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计算机组成原理基本知识

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计算机组成原理基本知识

计算机组成原理基本知识范文第1篇

关键词:计算机组成原理;教学模式;研究性教学;实施方法

0 引言

计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心硬件课,是全国计算机类考研专业课的统考课程之一。该课程重点介绍微型计算机硬件系统的基本组成原理和内部运行机制,教学的主要目的是培养学生对计算机硬件的分析设计能力,为开发硬件打好基础。无论是从学校建设计算机学科的角度考虑,还是从学生考研及就业的角度考虑,计算机组成原理在专业课中都占有很重要的地位,但是概念多和原理性强是这门课程最大的2个特点。授课教师如果只是被动地讲述计算机硬件系统的基本知识,那么就无法实现应用型人才培养的教学目标。因此,我们引入研究性教学方法,即在教师传授计算机组成原理基本知识的同时,教师和学生均以研究的态度参与教和学,教师在教学过程中逐步渗入科学研究的各个元素,教学重心从让学生单纯地获取知识转移到掌握基本科学方法、提高综合运用知识解决实际问题能力上来。

1 研究性教学的起源及思想

“大学存在的理由在于,它联合青年人和老年人共同对学问进行富有想象的研究,以保持知识和火热的生活之间的联系。大学传授知识,但它是富有想象力地传授知识。至少,这就是大学对社会应履行的职责。一所大学若做不到这一点,它就没有理由存在下去”。教学是教与学相互融合和相互统一的教育活动,需要师生共同参与。研究性教学是指在教学过程中,以教学内容和学生的认识水平为基础,创设一种类似于科学研究的教学环境和氛围,激发学生的学习兴趣,引导学生主动思考和主动实践,自主地应用知识并解决问题,从而达到积累知识、发展能力和提高素质的教学要求。开展研究性教学活动的主要目的就在于将学生单一的知识接受性、记忆性的学习方式转变成基于自身兴趣掌握基本科学研究方法和主动获取知识的学习方式。

2 研究性教学活动在计算机组成原理课程中的实施方法

2.1 教学内容设计

在传统的以知识传授为目的的教学模式中,首先学校会根据课程选择教材,然后教师根据教材选择讲授内容,最后学生根据讲授的内容完成该门课程的学习。在现代社会追求应用型人才培养目标的要求下,我们应构建开放式教学与自主性学习方式相适应的教学模式。因此,根据教材选择教学内容的方式必须被淘汰。

2.1.1 理论教学内容设计

关于理论教学内容的设计,我们有3点考虑:①计算机组成原理课程在全国计算机类硕士研究生考试的统考专业课中占有很大比重,因此课堂教学内容应涵盖该课程在此考试中的所有知识点;②每年有越来越多的学生参加国家计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试,学生如果能通过此考试,不仅是对学习的最好肯定,而且为就业奠定了一定的知识基础,因此理论教学内容也应涵盖该课程在此考试中的所有知识点;③要注意先修课程、后续课程与计算机组成原理课程在教学内容上的衔接,避免重复。基于以上3点,我们确定了计算机组成原理课程54学时理论教学的基本内容。当然,我们在理论教学过程中要侧重技巧和突出重点而不是面面俱到,要理论联系实际,将学以致用的教学思想贯穿始终,根据学科发展对教学内容进行有选择的更新,注重教学内容的基础性、研究性和应用性。

2.1.2 实验教学内容改革

实验教学共24学时,全部在计算机组成原理专业实验室完成。教师在实验教学上要构建层次化实验内容,应既有基础验证性实验,又有综合创新性实验。教师在基础验证性实验中,要让每名学生独立完成计算机系统各基本部件的实验,如运算器、存储器、控制器、时序电路、总线等部件的实验;在综合创新性实验中,可以让学生分组完成简单模型机到复杂模型机的设计与实现实验。教师在实验过程中要注重培养学生的工程推理和解决问题能力,认真设计实验成绩评价方法,力图体现学生的真实能力。

