實驗簡介：

信息化時代，南京中醫(yī)藥大學培養(yǎng)的中醫(yī)藥領域專業(yè)人才需要良好的信息素養(yǎng)(Information Literacy)，幫助他們在以后的學習和工作中發(fā)揮效能倍增的作用。在人類創(chuàng)造的無數工具和機械中，大部分都是幫助人類從體力上解放自己并提高效率的，只有少數是幫助人們提高提升智力效用的工具，比如紙筆和計算機?？梢援嬙诩埳系纳衿鏀祵W符號，美輪美奐的書法和繪畫，精確的工程圖樣等，人類甚至發(fā)明了五線譜將聲樂記錄下來。紙筆也許限制了人類記錄事務的表達方式，但是從來沒有限制人類的創(chuàng)造力。計算機也應該如此，現(xiàn)代計算機在表現(xiàn)形式和處理能力上幾乎沒有限制，可是我們的大學生卻大都局限于簡單的信息獲取和辦公軟件的使用，即便少數能夠掌握一些編程語言和編程工具的使用，也缺乏將計算機效能倍增作用應用于自身專業(yè)領域內的能力。所以，我們希望學生不僅僅能夠通過本實驗掌握相關知識，而且能夠體驗一種思維模式：將思考過程和步驟用計算機的表達方式呈現(xiàn)，并用計算機的執(zhí)行方式實現(xiàn)；這種思維模式包括：分解、抽象、算法、泛化、迭代和調試。大學信息技術基礎課程是大學通識課程的重要組成部分。針對學校中醫(yī)學科背景著重培養(yǎng)學生邏輯思維能力；對信息的理解、認知和利用的能力；數據核心觀和數據科學方法論。

設計原則：

實驗項目總體采用雙模塊多層次設計，一邊是CPU與RAM組合邏輯，一邊是指令執(zhí)行；結合基礎理論知識，以項目驅動方式求解實際問題，讓學生在實驗過程中，不僅掌握計算機工作原理的理論知識，還可以結合算法設計培養(yǎng)計算思維，充分發(fā)揮學生自主性。采用自主式、互動式、迭代反饋式和問題探索式等多種教學方法，實現(xiàn)以學生為中心的實驗教學理念。

1. 自主式學習教學方法

使用目的：學生通過自主學習，掌握理論大綱要求的二進制數、CPU結構、指令和指令周期、程序結構方面的學習內容。通過全面系統(tǒng)的認知環(huán)節(jié)引導學生有目的有方向的系統(tǒng)性學習。

實施過程：實驗的認知環(huán)節(jié)依據計算機組合邏輯劃分知識點，并提供層次化的學習路徑。大大強化了學習的完整性和系統(tǒng)性。

實施效果：認知實驗設計由易到難，知識水平逐層提升，符合學生自主學習的學習規(guī)律。同時，學生可以根據自己的知識水平自主選擇符合自身知識層次的實驗，充分發(fā)揮了學生的自主性。

2. 互動式教學方法：

使用目的：理解指令和邏輯單元之間的關聯(lián)關系。理解執(zhí)行效率和組合邏輯，指令集的關系。理解各個邏輯單元之間的關系。利用內部SocctCPU模型，讓學生在設計過程中對不同參數進行調整，考察對各個邏輯單元組合邏輯以及指令執(zhí)行效率的影響。充分體現(xiàn)過程分析的效果。

實施過程：例如：學生對指令寬度的位數設計可以影響通用寄存器的個數，和協(xié)處理器的指令集大小，間接影響指令執(zhí)行的速度和效率。

實施效果：提高了學生綜合思考能力，培養(yǎng)了學生計算機工程學思想，在有限的資源下最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)整體效果的思維方式。

3. 迭代反饋式教學方法

使用目的：通過求解問題的項目驅動方式，在一個真實場景中使用計算機解決具體問題，由于使用了迭代式的算法設計環(huán)節(jié)設計，使得學生可以在反復實踐中尋找最優(yōu)解。

實施過程：算法設計到指令執(zhí)行的各個步驟都是可以迭代的，每個步驟都會疊加最終效果，學生在反復實踐中完成實驗，最終實現(xiàn)最優(yōu)的優(yōu)化設計。

實施效果：允許學生反復設計設計，反復優(yōu)化，體現(xiàn)了學生的自主創(chuàng)新能力。

4. 問題探索式教學方法

使用目的：用抽象的理論知識實踐場景來解決具體的問題，為了避免讓學生在理論知識中沉浸太久，我們以真實的案例驅動程序設計的過程，從算法設計到最后實踐，讓學生掌握利用現(xiàn)有知識解決具體問題的能力。

實施過程：學生需要對一個應用題求解，并在場景中實現(xiàn)。

實施效果：充分體現(xiàn)了計算思維和數據思維。培養(yǎng)了學生的信息化素養(yǎng)。

實驗目的：

根據大學信息技術基礎教程大綱和關鍵知識點，本實驗考察程序存儲控制原理、計算機組成、CPU組合邏輯、指令與指令周期、算法設計與實現(xiàn)這幾方面的知識和應用，重點考核學生理解能力、統(tǒng)籌規(guī)劃能力和計算思維。

通過本實驗，達到以下目的：

1. 加深對存儲程序控制原理的理解，

2. 加深對各個邏輯單元的理解，分三個層次理解計算機結構：第一層次是CPU、存儲器和總線的關系，第二層次是控制器、運算器、協(xié)處理器和控制器的關系，第三層次是各個邏輯單元的組合邏輯和細節(jié)。

3. 掌握組合邏輯設計的方法

4. 加深指令和指令周期的理解，理解偽指令，微指令，指令執(zhí)行的關聯(lián)

5. 掌握問題到算法到偽指令實現(xiàn)的過程控制

6. 掌握參數設置對于計算機效能的影響，提升綜合分析、統(tǒng)籌規(guī)劃的能力

實驗要求：

1.掌握和理解程序存儲控制原理、計算機組成、CPU組合邏輯、指令與指令周期、算法設計與實現(xiàn)這幾方面的知識

2.通過迭代和調試完成算法設計

3.通過組裝和反饋實現(xiàn)結構設計

4.培養(yǎng)計算思維，統(tǒng)籌規(guī)劃能力