学计算机的好处篇1

（南京大学计算机科学与技术系，江苏南京210046）

摘要：说明计算机组成及其他相关课程在整个计算机系统中的位置，分析计算机组成与其他相关课程之间的前、后关系；阐述计算机组成课程教学如何为先行课程答疑解惑以及如何为后续课程奠定基础，对计算机组成、程序设计、操作系统等课程的关联内容进行具体描述。

关键词：计算机组成；课程内容关联；操作系统

文章编号：1672-5913(2015)17-0035-04中图分类号：G642

基金项目：2013年教育部一英特尔产学合作专业综合改革项目“计算机系统专业课程体系”。

第一作者简介：袁春风，女，教授，研究方向为大数据处理系统、Web信息检索与本文挖掘、计算机体系结构，cfyuan@nju．edu．cn。

1计算机组成在计算机系统中的位置

图1描述了计算机系统抽象层的转换。从图1可以看出，计算机系统由不同的抽象层构成，“计算”的过程就是不同抽象层转换的过程，上层是下层的抽象，而下层是上层的具体实现。

计算机组成课程涉及的内容主要位于图1中寄存器传送层(RTL)以上的微体系结构和ISA层次，介于软件和底层硬件电路之间的交界面上，属于整个计算机学科和计算机系统中最重要的基础核心内容。该课程是计算机专业最重要的专业基础课之一，所涉及的内容除了与数字逻辑电路、嵌入式系统等偏硬件类课程有直接关联外，还与操作系统、编译程序、高级语言程序设计等软件方面的课程密切相关。因而，在整个计算机专业教学中，该课程起着重要的承上启下作用。

计算机组成课程在整个计算机系统相关课程链中处于中心位置，该课程教学效果的好坏，对于学生建立计算机系统整机概念和培养学生分析、设计、开发、应用计算机系统的能力至关重要。该课程起到“粘合剂”的作用，在教学过程中应有机结合计算机软件和硬件，站在高级语言程序员的角度来理解计算机组成与系统结构，通过为程序员描述底层机器级行为把计算机系统中的各个抽象层联系起来。

2与高级语言程序设计课程的关联

高级语言程序必须转换为机器语言目标代码后才能在计算机中运行，其执行结果虽然由高级语言语句和所处理的数据类型及数据的值来决定，但归根到底还是由执行程序的计算机低层机器级行为决定。具体来说，在以下课程内容中可以与高级语言程序设计的相关内容建立关联。

2.1数据的表示和运算

数据的表示和运算是计算机组成课程中的基本内容，传统上该课程仅介绍各类定点数和浮点数的编码表示、非数值数据的编码表示以及相应的各种算术运算算法及其运算电路，很少把这些内容与高级语言程序中处理的数据建立关联。事实上，高级语言程序中的数据就是该课程中介绍的数据，只是从不同角度看到的数据的属性不同罢了。例如，C语言程序中unsigned型数据就是定点二进制数，int型数据就是补码定点整数，float和double型数据就是IEEE754单精度和双精度浮点数；C语言中支持的各种运算就是由该课程介绍的运算电路实现的；各种数据类型的位数就是定、浮点数编码的位数。

由于计算机中运算数据通路宽度和其他底层机器结构的限制，高级语言程序在进行数据类型转换或特定运算时会出现一些意外结果，如果不把高级语言程序中的数据及其运算与低层机器结构及机器级数据的表示建立关联，则很难理解为何会发生这些意外结果。同样，在讲述数据存放方式时，也可把大端／小端、对齐方式与具体程序及指令相关联，使学生深刻理解计算机系统各层次之间的关联。

2.2Cache的基本原理

Cache的基本原理是计算机组成课程的重要内容。虽然从程序员的角度来说，编程过程中根本感觉不到Cache的存在，但是，由于程序访问的局部性特点，引入Cache后可以保证其命中率更高，从而在绝大多数情况下可以只访问高速的Cache而使CPU访存速度加快。因此，程序设计时是否考虑访问局部性对程序的性能是至关重要的，要做一名高水平的程序员必须深刻理解Cache机制。

因为Cache对程序员透明，所以在程序设计课程中肯定不会涉及Cache问题。如果在计算机组成课程中不将Cache与程序设计关联的话，学生就不知道在编程时要考虑局部性，从而可能编写出局部性很差的程序，极大地降低程序的执行性能。

实际上，在高级语言程序设计中很多情况下都存在如何开发访问局部性的问题，也有很多程序例子可以用于分析访问局部性和程序性能之间的关系，从而更好地理解Cache的基本原理。

2.3虚拟地址空间划分

因为高级语言在计算机系统中属于操作系统以上的抽象层，高级语言程序中使用的地址，不管是代码的地址还是数据的地址，对应用程序员（即上述“逻辑地址”定义中的用户）来说都是感觉不到的。汇编语言虽然在计算机系统中属于较低抽象层，汇编语言程序员可以为代码段和数据段定义地址，但是这个地址并不是我们所说的虚拟地址。因此，即便学生有用汇编语言编写程序的经验，也无法正确理解“用户编制程序时所用的地址”这样的概念。

正确理解“虚拟地址”这个概念，对于学习虚拟存储器知识点至关重要。将虚拟地址空间的划分和程序设计中的相关概念建立关联，有助于学生理解“虚拟地址”概念，也更容易理解“所有程序使用相同的地址空间”这句话。而且，对于学生进一步理解程序设计中涉及的变量作用域和寿命等问题也有很大帮助。