2.1.3 实践课开设

在计算机组成原理课程结束后,我们开设了32学时的计算机组成原理实践课,将工程设计的思想和方法引入实践课的教学活动中。学生根据所学的计算机组成原理知识,使用VHDL语言进行程序设计,实现一个完整模型机系统的设计,加深对计算机各功能部件工作原理及各部件之间如何相互协调工作的理解。该课程紧密联系实际,既能够培养学生的团队协作能力,又能够提高学生的系统分析、设计和实践能力。

2.2 教学活动组织

2.2.1 充分发挥课件和教学网站的作用,提高学生的学习兴趣

对于任何学习,只有有兴趣才能继续,因此培养并激发学生的学习兴趣是授课教师的一项主要任务。在计算机组成原理课程的教学过程中,教师要充分发挥课件的作用以激发学生的学习兴趣,用动画演示动态的过程,如并行通信和串行通信、CPU对内存单元的读/写过程等。在动画演示过程中,学生可以非常清晰并直观地看到指令流和数据流在计算机系统内的流动过程。动画演示实现了抽象化到生动化的转变,极大地激发了学生的学习兴趣。教师也可以建立教学网站,上传所有的教学资源,为学生提供学习交流的平台,加强师生交流和研讨,也便于教师根据学生在学习中的难点适当地调整教学计划。

2.2.2 开展研究性教学活动,培养学生科学思维的方法

学生有了学习兴趣的同时,教师必须开展合适的教学活动才能达到教与学的完美结合。教师不能只拘泥于板书及讲述的教学方法,而应采用研究性教学方法以激发学生拥有更大的学习动力。教师可以给学生指定研究性课题以便进行研究,如计算机硬件系统的多总线结构还可以怎么设计、超流水线技术对缓存的要求等;也可以给学生指定阅读材料,要求学生阅读并进行分析;还可以指定当前的某种硬件设计,要求学生进行评价。学生在这样的教学活动中,既增强了主动学习的动力,又在学习过程中汲取到更多的专业知识。在这个过程中,学生相信客观知识的存在并愿意通过自己的研究活动认识客观世界,这实际上就是使用科学的思维方式获取知识的过程。

2.2.3 鼓励学生大胆猜想,通过研究和实践得出结论

猜想是一种领悟事物内部联系的直接思维,常常是证明与计算的先导。猜想的东西不一定是真实的,其真实性最后还要靠逻辑或实践来判定,但它却有极大的创造性。在计算机组成原理课程的教学中,教师要鼓励学生对未知的事物作出大胆猜想,然后让学生通过自己的研究和实践得出结论,但是任何结论都是暂时的,随着新事物的出现、新技术的发展以及新知识的获取,结论也有可能被。只有不断地否定结论,才会不断进步。

2.2.4 不断提高教师素质,促进研究性教学深入实施

研究性教学活动的开展需要教师最大程度地发挥创造力,并从更高的层面和更广阔的视角出发对教学内容及教学方式作出新的构思和处理,设计适合研究性教学的教学方案,根据方案开展具有特色的教学活动。教师要不断提高自身素质,组织并指导学生参与每一项教学活动。

计算机组成原理基本知识范文第2篇

1、计算机科学与技术专业主要培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级科学技术人才。主干学科有算法、数据结构、操作系统、编译原理、计算机组成原理、计算机体系结构、计算机网络等。

2、网络工程是指按计划进行的以工程化的思想、方式、方法,设计、研发和解决网络系统问题的工程。培养掌握网络工程的基本理论与方法以及计算机技术和网络技术等方面的知识,能运用所学知识与技能去分析和解决相关的实际问题,可在信息产业以及其他国民经济部门从事各类网络系统和计算机通信系统研究、教学、设计、开发等工作的高级网络科技人才。主干学科是计算机科学与技术。交叉学科是信息与通信工程。

(来源:文章屋网 )

计算机组成原理基本知识范文第3篇

关键词:计算机导论;教学改革; 教学方法

中图分类号:G642 文献标识码:B

计算机导论是医学院校计算机专业的学生的第一门专业基础课程,也是一门入门课程,是对计算机专业完整知识体系的综述。通过教学,学生可以对计算机科学与技术的知识结构有一个了解,明白自己的专业领域将要学习哪些内容,为深入学习计算机专业课程知识奠定基础。

