计算机组成原理教案设计范文第1篇

大多数高等院校计算机本科专业涉及的硬件教学课程主要有“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等，在新形势下部分课程内容设置显得不够合理，部分教学内容与实际应用脱节，影响了教学效果，无法完全满足教学大纲中要求的动手能力培养，更无法有效培养同学们的创新意识。目前，作为计算机教学重要专业基础课程的“数字逻辑”，要求学生掌握组合逻辑、时序逻辑电路的分析和设计方法，研究对象主要是分立元件、通用中小规模集成电路及基本的可编程器件等，介绍的方法也以传统方法为主，已无法适应目前应用的需要；作为专业主干课程的“计算机组成原理”、“计算机系统结构”，主要内容是讨论计算机的结构、各功能部件原理及设计方法，同时介绍当前的新技术、新方法，目的是让同学们熟悉计算机的结构，为以后应用和设计计算机系统打下基础。目前大家普遍采用的教材在部件设计中讨论的方法主要是硬布线逻辑或微程序设计方法：硬布线逻辑运行速度高，但缺乏灵活性；微程序设计方法有一定的灵活性，但资源占用多，运行速度慢。尽管这两种方法对于理解计算机组成原理不失为一种较好的选择，但由于缺乏实际应用背景，学生学习兴趣受到影响，教学效果也大打折扣，提高学生的动手能力、培养创新意识更是无从谈起。“汇编语言程序设计”课程也存在类似尴尬，讨论以16位个人计算机为背景的汇编语言程序设计知识，适合入门和了解基本原理，但与“计算机组成原理”、“计算机系统结构”课程一样，由于缺乏实际应用背景，教学目标无法完全实现。随着电子设计自动化(EDA)、系统编程(ISP)、片上系统(SOC)等技术的发展，32位个人计算机的应用已很成熟，多核64位计算机应用也将逐步成为主流。嵌入式系统设计需要较强的软硬件知识综合应用能力，因此在计算机硬件课程的教学中应加大相关新技术的比例，并根据实际及时调整教学内容。国外许多知名高校本科专业的教学内容已经作了适时调整，如麻省理工学院非常注重学生的设计能力的培养，为此专门开设了“计算机系统设计”课程，要求学生在实践环节中自主设计ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水线32位MipsCPU和Cache；斯坦福大学也有相似的课程和实验环节；加州大学伯克利分校和杨百翰大学在基于可编程逻辑的超级计算机研制方面也有大量成果。当前在国内，案例教学已被越来越多的人所接受，尤其是在一些法学、工商管理类高校已经开始广泛运用。案例教学法是一种动态的、开放的教学方法，目标是解决学生如何用更有效的方式获得知识以提高应用能力的问题。案例教学法具有综合性、交互性、启发性、针对性和可操作性等多种特征，它的使用大大缩短了教学理论与实际应用之间的差距，同时对教师的教学观念产生了重大的影响。鉴于计算机专业知识与实际应用结合紧密的特点，教学中尤其适合案例式教学。目前在国内计算机课程的教学中，案例教学还处于一个起步阶段，主要表现在：案例教学比例不够，没有形成完整的体系；案例数量不足，质量欠缺；许多高校尽管重视案例教学的应用，但是在案例的搜集、整理与分析等方面相对滞后；案例陈旧，缺乏代表性等。