2.4指令系统设计

指令集体系结构(ISA)是计算机系统中最核心的抽象层，位于软件和硬件交界面。指令系统设计是计算机组成课程中最核心的内容。传统上这部分教学着重介绍指令系统设计涉及的指令格式、操作码编码、操作类型和寻址方式问题，而不提及指令系统与高级语言之间的关系。事实上，高级语言程序作为指令系统设计的需求，它们之间是密切相关的，高级语言处理的数据及其运算就是指令中的数据及其运算，高级语言语句的实现就是若干条指令构成的指令序列的实现。因此，指令系统设计时，需要从如何满足高级语言中数据及其运算以及各类语句功能的需要出发，从如何解决高级语言功能的问题人手来讲解指令系统的相关知识点。

3与数字逻辑电路和体系结构课程的关联

通常，数字逻辑电路在计算机组成之前开设，而计算机体系结构则在计算机组成之后开设，这3门课程的内容位于计算机系统中同一层或相邻层，它们之间存在较大关联。

3.1基本运算部件

半加器、全加器和无符号加法器的内容是数字逻辑电路中的主要内容，包括SN74181芯片、SN74182芯片等都不应作为计算机组成课程的主要内容。如果在课程教学中涉及SN74181、SN74182等芯片及其级联等内容的话，其意义仅在于让学生了解现代CPU是如何用快速的先行进位方式来实现加法器的，而不需要让学生了解如何进行芯片级联，更不能让学生产生错误的认识，以为现代计算机的CPU是由芯片级联形成的。

3.2CPU的组织结构

传统课堂上，有关CPU组织的内容都是以总线式CPU作为模型机来进行讲解的，这样的模型机实际上都不能反映现实技术，现代CPU中指令的执行都采用高级流水线技术。

为了与计算机体系结构很好地衔接和关联，计算机组成课程需要细化指令流水线的执行过程。在讲解指令流水线之前给出单周期数据通路及其控制器的结构，然后在单周期处理器的基础上给出流水线处理器的结构，再在流水线处理器中分析一个指令序列中的各指令在指令流水线每个时钟周期内的数据流动过程，从而为理解指令流水线执行时可能的冒险现象以及解决流水线冒险的处理方法打下良好的基础。

3.3数据通路的定时

对于数据通路的定时，传统教学都会提到CPU的三级时序信号系统和机器周期的概念，事实上这些概念都是在引入Cache之前的处理器设计中应用的，在现代计算机中它们是过时的知识点，不应该作为主要内容，最多只是历史性或过渡性介绍内容。传统教学中很少对现代计算机中数据通路定时方式作介绍，而这个内容却是非常重要的，它是学生理解时钟周期和主频以及计算机性能等内容的基础，需要在教学中增加这部分内容。

4与操作系统课程的关联

操作系统是计算机组成的后续课程。操作系统的主要内容是如何管理计算机的资源，而计算机组成课程介绍的就是这些计算机中的资源，如CPU、存储器和I/O。操作系统需要通过硬件提供的特权指令直接对硬件底层进行控制和处理，这两门课程内容之间存在非常密切的关联。这两门课程之间的关联主要体现在以下几个方面。

4.1异常和中断处理

异常和中断是打断用户进程正常执行的两大类事件，它们的发生会引起CPU从执行用户进程的用户模式转入执行系统进程的内核模式。计算机组成课程的传统教学中，没有引入CPU运行模式的概念，学生对很多关键问题缺乏正确认识。例如，异常和中断如何引起CPU模式的切换？硬件需要为此提供哪些机制？硬件和操作系统之间如何协调处理异常和中断？中断（异常）返回指令与过程返回指令功能的差别以及它们各自在数据通路中的执行过程是什么？

为了更好地与操作系统的相应内容衔接，在计算机组成课程中应该增加或强化以下内容：严格区分内部异常和外部中断，将内部异常的内容放在介绍CPU数据通路和控制器的部分；通过分析具体指令执行过程中可能的异常事件强化内部异常的概念，并通过例子说明异常响应过程的具体操作；引入CPU运行模式，将异常响应过程与模式切换结合起来，在操作系统课程教学时回顾这部分内容并细化操作系统内核中相应的处理细节，这样，学生可以非常清晰地了解整个过程，包括相关的硬件和软件部分。

4.2虚拟存储器机制

计算机组成和操作系统课程都涉及虚拟存储器，传统教学在这两门中所讲的内容很多都是重复的。例如，两门课程都会讲3种虚拟管理方式：地址转换、页表和页表项、TLB，如果不特别强调硬件和操作系统在实现虚拟存储机制中的角色，会给学生带来困惑，不知道哪些内容属于硬件设计需要考虑的，哪些是操作系统需要考虑的。

通过将虚拟存储管理与指令执行关联起来讲解可以非常具体地说明计算机系统中硬件和操作系统之间协调完成特定任务的过程。同样，介绍TLB工作原理时也可以与指令的执行过程进行关联，让学生了解TLB缺失也是由CPU在执行指令过程中进行地址转换时发现的。如果用硬件实现对TLB缺失的处理，那么就像Cache缺失处理一样，CPU冻结当前指令的执行时序，即当前正在执行的指令被阻塞，转到相应的缺失处理控制逻辑去执行，结束后再回到当前被冻结的指令执行；如果用软件实现对TLB缺失的处理，那么就像缺页处理一样，会引起CPU执行模式的切换，调出操作系统内核进行相应处理。