1传统医学院校教学中存在的问题[1]

近几年,大多数医学院校的计算机相关专业都开设了"计算机导论"这门课程,但是也存在一些问题。体现在以下2个方面:①从教学内容上,?訩是专业核心课的大杂烩,将"数据结构"、组成原理、网络操作系统、编译原理等核心课程进行简单的罗列,使教材的广度和深度难以把握。?訪直接讲授计算机文化基础,与非计算机专业的学生学习同样的内容。这2种都达不到计算机导论学习的目的。②在重视程度上,老师的重视程度不够,没有认真的研究和分析,注重照本宣科,无法引导学生学习的兴趣。

因此,很有必要进行课程的改革与创新,既能让学生了解本学科专业体系,又能让学生培养浓厚的学习兴趣。

2教学改革

2.1教师选择 《计算机导论》是计算机专业完整知识体系的综述,每一章的内容都是一个完整的学科,那么我们可以组织具有较高水平的教师讲授《计算机导论》课程,每一位老师讲授自己相关研究领域的内容,从而保证教学的高水平。各个教研室可以以本教研室的研究方向为题,为导论的某章涉及的学科开设小型的讲座或报告,从而使学生可以了解该学科的前沿,提高学生的学习兴趣。

2.2教材选择 选用优秀的教材,甚至是国外的优秀教材,并使用双语教学,促进教学内容的快速提升,这是提高教学水平的一种手段。

2.3教学内容改革 通过对传统教学内容的分析,在参考已有著作以及文献中关于"计算机导论"内容选取的基础上,"计算机导论"的教学内容应该包括以下几个部分[2]:计算机发展简史、OFFICE及常用软件的使用、计算机组成原理知识、操作系统、计算机网络知识、程序设计知识、软件开发知识、计算机系统安全知识。这样的一种内容选取模式,囊括了计算机知识体系的各个部分的内容,每部分内容都有其独特的作用,能够较好地适应"计算机导论"的课程定位。

计算机发展简史的介绍,可以让学生了解计算机技术的整个发展历程,从中吸取成功的经验和学习研究的的启示。OFFICE及常用软件的使用的学习,可以为以后的工作学习中相关软件的使用扫除障碍。计算机组成知识、操作系统与网络知识、程序设计知识、软件开发知识、计算机系统安全知识是计算机专业的核心内容,组成了计算机专业基本的框架,对这些知识的概括性学习,学生可以对计算机专业有一个大概性的了解,为将来专业课程的学习培养兴趣。

2.4理论与实验相结合 计算机导论课程是一门实践性非常强的课程,单纯的理论性讲授是非常抽象的,学生理解起来也非常困难。通过实验可以提高学生的知识运用能力,更好的理解理论讲授的内容[3]。"OFFICE及常用软件的使用"的实验,能够使学生熟练掌握常用软件的操作技能,为以后的日常工作、论文写作打好基础。"计算机组成原理知识"的实验,学生能够在老师的指导下真正打开机箱观察计算机的各组成部件,对CPU、主板、显卡、风扇、数据线等有一个直观上的认识,使学生初步掌握计算机系统的组装和维护能力。"操作系统与网络知识"的实验,学生可以初步了解操作系统的运行状态、网络连接、环境配置、软件的安装与卸载。"程序设计知识、软件开发知识"的实验,可以让学生参观我系自主开发的一些软件,了解他们的性能、开发的过程以及经验教训。"计算机系统安全知识"的实验,使学生了解计算机使用安全的重要性,学会计算机病毒的查杀等能力。实验课程的教学与练习,可以提高学生的动手能力,将抽象的理论知识变为具体,复杂的知识变为简单,从而更好的理解理论知识。学生初步掌握了常用软件的操作技能,了解了操作系统、网络的基本使用方法,具备了简单的计算机系统的组装与维护能力,从而加深对常用办公软件、计算机组成、操作系统、计算机网络、计算机系统安全等相关理论知识的理解。