2以ISP技术为主线改革计算机专业硬件课程教学体系和教学内容

计算机本科专业涉及的硬件教学课程按合理教学顺序一般为“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等，一些课程可以在时间上重叠，如“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”等。由于ISP、EDA技术可以灵活地开发出具有自主知识产权的硬件产品，是目前工程实践领域和芯片设计领域运用最广泛也是最有应用前景的技术，因此在计算机硬件课程的教学中应该把相关技术列为重要内容，即以ISP、SOC技术为主线，使相关课程形成一个完整的体系，达到培养创新性人才的目的。为了实现这一目标，在“数字逻辑”课程中，应大幅增加可编程逻辑技术的比重，重点讨论用EDA方法，利用ISP技术、SOC技术设计IP核的方法，使学生对相关技术的应用及发展趋势有一个全面的理解，并具备基本的实践能力；在“计算机组成原理”课程中增加计算机设计原理和实践的内容，也可考虑再单独增加一门计算机设计课程以替代目前“计算机组成原理”课程设计，在该课程中重点讨论如何采用EDA方法，利用ISP技术、SOC技术设计计算机各部件如CPU、Cache等，通过实际应用和实践进一步加深对相关技术的理解和掌握。在“微机原理与接口技术”课程可以考虑以16位计算机应用知识入门，以讨论32位计算机的应用为重点。相应的，作为“微机原理与接口技术”课程的先行课程，“汇编语言程序设计”课程也应把相应的内容整体提升到32位，考虑到学习过程的先易后难，可以先介绍16位汇编语言程序设计知识作为入门，再对32位汇编语言程序设计相关内容展开。单片机系统本质上也是嵌入式系统，嵌入式系统是针对应用或用户定制的完整、高效的计算机系统，嵌入式系统设计需要较强的操作系统原理、应用程序设计和硬件设计方面知识的综合应用能力，其别是硬件系统设计能力可以通过以上几门硬件课程的系统学习逐步培养，因此相关课程的教学内容应注意衔接，同时遵循先易后难的原则，面向实际应用，以提高动手能力、增强创新意识为目的。针对实践教学，目前相关课程的实验教学的实验项目及内容固定，大多为验证性实验，实验步骤程式化，许多同学按教学实验计划做完实验，仍然无法充分理解课程的主要内容，无法真正拥有教学大纲所要求的动手能力。更重要的是计算机技术一直处于高速发展中，高等院校的计算机教学理应不断地适应这种要求，相关的实验教学应适时地调整教学内容。解决问题的一个好思路是利用ISP、SOC技术开发出一种内容可定制的硬件课程教学实验平台，由于作为控制对象的电路是相同或相近的，可以设计为通用模块，而实验平台控制部分则可以利用可编程逻辑改变，以适应不同的课程。如控制部分设计为基本CPU即可做“计算机组成原理”课程的相关实验；控制部分设计为单片机即可做“单片机”课程的相关实验；甚至控制部分可以设计为个人计算机CPU，配合有关的接口电路，即可做“微机原理与接口技术”课程的相关实验等。在我院的计算机本科专业相关硬件课程教学实践中，我们已作出了一些有益的探索，如我院“数字逻辑”教学大纲已在近年作过相应调整，EDA技术、可编程技术的理论和实践教学内容的比例从原来的20%增加到60%以上，经过多年的建设，“数字逻辑”课程在今年被评定为“湖北省精品课程”；在“计算机组成原理”课程中引入利用ISP技术设计CPU软核等教学和实践内容；“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”课程中也增加了32位计算机相关内容的学习和讨论，新的实验设备可以进行32位的相关实验等，这些安排增强了学生的学习兴趣，学生学习的主动性也明显提高了。

3采用案例教学法作为计算机专业硬件课程教学的主要方法

案例教学法是一种事半功倍的教学方法，在教学过程中围绕事先精选的典型的、具有工程背景的实际案例进行讨论，可以为同学们模拟实际应用的场景，获得近似于实战的经验。为完成设计目标，同学们自然会自己主动学习，在这一过程中掌握知识，并学会应用知识，提高解决问题的能力；也能通过用不同的途径解决问题，培养创新意识。这样教师在授课中可以把精力集中于教学内容的总体把握上，而不需要过分在知识细节上消耗时间，提高了教学效率。案例教学法关键在于选择合适的案例，案例首先必须有代表性和实时性，必须是实践中的典型应用实例。在实践中应用的几率高，具有普遍意义，这样的实例在教学过程中值得花费精力讨论和设计，才是有意义的。同样重要的是案例需具有实际工程背景，学生可以面对具体的实际问题和特定的环境，有针对性地通过自主学习和思考进行设计，培养实际解决问题的能力。案例还应该形成相对固定的案例集，并具备一定的开放性，应定期对案例集进行评估，剔除一些过时的案例，增加一些新的典型应用实例。这样就保证了案例的典型性、实时性及工程背景。在教学实践中，我们把案例教学法作为主要方法，并把案例分为4类：一是问题评论型，给出问题和解决问题的方案，让学生去评价；二是分析实现型，不给出解决方案，要求学生讨论分析以提出方案；三是实际模拟型，是指在教学过程中依据教学内容，让学生分别充当不同的角色，进行模拟性的实践活动；四是发展开放型，通过案例发现新的理论生长点，讨论相关理论的发展趋势。我院在相关课堂教学中采用的部分案例如表1所示。在“数字逻辑”、“计算机组成原理”等课程的重点章节教学中，我们通过采用上述案例法，调动学生成为积极参与者，而不是消极被动的听众，在案例学习和讨论中，鼓励学生提出更多解决问题的办法，在课堂上营造出积极发表意见和争论的气氛。这样提高了学生的学习兴趣，教学效果有明显改善，学生的动手能力有了显著增强。

计算机组成原理教案设计范文第2篇

【关键词】计算机组成原理；形象化教学；启发式教学；QuartusII

1.课程实施方案

计算机组成原理是计算机专业重要的专业基础课程，是计算机专业研究生入学考试必考课程之一，本课程旨在使学生系统地理解计算机硬件系统的组成结构和工作原理，建立计算机系统的整机概念，为进一步从事计算机系统结构、计算机网络和嵌入式系统等方面的学习和研究打下基础。

计算机组成原理课程采用理论教学和实践教学相结合，分三个阶段展开。第一阶段，主要介绍计算机模型机及各功能部件在模型机中的地位及作用；第二阶段，分析各功能单元的组成结构、工作原理及设计方法；第三阶段，讲解计算机系统协调工作过程及各功能部件的连接方法，总结计算机系统的综合设计方法。

计算机组成原理的教学内容为计算机内部电路和原理，技术特点及改进措施，内容抽象难懂，被师生们普遍认为既难学也难教的课程。本课题组在提高教学质量、改进教学方法和手段等方面进行了研究和探讨，从理论教学角度和实验教学角度提出改革方案。