4.3系统控制类指令的设计

在计算机组成课程中讲解指令系统的设计时，会提到指令系统中有系统控制类指令，但是具体有哪些指令则很少提到。事实上，这些系统控制类指令主要用于操作系统内核程序，并且与机器底层的控制有关。例如，操作系统在进程切换时，需要冲刷Cache和TLB，因此，会有一些与Cache和TLB管理相关的系统控制类指令；自陷和系统调用是从用户态向核心态转换的一种方式，因此，指令系统设计时需要有自陷指令和系统调用指令。如果在讲相关内容时，提一下系统控制类指令与进程切换和CPU模式转换等知识的关系，也可以为学生学好操作系统打下良好的基础。

4.4输入／输出系统

在计算机组成课程中，通常有一个专门的章节介绍I/O系统，而操作系统与I/O系统有着极其密切的关系。

在操作系统的设备管理程序、设备驱动程序和中断服务程序中都涉及I/O设备、I/O接口、I／0控制方式等内容，而这些是计算机组成课程的基本内容。在讲解这部分内容时如果能有意识地说明其和操作系统之间的关联，将会为学生学习后续操作系统课程打下良好基础。MIT6.004课程（ComputationStructures，相当于国内的计算机组成课程）实验8设计的实验内容很有启发性，它非常恰当地表达了计算机组成和操作系统两个课程与输入／输出系统之间的关系，对学生理解用户如何从用户进程陷入操作系统，最终由操作系统内核直接控制输入／输出设备这样的过程很有帮助。

5与编译技术课程的关联

计算机组成是编译技术课程的先行课程。编译器的功能是将高级语言程序转换为机器级代码，而机器级代码的相关内容就是计算机组成课程讲解的主要内容，因此，计算机组成和编译技术之间也有很大关联。

5.1程序的等价翻译转换

在计算机组成第一讲中通常会通过程序功能等价转换的例子来阐述计算机系统层次结构，可以通过例子让学生初步了解编译程序的概念。然后，在后续相关内容的讲解中，强调经过编译后得到的机器级程序，强调选择哪个寄存器来存放高级语言程序变量是编译器的工作，选择什么样的指令序列来实现特定高级语言程序功能也是编译器的工作，由此来强化编译程序与计算机组成相关内容之间的关联，潜移默化地强化学生的计算机系统整体概念。

5.2流水线调度与编译优化

计算机组成课程中涉及指令流水线设计，其中数据冒险和控制冒险的处理以及静态和动态流水线调度等内容都与编译优化有关。在介绍这些内容时，可以通过例子说明编译优化的概念。在编译技术课程中不会涉及计算机结构和指令系统，不会介绍这方面的编译优化技术，因此安排在计算机组成或计算机体系结构课程中讲解比较适合。

6结语

计算机组成课程内容位于计算机系统最核心的中间位置，它对学生建立计算机系统整体概念，培养学生理解、使用、设计和开发计算机系统起着非常重要的作用。在该课程的教学过程中，如果能够很好地与高级语言程序设计课程建立关联，能起到为高级语言程序设计课程答疑解惑的作用，并强化学生在程序调试、程序性能提升、程序移植和程序健壮性等方面的能力。在与数字逻辑电路和计算机体系结构课程的衔接中，还需要更加合理地安排内容，减少重复和陈旧的内容，增加必要的过渡内容。在与操作系统课程的关联部分，需要把硬件实现部分和操作系统实现部分区分开来，侧重讲清楚硬件实现部分以及硬件与操作系统之间的接口部分，把操作系统实现的部分留给操作系统课程。在与编译技术课程的关联中，应着重让学生了解编译程序与机器结构及指令系统的密切关系，并建立编译优化和指令流水线技术的关联。

参考文献：

[1]YaleNP，SanjayJP.lntroductiontocomputingsystemsfrombitsandgatestocandBeyond[M].2版．北京：机械工业出版社，2006.

[2]袁春风，张泽生，杨若瑜．计算机组成与系统结构课程建设思路与教学实践[J]．计算机教育，2012(2):62-66.

[3]袁春风，计算机组成与系统结构[M]．北京：清华大学出版社，2010.

[4]CMU.IntroductiontoComputerSystems[EB/OL].[2015-06-30].cs.cmu.edu/~213/.

学计算机的好处篇2

计算机是学校贵重财产和精密设备，为确保设备的正常运转，提高办公和教学效率，学校就计算机使用与管理特制定如下规定：

一、采购。采购计算机软硬件500元以下的，需填报申请报告，经分管校长批准购买。专项采购及金额较大的维修，应经校长办公会研究，按市财政局认可的方式定点采购。

二、配备。学校根据管理工作的需要，为相关管理人员配备专用的计算机。教师备课用计算机统一安排在电子备课室，并确保每个教研组至少一台计算机，教师不得随意使用其他教研组的计算机。教务处、会计室、工会、图书室为专用计算机，保存学校学籍、财务、信息等重要资料，任何无关的人不得随意使用和移动。

三、使用。学校计算机主要用于教育、教学和管理相关的工作，如查看、收发文件，学校各种管理，制作、下载和上传教学资源（包括课件、试卷、撰写论文），教育网络培训与学习，业务考核与考试等，与不得做与工作无关的事。在网上发文章、博客、帖子、评论以及购物、聊天等要遵守有关法律法规和网站规定，不得诽谤他人、影响学校声誉、有违社会公德和违背国家政策法规的言论，禁止利用计算机炒股或浏览、下载、打印、传播黄、赌等不健康的网络内容（含电子邮件）。老师需要打印的有关教学资料可到校长室、教导处或文印室打印。