2.5教学方法改革 传统的教师讲、学生学的教学方法已经不能适应当前的教学,但是在不丢弃的前提下,应着重提高学生的学习自主性,对每一章的内容可以分组进行报告或者讨论。对学生进行分组,每个小组轮流对某一章的内容,通过搜集资料作概述性的报告,或者教师参与学生小组讨论,并给予引导。

教学方法的改革可以引入现代教学手段,比如建立"计算机导论"课程网站,通过这个平台,老师可以和学生进行在线的交流。"计算机导论"课程网站可包括理论教学区、实验指导区、自测习题、学习讨论区等。理论教学区应包括"计算机导论"课程的教学课件以及教学大纲、电子教案、课程录像等指导性信息;实验指导区应包含每一章的实验指导、注意事项、实验内容;自测习题用于学生自测基本知识点的掌握情况;学习讨论区用于当前上课学生之间的学习探讨、教师学生间的交流,也包括高年级学生的学习经验积累以及他们之间的交流。

2.6与学生互动,了解学生对学习本课程的意见 特别是在进行小组讨论的时候可以与学生进行互动,询问学生对所讲课程的哪一块比较感兴趣,了解学生对所学课程的认识。

上述改革内容是我院在多年"计算机导论"教学经验的基础上,进行的教学方面的改进,并已经在教学实践中使用,取得了较好的教学效果。

总之, "计算机导论"课程是计算机以及相关专业的基础课程,在整个专业的教学体系中起了非常重要的作用,在整个教学过程中一定要把握好"深度"和"广度"的有机结合,提高学生的学习兴趣,取得较好的教学效果。

参考文献:

[1]袁方,王兵,李继民,等."计算机导论"的教学内容改革探讨[J].计算机教育,2009(24):149-152.

计算机组成原理基本知识范文第4篇

[关键词]计算机组成;农林院校;教学;实验

0引言

我校在创建世界一流农业大学的进程中,积极营造交流、开放式、国际化办学的教学氛围,开展深度科研协作,努力实现“产学研紧密结合的世界一流农业大学”。我校自20世纪70年代末开设计算机应用课程以来,曾先后多次调整教学内容,以适应时展的需要。正是在此背景下,在当前信息技术飞速发展的今天,如何开展高等农林院校“计算机组成与系统结构”课程教学,如何改革课程的理论教学、实验教学及课程授课令人深思。

1课程现状

“计算机组成与系统结构”(简称计算机组原)是我校计算机科学与技术、信息管理与信息系统、电子商务和软件工程专业的核心基础课。该门课程呈现出学生难学、教师难教的现象,其原因在于该课程理论性强,概念和知识点繁、杂、抽象。为使学生具备扎实的基础理论和良好的动手实践能力,作者自2006年春开始讲授本门课程,结合多年的教学、教改实践,从以下几方面对该课程的教学进行了一些尝试性探索。

2教学优化过程及实践

2.1优化教学内容,突出重点、难点,补充科技前沿知识

由于该课程具有概念繁杂和内容抽象的特点,且每节内容都可扩展开独自形成完整的知识体系,在有限的教学时间内不可能对计算机系统的五大部件和实现技术都进行详细讲解,为此学院及系部每年组织各类教研活动,如集体备课,集体讨论教学大纲,研讨教材重点、难点和疑点,确定实践环节;组织教师之间互相听课,取长补短;新任教师试讲等。

2.2强化实验教学设计,提高动手实践能力

实验教学是本课程的重要实践环节,是抽象理论的科学验证,有助于提升学生对理论的认知,可激发学生的学习兴趣。我校采用清华大学教学实验机TEC-XP,以验证性实验为主,在实验过程中增加附加的设计型教学实验任务。在授课过程中讲解实验机中的设计思想,让学生清楚了解硬件的连接及程序的实现过程,在实验过程中,通过实验内容逐级深入的方法,使教学试验机的设计思想逐渐渗透,最终实现教学目标。