2.理论教学改革实施方案

教学内容上采用宏观与微观分层次结合的教学方法。宏观上从组成部件对整机系统的作用入手引入问题，对组成部件的特点和功能进行分析；微观上强调组成部件的内部结构、设计方法、工作原理。

理论教学采用多媒体和黑板结合的教学手段，采用形象化教学、启发式教学等教学方法，最后指出了理论教学要与计算机技术的发展与时俱进。

2.1 多媒体和黑板结合教学

多媒体教学具有形象直观、反映信息准确等优点，对于知识点较多，技术性较强的内容，多媒体教学可以使教学过程生动化，具体化。采用多媒体教学来讲解计算机内部的数据流向、组成结构和功能特点，可使学生对计算机内部工作过程有一个生动、直观的认识。

采用黑板对计算及推导性较强知识点讲解，能够展开更详细的演算和推理，使学生对细节掌握地更为透彻。多媒体教学和黑板教学作为教学手段，都是为教学服务的，在教学过程中应充分考虑知识特点，灵活选择两种教学手段。乘法运算的讲授采用多媒体和黑板结合的方式进行，首先采用黑板板书详细推导笔算乘法的过程，指出笔算乘法用计算机实现的困难，然后采用多媒体动画演示计算机乘法运算实现，把计算机运算器内部的工作过程生动地展示出来，使学生对计算机乘法的实现过程能有一个形象的认识，两种不同的讲授手段使学生对笔算乘法和计算机乘法的各自特点及区别有一个直观的认识。

2.2 形象化教学

采用形象化教学对知识点进行系统分析，有助于学生理清知识脉络，理解知识点在知识体系中的作用和地位。以存储器系统讲解为例，将存储器系统比作树，主存、缓存和辅存比作树的主干分支，主干分支重点分析主存、缓存和辅存之间的联系。主存分支可再分为RAM，ROM子分支，重点分析ROM和RAM的读写特点及存储地址等概念；缓存分支可再分为数据缓存和程序缓存，重点分析地址映射机制和替换策略；辅存分支可再分为磁带、磁盘、光盘存储器，重点分析磁盘的存储机制。形象化教学使学生对知识形成系统的认识，有利于知识的理解与扩展。

形象化教学可将教学内容比为生活中的事例，运用浅显的生活事例来讲解抽象、难懂的理论，使抽象的理论“生动化”，“生活化”，有利于学生对知识的理解和掌握。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为图书馆座位的对应机制，有助于学生对地址映射的理解。假设学生n人，图书馆有m个座位，每个学生只能坐到指定的一个座位上，一个座位对应多个学生，为直接映射方式，缺点是容易造成座位冲突；学生按照先进先找座位的原则，座位与学生没有指定的对应关系，为全相联映射方式，缺点需对每个座位的学生信息进行详细记录；学生只能坐到指定的组，每组有多个座位，称为组相联映射方式，具有前两种方式优点的组合。形象化教学在教学过程能起到解释、启发的作用，有助于学生对知识点的形象理解，提高学生的学习积极性。

2.3 启发式教学

启发式教学注重调动学生的主观能动性，通过一定方法启发学生去思考，重视学生分析和解决问题的能力培养。启发式教学方法首先设置一些启发式问题，激发学生的学习兴趣，引导学生去思考和推导，鼓励学生大胆提出自己的见解，最后和学生讨论出结论。在I/O设备与主机信息传送控制方式一节，讲完程序查询方式，程序中断方式后，提出“两种方式在计算机工作过程中存在什么问题”，引导学生思考什么方式能够更好地提高I/O设备和CPU的效率，通过互动讨论方式提出DMA工作方式，讨论DMA工作方式的特点。启发式教学中学生带着问题来学习，主动参与教学活动，有利于学生的创新能力的培养。

理论教学要做到与时俱进。计算机是一门发展较迅速的学科，教材内容往往滞后于计算机技术的发展，在课堂教学过程中应弱化过时内容，通过扩展性课题引入新技术，新知识，使学生全面掌握计算机发展的动态及技术特点。

3.实验教学改革

3.1 实验方案的改革

实验教学是计算机组成原理课程的重要环节，实验教学是对抽象理论进行科学验证，加深学生对理论的认识和理解，提高学生的实践动手能力。传统实验教学采用实验箱完成，实验种类受实验箱限制，很难随着计算机技术发展更新；实验以验证性实验为主，在实验过程中学生缺少创新性，消弱了实验教学的效果。

Quartus II是一款EDA设计软件，支持原理图、VHDL及AHDL多种输入形式，内嵌仿真器可以完成对计算机组件从设计到硬件配置，到最后的仿真测试。该软件具有丰富的器件库，可以对器件库进行更新，实验过程具有连线简单，学生可以根据实验要求自主设计完成实验。

基于Quartus II的实验教学分四个层次。第一层次，验证性实验，旨在熟悉软件环境及元器件的使用，主要包括138译码器实验，总线传输实验等；第二层次，设计性，旨在让学生独立设计简单的电路器件，提高学生的分析和设计能力，主要包括存储器设计，数据通路设计等；第三层次，综合性实验在给定实验题目下，让学生自主选择元器件，连接电路，测试电路，仿真电路，使学生理解计算机电路综合设计过程，主要包括CPU设计、复杂数据通路设计等；第四层次，课程设计，通过知识综合加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识。主要内容为构造一台模型计算机，包括基本运算单元、控制单元和存储单元。

