是如果教师在教学过程中，只是简单地介绍计算机发展的编年史的活，学生受到的启发和创新教育是极少的。而计算机的发明，恰恰是一个最生动的原始创新的事例。所以，任课教师一定要抓住这个事例，启发学生的创新意识。

计算机发明的内涵，实质上是人类渴望扩大自己计算能力的表现。而用什么来扩大人类的计算能力呢？答案只有一个，那就是机器。在人类的发展历史上，蒸汽机曾经扩大过人类的牵引能力，飞机曾经扩大过人类的飞行能力。现在要用机器来扩大人类的计算能力，这就是一个伟大的创新意识[2]。类似地，我国著名科学家吴文俊院士试图用机器来扩大人类的数学推理能力，研究“几何定理的机器证明”，这同样是一个伟大的创新意识。吴院士在这一领域的原始创新得到了全世界的赞誉。

所以在介绍计算机的发展历史时，教师一定要深刻挖掘计算机发明的内涵，并鼓励学生提出自己的原始创新设想，从而使学生感受到“原始创新，我也行！”例如，在笔者的课堂中就有学生设想用机器来扩大人类的艺术创作能力，让计算机来编写小说，创作音乐。

（2）通过讲授计算机运算方法的发展，培养学生对创新执著的追求

众所周知，计算机最核心的功能就是计算，所以介绍计算机是如何实现计算，这是“计算机组成技术”最核心的教学内容之一。

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从数据的原码表示到补码表示，从单符号位判断溢出到双符号位判断溢出，从原码一位乘到两位乘，从原码除法到补码除法，等。算法由繁到简、由慢到快，电路由复杂到规整。。正是这些创新成果，才使计算机能以今天极高的性能和极低的价格进入社会生活的每一个角落，改变着我们的生活。

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（3）在计算机输入输出设备的教学中，启发学生集成创新的意识

集成创新是自主创新的又一重要体现，它同样对计算机的发展起到极其重要的作用。教师同样可以在“计算机组成技术”的教学内容中培养学生进行集成创新的意识与能力。

例如，目前人们使用计算机最常用的输入设备就是鼠标。鼠标作为继键盘后，新的计算机输入设备，为人类使用计算机提供了极大的便利，让不懂事的孩子、没学过计算机的老人都可以轻松地使用计算机，享受到信息社会给他们带来的快乐。因此，鼠标的发明被国际电气与电子工程师协会(IEEE)评为计算机诞生以来最重大的事件之一。

鼠标的发明并没有开辟一个新的学科，也没有提出一个新的理论，但是它却将机械、光电、计算机等许多学科的知识集成在一起。鼠标发明人道格拉斯・恩格尔巴特以其集成创新的成果于1998年获得国际计算机界的最高奖“图灵奖”。

早期计算机的运算结果都是通过穿孔纸带或打印纸输出，人们浏览起来很不方面。在物理学科的“阴极射线能使荧光粉发光”知识的基础上，人们集成了电子学科、计算机学科的知识，设计实现了“阴极射线管（CRT）显示器”来作为计算机的主要输出设备，使得计算结果可以及时、直观地展现在人们的眼前。

进一步结合材料学科的知识，人们设计实现了液晶显示器，从而导致了笔记本电脑的问世。

。将来人们就可以在衣服口袋里随身携带一个很大的电脑显示屏幕。

由此可见，要想获得发明的成功，必须是多学科知识的交叉。而“计算机组成技术”课程的授课对象恰恰都是非计算机专业的大学本科生。所以教好“计算机组成技术”这门课，对于奠定非计算机专业本科生多学科的知识基础，培养他们发散型的思维习惯和从自己熟悉的专业转移到其他专业领域进行集成创新的勇气，具有极其重要的意义。

（4）通过介绍微处理器，鼓励学生进行再创新

技术引进消化吸收基础上的再创新是最常见的创新活动。我们的大多数学生将来都是通过从事引进消化吸收的再创新来获得他们事业的成功。

在二十世纪七十年代，当IBM、DEC等著名计算机公司已开发出高性能的32位处理器的时候，原先生产存储器的Intel公司加入到了生产处理器的竞争行列。但Intel公司在引进处理器的设计、生产技术时，并不是跟随潮流去开发高端产品，而是结合市场的需求，反其道而行之，开发了一种结构简单、性能不高但价格极低的4位处理器――Intel 4004。正因为其简陋，故称之为微处理器。