四、管理。计算机实行专人管理、专人负责。各处室用机由处室负责人负责，教研组用机由教研组长负责，网络教室用机由信息技术老师负责。计算机使用者要妥善保管和维护好办公设备，计算机软件、硬件及其相关物品概不外借，确系工作需要的，须学校主管领导批准。未经学校同意，不准私自拆装计算机。

五、维护。学校计算机管理人员应并做好计算机采购、使用、数量等基础台帐和保养、维修等情况的技术档案；定期对计算机软硬件保养与维护，做好病毒检测和机器的杀毒工作；办公室计算机需定期清洁，做到通风透气，防水防潮，以防主机、显示器设备损坏；离开办公室要正常关闭计算机，断开电源，关锁好门窗，注意防火防盗；使用人员如发现计算机系统运行异常，应及时与计算机管理人员联系，非专业管理人员不得擅自拆开计算机调换设备配件；外带光驱、光盘、移动存储设备工作时，必须先执行杀毒程序；不得在办公室、电子备课室和网络教室内的计算机上私自安装与本职工作无关的相关软件，如发现，计算机管理人员有权不通知执行清除；完整计算机及其相关设备的报废需经专职人员鉴定、确认后，逐级审批后方可报废。

六、责任。实行计算机管理责任追究制，计算机由管理者（教研组长或各处室负责人）承包。因人为因素使用不当，造成重大损失的，需照价赔偿；设备丢失或人为损坏，应立即向学校报告，并配合学校调查原因，管理者和使用者要承担相应责任。有下列情形之一的给予批评教育、扣除考核分、赔偿等处理，情节严重的给予纪律处分：

（1）在工作时间利用计算机做与本职工作无关的事（聊天、游戏等）的；

（2）专用计算机因人为因素丢失学校重要资料的；

（3）利用计算机网络诽谤他人、影响学校声誉、有违社会公德和违背国家政策法规的言论的；

（4）利用计算机炒股或浏览、下载、打印、传播黄、赌等的不健康的网络内容（含电子邮件）的；

（5）私自外借计算机软件、硬件及其相关物品的；

（6）未经学校同意私自拆装计算机的；

（7）因使用不当或失职造成重大损失的；

学计算机的好处篇3

随着计算机科学的飞速发展，目前计算机的使用已经深入到社会的各个领域，人们希望能够更好地借助计算机完成工作，尤其是在科学研究领域，科研人员更迫切希望计算机为其研究开辟新的思路和方法。计算思维的提出是通过突出计算机处理问题的特性，引导人们从理论的角度理解计算机的行为，以便更好地使用它。然而关于计算思维这个概念，计算机学界一直存在着争议，主要以ACM的前任会长PeterJDenning和2003年图灵奖获得者PeterNaur为代表。“计算思维”（ComputationalThinking）的争议，关键在于对“计算”（Computation）一词的理解。什么是计算？目前没有明确唯一的定义，但一般的理解是，计算可看做一种信息状态到另一种信息状态的转变过程，其中包含信息的传递和变化。比如，在计算机程序设计里，一组输入到一组输出，其中的变化过程就是计算。然而在生物学领域有个著名的中心法则，即DNARNA蛋白质，现代分子生物学研究表明，DNA、RNA、蛋白质都是由其编码序列决定的，它们之间的变换存在着信息的传递，科学家们认为这也是一种计算。周以真教授关于计算思维的定义，显然是将计算限定在计算机科学领域，这样是否会导致人们对计算认识的局限甚至是误解？Denning教授指出：“计算思维并不是计算机科学唯一和独有的特征，如果不谨慎地认识和看待它，将会把人们引向思维的陷阱”。同时，他认为计算作为信息的处理过程，在自然界中是无处不在的，计算机的计算只是众多计算中的一种形式。计算机可以帮助人们完成很多任务，导致人们对它寄予过高的期望，周以真教授认为应该将计算思维变成常识。但是，这种美好的愿望忽略了一个基本的事实——计算机本身的局限性。

目前的计算机是以图灵机为基本模型，Naur教授在Computingversushumanthinking一文中论证了这种计算机并不能描述人的思维，它只是描述现实世界的一种形式。这种观点从根本上说明了当前计算机在处理信息能力上的局限性。当然，我们不能预测计算机以后能否完全描述和模拟人的思维，但是在目前的架构下是不能实现的。计算机虽然能帮助我们解决很多现实的问题，但不能期望它是万能的，我们要了解目前计算机科学的研究边界。Naur教授的研究还表明，图灵模型不足以描述人的智能，如何使机器具有人的智能，可能还需要从不同的角度去研究，比如生物学的角度或非数字的形式。上述两位教授提出的质疑，实质上是计算思维定义的延伸，即计算不能仅指计算机科学范畴内的计算，目前计算机科学的基础概念也不足以描述所有的计算。计算思维的定义是从目前计算机科学所处的水平和角度提出的概念，这个概念可以概括当前计算机工作的特点，但如果作为一种思维方式进行推广，可能会在某种程度上限制人们的思维。从另一个角度看，计算思维概念的提出具有非常积极的意义，它从一定程度上简明扼要地指出了计算机科学的核心和本质问题，为其他科学领域的研究人员深入学习和理解计算机科学提供了很好的目标与方向。综上所述，计算思维目前还是一个处于研究和探索的定义或概念，有待发展和完善，因此，我们在将此概念运用到大学计算机基础教学改革中时，应注意此概念涵盖的范围。