3.2 实验形式及考核方式的改进

实验形式分为必选实验和开放性实验，必选实验和理论教学结合密切，要求学生在理论教学后指定的课时内完成。开放性实验为扩展性实验题目，学生根据兴趣自主选择实验题目，在实验室开放时间内完成。在实验过程中，注意发挥学生主体作用，做到学生主体设计、实验为主，老师辅导为辅。

实验考核不再以实验报告和课程设计报告作为考核标准，主要对实验方案、实践过程、实验答辩环节的考核，并将实验成绩以30%的比例纳入到期末成绩。

4.结语

信息化时代社会竞争日趋激烈，计算机教育不仅要教授学生计算机专业知识及其研究方法，而且要提高学生的创新能力和动手能力，为学生进一步深造和就业打下良好的基础。计算机组成原理的教学改革采用最新的教学方法和教学手段，教学过程中引入计算机发展的最新技术，并且充分发挥网络教学的优势，通过教学博客和课程网站的形式和学生达到良好的互动，取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]汤书森，马义德.现代计算机组成原理课程特点与实验教学新模式探索[J].2012（1）：146-149.

[2]唐朔飞，刘旭东，等.“计算机组成原理”课程教学实验方案[J].2010（11）：42-45.

[3]教学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.

计算机组成原理教案设计范文第3篇

【关键词】 多媒体；教学设计；目标任务；情境创设；活动组织

以“学”为中心的教学系统设计是进入九十年代以后随着多媒体和网络技术的日益普及（特别是基于Internet的教育网络的广泛应用）以及建构主义的学习理论被人们所理解才逐渐发展起来的。建构主义理论强调人类的知识不是纯客观的；不是他人传授的而是自己建构的；不是独自形成的而是在与外部环境的交互过程中形成的。认为教学要以学生为中心，要给学生控制和管理自己学习的权利和机会。教学设计者的主要任务是学习环境和自主学习策略的设计，学生是学习环境的主人，教师只是学生的辅导者。目前这类教学设计理论的研究重点主要放在对建构主义学习环境的分析、构造自主学习策略方面。因此，被称为以学生为中心的教学设计。

当前，多媒体教室在高校已经普及，教师在基于多媒体环境下怎么样来开展教学，尤其以突出培养动手能力为特点的高职院校，又该怎样有针对性的开展一些基础课程教学，突显高职本色的多媒体环境教学，成为了众多教师探讨的话题。本文依据由西南交通大学出版社出版的校本教材《计算机组装与维护》，针对高职高专学生的培养要求，系统结合现代教育技术，清晰勾勒出基于多媒体环境下的教学设计案例。

一、学习目标与任务

对整门课程及各教学单元进行教学目标分析，以确定当前所学知识的“主题”。它包括：

1、学习目标描述

认知目标：认识计算机组成的各个组成部分及其作用；在教师的指导下能够亲自动手组装计算机；能够按照要求，通过邮箱提交DIY计算机的配置方案，并能简单说明配置理由。

技能目标：培养学生的计算机原理掌握能力与组装计算机的实践动手能力。

情感目标：激发学生学习计算机技术的兴趣与积极性；培养学生组装计算机与评价所装计算机的整机性能的能力；培养学生之间合作交流的习惯；培养学生团队协作能力。

信息素养：培养学生借助媒体、网络资源辅助学习的能力；培养学生对计算机硬件组成部分的分析评价能力。

2、学习内容与学习任务说明

《计算机组装与维护》一书，是由学院自编并由西安交通大学出版社出版，针对职教院校学生使用，学院建有“组装与维护实验室”，提供各类计算机配件，供学生动手组装并通电检测结果。本设计学习的主要内容是认识计算机的基本组成部分及其作用。在本设计中，学生通过观看教学演示、小组讨论、动手组装电脑以及对配置的计算机方案的填写和评价，运用已有知识和硬件网站资源对计算机配置方案进行分析，得出有关计算机性能的评价方案。

二、学习者特征分析

学生是五年制高职以及三年制高职学生，经过以往计算机基础文化知识的学习积累和长期媒体、网络资源的自主性学习，对计算机的各个组成部分已有初步的认识，能自己上网查找相关计算机硬件，并对资料进行分类整理，具有较高的计算机基本操作能力。学生的年龄在16-20岁之间，动手能力强，具有一定的选择探究能力。学生对于网上收集资源，动手操作，分析自己的劳动成果非常感兴趣。

三、学习情境创设

学习情境设计一是通过多媒体教室环境，演示该多媒体教学光盘、计算机操作基础课件中涉及的理论知识，引出并讲解新课内容。二是教师当面拆开一台电脑的主机，吸引学生的注意力，并对所讲理论知识进行演示、验证。三是在展示并介绍电脑的各个组成部分时，引出本课实践性教学任务。四是学生分组动手装机，并在老师的指导下，通电验证安装成功，以增强信心。五是采用分组协同学习方式，由小组间进行评价辩论，以激发学生学习的积极性和兴趣。六是分组完成装机方案的设计，并准备好采用该方案的理由。