但是正是这个Intel 4004，开创了微型计算机这一新领域，从此Intel公司不断地获得越来越大的市场份额，终于跻身世界500强。这就是创新！这就是技术引进消化吸收基础上的再创新推动技术和产业迅速发展的最好的例子。

通过上述内容的教学，可以让学生认识到技术引进消化吸收基础上的再创新并不是高不可攀的。

4．结束语

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。中华民族正站在一个新的历史起点上，已经到了必须更多地依靠增强自主创新能力和提高劳动者素质推动经济发展的新阶段。自主创新已成为时代的主旋律，崇尚创新、追求创新，也应该成为全民族的价值取向。作为“计算机组成技术”课程的任课教师，我们深深体会到教好这门课程的重要意义，有信心、有激情和我们的学生们一起深入分析、积极思考、教学相长。在大学本科教育的教与学中不断提高自己的创新素质。以只争朝夕的精神为建设创新型国家而努力奋斗。这样才能无愧于祖国，无愧于时代。

参考文献：

[1] 李东，蒋宗礼，苏晓红.“计算机组成技术”教学设计[J]. 科教论坛，2000,(4): 9-12.

[2] 季振洲，李东，姚鸿勋. 计算机组成技术（第二版）[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.

[3] 唐朔飞. 计算机组成原理[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[4] 虞有澄. 我看Intel[M]. 北京：生活范潦榉新知三联书店，1995.

投稿日期：2006-07-28

计算机组成原理答案范文4

关键词：Learning-by-doing 教学模式 教学实践

文章编号：1672-5913(2011)18-0023-04 中图分类号：G2 文献标识码：A

“计算机系统结构”课程是计算机及应用专业考试计划中的专业课程，是一门从组织和结构的角度上学习、领会计算机系统的课程。计算机系统是一个软、硬件综合体。随着计算机软件的日趋复杂，以及硬件在功能、性能、集成度、可靠性、价格上的不断改进，针对不同的应用，需要研究如何更好地对计算机系统的软、硬件进行功能分配，如何更好、更合理地实现分配给硬件的那部分功能，使系统有高的性价比，这是计算机系统结构课程学习和研究的主要方面，也是计算机系统结构设计、硬件设计、高层次应用系统开发和系统软件开发所必须了解和掌握的基本知识。通过本课程学习，学生能进一步树立和加深对计算机系统的整体概念，熟悉有关计算机系统结构的概念、原理，了解常用的基本结构，领会结构设计的思想和方法，提高分析解决问题的能力。同时，也能了解近十几年来在计算机系统结构上的进展和今后发展的趋势。本课程是高等工科院校中计算机专业的主干课，通过介绍目前通用的和先进的计算机系统来具体阐述计算机系统结构原理的各个侧面，使学生全面掌握计算机系统结构基本的概念、原理、结构和分析方法。学生在已经学习了“计算机组成原理”、“计算机操作系统”、“汇编语言程序设计”、“高级语言程序设计”等计算机软件和硬件方面的多门课程之后，通过学习“计算机系统结构”这门课程能够建立完整的计算机

系统概念，为进一步学习有关专业课程和日后从事计算机系统设计工作打下基础，因此在计算机专业的教学计划中占有重要地位和作用。

1 现状分析

。

在微软亚洲研究院的大力倡导下，本课程拟引入由卡内基•梅隆大学提出的“Learning-by-doing”这一适用于工程教学的行之有效的先进教学理念，对“计算机系统结构”课程教学进行改革。

“Learning-by-doing”是由美国卡内基•梅隆大学率先提出的一种旨在强化工程学科学生全面的实践能力和工程素养的教学模式[1]。其思想精髓是对学生与教师进行角色转变，并充分激发学生自主学习的积极性，使学生真正成为课程的主角，使教师转变为学生的顾问。

这个改革希望通过“Learning-by-doing”教学模式来改变当前的计算机系统结构的教学现状，使同学们既能够在学中做，也能在做中学，从而达到好的学习效果，增强同学们的理解和动手能力。笔者下面将具体阐述如何开展课程的教学改革。

