基于EDA技术的计算机组成原理实验课开放性教学模式研究.docx

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基于EDA技术的计算机组成原理实验课开放性教学模式研究

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李丽萍，盛琳阳

(哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150080)

摘要：根据多年计算机组成原理实验课教学实践，分析国内高校同类课程教学模式发展过程及现状，提出基于EDA技术进行计算机组成原理实验课教学改革的思路和方法：采用校企合作方式开发具有实用价值的教学平台，在计算机组成原理实验课中采用开放性教学模式，培养具有综合素质的人才。

关键词：计算机组成原理实验；开放性实验教学；EDA技术

文章编号：1672-5913(2010)10-0055-03中图分类号：G642文献标识码：A

21世纪社会和经济的发展，要求高校培养的人才具备较高的综合素质和一定的实践能力。面对这一要求，高校应对现有的实验课教学培养模式、课程体系、课程内容和教学方法进行改革，使实验教学适应现代技术变革，以加强对学生综合素质和实践能力的培养。

计算机组成原理是计算机专业的重要核心课程，所开设的实验课具有较强的硬件综合性质。由于实验环境所限，在以往的实验课教学中，主要进行的是验证性实验，无法满足和达到课程设置要求学生具有一定设计能力的目标。早期由于资金和技术原因，只有少数重点院校自己搭建教学平台进行实验课教学，这种平台操作复杂，从一定程度上分散了学生的注意力，降低了实验效果。随着技术的不断进步和国家对高校实验室经费投入的增加，目前绝大多数院校都能开设这门课程的实验。教学手段和方法也从采用在面包板上连线搭电路到使用教学实验箱进行教学，实验教学环境越来越好，设备操作越来越简单，实验成功率显著提高。然而，良好的实验教学手段和环境并没有显著提高学生的实验技能，达不到设计计算机部件的实验目的，更谈不上创新能力的培养。其重要的原因是教学理念陈旧，人才培养的教育教学观没有从“知识型”转变到“素质型”、“能力型”上来[1]。

EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写，是上世纪80年代末电子设计领域中高速发展的一项新技术，在电子设计领域中的应用已经非常普及。而将EDA技术引入计算机组成原理实验课教学，是近年来的一个趋势。目前，一些高校采用了这种基于EDA技术的计算机组成原理实验课教学手段，并且出现与之配套的实验电路箱，使计算机组成原理实验课教学模式和方法发生了巨大的变革。

这种基于EDA技术支持的计算机组成原理实验课教学手段，使学生利用FPGA厂商提供的软件设计和综合工具进行计算机部件的设计、仿真和综合，经过多次调试，得到正确的设计结果，然后通过相应的实验仪器对设计结果进行实际功能验证，完成计算机组成部件的设计任务。学生通过参与实验课的各个环节，提高了软件编程、电子设计、芯片使用等知识的综合运用能力。采用这种教学方法有利于培养学生实验能力和设计创新能力。

近几年来，国家加大了对高校教学经费的投入，使得高校的教学条件和教学设施得到了很大的改善，计算机组成原理实验课采用EDA技术支持的实验箱已经比较普遍了。然而通过调查发现，各高校使用的这类实验箱大多数是各教学仪器生产厂商提供的。这

类仪器所提供的功能虽然较多，但设备使用复杂，价格比较昂贵。仪器所提供的许多功能并不是教学必备的，基本闲置不用，较多的功能设置加大了学生掌握仪器使用的难度，增加了操作的复杂度，也从一定程度上影响了实验进度，分散了学生进行计算机组成部件设计和创新设计的注意力。针对这种状况，如何设计和开发一种能满足实验教学需求的实验仪器，是教学模式改革的关键。专业教师在长期的教学实践中，积累了丰富的教学经验，熟悉教学内容，掌握一线教学的需求，但缺少资金支持和良好的开发和测试环境；而专业公司具有这些优势，但苦于不了解教学一线需求，开发的教学仪器总是不能满足教学实际需求。于是，我们将教师和企业的专业开发人员的优势结合在一起，我们设计教学内容，提出实验仪器应具备的功能，甚至详细到实验操作平台控制按钮的布置，由哈尔滨市中云科技开发公司进行实验仪器设计，在很短的时间开发出了ZY-ZCⅠ型计算机组成实验教学板，并在教学中使用，收到了很好的效果。同时，在本省的几所院校使用和试用后，都受到了教学一线教师的好评。在此基础上，开展了计算机组成原理新教学方法的教学实验和研究。经过2年的教学实践，摸索和设计出了一套新型的计算机组成原理实验课教学方法与模式。

1实验教学体系改革

这套教学体系和模式完全不同于传统的计算机组成原理实验教学模式。传统的教学模式是以验证计算机组成部件功能为实验目的，以验证正确为验收目标，新的模式是以设计计算机组成部件为目的，以设计成功为验收目标；传统的教学模式不能发挥学生的主观能动性，新的教学模式