四、学习环境选择与学习资源设计

确定学习本主题所需信息资源的种类和每种资源在学习本主题过程中所起的作用。对于应从何处获取有关的信息资源及如何有效的利用这些资源，如果学生确实有困难，教师应给予适当的帮助。

各类课件：指自行开发的计算机组装与维护多媒体教学光盘、计算机操作基础课程课件等。

计算机配件及工具：计算机组装实验室提供的计算机配件、工具，专业网站：中关村在线：(zj.zol.com.cn/)，太平洋电脑网：(pconline.com.cn)。提供电脑各配件的性能测试及计算机配置方案评价，它的自助装机板块非常有利于学生填写计算机配置方案。多媒体资源库：包括光盘、计算机各种配件的图解，详细参数等。网络课程：开发网络课程以利于学生在线上传作业，发表学习心得及评论。

五、学习活动组织

根据所选择的不同教学方法，对学生的自主学习作不同的设计。 不管采用何种教学方法，在“自主学习设计”中均应充分体现以学生为中心的三个要素，即发挥学生的首创精神、知识外化和实现自我反馈。

六、学习评价设计

学习效果评价包括小组对个人的评价和学生个人的自我评价。评价内容主要围绕个体自主学习能力、协作学习过程中做出的贡献、是否达到意义建构的要求三个方面进行。应尽可能设计出使学生不感到任何压力、又能客观准确地反映出每个学生学习效果的评价方法。1、测试形式与工具；2、测试内容：动手组装电脑的速度与装机心得体会；按要求完成装机配置方案；各小组的代表陈述的装机配置方案理由。

根据小组评价和自我评价的结果，应为学生设计出一套可供选择并有一定针对性的补充学习材料和强化练习。这类材料和练习应经过精心的挑选，既要反映基本概念、基本原理，又要能适应不同学生的要求，以便通过强化练习纠正原有的错误理解或片面认识，最终达到符合要求的意义建构。

计算机组成原理教案设计范文第4篇

随着通信技术和因特网的快速发展，随着国家党、政机关电子政务网络的普遍建设和应用，计算机网络中涉及国家机密的信息安全面临极大的威胁，已经成为敌对势力窃取的主要目标。信息安全的目标就是要保护信息免受各方面的威胁，以确保业务的持续性并尽可能减少损失。信息安全具有保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性等主要特性。

信息安全学科是由数学、计算机科学与技术、信息与通信工程等学科交叉而形成的一门综合性学科。目前主要研究领域涉及现代密码学、计算机系统安全、计算机与通信网络安全、电子商务/电子政务系统安全等。[1]

当前国内对信息安全人才的需求量特别大，主要的需求单位包括政府、工商、税收、电信、银行、证券、保险、军队、公安、政法、社会保障、电力、能源、民航、公路交通、科研与教育、信息产业和一般企业，等。

2000年，教育部首次批准武汉大学开办信息安全专业，在随后的几年中又先后批准(备案)了包括北京邮电大学、西南交通大学等在内的四十余所大学开办信息安全专业。目前我国已经形成了包括博士后、博士生、硕士生、本科生等在内的信息安全人才培养体系，并且已经培养出了一大批在国内外信息安全领域内有相当影响的高水平人才。但是与我国巨大的人才需求相比，信息安全专业人才需求缺口特别大。据2004年不完全统计，国内对信息安全专业人士的需要量高达30余万人，但是，国内从事信息安全的专业人才(包括博士后、博士生、硕士生)只有3500人左右。

由于我国的信息安全专业还是一个新办专业，其课程体系、人才培养模式等还处于积极探索阶段，近几年国家对设立信息安全专业的控制也很严格。因此，除了依托信息安全专业系统培养信息安全专门人才以外，在其相关专业设立信息安全研究方向，也是缓解我国信息安全人才需求缺口的好办法。

由于计算机科学与技术专业的知识结构、课程体系与信息安全学科的知识结构、课程体系比较相近，只需适当增加与信息安全有关的课程和实践环节，即可使计算机科学与技术专业的学生能比较系统地掌握信息安全的基本理论、方法和技术，以胜任信息安全相关工作，缓解我国对信息安全专业人才极度需求的现状，提高我国信息安全从业人员的整体素质和水平。

本文结合作者在哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院的教学工作，就如何在计算机科学与技术专业教学中引入信息安全学科有关内容进行了探讨，包括课程设置、实践环节设计、实验室建设等内容。

2课程设置

2.1课程设置原则

课程方案的设置要服务于人才培养目标。信息安全专业发展战略研究报告[1]中提出的信息安全专业的培养目标是：培养适合社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，拥有较高的思想道德修养、科学文化素质和社会责任感，具有扎实的数理基础、较好的外语和计算机技术运用能力，掌握信息安全的基本理论与技术、计算机与网络通信及其安全技术以及信息安全法律、法规等方面的知识，能运用所学知识与技能分析和解决相关的实际问题，具有较高的综合业务素质，具有较强的实践、创新与知识更新能力，可以在政府、国防、金融、公安和商业等部门从事信息安全产品的研发、信息系统安全的分析与设计、信息安全技术的咨询与评估服务、信息安全教育、信息安全管理与执法等工作的高级专门人才。