2 前期工作

“Learning-by-doing”教学模式的引入需要我们做大量的前期工作，其中包括：

1) 强化思想教育，注重学生综合能力的培养。在教学中，我们需要改变学生过于依赖课本和老师的现状，首先要在思想上去启迪同学们，灌输他们发挥自己创造力的思想，使他们明白不能只停留在书本上的概念和原理的理解，而要最后能完成一个完整的、甚至有创造性的微型计算机系统结构设计。并且在教学过程中，我们采用微软MSF先进项目组织和管理思想，使学生在校期间就能形成良好的软件工程素养和意识，改变他们普遍重视技术技巧，忽视工程项目过程管理的现状。

2) 重新规划系统结构内容和实验，降低学习门槛。在传统的以讲概念说原理为主的教学模式中，采用深入浅出的教学方式和灵活多变的多媒体教学方法。同时，对计算机系统结构课程的实验项目进行改革，增大课程覆盖的深度和广度，鼓励学生自主学习、按需学习。

在组织教学内容时尽量绕开硬件细节，以较易掌握的硬件部件为突破口，选用学生很容易接受的计算机组成原理(前期课程)教学设备入手，以达到事半功倍的学习效果。而且为了切实落实“Learning-by- doing”教学思想，我们为每一种计算机系统结构技术都设计一个具体的课程项目，以使学生真正理解和掌握其知识要点与难点，从而使计算机系统结构课正成为一门学生看得见摸得着的、实实在在的生动课程。

3) 保证教学内容具有明显的前沿性和时代性。。

3 教改实施

本项教改项目实施的主要目标是：在“计算机系统结构”课程的讲授过程中，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，使学生在全面掌握计算机系统结构原理基础上，重点培养学生的动手能力和创新能力。

此种能力培养的具体实施则需要从基础知识、技术讲座、基本技能和项目实践四个方面落实。

对于学生而言，首先应掌握好课本中的基础知识，形成扎实的理论基础。然后经常参加老师组织的各种形式的技术讲座，掌握当前计算机科学技术的动态，并从整体上把握计算机科学技术发展的前沿。最后，积极参加本课程的实验和项目工作，掌握主流开发工具和开发技巧，在做的过程中不断发现问题，然后通过与同学、老师的不断沟通中去解决问题，从而做到理论指导实践，实践中更进一步理解理论。

对于老师而言，首先应做好教学工作，完善原有的多媒体课件。引入声音、图像、AVI等多种形式，增强多媒体教学中的适应性、综合性和趣味性，使教学媒体多样化。然后，抓住当前技术前沿，抓住学生关心的问题，组织各种形式的技术讲座。第三，作为一门实践性很强的课程，兼顾理论、重在实践。教师在不断更新最新的国内外理论知识的同时，重视加强实践环节，实验内容全面上网、实验过程全程指导。对于学生循循善诱，讲解实验内容深入浅出，并付出十分的耐心。在解决问题的过程中重点教导学生解决问题的方法和途径，而不仅仅只是告诉他们当前问题的答案。

1) 内容把握及工作量较大。

课件内容包括教学大纲所有教学知识点，以满足学科教学需要，并完整涵盖教学目标所涉及的内容，章节内容的剪裁、取舍以及重点、难点的掌握，是整个项目的基础，难度较大。

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2) 模块讲授和整体把握之间的矛盾。

教师的课件要简洁且具有亲和力，页面视觉效果好，并符合美学及教育学要求。

对各知识点内容宜采用模块化讲授，便于摘取模块知识点，同时便于教师按各自的教学特点对教学内容进行组装、搭配及改进。

但是怎么把握模块与整体的关系，怎么由点到面，是其中一个难点。

3) 实验教学中硬件复杂度和理论深入浅出之间的矛盾。

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4 具体实施

1) 此次教改项目研究以长沙学院计算机科学与技术系为依托，以具有多年计算机系统结构研究和课程教学经验的专业教师及软件制作开发人员为骨干，以计算机系为应用平台，由长沙学院教学指导委员会督促实施。

由项目负责人提出整体设计方案和规范化的格式要求；项目组成员对设计方案进行充分的讨论、修改和完善；项目组成员按照分工安排和制作规范进行文字脚本的创作；由项目负责人组织全体成员对文字脚本最终定稿并进行专业制作。

2) 理论教学采用模块式设计方法，确保教学系统的灵活性、可维护性和可扩展性；采用公开标准，保证系统的开放性；广泛应用PowerPoint、Flash、Photoshop等多媒体课件制作、动画设计与图像处理新技术，确保教学系统的技术含量，这是我们理论教学的一个关键环节。