2计算思维与大学计算机基础教学改革

在当前的信息化社会中，计算机作为信息处理的主要工具已成为人们生活、学习和工作必不可少的帮手，因此，在各个层次的教育中，计算机基础教育都是非常必要的。但是，在以往计算机教学的过程中，不论是教学方法还是教学内容都存在着“狭义工具论”的问题，即仅把计算机作为工具，产生的后果是，学生只能机械地操作计算机而不能灵活地使用计算机解决问题。从另一个角度看，工具论的教学思维导致了计算机基础教学思想不明确，老师和学生热衷于追逐新技术、新方法，多年的计算机基础教育并没有形成稳定的课程知识体系和科学的课程知识结构，这都是教学中亟待改革的弊端。把计算思维引入计算机基础教学改革的研究即是针对这一弊端提出的解决思路。计算思维强调运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及行为理解，正好指明了计算机基础教育不应只停留在工具使用层面，而应深入地培养学生运用计算机科学解决问题的能力。然而，如何才能培养学生的计算思维能力？计算思维不能只是抽象的概念，我们需深入思考一下计算思维的内涵，再结合计算机基础教学的实际对其进行全面的分析。我们知道一种思维的形成不是通过一两门课程的学习就能构建起来的。具体到计算思维，按照其定义，计算思维是运用计算机学科的基础概念进行问题求解的，而计算机学科求解问题通常有3个过程：①理论（数学）；②抽象（模型）；③设计（工程）。具备这3个过程的计算机基础知识课程至少包括离散数学、算法分析理论、计算机组成原理、数据结构、程序设计方法学以及至少一种程序设计语言。目前，我国的大学计算机基础教学属于公共基础课程，其课时和教学内容都很有限，一般在1~3个学期内完成，每个学期开设一门计算机相关课程，大概总学时不会超过200学时。如果按照上文的方式引入以计算思维为主的教学，其课时至少要翻一倍，且这种调整涉及所有专业，其可行性有待商榷。况且，课程的深度与难度也不是所有专业的学生都能适应的。因此，通过大幅增加教学内容和加深教学难度的方式来培养计算思维，其实施难度较大。怎样才能将计算思维的理念有效地运用到大学计算机基础教学中去呢？计算思维涵盖的内容非常广泛，如果笼统地强调计算思维能力的培养，在教学实践中难以落实。

根据学生专业的特点以及对计算机知识需求的层次不同，教师可以将计算思维能力进一步分解与细化，实现在不同层次上培养学生的计算思维能力。计算思维能力由浅到深可分为3个层次：操作能力、信息处理能力、问题求解能力。操作能力是指运用计算机应用程序的能力，非计算机专业的学生使用计算机解决实际问题，只有在熟练操作机器的基础上才可能进一步了解机器。操作能力是计算思维最基本的内容。计算机的操作系统众多，应用程序更是成千上万，操作能力的培养关键是能够举一反三，培养学生的自学能力。这个阶段的学习应以上机训练为主，学生学习若干个应用程序的使用，并自学几个应用程序，达到自行掌握应用程序的能力。信息处理能力是指主动运用计算机存储、传输、管理和处理各类信息的能力。在这个层次，我们首先应该让学生掌握计算机硬件结构、数制编码、网络基础、数据库基础等基本问题，注重培养学生从信息处理的角度理解并应用这些知识，引导他们以计算机学科的眼光看待和处理生活中的信息，培养学生主动运用计算机进行信息处理的能力。问题求解能力是指运用计算机求解实际问题的能力，即将实际问题化为计算机能够求解的方式。对于非计算机专业的学生，我们主要通过讲授程序设计语言让他们理解和运用计算机求解问题的方式，培养他们发现问题的能力，发现计算机与自身专业的结合点。

3从知识教学向思维教学转变

计算机基础教学的传统教学模式以老师为主体，将计算机的相关知识传授给学生，先讲基础理论知识，再教相关软件的应用，这是典型的知识教学模式。知识教学侧重于学习现成的知识结论、技巧和方法，忽视了学科基本方法和基本精神的培养与训练，这也正是造成计算机基础教学种种弊端的根源。思维教学强调在教学环节中对学生进行思维的训练。美国心理学和教育学专家RobertJSternberg指出：思维教学的核心理念是培养聪明的学习者，教师不仅要教会学生如何解决问题，也要教会他们发现值得解决的问题。以往的教学重视如何将知识与技能传授给学生，学生被动接受，并没有主动思考。思维教学强调以问题为核心，问题可以是老师提出的问题也可以是学生提出的问题。教学模式主要以“提出问题—分析问题—解决问题”为主，辅以理论知识的介绍。在问题的提出、分析、解答过程中需要学生参与，极大地调动了学生的积极性；在思考的过程中由老师引导学生进行思维训练。发现问题需要有实践做基础，因此，思维教学中创设情境是非常必要的。大学计算机基础教学可以依据思维教学理论制定相应的思维教学实施步骤。在讲授操作系统这个知识模块时，教师往往一开始就是讲操作系统的原理、特征与分类等基础知识，学生一般难以接受，尤其不能理解进程、并发、虚拟等概念，更别说提出自己感兴趣的问题了。然而，思维教学模式先创设情境，从现在学生熟悉的智能手机入手，再教学生使用Windows操作系统，让学生了解操作系统的作用。在初步了解的前提下，适当地提出问题：操作系统怎么进行设备管理？为什么“死机”的情况下，可以通过结束任务或进程恢复机器？任务管理器管理的是什么？学生在使用的过程中也会提出很多他们感兴趣的问题。教师在对这些问题进行分析和解答的过程中，将操作系统的基础知识传授给学生。整个学习过程里，学生不仅学到了操作系统是什么，怎么运行，也了解了操作系统为什么这么做，从而培养了从计算思维的视角认识和理解操作系统的能力。

