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1、首都师范大学学报(自然科学版)第20卷第2期JournalofCapitalNormalUniversityVol.20,No.21999年6月(NaturalScienceEdition)June1999计算机组成原理多媒体辅助教学软件的研究与制作董乐王陆冯红(首都师范大学计算机系)摘要本文以计算机组成原理多媒体教学软件为例,说明多媒体教学软件在制作过程中的一些原则、方法和思路.关键词:计算机辅助教学,多媒体,软件.中图分类号:TP311521引言计算机组成原理课是计算机专业本科教学的核心课程,它的主要内容包括计算机中各
2、主要功能部件的组成、设计方法及逻辑实现.主管培养学生的系统分析、系统设计及系统开发与应用能力,使学生计算机系统从硬件到指令有一个全面的认识.由于具有较高的抽象性及技术性,计算机组成原理课是一门难度较大的课程.其教学内容难以通过课堂讲授和硬件实验被理解掌握,现有硬件制作的仿真实验装置也达不到全面培养学生能力的目的.在对该课程的教学改革研究中,我们分析了问题的关键之处.首先,现有传统教学手段无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理.由于电路的集成度越来越高,很多部件和电路往往被封装在一个芯片内.学生不能很好地理解教学内容,往往依赖于死记硬背
3、.而计算机科学与其它学科不同,它是一门快速发展的学科,3~4年就淘汰一代产品.如果学生不是从原理上理解教学内容,几年以后其知识就会被淘汰.另一种帮助教学的手段是仿真实验装置.这些硬件仿真设备确实起到了不可替代的作用.但是仿真实验装置也存在局限性.一方面,因为规模大,成本高,投资巨大,一般学校不具备让学生每个实验都实际动手做的条件.而许多实验是培养学生能力所必须的,却不一定能够开设,例如:微程序控制信号的产生与整机工作原理、CPU与存储器的连接等等.另一方面,仿真实验装置的设计本身并不是面面俱到,随着计算机的发展,设备更新要求很快.由于计算机多媒体
4、技术的发展,以及虚拟现实技术的实现,利用这些技术发展新的教学手收稿日期:1998122120首都师范大学学报(自然科学版)1999年段成为当前的一个热门研究课题,即多媒体计算机辅助教学(MCAI)研究.我们经过一年多的努力,在计算机组成原理课中使用多媒体技术方面做了一些研究工作,下面将在本文中予以介绍.2研究方法与研制过程21研究方法计算机组成原理多媒体辅助教学软件采用了软件工程的原则和方法进行研制、开发和管理.开发工具采用了美国Asymetrix公司的TOOLBOOKINSTRUCTOR多媒体工具书制作平[1]台.软件编程使用TOOL
5、BOOK的OpenScript脚本语言.OpenScript是一个面向对象的程序开发语言,功能强大、易于管理、可读性强.22研制过程计算机组成原理多媒体辅助教学软件的研制过程包括了5个阶段:需求分析阶段、设计阶段、制作阶段、测试与修改阶段和软件维护阶段.23需求分析阶段[2]需求分析阶段又包括以下3个子阶段:教学对象分析、运行环境分析和可行性分析.(1)教学对象分析明确教学对象的背景、教育水平等,即给软件的使用者定位.在计算机组成原理教学软件的研制中,我们把教学对象定位在大学计算机系本科学生.他们已经具有了数字逻辑电路和汇编语言程序设计
6、等先序课的基础知识,并已经具备了计算机的基本操作能力.(2)运行环境分析主要是要搞清所开发软件的研件环境和软件环境.譬如软件有无对硬件的要求:是否需要声卡、解压卡、对内存有什么要求,背景环境是家庭、教室或机房,是否需要计算机网络支持等;软件环境主要是指对软件开发工具的性能指标的分析.(3)可行性分析主要指对所具备的软件研制人员、设备、资金,社会经济效益以及任务内容等项进行分析,并得出可行性分析结论,以决定下一步工作.24设计阶段设计阶段包括5个子阶段:教学目标分析、教学内容分析、制定教学策略、结构设计和脚本编写.下面以计算机组成原理教学软
7、件中的静态存储器单元设计为例,进行介绍.(1)教学目标分析对每一个教学单元进行明确的教学目标分析.例如我们确定静态存储器单元的教学目标是:了解静态存储器组成、掌握典型芯片的内外部结构、熟练掌握静态存储器与CPU的连接、熟悉存储器的读写工作过程.(2)教学内容分析即根据教学目标,确定CAI软件中应包括的内容.因此,确定静态存储器部分的教学内容应包括:组成、典型芯片、内外部结构、与CPU的连接和读写工作过程几部分.(3)制定教学策略根据已确定的教学目标和教学内容,选择CAI中的教学方法,及各种表现媒体.对于静态存储器单元,我们选择了讲授法、观察
8、法、练习法和实验法等教学方法,并配置了文字、声音、图形、动画等多种媒体.(4)结构设计根据以上几个阶段的分析,进行设计课件结构.如静态