我们把计算机系统结构这门课程的较为关键及抽象的理论，如计算机流水线技术、消除流水线瓶颈的方法，循环展开、分支预测BTH状态转换、多级存储层次、组相联Cache的查找[2]、互联网络、通信延迟和snooping监听协议等，都设计了动画演示，这不仅提高了学生的听课兴趣，同时也加深了他们对抽象理论的真实理解，取得了很好的效果。但我们并不满足于现有的工作与成绩，在已制作PPT课件和动画课件的基础上，广泛征求师生意见，充分吸收计算机系统结构研究的最新成果，进一步充实、完善课件内容。

3) 进一步完善计算机系统结构的实验教学内容。

项目组对此门课程的实验教学进行认真总结，真正让学生通过做实验来掌握课本中的内容，使学生通过实验课能直接接轨社会需求，而不是让这门实验课

程流于形式。这个环节也是实现“Learning-by-doing”教学模式的关键环节。

早期的系统结构实现采用的“PC机+模拟器”的实验方式形式过于单一，所有的实验都是先在模拟器中给出计算机系统结构技术参数设定，然后运行测试程序，最后根据程序运行结果给出实验结论。对学生而言，所做的工作只是系统结构参数的给定，然后面对一堆运行出来的枯燥数据给出实验结论。由于这些实验全是验证型实验，使得学生没有真正的实验体会，感觉也比较抽象，一个学期下来，整个实验课程没有收到它应有的效果，同时也没能激发出学生的创新性。

为了让学生更加有硬件实验体会，并发挥学生的创新性思维，我们在原有的“PC机+模拟器”模式下增加一个实验机箱，变成 “实验机箱+PC机+模拟器”模式，在原有实验基础上，增加了四个实验：(1)CISC(复杂指令集计算机)实验；(2)RISC(精简指令集计算机)实验；(3)重叠实验；(4)流水实验[3]。这些实验中，系统所具有的软硬件结构(实验机箱和模拟器)对实验设计具有完全的开放性，其数据线、地址线、控制线都由学生来操作连接，系统中的运算器结构、控制器结构及微程序指令的格式及定义均可根据教学需要来做灵活改变或重新设计。这对于自行设计各种结构及不同复杂程度的模型计算机提供了强大的软硬件操作平台，从而避免了单纯验证性的实验模式，极大提高了学生计算机系统的综合设计能力。同时，该系统还具有与PC微机联机实时调试的功能，提供了图形方式的调试界面(CMPP模拟器)，在调试过程中可动态实时显示模型计算机各部件之间的数据传送以及各部件和总线上的所有信息。这种图形调试界面也可用于多媒体辅助教学，从而获得极佳的教学效果。经过两个学期的实践，计算机系统结构实验课程有了突破性的进展，取得了很好的效果。

4) 校教务处已具备较好的教学录像等设备，为网上教学资源的及时更新、维护和升级提供了良好的保证。

课程组老师每人均具有专门的上网设备和条件，也进一步建立和完善学生上网实验和学习的内外部环境，为网上教学互动提供了良好的环境支持。

开放，教学内容，包括课件、实验内容，课后习题全面上网，并且开通“问题交流BBS”，使得学生与老师可以通过网络进行交流。

5 结语

2007年起，长沙学院计算机科学与技术系采用由卡内基•梅隆大学提出的“Learning-by-doing”这

一适用于工程教学的行之有效的先进教学理念对“计算机系统结构”课程进行改革以来，项目负责人全权负责课程的建设，从教学大纲、实验大纲、考试大纲、教学内容的制定[4]，到多媒体教学课件的开发、实验项目的改革，经过几年的教学实践，该门课程的教学已经比较成功，受到广大学生以及教学督导组专家的一致好评。

参考文献：

[1] 教育部-微软精品课程Windows CE嵌入式系统 [EB/OL]. [2011-02-21]. .

[2] 张晨曦,王志英,张春元,等. 计算机系统结构[M]. 4版. 北京:高等教育出版社,2008:161-162.

[3] 西安唐都仪器公司. 计算机组成原理与系统结构实验教程[Z]. 2010:163-166.

[4] 张晨曦,王志英,刘依,等.“计算机系统结构”课程内容体系的研究[J]. 计算机教育,2009(20):57-60.