课程方案的设置要符合学科特点。信息安全是一个多学科交叉的综合性学科，其学科基础包括数学、密码学、计算机科学与技术、电子科学与技术、信息通信与通讯工程等学科的内容。因此，课程设置要涵盖上述学科的知识点，从而构成完善的知识体系。

课程方案基于哈尔滨工程大学计算机科学与技术专业培养方案(2005年版)[2](以下简称原有方案)的课程体系进行设计，以体现计算机科学与技术学科基础，保持我校计算机学科专业的既有特色和优势。

2.2课程设置方案

根据原有方案的基本架构，设立公共基础与通识教育平台、学科与专业基础平台、学科与专业特色平台、学生自主选择平台四个课程平台，在每个课程平台下设置若干理论课和实践环节。公共基础与通识教育平台和学科与专业基础平台下的课程为必修课程。在学科与专业特色平台下，设有专业主干课和选修课(指定选修课和任意选修)。在学生自主选择平台下，针对学生毕业后的去向(就业、保研、考研)，分别设置社会调查、部分研究生基础课程或数学、外语、政治选修课程。

参考全国高校本科信息安全专业规范[3]和相关高校计算机学院信息安全专业的人才培养方案[4]，结合我校计算机科学与技术学科专业的既有特色和优势，我们可以对原有方案的课程体系作如下调整：

(1) 公共基础与通识教育平台下的课程保持不变。

(2) 对学科与专业基础平台下的课程进行调整，使其涵盖数学、计算机、电子、通信学科的基础内容。在原有方案中，已涵盖上述学科的大多数课程，只需增加“信息安全数学基础”、“通信原理”两门课程。

(3) 对学科与专业特色平台下的课程进行调整。专业主干课包括原有方案的“专业导论”、“计算机网络”，以及新增的“现代密码学”。在指定选修课的设置上，包含原有方案的“数据库原理”、“算法设计与分析”，以及新增的“信息安全”、“网络安全”。在任意选修课的设置上，包括原有方案的“软件工程”、“数字信号处理”、“嵌入式系统”、“多媒体技术”、“网络集成”、“Java与面向对象程序设计”，以及新增的“信息隐藏与数字水印”、“电磁防护与物理安全”、“信息内容安全”、“信息安全法律法规”、“网络程序设计”、“网络管理”、“Linux原理与应用”。

(4) 在学生自主选择平台下，设置“信息安全新技术讲座”。

表1给出了一个计算机科学与技术专业信息安全方向的课程设置方案。

3实践环节设置和实验室建设

信息安全是一个实践性很强的学科，为提高学生的实践能力和创新精神，信息安全专业必须加强实践环节的教学。除了理论课程中包含的课程实验以外，专业实践教学还包括独立设置的实验课程、课程设计、社会实践、科技创新、工程实践、毕业实习、毕业设计等多种形式。

(1) 独立设置的实验课程。包括原有方案中的“数字逻辑实验”、“微机系统与接口实验”和“计算机组成实验”，以及新增的“计算机网络实验”、“信息安全综合实验”、“网络安全实验”。

(2) 课程设计。可进行“嵌入式系统设计”、“计算机网络设计”和“信息安全工程系统设计”等一般性课程设计，也可以进行“程序设计综合训练”、“信息安全系统软件”等大型应用软件课程设计。课程设计可以在指导教师的组织安排下，由每个学生独立完成，或组成项目组协同完成。

(3) 科技创新。参加数学建模大赛、程序设计大赛、电子设计大赛、嵌入式系统大赛、科技创新或发明大赛、创新或创业设计大赛，撰写学术论文，等。

(4) 社会实践。进行社会调查活动，由学校(学院)提出可选的调查题目，学生利用假期进行社会调查活动，并按格式要求写出调查报告。

(5) 工程实践。主要是电子工艺实习，要求掌握电路原理图和PCB图的绘制方法、焊接与电路调试方法，提高实践动手能力。

(6) 毕业实习。联系实习单位或进入学校的实践基地，锻炼自己的独立工作能力。

(7) 毕业设计。结合科研项目和用人单位的要求，进行技术专题研究或工程设计。

表2给出了一个计算机科学与技术专业信息安全方向的实践环节设置方案。

我校建有黑龙江省实验教学示范中心――哈尔滨工程大学计算机实验教学中心，其下设计算机基础实验室、计算机硬件实验室、计算机软件实验室、软件工程实验室(ACM/ICPC程序设计大赛训练基地)、计算机网络与信息安全实验室、计算机技术创新实验室六个实验室，设备先进、管理规范、师资优良。

