汪宇玲，冷 璐，魏振華

(1.東華理工大學，江西 南昌 330013；2.南昌航空大學，江西 南昌 330063)

方框圖語言在“計算機組成原理”教學中的應用

汪宇玲1，冷 璐2，魏振華1

(1.東華理工大學，江西 南昌 330013；2.南昌航空大學，江西 南昌 330063)

針對東華理工大學二本三本計算機類專業(yè)的培養(yǎng)目標及“計算機組成原理”課程教學內(nèi)容的特點，結合教學經(jīng)驗及教學實踐和探索，提出方框圖語言在該課程教學中的意義、特點，并給出其符號定義及表示方法。通過“計算機組成原理”課程教學各知識點的教學實例，詳細描述如何將方框圖語言運用在該課程教學的教學設計及教學過程當中。方框圖語言不僅對計算機組成原理及相關課程的教學有益，對其他課程的教學同樣具有實踐指導意義。

方框圖語言; 計算機組成原理; 教學應用

課程教學是在教學思想指導下，按教學大綱的要求，完成既定的教學目標和教學內(nèi)容，其實施過程受到多個方面、多種不同因素的影響?！坝嬎銠C組成原理”課程是一門重要的專業(yè)基礎課，內(nèi)容較多，授課對象通常是剛接觸專業(yè)課程的學生，課程內(nèi)容對他們而言是陌生、有難度且枯燥的，老師往往要花更多的時間和精力來講授[1-2]。相比其他專業(yè)課，計算機組成原理課程還算充足的48個理論教學課時仍然十分緊張，既要完成教學計劃又要保證教學效果，這是兩難的問題。

“計算機組成原理”作為計算機類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，在專業(yè)課程體系中有承上啟下的作用，其教學目的主要是讓學生掌握計算機系統(tǒng)的基本組成及工作原理[3-4]。筆者教過的歷屆學生常常反映該課程內(nèi)容晦澀難懂，理解起來很吃力。即使老師上課講得非常詳細，上課時能聽懂，但課后學生獨立理解時，仍然無法理清思路。為了使學生能夠充分掌握該門課程的各個重點和難點，調(diào)動學生的學習積極性與創(chuàng)新性，并為學生學習后續(xù)專業(yè)課程打下堅實基礎，筆者不斷研究摸索該課程的教學方法、教學形式等，提出在教學中采用方框圖語言，并將其運用到該課程的各個知識重點和難點的課堂教學過程當中。

在東華理工大學計算機科學與技術專業(yè)連續(xù)多年的計算機課堂教學實踐中運用方框圖語言，學生反映更容易理解，且不容易忘記，既能對整個課程內(nèi)容連貫性有準確的認識，又能深入理解并掌握部件的工作原理及重要概念，學生課后作業(yè)的準確率相比沒有運用方框圖語言講授前有較大提高，而且有了扎實的理論基礎，做實驗能很快入手并能理解實驗原理的學生也明顯增多，切實有效地提高了該門課程的教學效果和教學質(zhì)量。

1 方框圖語言在教學中的意義及特點

“計算機組成原理”課程內(nèi)容具有抽象性，看似是硬件課程，但主要講授的是計算機的邏輯結構及其工作原理，并會涉及大量全新的專業(yè)術語，而這些內(nèi)容對于學生來講都是難懂、深奧的，在教學過程當中采用方框圖語言能由難化易、由繁化簡且重點突出，不僅能呈現(xiàn)各知識點的關聯(lián)、層次，表現(xiàn)知識結構，而且能簡單直觀表現(xiàn)抽象繁雜的教學知識點，教學難度明顯降低。

運用方框圖語言能將各自獨立的知識單元有機結合起來，幫助學生全面了解課程知識體系。課程的教學內(nèi)容都具備綱要性，各教學知識單元也都存在不同程度的關聯(lián)性，知識點逐層深入。運用方框圖語言形成綱要框圖來描述這種關聯(lián)性能直觀表達知識框架與脈絡，避免了平鋪直敘且繁復的純文字表述，學生更容易明確各教學知識單元的關系及學習目的，不但有利于學生對新的教學內(nèi)容的認知和吸收，而且有利于學生形成全局觀念，這對于教學內(nèi)容的深入理解和熟練掌握都十分有益。