The Reform Base on Learning-by-doing of Computer Architecture Course

HUANG Caixia1, XU Hui2

(1. Department of Computer, Changsha University, Changsha 410003, China;

2. School of Software Science, Hunan University of Commerce, Changsha 410082, China)

计算机组成原理答案范文5

关键词:数字电路与逻辑设计;实验教学;教学改革

中图分类号:G2文献标识码:B

1引言

“数字电路与逻辑设计”是计算机类专业的专业基础课,具有综合性与实践性两大特点,特别是实践动手能力是学好这类课程的关键,这也是学生进入大学的第一门与工程相关的硬件课程,学生需要掌握的不仅仅是相关的课程知识,更应该通过实际电路的分析与设计学会逻辑思考,为后续的计算机组成原理、微机接口与通信、嵌入式系统原理等硬件系列课程打好基础,这就要求将所学的知识综合运用、融会贯通。

由于学生缺乏工程实践经历,习惯用数学思维思考,不做可行性分析和定性分析,所以对课程的学习经常抱怨“上课听不懂、实验没头绪、太难……”,最后失去对硬件系列课程的兴趣,不能很好地理解计算机结构和工作原理,对于很多问题,包括软件设计等问题都不可能找到最优的解决方案。如何通过实验的训练,使学生掌握工程设计的主要程序和方法,培养分析和解决工程实际问题的能力,树立正确的设计思想,训练逻辑思维能力和创新意识是值得探讨的问题。

2实验课程改革思路

华南农业大学为计算机类专业开设的“数字电路与逻辑设计”课程计划学时数为88学时,其中授课学时,实验24学时。。

2.1实验组织模式的改革

“数字电路与逻辑设计”实验主要包含验证性实验、

设计性实验、课程设计和创新实验四大类。在实验课上针对这四种不同类别和层次的实验,采用不同的实验组织模式,如图1所示。

图1实验组织模式

对于重点考察基础知识、基本分析设计能力的验证性、设计性实验要求学生完成,每个实验又包含必做实验和选做实验,难度分级适当,既有多数学生都能完成的基本设计和制作,使他们在实验过程中掌握基本的知识并获得成就感,又有具有挑战性的项目,可激发学生的研究探索兴趣,以期实现较好的教学效果。

课程设计是单独设立的一个实验教学环节,学时数为两周,时间安排在讲授完“数字电路与逻辑设计”课程之后到“计算机组成原理”课程开课之前,用以加强数字逻辑的学习,并为“计算机组成原理”课程的学习作好预备。课程设计要求学生组队合作完成,设计过程采用开放式的管理。

。

创新实验是在完成课程实验和课程设计后,吸收部分对硬件感兴趣的优秀学生加入到创新实验的团队中来参加各种创新项目。

实验课的组织模式涵盖了各种层次的需求,既满足课程要求,又有延伸。

2.2实验内容的改革

实验内容的设置非常重要,不但要涵盖基本概念、基础知识,还要有实用性、可操作性。要有新意,与工程应用相结合;难度有层次性,既可以使大部分学生都可以完成基础实验,又有挑战性。“数字电路与逻辑设计”课程的实验安排如表1所示,每个实验都分成两部分。第一部分是基础实验,通过实验使学生进一步巩固和加深对相关课程基本理论的理解,巩固基本概念,提高综合运用所学知识的能力;第二部分是延伸实验,目的是进一步提高学生对数字系统的理解、培养学生分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力,培养学生进行科学研究的工作能力,取得工程设计与组装调试的实践经验。

表1实验安排

实验名称 学时 实验延伸

实验一:芯片检测和基本门的构建 2 学习示波器和万用表的使用

实验二:组合逻辑电路的分析与设计 4 多进制全加、全减器的分析设计;OC门、三态门的认识。

实验三:中规模组合逻辑电路设计一

(并行加法器) 4 各种码形变换电路

实验四:中规模组合逻辑电路设计二

(译码器、数据选择器) 4 串并变换电路、交通灯故障报警电路、密码电子锁电路、表决器电路的分析与设计

实验五:触发器测试 2 加强时序概念的理解

实验六:同步时序逻辑电路分析设计 4 不完全确定同步时序逻辑电路分析设计

实验七:中规模集成电路计数器的功能及应用 4 综合运用

综合实验:课程设计 2周 硬件描述语言VHDL

2.3实验方法的改革

实验课教学不再是单纯的老师讲解、学生照电路图连线,也不是简单地完全交由学生完成,而应是根据实验类别分别处理。

验证性实验和设计性实验主要进行基本技能训练,先由老师讲述知识点的背景、问题产生的缘由、电路构成的思路等,之后才要求学生动手实验。对每一个讲解的电路,都要留给学生一系列问题:电路的设计思路是什么?有没有问题?适用在什么场合等等。要求通过实际电路的检测