2.3因材施教,运用灵活多变的教学方法及手段

为使课堂授课丰富愉悦、内容饱满活泼,为使学生能尽快融会贯通,这就必须对教学内容进行精心设计,多种教学方法相结合并贯穿授课始终。作者结合多年的教学经验总结,极大地提高了学生学习兴趣,极大地提升了教学质量。

2.3.1培养学生学习兴趣的互动式板书与PPT教学手段

结合教材内容,充分运用现代网络技术,利用图片、动画、视频等多媒体素材设计PPT,帮助学生理解枯燥的计算机组成原理概念,提高学习效果。如第一章计算机系统概论中讲授计算机执行ax2+bx+c,以学生熟悉的C语言知识,板书介绍非常重要的地址概念,引导学生熟悉用户程序存放的内存单元地址、自定义变量地址,PPT动画展示运算器的加、乘运算的基本过程。

2.3.2客观真实的案例教学法

对感性认识不强的计算机组成概念,使用案例教学法可帮助学生消除对计算机的神秘感。如在讲解多体(存储器)交叉存储系统时,通过下述案例,以科技文献及图片素材让学生逐渐了解并掌握大型机(或巨型机)中多体交叉的知识点,有助于后续Cache命令率的学习。

2.3.3科学地利用教师的主导作用,运用生活化、形象化的类比教学法

作为专职专业课教师,任何时候都可通过课堂中的点滴小事与学生交流,询问他们是否已理解了授课内容和难点、重点知识。作为授课中“人类灵魂的工程师”,真诚关注、鼓励、教育学生注重专业修养,提高综合素质。为避免学生“知其然,不知其所以然”,避免死记硬背,结合日常生活中的实例,采用类比教学法,形象生动、由浅入深地让学生理解计算机中艰涩的概念,最后达到深入浅出的教学效果。如存储器,犹如仓库,计算机中用于存放指令和数据;“按地址寻访”,是指计算机根据地址寻找内存单元和IO部件,地址的概念正如现实生活中区别某人的身份证号码,或现实中的座机号码,或计算机网络中的IP地址。总线中的异步串行通信犹如食堂排队买饭、火车站排队买票等,逐比特的传输;应答信号如通信双方握手一样,成对出现。Cache与主存地址映射过程是本课程的难点和重点,将Cache与主存的地址映射比作火车座位的对应机制,有助于学生对Cache地址映射的理解。讲解寻址方式时,以去宿舍找学生作类比,若已知学生的具体宿舍号,则为直接寻址;若询问宿管办阿姨,则为寄存器间接寻址。介绍运算器的功能时,指出运算器只做一件事,即算术逻辑运算,其余均不参与;控制器的功能就是大总管,控制并管理计算机所有的行为和操作等等。

2.3.4强化重点,当堂消化难点,采用专项典型习题讲解法

我校采用的教材是由唐朔飞老师主编的国家“十一五”规划教材《计算机组成原理》(第2版)。由于该课程具有很强的理论性以及学生考研的需求,通过对大纲的重点难点知识第四章CPU与存储器的连接、高速缓冲存储器,第六章计算机的运算方法及第十章CU的设计的典型例题、习题进行讲解,能有效巩固、加强学生对所学知识的理解。同时,预留少且精的课后题,以再次加深对知识点的理解,培养学生的思维能力。

3鼓励个性化发展,完善考核方式

课程考核是教学过程的重要组成部分,是实现教学目标和检测学生学习成果的一种手段,贯穿授课及实验过程的始终。本门课程考核的主要内容是学生对整机的基本组成及工作原理的理解程度,以及对基本概念、基本知识的掌握程度。经过多年的教学经验总结,课程考核基本由以下三部分组成。

(1)随堂测验(占总成绩的10%)。为了督促和鼓励学生对课程的学习,在重点章节后进行随堂测试,主要考核学生对重点难点内容的理解及掌握情况,随时发现学生在学习过程中存在的各类问题,及时调整教学方向。

(2)验证实验及设计型实验(占总成绩的20%)。规范实验教学,严格考勤制度,采用单人单机的形式,主要看重实验过程、实验结果,轻实验报告成绩。对学生的实验验证报告、设计型实验的完成状态以实验截图的形式提交,实验完成后当场验收并给出验收成绩。在所有实验完成后,提交相关代码及实验文档,并给出实验报告成绩。实验成绩由三部分构成:验收成绩占50%,报告成绩占30%,实验考勤占20%。