计算机硬件实验室可以为“数字逻辑实验”、“微机系统与接口实验”和“计算机组成实验”等实验课程提供场地、设备和师资。计算机网络与信息安全实验室可以为“计算机网络实验”、“信息安全综合实验”、“网络安全实验”等实验课程提供场地、设备和师资。计算机技术创新实验室和软件工程实验室(ACM/ICPC程序设计大赛训练基地)可以为科技创新活动提供场地、设备和师资。依托计算机实验教学中心和学院科研实验室，结合研究生导师的实际科研项目，可以开展课程设计和毕业设计工作。学校工程训练中心、校外实习基地、校外社会实践基地可以提供工程实践、毕业实习、社会实践的场所。

4结束语

信息安全学科专业是一个新兴的交叉学科，其发展潜力很大，各学校都在积极组织力量进行建设。本文基于作者教学实践，通过对计算机科学与技术专业培养方案进行适当调整，在计算机科学与技术专业教学中引入了信息安全学科内容，这对计算机科学与技术专业设置信息安全方向具有一定的指导作用。通过相关课程的设置、实践环节的设计、实验室的建设，可使毕业生在扎实的计算机科学与技术知识体系下较为系统地掌握信息安全基本理论、技术和方法，进而培养出具有计算机学科特色的复合型信息安全人才，这对改善我国信息安全专业人才极度匮乏的现状具有积极的促进作用。

参考文献

[1] 电子信息与电气学科教学指导委员会. 信息安全专业发展战略研究报告. 高等理工学科专业发展战略研究报告，422－437. 北京：高等教育出版社，2006.

[2] 哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院. 哈尔滨工程大学计算机科学与技术专业培养方案(2005版)，2005.

[3] 北京邮电大学信息安全中心. 全国高校本科信息安全专业规范，教育部文件，2004.

[4] 武汉大学计算机学院. 武汉大学计算机学院信息安全专业培养方案，2006.

[5] 曲英杰，宋延强，马兴录. 关于在计算机专业引入集成电路涉及有关内容的探讨[J]. 计算机教育，2007，(2)：63－65.

计算机组成原理教案设计范文第5篇

【关键词】 计算机 实践教学 课程 方案设计 模块化教学

在当今社会激烈的竞争形势下，高校中计算机实践教学已经得到了许多人的关注和重视，社会越来越需要复合型人才，而计算机技术是可以提高工作效率的一个重要手段，所以在高校教学中计算机课程的重要性不言而喻，为了提高计算机实践教学的质量，首先就要认清计算机实践教学课程中存在的问题，然后针对问题理清思路，从根源出发，找出解决问题的办法和对策。如果想想提高计算机实践教学课程的质量，增强学生的学习效果，首先就要了解计算机实践教学课程的重要性。对于计算机实践教学中存在的问题并找出合理的解决对策，才能真正的提高计算机实践教学课程的质量。教学技术不断发展，各种教学方法的应用也逐渐出现，在计算机实践教学课程中，如何进行课程的整体设计是一个非常重要的问题，而计算机教学内容模块化是一个非常有效的方法。

1 计算机实践教学的重要性

计算机实践教学非常重要，一个重要的目的就是培养学生的计算机的实际操作水平和实际应用计算机方法的动手能力，在教学后能够使学生学到的计算机理论知识运用到实际的操作中来，促进学生实际动手能力的提高，这样不仅让学生掌握了计算机的知识，还能够激发学生学习计算机技术的兴趣。现代社会中，计算机技术是一门方法科学，可以代替人工进行许多的工作操作，不但能够提高工作效率，还能够增加工作的准确程度，因此计算机实践教学非常重要，但是现实的教学课程中，有的学生对计算机的组成和构建还不太不了解，只有通过实践上机学习才能掌握实际的操作方法，实践课程为计算机的实践教学提供了有力帮助。通过计算机的实践教学课程，教师可以对学生因材施教，与此同时，学生也能够通过计算机实践教学课程了解和掌握自己学到的计算机知识，良好的计算机实践教学方法能够提高计算机实践教学的效率和学生的学习效果，因此，计算机实践教学非常重要。

2 计算机实践教学课程整体方案设计

2.1 课程整体方案设计原则

在计算机实践教学课程的整体方案设计中，需要遵循的设计原则主要有四个：第一，简约性。高职高专的学生在知识背景上有一定的不足之处，因此在课程的整体方案设计中应该尽量简约，这样便于学生理解;第二，衔接性。计算机知识的教学应该具有衔接性，这样学生在学习中才能更好的承上启下，学以致用;第三，递进性。计算机教学的难易程度应该是呈递进关系的，从简单到复杂逐渐推进，学生才能达到更好的学习效果;第四，层次性。因为学生的理解能力有区别，所以在进行方案设计时需要注重教学的层次性，层次分明才能因材施教。

2.2 课程整体方案设计层次体系

按照计算机实践教学课程的设计原则和标准，课程的整体方案设计层次体系如表1所示。

2.2 课程整体方案设计方案

计算机实践教学课程整体方案设计应该以工程应用能力与创新能力培养为目标，在实际的教学过程中，以实践环节与理论知识体系、能力结构的协调为主线，以分层实现教学目标、循序渐进教学过程、全程贯穿教学方法为基本原则，优化计算机实践教学模块结构，并且在计算机实践教学课程的整体方案设计中需要协调课程实验教学、课程综合设计教学、社会实践活动、实习实训联系、毕业论文（设计）等具体的实践环节，将实验方式、实践形式、学科竞赛等融为一体，使将计算机实践教学与理论教学体系有机结合，全程化提升的能力。按照计算机实践教学课程的设计层次，制定计算机实践教学课程的设计方案，如图1所示。