来寻求答案,学生通过主动思考来解决问题,大大激发了学习兴趣。在此基础上,再要求学生完成较有难度的设计,学生根据所学逻辑电路的设计步骤,设计、连接电路并调试,写出完整的实验报告。

课程设计要求综合运用当前课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通,对所学专业课程知识进行综合和实际应用。实验前给出设计要求,要求学生按设计任务书中的要求完成探索研究、查阅资料、设计方案、选择设备和安装调试、评估优化,写出完整的项目说明书。老师只进行答疑,但不涉及基础知识。

创新实验不是针对所有学生开设的,选择吸收部分对硬件感兴趣的优秀学生加入到创新实验的团队中来参加各种创新实验活动。实验室提供了元器件、硬件组装平台、各种产品开发平台,学生经过市场调研、分析设计、确定开发工具、项目实现、评估优化、开发说明书等过程,需要综合运用各门课程的知识,还要涉及到一些未曾接触过的领域,老师只进行设计思路的指导。通过创新实验即培养学生的科研兴趣也提高他们开发硬件产品的水平。

3实验课程改革实施情况分析

“数字电路与逻辑设计”的实验教学改革经过4年的实施,取得了一定的效果,学生普遍对硬件类课程产生了兴趣,提高了综合运用知识的能力,训练了逻辑思维。

3.1培养了分析和解决工程实际问题的能力

在同步时序逻辑电路分析设计(实验六)这个实验中,实验课上给了学生电路图(图2),要求学生分析,并搭建实际电路验证,大部分学生都可以根据电路图写出方程式(输出方程、驱动方程、状态方程)、列状态转移真值表、画状态转移图和时序图、说明逻辑功能,得出的结论是“111……”序列检测器,再按电路图搭建实际电路,测试结果。学生发现实验时两个1输入之后,输出就为Z=1,与分析结果不符,继而查找出原因是输方程为Z=xy2 y1,在11状态之后,输入x=1,在时钟未到来输出已经置1,修改电路为Moore型,则可实现“111……”序列检测器。

图2同步时序逻辑电路分析设计电路图

通过这个实验,学生们加深了对时序概念的理解,训练了思维的能力和动手能力,发现了指导老师也未注意的问题,对课程的学习产生了信心。

3.2训练了逻辑思维能力和创新意识

中规模组合逻辑电路设计(实验三)要求选用4位并行加法器和适当的逻辑门电路实现(X+Y)×Z,其中,X=X2X1X0、Y=Y2Y1Y0、Z=Z1Z0均为二进制。实验中希望同学积极思考,采用不同的方法来实现。下面介绍其中2种设计。

根据乘数和被乘数的取值范围,可知乘积范围处在0～48之间。故该电路应有6个输出,设输出用W5W4W3W2 W1W0表示。

第一种设计方案,两数先加再乘,过程如图3。

图3第一种设计方案

第二种设计方案,两数先分别乘,如图4、图5;再将结果相加,过程如图6。

经过这个实验,大部分的学生愿意积极主动思考,敢于创新,并通过实验训练了逻辑思维能力。

图4第二种设计方案(1)

图5第二种设计方案(2)

图6第二种设计方案(3)

4结束语

在“数字电路与逻辑设计”课程的实验教学工作中,我们不仅注重实践动手能力的培养,更注重逻辑思维能力、综合运用知识能力、创新意识的培养,更要使学生掌握工程设计的主要程序和方法,培养分析和解决工程实际问题的能力,树立正确的设计思想。

实验教学改革是一个长期过程,它需要在实践中不断深入与完善,适应科学技术的发展和社会对高素质人才的需求。

参考文献:

[1] 常薇,张明武. 硬件与电子技术课程网上虚拟实验教学模式研究[J]. 中山大学学报论丛,2005(3):80-82.

[2] 李南樱. 计算机专业“数字逻辑”课程教学改革的探讨[J]. 科技信息,2007(3):1-190.

[3] 王诗兵,陈蕴. 浅谈数字逻辑实验教学改革[J]. 阜阳师范学院学报: 自然科学版,2004(21):69-71.

[4] 白中英,张杰. TEC-5数字逻辑与计算机组成的实验系统[J]. 实验技术与管理,2007(24):49-51.