(3)期末考试(占总成绩的70%)。该课程一直沿用闭卷理论考试;课程全部结束后,进行期末考试,全面考核学生对基础理论、基本原理的掌握程度与分析水平。

4总结

鉴于我校地处西北及正处于“创建世界一流农业大学”战略时期,以及计算机组成与系统结构课程的特殊性、重要性,这就决定了该课程的教学改革与实践是一项大工程,需要从理论授课、实验验证、课程考核等多方面同时进行教学优化,以上整个教学过程优化的思考与实践,已取得了较好的效果。作为高等农业院校,我院的本科毕业生受到了国内知名IT公司的好评和青睐,在华为、阿里巴巴、百度、迅雷、网易、美团网、去哪网等公司就业,不少已是部门负责人,连续四年一次性就业率达98%,年薪10万元以上的毕业生每年在12人次以上。虽然取得了一些成绩,但距离世界一流农业大学的创新型人才培养还有一些距离。“计算机组成与系统结构”的课程教学优化需要做的工作还有很多,各种教学方法、教学手段也并不是一成不变的。随着网络技术、信息技术的不断发展,专业教师只有不断进行学习、更新、优化、探索、总结,才能持续有效地提高教学效果、教学质量,持续有效地满足新时代下学生不断增长的求知需求。

主要参考文献

[1]陈仁甫,邓名万.IBM370系统结构及其发展[J].计算机工程与应用,1985(5):1-7.

[2]刘彬让.研究型农业大学国际化办学问题的思考———以西北农林科技大学为例[J].高等农业教育,2013(6):30-33.

[3]唐朔飞,刘旭东,王诚,包健,熊桂喜.“计算机组成原理”课程教学实施方案[J].中国大学教学,2010(11):42-45.

[4]王革,张景书,杨胜良.对产学研紧密结合办学特色的认识与实践[J].中国高教研究,2005(1):14-17.

[5]徐正春.CRAY-1计算机系统简介[J].电子计算机动态,1978(4):19-33.

[6]张宏鸣,孙健敏,李书琴,刘晴蕊.高等农林院校计算机网络基础课程教学改革探索与实践———以西北农林科技大学为例[J].高等农业教育,2012(5):58-60.

计算机组成原理基本知识范文第5篇

关键词:课程体系:核心课程;核心知识体系

计算机科学与技术学科虽然很年轻,但它已经成为一个基础技术学科,在科学研究、生产、生活等方面都占有重要地位。近50年来,我国的计算机科学与技术专业教育在国家建设需求的推动下,从无到有,逐渐壮大,尤其是从20世纪90年代以来,更是高速发展,已经成为理工科第一大专业。

针对计算机科学与技术专业学生量大,社会需求面宽的现实,“十五”期间,教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制了《高等学校计算机科学与技术专业战略研究报告暨专业规范(试行)》(高等教育出版社出版,2006年9月第一版,以下简称为《规范》)。其中,“战略研究报告”建议改变当前我国计算机科学与技术专业教育的趋同性,鼓励办学单位对毕业生的分类培养,取4个可能的方向,即计算机科学、计算机工程、软件工程以及信息技术。《规范》参照Computing Curricula 2005,分别详细给出了四个方向的核心知识体系,以及覆盖它们的必修课程组示例。

《规范》体现出的“分类培养”精神得到了广泛认同,人们普遍认为中国800个左右的计算机科学与技术本科专业点,按同一种模式或者培养方案进行教学是难以满足广泛的社会需求的,许多学校也希望得到分类培养的具体指导。但是,如何理解和实现“信息技术”等新的专业方向的教育,如何利用已有的基础,更好地实践《规范》,成为大家关注的问题。

为了能更好地利用现已建成的国家、省部级精品课程、精品教材等优质资源,希望能够按照4个专业方向公共要求来构建一些基本课程,每一个方向都可以通过在这一组课程的基础上进行扩展来形成符合《规范》的完整的专业方向教学计划。这一组课程是“耳熟能详”的,无论是从师资还是教材的角度,在开始走向规格分类实践时,也是一种现实做法。