3 计算机实践教学课程内容模块化教学过程

3.1 计算机实践教学课程内容模块化方案设计

在计算机实践教学课程中，需要注重课程内容模块化教学，将计算机教学的内容分成不同模块，设定好每一个模块的应用或者理论教学层次，设计好每一个模块的教学时间，严格按照模块化设计进行计算机课程的教学，能使学生在学习中层次渐进的掌握计算机实践操作知识，课程内容模块化教学过程如表2所示。

3.2 计算机实践教学课程教学课堂过程设计

在具体的模块化教学过程中，针对每一个模块都需要进行课堂过程设计，这样有助于教师在教学前熟悉教学流程，避免出现教学问题，具体的课堂教学过程设计见表3所示。

4 计算机实践教学课程中存在的问题

如何在课程整体方案设计中进行内容模块化教学是一个非常值得研究的内容，从计算机实践教学的现状来看，虽然有了一定的进步，但是整体来说，计算机实践教学课程设计中仍然存在着一些需要解决的问题，这些问题有可能阻碍计算机教学质量的提高，也难以保证学生的学习效果，主要的问题有以下几个方面。

4.1 计算机实践教学硬件设施不全

在计算机实践教学过程中，学校受到教学条件和资金的限制，大部分学校对于计算机的投入很少，计算机机型落后功能不健全，许多计算机只能完成简单的办公软件操作，不能进行新的软件安装，这样就导致在教学过程中不能及时的更新教学内容，硬件设施不全也导致学生在进行实际操作的过程中经常出现硬件问题，新课改的实施，学校都增加了计算机实践课程，所以学校原有的计算机无法满足学生的实践上机需求，由于计算机实践教学硬件设施不完善，严重制约着计算机实践教学质量的提高。

4.2 计算机实践教学课程组织管理懈怠

由于受到学校硬件设施的影响，一些学校的学生在进行上机实践操作的过程中，没有足够的学习积极性和主动性。教师也不能针对学生的不同情况进行因材施教，导致计算机实践教学课程的组织管理出现问题。在大部分学校，计算机的教学任务非常繁重，如何在有效的时间内完成教学任务是教师需要解决的一个问题，所以，教师根本就没有时间对学生进行组织和管理。一堂计算机实践教学课程之后，学生学到的知识很少，教师还觉得教学任务非常重，硬件设施不完善以及教学组织管理的混乱导致计算机实践教学效果很差。

4.3 计算机实践教学课程考核制度不健全

现行的计算机实践教学课程评价方式只重视对学习结果的评价，往往忽视了对学习过程的评价。因为课程的评价者往往只要求学生提供问题的答案，而对于学生是如何获得知识的却漠不关心。在计算机实践教学中，缺少对学生思维过程的评价，就会导致学生只重视学习结论，忽视学习过程，学生就会养成不思考的坏习惯，就不可能促使学生在计算机实践教学课程中养成科学探究的习惯和严谨的科学态度与精神，不但不利于学生良好思维品质的形成，还在一定程度上限制了学生灵活解决问题的能力。

5 解决计算机实践教学课程问题的对策

5.1 转变教学观念，重视实践能力

作为计算机实践教学课程专业教师，需要及时的转变教学思想，将培养具备计算机专业的实践操作技能为教学目标。在传统教学方法的基础上，开展课程整体方案设计以及内容模块化教学的教学方式，创新教学方式，才能更好的收获教学效果。

5.2 教师要准确、科学进行教学评价

用发展的眼光看待学生，客观公正地进行教学评价，学生一旦有创造性的认识，教师需要及时的给予其鼓励，使学生掌握新的计算机知识和计算机技能是教师教学的终极目标，所以教师在进行评价时需要以学生是否真正掌握计算机的知识和技能为评价标准，准确、科学的进行教学评价。

5.3 教师要树立正确的教学观念

为了提高计算机实践教学课程的效果，教师必须要转变教学观念，在教学中尽量为学生树立良好的榜样，在为学生提供一个轻松的计算机实践课堂氛围，尽可能以学生为教学的主体，发挥各种能动性充分的调动学生的积极性，促使学生踊跃的进行计算机上机实践，教室要时刻树立学生是计算机实践教学课程的主体的教学观念。

6 结语

综上所述，必须要在计算机实践教学课程中不断深化实践教学改革，积极的创新计算机实践教学方法，摒弃传统的机械的教学模式，倡导课程整体方案设计以及教学内容模块化教学的方法，并将这种先进的教学方法不断的推广，才能让学生在多样的教学形式和丰富的实践活动中学习到更多的计算机知识，并最终成功的实现计算机知识向计算机能力的转化。

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课题项目：湖南常德市科技计划（指导性）课题<高职院校计算机类实践教学课程体系改革的研究>常科通[2013]10-2013ZD16中的成果