计算机组成原理答案范文6

关键词：计算机系统结构;计算机工作原理;基础课

中图分类号：G2.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）45-0127-02

作为一名计算机教师，上好计算机基础课，是值得深入研究和探讨的重点问题。计算机基础教育的教学目标就是使学生掌握计算机基本知识和操作技能，把计算机作为获取信息和交流信息的工具，引导学生进入计算机科学的大门。[1]下面是我总结的几条上好计算机基础课的经验。

一、用通俗的语言引入要讲授的课题

每一次课题的引入都是上好一堂课的关键，高质量的课题引入就保证了课堂教学的高质量，同时也会激发学生学习、探索知识的兴趣。而兴趣是最好的老师，保持好学生的兴趣就能保证课堂教学的顺利进行。

在第一次给学生上计算机基础课时，我采用了如下的教学方式：

首先向学生提出问题，大家来学习计算机基础这门课，那么在你们的现实生活中哪些地方用到了计算机？然后学生们经过短暂的讨论就会给出不同的答案，有的会说上网看电影听音乐，有的会回答玩游戏看小说，还有的会回答网上购物等等。[2]通过一个提问调动了同学们回答问题的积极性，最后我会做出总结：在政治、经济、军事、文化、娱乐等各个方面都运用到了计算机。计算机的运用已经深入到我们生活中的方方页面。接着我会提出另一个问题，既然计算机的运用这么广泛，那么同学们知不知道计算机是怎样产生的，计算机又是怎样组成的以及计算机是怎样工作的？抛出这一系列的问题进一步引发学生对计算机的学习兴趣，然后就针对这些问题用通俗的语言向学生进行讲授。

在讲计算机是怎样产生的这个课题的时候，先跟学生讲述一些计算机产生的历史事件，例如世界上第一台计算机产生的历史背景，第一台计算机发明人的个人事迹等等。这样通过一个个的历史事件和历史典故，既丰富了学生的知识又提高了学生对进一步学习计算机的兴趣。然后提出我个人对计算机本质的理解，计算机的发明就是模仿，计算机是模仿我们人的大脑而设计出来的，所以计算机也有另一个名字叫电脑。最开始发明计算机的目的主要是为了提高人们的计算能力，辅助人脑进行计算，计算机实际上就是对人脑功能的一个延伸。在学习这门课的过程中，我们要始终抓住这点，这样学生在理解课本上枯燥的专业术语的时候就可以拿人脑来进行类比。

在讲计算机是怎样组成的这个课题的时候，同样也是拿人脑来和计算机进行对比，组成计算机的五大部分在人脑上都有所体现，[3]控制器也就是我们现在所说的处理器，就像我们的大脑的中枢神经一样，控制着我们身体的各个部件进行有序的工作，而运算器，负责对外部输入的数据进行逻辑运算和算术运算，这就像我们的大脑一样具有逻辑判断和算术运算的功能。存储器对应我们大脑的记忆功能，输入设备负责把外部的数据输入到计算机中，就像我们的五官，通过视觉、听觉、嗅觉等接受外部的信息由大脑进行处理。输出设备可以把计算机计算的结果输出到外部设备上去，可以理解成我们把大脑计算机的结果通过说、写的形式告诉别人。通过这种通俗的语言、形象的类比，学生可以很容易地接受计算机组成的五大部分的功能。

二、模拟计算机的工作过程，理解相关知识

在讲计算机是怎样工作的这个课题的时候，采用模拟计算机工作过程的方式让学生理解相关知识。[4]模拟是对事实的再现，计算机在工作时其过程和原理我们无法看到，但有部分学生的想象力不够丰富，而且也懒于去思考其工作原理和工作过程，这样就使部分学生产生了厌学的情绪，针对这种情况，我采用了在课堂上人工模拟计算机工作过程的方式来激发学生的想象力进而更好地理解计算机是怎样工作的。