4结语

学计算机的好处篇4

1.1有利于提高学生的重视程度

教学过程中发现还是有不少人只是将计算机课程看成一个基础教育的辅助课程。将来的社会是一个信息化高度成熟的社会，离开了计算机将会举步维艰，如何引起学生对计算机学习的足够重视，对其将来的发展非常重要。现代社会表明，不能使用现有的信息化资源，将会非常难以在社会立足，而作为信息化技术的终端———计算机，更是成为日常生活的伴侣。通过信息化展示计算机在社会各个方面的应用来引起学生对计算机学习的足够重视。常常使用各种信息化资源甚至裁剪一些高科技电影才让学生们看到计算机的便利性和必要性，让学生明白将来无论对计算机有兴趣还是没有兴趣，无论你将来从事计算机相关的行业还是与计算机关系不大甚至无关的行业，你都离不开计算机。无论你将来从事任何行业，熟练的使用计算机及其相关的资源都是必不可少的。

1.2有利于整合优势教育资源

教育行业是与我们每个人都是息息相关的，在教育的形式方面在近几年来也是在不断的发生着改变，我们由于不同的原因使得我们进行学习的角度以及时间都变得个性化，正是因为这样，我们的教育行业就要更加的与计算机教育相结合，通过资源共享，以及远程教育进行教学，从而满足人们的实际的要求。怎样将我们教育的各个小块进行很好的拼补，最终实现人们的各方面的要求是我们进行整合教育的中心。

2信息技术教育与计算机教育整合的注意点

网络技术的飞速发展，使得大多数的学生在接受学校教育之前已经开始接触电脑。这给计算机教育带来一些好处，也带来一些问题。好处是很多的学生刚开始的时候对计算机课程抱有很大的热情，坏处是很多学生在接触计算机教育一段时间以后，发现计算机课程不仅仅是上网和玩游戏之后，就会失去这种热情。如何利用现有的信息化技术正确引导学生的学习兴趣和主观能动性，纠正某些对计算机不正确的观点成为计算机教育的一个重要课题。

2.1要形成正确的计算机课程的认识

在很多的地方进行计算机课程开展出现了很大的问题，老师的态度不够认真负责，同学们感觉没有实际的效果，这样的情形就导致了我们的计算机课程形同虚设，大大的浪费了资源，针对于这样的情况我们需要做好以下几点：第一，提高老师的教学态度。在课堂的绝大时间的主角是老师，所以老师一定摆平心态，进而使得激情的投入教学；第二，个性化的课程。我们进行教学不能只按课本开展，要很好的联系实际，进而使得学生们感觉教学是有用的；第三，学生的心态。通过思想教育使孩子真正的明白这是一门有用的课程。目前，在我国的绝大多数地方已经开展了这项工作，并且取得了良好的效果，但是还有很长的路要走，只有这样我们的较需工作才会取得更大的成果。

2.2要提高学生的主观学习愿望

在正确认识到计算机学习的重要性和必要性之后，老师需要提高学生的学习欲望。要通过各种资源来展示计算机学习的好处，而不仅仅是一个枯燥的课程。通过准备各种有趣的资源，来让学生明白计算机学习的有趣之处，而不仅仅是一个“0101”二进制数字。通过展示各种材料让学生明白计算机学习的必要性，而不是一个可有可无的课程。如此才能提高学生学习的愿望，对计算机没有太大兴趣的学生也能明白其重要性，从而提高主观能动性。

3政府部门的系统的管理

学计算机的好处篇5

【关键词】计算机视觉图像处理技术

一、引言

随着计算机技术的不断发展，在20世纪60年底产生了计算机视觉学这一学科。计算机视觉是借助计算机以及各种设备，进行生物视觉模拟的一种技术。计算机视觉学的主要任务，是借助已掌握的图片、视频等资料，进行计算与处理，和人类及其他生物的视觉过程一样，

得到相应形式的三维数据信息。计算机视觉学的发展，在工业、农业的生产中，地质勘探、天文、医学观察等领域也有着重要的应用价值。因此，视觉学的研究和应用转化受到了越来越多的重视。

二、计算机视觉学的图像分割研究

（一）数据驱动的分割研究

在计算机视觉学应用过程中，经常进行的数据驱动分割有下面几项内容：第一种是边缘检测的分割、第二种是区域分割、第三种是边缘和区域相互结合的分割。第一种基于边缘检测的分割，这种分割的基本方法：首先对检测图像的边缘点进行检测，然后根据一定的法则进行轮廓的连接，获得分割的区域。基于边缘检测的分割其难点是边缘检测时如何处理好抗噪声性能、检测的精度之间的矛盾。所以，在研究的过程中，提出了多种多尺度边缘检测的方法，按照实际问题进行多尺度边缘信息设计等方案，以获得更为合适的抗噪性能和检测的精度。第二种基于区域的分割，它的基本思想是按照图像数据的特点，将整个图像的空间划分成为几个不同的区域进行图像处理。

（二）计算机视觉学模型驱动的分割

经常使用的模型驱动分割有下面三种，第一种模型是基于动态轮廓的模型、第二种模型是组合优化模型、第三种模型是目标几何与统计模型。第一种是基于动态轮廓的模型用在进行分割目标的动态轮廓，因为其能量函数使用的是积分运算，有着很好的抗噪性能，对于目标的局部模糊也不敏感，所以其适用性很广。但这种分割方法容易收敛到局部最优，因此要求初始轮廓应尽可能靠近真实轮廓。通过组合优化的方法进行分割问题的处理，是使用一目标函数综合表示分割的相关要求以及约束，把分割变为目标函数的优化求解。因为目标函数多数情况下作为多变量函数存在的，因此可以通过使用随机优化的方法来实现。