方框圖語言是行之有效的教學及學習工具。對于知識重點及難點，比如部件的工作原理，如果只是文字表述，學生很容易出現(xiàn)工作流程理解混亂、概念模糊不清等問題。教師采用方框圖語言形成知識點框圖展現(xiàn)工作流程及概念等，是對重點、難點的高度概括和提煉，用符號和少量簡捷的文字進行直觀描述，即簡單清晰、容易理解，又印象深刻，學生能準確地抓住重點，不僅調(diào)動了學生上課的積極性，而且易于培養(yǎng)學生歸納提煉知識的能力。學生課后復習或全面復習時，自己再用方框圖語言對知識點歸納總結，又是對所學知識的一種鞏固、加深和提煉，也間接地訓練了學生分析和解決問題的能力，提升了學生的學習方法及創(chuàng)新能力[5]。

方框圖語言具備了強邏輯、高概括、簡明扼要的特點，明顯降低了教學難度，應用在課程教學中使各教學知識單元清晰連貫，有效提高了教學效果和質(zhì)量。方框圖語言的應用也方便了學生復習、歸納，學生的學習主動性增強，使學生的知識、能力、素質(zhì)得到全面發(fā)展。

2 方框圖語言的元素及表示

方框圖語言主要有6種基本元素，其符號表示及意義如下：

為了能準確表達知識重點和難點，還定義了兩個補充符號。符號“▲”用來表示教學知識重點，符號“★”用來表示教學知識難點，通常標注在元素的右上角。方框圖語言的表示符號還可以根據(jù)課程特點及課程內(nèi)容適當進行擴充，例如在表示工作流程時，如果出現(xiàn)有重復進行的工作，可以增加一個重復標志，借鑒數(shù)據(jù)字典的表示方法，可以采用符號“*”，也可以借鑒程序語言的表示，直接加一個“Repeat”標識?！?” 和“Repeat”尚未正式加入到方框圖語言的語法符號中，這需要在實際教學工作中得到最終認可。這也體現(xiàn)了方框圖語言的靈活性。

運用方框圖語言能形成綱要框圖和知識點框圖。綱要框圖主要是用來對課程知識體系或知識單元進行整體描述，用到的符號主要是矩形(節(jié)點)、圓角矩形(可選節(jié)點)、直線(關聯(lián))及兩個補充符號，每個節(jié)點代表一個知識單元或知識點。知識點框圖是對綱要框圖各節(jié)點內(nèi)容的展開，可以對部件的工作流程進行簡單直觀的描述，也可以呈現(xiàn)有直接關聯(lián)或是意思相近容易混淆的概念[6]。

不論是綱要框圖還是知識點框圖，均可以分級呈現(xiàn)，這是借鑒了軟件工程中數(shù)據(jù)流圖分層結構的設計方法，同樣采用“自頂向下逐層分解”的結構化分析思路[7]。分級描述避免了因教學內(nèi)容過多，框圖變得復雜的情況。因此，框圖有0層框圖、1層框圖、2層框圖等，層次的多少和課程內(nèi)容的知識量相對應。

3 課程教學實踐實例

3.1 綱要框圖示例：指令系統(tǒng)知識單元

下圖1是采用方框圖語言表示的指令系統(tǒng)綱要框圖，是對第四章指令系統(tǒng)知識單元各知識點的整體描述。從圖中能一目了然知道知識單元主要有哪些知識點，明確知識重點是指令格式和尋址方式，知識難點是數(shù)據(jù)尋址。

綱要框圖需預先按教學大綱的要求制作好，在課程的第一堂課時就呈現(xiàn)給學生，條件允許，可以將電子稿發(fā)給學生。課程教學過程中，每當開始講授一個知識單元時就再呈現(xiàn)相應的綱要框圖，每當結束一個知識單元時，可以和學生一起歸納總結并再一次畫出綱要框圖，這起到了對學習內(nèi)容鞏固加深的作用。

圖1 采用方框圖語言表示的指令系統(tǒng)綱要框圖

圖1也可以分級描述。0層綱要框圖的頂部節(jié)點通常和課程相對應，1層綱要框圖的頂部節(jié)點通常和章對應，2層綱要框圖的頂部節(jié)點通常和節(jié)對應，以此類推。因此，圖1進行分級描述能呈現(xiàn)的是1層綱要框圖和2層綱要框圖，如圖2和圖3所示。比較3幅圖，很明顯分級層次綱要框圖簡單明了，分解了學生的學習壓力，方便了教與學。