首先，向学生提出问题：我们要让计算机来计算3+4*5-6这个算式，计算机是怎样工作的？如果直接跟学生讲计算机是怎样工作而得到计算结果的，学生可能会存在很多难于理解的地方，为了更好的帮助学生理解计算机的工作过程，我会随机找一个学生来进行提问：请这个学生计算3+4*5-6这个算式并把结果告诉我。这个学生就会在纸上或者口算得出结果，然后回答我结果是17，这个结果显然学生都可以正确地回答出来。这个时候，我就会告诉学生，刚才他实际上就模仿了计算机的工作过程。首先我向他提出问题，就像是对计算机输入了一条指令，要求计算机计算3+4*5-6这个题目。计算机通过输入设备接受了这个计算任务，就像这个学生通过耳朵听到了我提出的这个题目，或者通过眼睛看到了我写在黑板上的这个题目。这就是计算机从外部设备进行输入的过程。学生在接受了题目后就要进行思考，在纸上或者大脑里进行计算，就像计算机通过控制器和运算器进行数据的处理后会得到一个结果，这就像计算机在接受了任务后进行计算得出一个结果的过程。然后学生会告诉我他的计算结果，就像是计算机在通过输出设备输出计算机结果一样。这就是计算机的工作过程，通过这个简单的模拟让学生对计算机的工作过程有了形象的理解。再结合教材内容向学生讲解计算机的工作过程和步骤，这时在学习了计算机的工作过程后再引出指令和程序，同样也可以用模拟的方法，学生也就可以充分地理解指令与程序的基本概念了。

三、精心设计问题，激发学生思维

在讲授新的知识点之前，针对当前学生的现状，把要讲授的知识转化成几个相关的问题，在课堂上采用提问的方式，引起学生的重视并进行思考，以此来刺激学生的思维，激发学生的兴趣。[5]

例如在跟学生讲计算机的存储器的时候，根据存储器的特点可以把存储器分为内存储器和外存储器。为什么需要外存储器呢？把存储器比作人的记忆装置，结合人脑的记忆功能，向学生提出如下问题：任何需要记忆的东西是否都是保存在人脑中？若需要记忆的内容太多，那个人是怎样来进行记忆的？人脑记忆的东西是否能长久保存？为防止遗忘我们会采取什么措施？根据学生对上述问题的回答，总结出人脑记忆事物会有遗忘的情况，但我们可以采用记录的形式记忆事物，那么人记忆事物的方式就可以分为大脑记忆和记录记忆两种形式。再结合计算机存储器的工作情形，计算机存储器也可以分为内存储器和外存储器两大类，并且结合人记忆的形式，可以很好地理解内存储器的存储速度快、容量小，外存储器速度慢但容量大的特点。这样就又为学生归纳了内存储器和外存储器的特点，学生也更容易接受。

在教学中可以从生活实际中找出与学生生活相关联的事例，引出将要学习的内容。例如在学习“计算机数制”这部分内容时，首先对学生提出问题：我们生活中应用了哪些数制？学生最容易想到的是十进制，然后对学生进行引导，初步列举出我们生活中还用到的二进制、八进制、十六进制、三十进制、六十进制等等。通过研究十进制的计数方法，进而可以推导出其他进制的计数方法和互相转换。然后再提出计算机中为什么使用的是二进制而不是其他的进制？根据学生的回答我们就可以引导出二进制的特点以及计算机中是怎样用二进制来存储数据的。

五、注重实践，培养学生动手能力，提高学生自学能力

在整个教学过程中要始终贯穿这个思想，计算机的学了理论学习外，更重要的是要进行实践，计算机基础课区别于其他公共课的一个很大特点是操作性很强，学生课堂上学习到的理解知识如果不通过实践来检验巩固，就不能很好的理解。除了计划内安排的实验课要让学生多动手、多提问、多讨论外，还应多鼓励学生在课堂外实践。特别是对网络的正确运用。引导学生对不懂的问题，不懂的操作多通过网上搜索解决，这样既提高了学生的自学能力又提高了学生的学习兴趣。计算机这门学科发展得太快，特别是一些计算机的应用技术，课堂上学到的往往不是最新的，每过几年都有新的技术，新的软件出现，如果学生有了自学的能力，就能跟上时代的发展，不断的更新自己的计算机知识。[6]

。惟有这样，学生才能更好地学习计算机基础课，老师才能更好地上好计算机基础课。

参考文献：

[1]任志蕾.《计算机应用基础》教学刍议[J].山西科技，2010，（02）.

[2]姜妍.计算机应用基础课教学之我见[J].科技信息，2011，（10）.

[3]庄美美.开放教育“计算机应用基础”课程的教学探讨[J].宁德师专学报（自然科学版），2010，（02）.

[4]邓超.高校计算机应用基础课程的教学改革探究[J].河南科技，2010，（16）.