（三）计算机视觉学图像分割的半自动方法

通过对人工参与程度的分，我们可以得出图像分割，主要有三种类型即：人工图像分割、半自动图像分割、自动图像分割等。人工图像分割指的是操作者使用鼠标，将分割区域的轮廓进行勾画的方法，人工图像分割的缺点是费时费力，而且很容易就会受到一些主观因素的影响，并且人工图像分割的可重复性较差。自动图像分割不需要借助人机交互就能完成，但是也很难实现同一批图像处理的满意分割效果。半自动分割这种形式指的是将人机交互同自动分割结合在一起，半自动分割可以实现对不同图像与处理需求的适应，并且可以大大降低计算过程的复杂性。在计算机技术不断发展的背景下，计算速度和容量有了大幅度的提升，计算机图像处理及视觉应用取得了丰硕的成果。

三、计算机视觉技术的分析

（一）以模型为研究对象的处理方法

在以模型世界作为研究对象的视觉学研究过程中，以Roberts的开创性工作作为一种标志，在他的工作过程中，引进了三维物体与二维物体成像的关系，使用较为简单的边缘特征提取、组合线段等手段和方法。他对三维关系的分析只是按照简单的边缘线段的约束关系，缺乏对人类或其他动物视觉系统感知三维空间关系的充分考虑。但是早期的这些研究工作，对计算机视觉学的研究和发展发挥了良好的促进意义，但是对于较为复杂的景物就不能够奏效。

（二）以计算理论为主体的视觉模型

随着计算机视觉研究的不断深入，在二十世纪七十年代，计算机视觉技术的研究，开始向着更为理性的阶段发展，主要表现在：不同本征特性的恢复，恢复的内容有三维形状恢复、运动恢复、光源恢复等等。研究的出发点是光学、生理学以及射影几何的视角出发，对成像及其逆等问题进行研究。在这个过程中，一些学者提出了以表示作为核心、通过算法作为中间转换过程的视觉处理模型，例如：著名的计算机视觉学研究者Marr就提出了这些观点，在他的理论里面，对表示的重要意义进行强调，并且从不同层面上对信息处理问题进行了研究。

（三）计算机视觉的应用研究

在现实生活和生产的过程中，计算机视觉主要应用在照片资料、视频资料处理上，例如：航空照片的处理、卫星照片的编译、医学领域的辅诊断、移动机器人视觉导航等等。其中，工业机器人手眼系统的研发，成为计算机视觉应用最具代表性的成果之一。因为工业生产、施工等现场等因素具有一定的复杂性，这种环境下的光照、成像特点等等可以控制，这就使得计算机视觉的应用更为简单，对于系统的实际构成有着很好的作用。移动机器人与工业机器人不同之处就是移动机器人具有一定的行为能力，这就需要研究者解决机器人的行为规划问题。在移动机器人种类、智能化水平不断提升的背景下，对视觉能力的要求也越来越高，这也使得计算机视觉有了更为广阔的应用前景。

四、结语

综上所述，计算机视觉学作为人类科技发展和社会进步的一种学科体现，在前进和发展的过程中，通过研究者和应用者的不断总结和探究，取得了丰硕的成果。在未来视觉技术发展的道路上，仍然有大量的工作需要进行研究。

参考文献：

[1]韩祥波，刘战丽.计算机图像处理技术在农产品检测分级中的应用[J].安徽农业科学，2013，（34）

[2]赵萍，李永奎，林静，白雪卫.数字图像处理技术在农产品方面的应用[J].农机化研究，2012，（11）

学计算机的好处篇6

关键词：分层教学法高职计算机应用

伴随着现今信息技术与计算机技术高速发展的趋势，在社会当中不少行业对于计算机专业人才的需求正在持续扩大。人们也普遍增强计算机应用意识。高职计算机专业重点是培养计算机专业的实用型人才。而随着高职院校教育的普及化，其招生的生源呈现出多样化的趋势，在教学实践当中针对于学生们的不同学习经历以及不同专业基础的特点，可应用分层教学法来进行教学。应用分层教学可让处于不同学习层级的学生，都可寻找到与自身学习层级相对应的学习目标，能够让学生开展有效的自主学习，可较好地促进学生的学习主动性，让学生在学习的过程当中持续进步，并获得学习的成就感，以此来进一步提升计算机教学的效率与质量。

一、分层教学法概述

分层教学法较好地体现出了因材施教的教育理念，其可在教学当中让教师按照学生所掌握基础知识情况，来划分学生的不同学习层级，并针对学生所处于的各个不同学习层级来开展科学合理的教学，可较好地创设出适宜所有学生学习实际情况的教学方法，通过这样的教学方式来促进学生的主动性，有效地提升教学效率与质量，应用分层教学法能够为处于不同学习层级的学生，量身定制的创设出适宜自我实际学习情况的学习方法与目标，使学生能够较好地体现出学习的自主性，并借助于学生的刻苦努力学习来实现既定的学习目标，应用层教学法可有效地提升学生的学习能力与综合素养。