一、核心课程选取的原则

本项研究的基本目的是要推荐一组课程,当办学单位希望按照《规范》描述的知识结构制定自己的教学计划时,无论四个方向中的哪一个,都能够比较方便地在这组课程的基础上进行扩充而实现。显然,符合这个要求的一组课程不是惟一的,我们着重考虑了如下几点原则。

1.体现公共要求

《规范》将计算机科学与技术专业划分成4个专业方向,虽然他们有着不同的问题空间、能力要求、知识结构和课程体系,但还是有共性的部分,这也是作为同一个专业的不同方向所决定的。公共核心课程应该能够将这些公共的要求涵盖进去,实现在课程层面上对公共知识体系、专业培养公共要求和基本特征的体现。

2.有利于构成优化的课程体系

公共核心课程需要与其他相关课程一起才能构成完整的教学计划,所以,这些课程需要易于与相关课程结合,构成不同专业方向的课程体系。

同时我们注意到,近些年来,许多学校在制定新的教学计划中,采用了设置分级平台的基本框架。例如,要求教学计划由公共基础、学科基础、专业基础等组成。考虑到计算机科学与技术专业对应到计算机科学与技术学科,这些课程可以适当照顾到学科的要求,构成一个既照顾到学科,又照顾到专业的基础平台,给人们制定有特色的教学计划提供一定的基础,使得人们能够方便地构建完整的、全局优化的专业教育课程体系。

3.充分考虑学时的限制

由于公共核心课程相当于学科、专业平台的基本内容,所以,只能做一个较小集合,而且课程的学时数要尽可能小,目标在于体现专业教育的最基础要求,同时给具有特色的完整的教学计划的制定留有足够的空间。特别是近些年来,不少学校已经将教学的总学时数降到2500学时以下。所以按照20%计算,将公共核心课程的总学时控制在500学时以内。

4.尽可能成熟的课程

计算机科学与技术专业开办50余年来,积累了丰富的办学经验,一些课程的建设取得了很好的成果,已经具备良好的基础,这些课程将在专业教育中起到核心、骨干作用,将这些课程进行适当改造后构成公共核心课程,有利于充分利用已有的优质资源,迅速提高整体办学水平。所以选取的课程应该是“耳熟能详”的成熟课程。

5.体现本专业教育基本特征

课程要体现学科教育的一些基本特点。例如,虽然计算机科学与技术学科涉及到计算机理、工程实现和开发利用,但对大多数人来说,计算机科学与技术学科是一个以技术为主的学科,特别是在本科教育层面上更是如此。所以课程要对技术和学生的技能训练有较好的体现。除了学科抽象、理论两大形态使得初学者在理解上有一定的困难,需要通过实践去深入体会外,还要考虑社会要求本专业的学生能够更好地去实现一些系统的研究、构建和维护。因此,选择的课程应该在加强学生理论联系实际能力的培养上有引领作用。此外,在本学科发展异常快速的时候,这些课程相关的内容应该是成熟的、基础的,有利于学生可持续发展能力培养的。

二、核心知识体系

这里给出计算机科学与技术专业公共核心知识体系,力求从不同专业方向的公共需求出发,给出该专业的学生应该具备的一些基本知识,我们并不试图包括各个专业方向教育要求的全部知识,每个专业方向都需要在此基础上按照专业方向的教育需要增加所需要的知识,以构成完整的专业方向知识体系,其具体内容可以参考《规范》。由于是基本知识,是学生必须掌握的,所以,没有包含推荐的选修知识。该知识体系共包括8个知识领域,39个知识单元,共342个核心学时。其中,

