计算基础技术及导论 12

职业教育本科《计算机导论》机械工业出版社项目2：教案（职业本科16周/48学时，课堂+16学时实践）教材章节：项目2硬件基础与体系结构课次：第2周，总第2次课（3学时课堂+1学时实践）日期：（周______节______）地点：教室+云实验平台一、本次课成果目标（OBE可测）O1知识：说出CPU五大部件、RAM/ROM/CMOS区别、32位与64位地址空间差异；O2技能：完成“虚拟装机”——在Unity3D场景中5min内正确插入7大硬件并截图得分≥80；O3素养：阐述国产CPU（龙芯/鲲鹏）在“卡脖子”清单中的突破故事，完成1份300字思政微报告。二、学情分析入口：已学项目1，知道二进制，但未拆过主机；特点：动手欲望强，怕静电、怕插坏；差异：20%学生自带笔记本，80%依赖机房；女生占比35%，对“硅晶圆”概念陌生。三、教学重难点重点：CPU指令周期、内存层次结构、I/O三总线；难点：地址空间与寻址能力量化（2^n公式）、流水线冲突。四、教学策略与资源策略：BOPPPS+虚实结合任务驱动+国产芯片思政；资源：微课二维码、Unity3D“虚拟拆装”授权号、真实主机12套（龙芯ITX主板3块）、静电手环、学习通“内存层次”互动拼图、思政短片《龙芯20年》。五、教学流程（90min课堂+45min实践）本次课程教学流程如下表所示。时间教学环节教师活动学生活动评价/数据5'导入展示“2025年美国断供高端GPU”新闻，提问“国产替代缺什么？”弹幕关键词“CPU、内存、主板”词云实时生成10'明确PPT给出3条可测目标，强调“能摸到真芯片”学生齐读目标并拍照打卡完成率≥90%10'前测学习通6题（RAMvsROM、地址线数量）手机抢答正确率<70%即触发“内存层次”动画25'学习1理论板书：CPU→总线→内存→I/O金字塔；示范指令周期5步；AR动画演示流水线冲突分组填“空白流程图”并上传系统随机投屏3组30'学习2虚拟拆装教师示范Unity3D场景：7大硬件正确插槽+静电手环两人一组5min内完成虚拟装机并截图平台自动打分≥80才算过关5'后测学习通4题（含计算：32位地址空间=?GB）当场作答正确率≥85%达标5'总结思维导图回顾“CPU-内存-I/O”黄金三角学生跟读3句行业英语：motherboard,bus,bandwidth录音上传5'思政融入播放龙芯3A6000跑分对比视频300字微报告：国产CPU突破感悟点赞前5名加2分实践（45min，课后任意时段完成）任务1：云实验“内存层次拼图”——把6级存储器拖到正确延迟带宽位置，限时8min，得分≥90%；任务2：学习通“找相同”游戏——对比真实龙芯主板与Intel主板照片，标出5处差异并提交。六、差异化与帮扶•高阶：+1道FPGA流水线冲突思考题（选做），答对期末加2分；•兜底：建立“女生拆机不怕”钉钉群，女助教每晚21:00直播答疑；虚拟装机<80分学生名单即时推送，安排第3周午休补做。七、实验安全与规范（1）进入实训室必须戴静电手环；（2）断电操作“先电源后主板”，严禁带电插拔；（3）教师手持热成像仪巡检，防止主板短路发热。八、板书设计（手写投影）左板：CPU指令周期5步（取指-译码-执行-访存-写回）。右板：地址空间公式：n位地址线→2^n字节。中间：内存层次金字塔（寄存器→Cache→主存→SSD→磁盘）。九、学习通数据看板（课后教师端）（1）班级虚拟装机平均得分：84（目标≥80）✅（2）高风险学生：4人（<70分）→已推送补做+朋辈帮扶。（3）思政微报告点赞最高：李××《龙芯让“中国芯”跳动》189赞。十、课后作业（1）学习通12题（含2拓展：流水线CPI计算）；（2）预习项目3软件基础，观看微课“编译vs解释”；（3）完成“真实拆机”视频拍摄（30s内说出3个硬件名称），上传钉钉群。十一、教学反思（课后补）