二、应用分层教学于高职计算机教学的必要性

（一）应用分层次教学适合于高职学生的基础学习状况

高职院校学生的计算机知识水平与实际操作能力具有较大的差异性，由于学生来源不一，因此具有各不相同的计算机基础知识与技能，教师在教学当中，必须依据学生的计算机基础知识的层级、所掌握的技能水平，应用与之相对应的不同的教学策略，以此来指导处于学习层级的学生，准确定位自身在计算机学习的目标与任务。并采取适合自身学习实际情况的学习方法来进行学习。倘若教师在教学当中所应用的教学方法单一化，就难以应对处于不同学习层级的学生的学习实际情况，就会导致具有较好计算机知识水平的学生，因为教学内容的简单化，难以获得较好的提升；另外计算机基础知识薄弱的学生，则会因为教学内容较难，而感到难以理解与掌握相关的计算机知识，因此会挫伤其学习的主动性，难以在计算机学习方面获得有效地的提升。

（二）应用分层次教学适合于培养技能型人才的实际需要

高职院校作为我国培养职业人才的重要基地，必须立足于社会发展的实际需要来培养实用型的社会人才，高职院校应培养处具有较高综合素质的职业人才，在教学实践当中，应用分层次教学，可依据学生所学的不同专业，来为社会培养高素质的实用型职业人才。由于所培养的职业人才具有多元化的定位，因此必须依据学生实际学习情况，来采用不同的教学方式与方法，应用分层次教学法可使处于不同学习层级的学生能够获得整体性的提升，同时也可较好的提升学生的计算机知识水平与实际操作能力。教师可借助于分层次教学，来适时的指导学生的学习，并促进学生的学习进步，可使具有较好计算机知识水平的学生获得更高的提升。使计算机基础知识薄弱的学生能够理解掌握基本的计算机知识与操作技能。

三、在高职计算机教学当中应用分层教学

（一）按照学生实际学习情况作为分层

分层教学是按照学生的知识水平层次与实际学习情况作为分层的，因此，教师在开展分层教学前，应首先了解学生具有的计算机基础知识与掌握技能情况，依据学生的智力与非智力因素、知识水平去进行客观全面的评价，并将学生划分成各个不同的学习层级。A层级：处于此层级的学生的计算机学习能力较强，所掌握的计算机基础知识牢固，技能水平较高。具有较好的学习的主动性。B层级：处于此层级的学生计算机基础知识与技能水平一般，缺乏学习的主动性。C层级：处于此层级的学生计算机基础知识与技能水平较为薄弱，学习计算机知识的能力较弱，需要教师进行重点指导。以上所划分的这三个不同的层级，仅仅只是一种临时性的划分，并非是一成不变的划分形式，教师应按照教学当中出现的变化来适时的进行调整。

（二）按照具体的教学目标作为分层

教学目标分层应紧密联系学生的知识水平，让处于不同学习层级的学生都可较好地达成与之相对应的学习目标。教师应指导学生进行自主学习，拓展学生自身的发散性思维。教师在开展教学目标分层的过程当中，应按照处于不同学习层次的学生的实际学习情况，来设置与其知识水平相对应的学习目标，在确定了教学目标之后，就需要按照具体的目标来制定出分层次学习计划，以较好的实现分层次的教学目标。

（三）按照教学流程作为分层

在进行备课时，教师应进行备课的分层，应对于学生的实际学习情况进行深入分析与研究，按照教学大纲与分层级的教学目标的要求，来设计课堂教学当中的不同的教学内容，创设出科学合理的教案。教师应按照学生的实际学习情况来要求处于不同层级的学生。在教学当中可将处于中等学习层级的B层级学生作为基准，教师应对于处在A层级的学生，提出更高的学习要求，提升学生的自主学习能力，并提升其在计算机学习方面的创新思维与创新能力。教师应对于处在C层次的学生，教授基础知识，鼓励与促进其进步。为较好的提升学生的计算机知识水平与实际技能，应强化训练学生的上机操作。并在上机操作方面进行分层教学，教师应安排处在A层级、C层级层学生进行特殊性的操作训练。应安排处在于B层级的学生进行一般性操作训练，由于处在A层级的学生具有较强的学习能力，因此可安排其进行高难度的操作训练，能够让其获得较好的提升；可安排处于B层级的学生进行一般性操作训练，使其能够在巩固所学知识的基础上，获得进一步的提升；对于处在C层级的学生，教师应指导端正其学习态度，促进其学习的主动性，让其能够理解与掌握计算机的基础知识与技能，并通过努力学习来进行自我提升，进入上一学习层级。

（四）促进不同学习层级学生的交流沟通

在开展分层教育时，教师必须注重指导学生之间进行互动交流，由于学生处在相同的年龄段，彼此之间具有较多的共同话题，因此更容易进行有效地交流与沟通，教师应提供给学生进行学习小组合作学习的平台，使处于不同学习层级的学生都能够参与到每个学习小组当中，充分体现出分层教学在学习小组的实践应用，促进学生们互相交流学习、共同提升。应用此教学方法能够促进处于各个不同学习层级的学生获得共同提升。

四、结语

总之，将分层教学应用于高职计算机教学当中，应用多样化的教学方法，能够较好的促进学生的学习主动性，让学生在学习的过程当中不断获得学习的成就感，增强其学习自信心。有效地提升算机教学效率与质量。在教学实践当中，教师应依据学生学习的实际学习情况，来适时的指导学生进行自主学习，以此较好的提升所有学生的计算机知识水平与实际操作技能。

参考文献：

[1]朱莉莉，胡春艳.分层教学法在高职计算机教学中的应用探讨[J].数字化用户，2013，（05）.

[2]马.分层教学法在高职计算机教育中的应用策略[J].科技展望，2014，（21）.

[3]周瑾.分层教学法在高职计算机教学中的应用探讨[J].才智，2015，（21）.