圖2 1層綱要框圖示例

圖3 2層綱要框圖示例

3.2 知識點框圖示例：指令周期

在教學過程中，可以使用數(shù)據(jù)通路圖或指令工作過程示意圖來詳細解釋指令的指令周期，使學生加深理解，但歸納復習、強調(diào)重點時這種表示法就過于繁瑣?？梢圆捎梅娇驁D語言表示指令周期，如圖4所示，一個工作框表示指令執(zhí)行的一個CPU周期，方框中的內(nèi)容表示數(shù)據(jù)通路操作或某種控制操作；菱形符號表示的決策或測試是指對指令譯碼后所執(zhí)行操作的判別，時間上它不單獨占用一個CPU周期，而是依附于緊鄰它的前一個CPU周期?！啊狈柋硎疽粭l指令執(zhí)行結束，轉入公操作。實際應用于計算機控制器設計時，也采用方框圖語言表示。

圖4 采用方框圖語言表示指令周期

4 結束語

在課程教學中運用方框圖語言，能將各個教學知識點涉及到的概念、術語、工作原理及邏輯關系簡明清晰地表示出來，十分有利于學生對難以理解的一些專業(yè)知識重點難點的吸收、理解和掌握，經(jīng)過連續(xù)幾年的本科教學嘗試，學生對此是接受和肯定的。不論是在新課講授，或是習題課、復習課，采用方框圖語言進行講授，同樣能提高教學效果，加強學生對知識點的理解和掌握。

方框圖語言應用于課程教學，其重點是要提煉教學內(nèi)容，簡化表達，理順知識流程，并能構思設計好表達準確的方框圖，這對課堂準備提出了研究性的高要求，教師如何運用方框圖語言簡化地直觀表達教學內(nèi)容，而又不失精準邏輯性，這是一項需要長期的不斷研究、探索和完善的工作。其實，不論是何種課程，都需要進行知識提煉，教學內(nèi)容都存在相似的邏輯關系，因而方框圖語言不僅能成功應用在“計算機組成原理”課程教學中，同樣能夠推廣應用到其他相關課程，甚至在其他專業(yè)課程當中。

[1]石爭浩,趙明華,李鵬,等. 計算機組成和體系結構課程教學改革的探索與實踐[J]. 教學研究,2013(3): 64-67.

[2]周亞平,王斌,金衛(wèi)根. 生命科學導論課程教學中存在的問題及解決對策[J]. 東華理工大學學報：社會科學版, 2012(6): 172-174.

[3]姚玉霞,劉曉彥,隨慶茹,等. 計算機組成和體系結構實踐教學改革的探索與探討[J]. 計算機教育, 2010(2): 142-143.

[4]吳東華. 淺談“計算機組成原理”課堂教學方法改革[J]. 科技信息, 2012(1): 367,380.

[5]肖靜,余穎,張道海. 立足機器人競賽 促進創(chuàng)新訓練與實踐教學改革[J]. 東華理工大學學報：社會科學版, 2013(6): 189-192.

[6]張雅軍. 淺析軟件工程中的數(shù)據(jù)流圖的畫法[J]. 天津職業(yè)院校聯(lián)合學報, 2008(2): 70-73.

[7]李現(xiàn)車,張艷. Proteus仿真在微機原理及接口技術教學中的應用[J]. 實驗技術與管理, 2010(12): 125-127.

Block Diagram Language and Its Application in the Teaching of Structured Computer Organization

WANG Yu-ling1, LENG Lu2, WEI Zheng-hua1

(1.EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang330013,China;2.NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China)

In view of the training objectives of the second batch and the third batch in ECIT, in connection with the course characteristics of Structured Computer Organization and the authors’ teaching experience of many years, this paper proposes the significance and characteristics of the block diagram language in this course teaching and gives its sign definition and expressing way. Through two course teaching examples of Structured Computer Organization, the paper describes in detail how to use the block diagram language in the teaching design and teaching process. Block diagram language benefits to both the related courses of Structured Computer Organization and other courses.

Block diagram language; Structured Computer Organization; application in the course teaching;

汪宇玲， 冷璐， 魏振華.方框圖語言在“計算機組成原理” 教學中的應用[J].東華理工大學學報：社會科學版，2014，33(2)：186-189.

Wang Yu-ling, Leng Lu, Wei Zheng-hua.Block Diagram Language and Its Application in the Teaching of Structured Computer Organization[J].Journal of East China Institute of Technology(Social Science)，2014，33(2)：186-189.

G642

A

1674-3512(2014)02-0186-04