(1)离散结构(DS)60核心学时,包括函数、关系与集合、基本逻辑、证明技巧、图与树。

(2)程序设计基础(PF)67核心学时,包括程序基本结构、算法与问题求解、基本数据结构、递归、事件驱动程序设计。

(3)算法(AL)28核心学时,包括基本算法和分布式。算法。

(4)计算机体系结构与组织(AR)60核心学时,包括数据的机器级表示、汇编级机器组织、存储系统组织和结构、接口和通信、功能组织。

(5)操作系统(OS)32核心学时,包括操作系统概述、操作系统原理、并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护、文件系统。

(6)网络及其计算(NC)48核心学时,包括网络及其计算介绍、通信与网络、网络安全、客户,服务器计算举例、构建Web应用、网络管理。

(7)程序设计语言(PL)13核心学时,包括程序设计

语言概论和面向对象程序设计。

(8)信息管理(IM)34核心学时,包括信息模型与信息系统、数据库系统、数据建模、关系数据库、数据库查询语言、关系数据库设计、事务处理、分布式数据库。

按照各个方向核心知识结构的要求,公共核心知识体系覆盖计算机科学341核心学时的内容,覆盖率为60.9%,覆盖计算机工程246核心学时的内容,覆盖率为44.7%:覆盖软件工程199核心学时的内容,覆盖率为40.3%覆盖信息技术136个核心学时,覆盖率为48.4%。

三、核心课程

公共核心课程共包括程序设计、离散数学、数据结构、计算机组成、计算机网络、操作系统、数据库系统等7门,这些课程的名称都采用了尽量一般化的处理,即后面没有诸如“基础”,“原理”或者“技术”之类的字样,为学校开设具体课程留有空间,学校可以根据自己课程的特点添上适当的限定,进一步体现自己的办学特色。

表1给出了各门课程所含的必修知识单元和所需要的学时数,和各个学校相应课程的实际教学时数相比,其中有的课程必修学时数多一点,有的少一点。所需要的总课时为448。希望各个学校在满足教学基本要求的前提下,根据本校的具体情况,做出适当的调整,可以通过强调某些内容来体现自己的特色。

四、专业方向必修课程示例

按照各个专业方向必修知识体系的要求,以7门公共核心课程为基础,构建相应方向的必修课程。特别需要强调的是,这里给出的仍然只是“示例”,各个办学单位可以根据自己的情况设计出更具特色的必修课程,并制定出恰当的教学计划。

计算机科学专业方向的必修课程示例:计算机导论、程序设计基础、离散结构、算法与数据结构、计算机组成基础、计算机体系结构、操作系统、数据库系统原理、编译原理、软件工程、计算机图形学、计算机网络、人工智能、数字逻辑、社会与职业道德。15门课程共计776学时。

计算机工程专业方向的必修课程示例:计算机导论、离散数学、程序设计基础、数据结构、电路与系统、模拟电子技术、数字信号处理、数字逻辑、计算机组成原理、计算机体系结构、操作系统、计算机网络、嵌入式系统、软件工程、数据库系统、社会与职业道德。16门课程共计理论学时920学时。

软件工程方向必修课程示例:软件工程专业导论、程序设计、面向对象方法学、数据结构和算法、离散数学、计算机组成、操作系统、计算机网络、数据库、工程经济学、软件工程、软件代码开发技术、人机交互的软件工程方法、软件设计与体系结构、软件质量保证与测试、软件需求分析、软件项目管理。16门课程共计920学时。

信息技术方向必修课程示例:信息技术导论、离散数学、程序设计、数据结构、计算机组成、计算机网络、操作系统、软件工程、数据库系统、应用集成原理与工具、Web系统与技术、人机交互、面向对象方法、信息保障和安全、信息系统工程与实践、系统管理与维护、社会与职业道德。17门课程总计920学时。

五、结语

《规范》将“核心知识结构”作为开办相应专业方向必须的要求,可以用不同的课程组合来覆盖,《规范》中给出的“核心课程”只是这种覆盖的一个“示例”,这里给出的是另一个“示例”。事实上,这也是《规范》所鼓励的。这里的“公共核心课程”并不是《规范》中四个“核心课程”集合的简单交集,而是根据对四个方向的理解,对它们公共核心知识单元的一个课程覆盖。是每个专业方向公共的必修课程,而不是任何一个方向完整的必修课程集合。