慕課背景下《計算機組成原理課程》系統(tǒng)能力培養(yǎng)方案的探索與實踐

王大剛 鐘錦 李宜兵 衛(wèi)兵

摘要：本文研究如何把智慧教學手段和優(yōu)秀的教育理念結(jié)合，充分挖掘智慧教學深層次的好處，同時在計算機組成原理教學中引入系統(tǒng)能力培養(yǎng)概念，認真打造實驗實訓項目，對《計算機組成原理》課程的改革做一些試探性的研究，提出一些辦法。

關鍵詞：智慧教學;系統(tǒng)能力培養(yǎng);實驗實訓;計算機組成原理

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）15-0176-02

互聯(lián)網(wǎng)上慕課資源鋪天蓋地，隨手可獲得國內(nèi)外眾多名校每個學科領域最好的視頻、文本、圖像等教學資源，對于大學各學科普通專業(yè)知識的獲取已變得非常容易。但是在國際上，特別是美國這樣的發(fā)達國家，每年有非常的多人擠破頭都要申請進入名校就讀，可能并不完全是去學習普通專業(yè)書本知識。網(wǎng)絡上一個湯姆調(diào)查表明：采用計算機等技術手段讓課程顯得更精彩，其實根本不重要，花里胡哨輔助學習的APP基本上沒用，不學的人還是不學。同樣，有了遠程的大量教育、慕課，即使很容易得到講課的全部內(nèi)容，不學的還是不學，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，簡單講學生是否愿意上課，就是看老師講課是否將的有吸引力和周圍同學的相互影響兩個方面。

今天，國內(nèi)的眾多高校也正在興起一股慕課高潮，傳統(tǒng)課堂在這樣的大背景下，必須要開辟新的思路。合肥師范學院近年來大力推廣智慧課堂、打造金課等項目，支持老師們利用IT手段參與到傳統(tǒng)課堂教學過程中國來，這種新的教學理念和技術的引入增加了互動，而且活躍了課堂氛圍。但是從最近兩年的期末考試的部分統(tǒng)計成績來看，實施了智慧課堂同傳統(tǒng)課堂的平行班級相比，學生成績提高的并不明顯，而且學生上機編代碼的能力也未見明顯改善。從工程實踐角度來看，真正衡量計算機專業(yè)學習效果應該是編程能力和工程思維，在專業(yè)課學習中，有句話實說：理論知識再怎么熟練，如果不去Coding，把代碼寫出來，理論知識對于工科性質(zhì)的計算機專業(yè)是毫無作用的。

2018年主持校級重點質(zhì)量工程項目《計算機組成原理智慧課堂》，從實施的情況來看，對于課堂氣氛的活躍，學生的參與度方面確實有了很好的提高，但是大部分學生很少主動學習，同時很難對不同層次和接收程度的同學實行差異化培養(yǎng)，利用現(xiàn)有的實驗實訓方案，同學的動手能力和實驗水平也未見明顯改善;另外學生在學習過程中，沒有一個完善的知識體系，遇到問題很難從比較高層次想問題和解決問題。因為知識點可以課下自己學，而知識體系，需要老師幫助搭建。

2016年開始國內(nèi)很多高校從多年的實驗教學的實踐出發(fā)，提出計算機專業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)概念，計算機組成原理是系統(tǒng)能力培養(yǎng)課程群中承上啟下的一門專業(yè)課，提出以MIPS CPU原理為核心目標，打通核心課程間知識的承接關系。所以現(xiàn)階段需要把實驗和實踐環(huán)節(jié)放到更加突出的位置，作為對智慧課堂理論教學的重要補充。另外加強學生的應用能力和動手能力，也正順應我校應用型本科高校的辦學定位和未來的發(fā)展方向。慕課、智慧課堂教學是如今IT智能時代不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢，在這樣的大趨勢下，本項目研究如何把智慧教學手段和優(yōu)秀的教育理念結(jié)合，充分挖掘智慧教學深層次的好處（而不是新概念或者形式上花哨的技術展示），同時引入系統(tǒng)能力培養(yǎng)概念，認真打造實驗實訓項目，對《計算機組成原理》課程的改革做一些試探性的研究，提出一些辦法。

1充分重視和利用學生之間的互動、交流，培養(yǎng)學生內(nèi)在驅(qū)動力，增加學習興趣，提高教學效果

在英國的一些學院制大學，老師和學生完全吃、住生活在一起，沒有固定的課本，沒有指定的教材，老師把學生分成一些獨立的討論小組，老師和學生是完全對等的地位，同學們利用開放的資源和老師和同學們自由的互動和討論。雨課堂智慧軟件分組功能的分組功能的使用，能夠比較好地調(diào)動同學的學習興趣，培養(yǎng)學生和學生之間的互動和交流關系，很好的提高學生的內(nèi)在驅(qū)動力。

本課堂采用清華大學提供的部分免費體驗平臺rain class-room（雨課堂）。智慧課堂教學模式采用“8+8流程”模式，包括教師教的8個環(huán)節(jié)和學生學的8個環(huán)節(jié)。雨課堂平臺將教學工具巧妙融人PowerPoint與手機微信全景式采集數(shù)據(jù)，驅(qū)動智慧教學。利用智慧課堂對組成原理課堂進行重新設計，圖1所示為結(jié)合雨課堂平臺的智慧課堂教學模型。2019年5月，雨課堂智慧軟件也被合肥師范學院教務處在學校范圍進行推廣。

手機進入公眾號，點擊我的一課程，進入課程列表;點擊具體的班級，進入教學日志列表;點擊分組按鈕，進入分組界面;點擊新建分組，指定分組方法;指定分組方法后，輸入組別的基本信息，即可使用。課堂授課時也可在“教師遙控器”的課堂動態(tài)中設置分組。

老師使用添加有主觀題的課件開啟雨課堂授課，講解到主觀題頁，在手機遙控器端點擊PPT右上角的“發(fā)送此題”按鈕，發(fā)送主觀題，選擇“小組作答”，可以選擇班級中已經(jīng)分好的組，也可以新建分組，發(fā)送主觀題即可。課堂推送的分組作答主觀題，每個學生均有一次提交的機會，其他學生可以在上一個提交的答案基礎上修改，小組最終的答案以最后一名學生提交的答案為準。組內(nèi)每個學生僅可提交一次。老師批復時給定小組成績，即為組內(nèi)每個成員成績。

2把實驗和實踐環(huán)節(jié)的系統(tǒng)能力培養(yǎng)放到更加突出的位置，提高到與智慧課堂理論教學同等，甚至更重要的位置

近年來，國內(nèi)眾多985高校在教學實踐過程中總結(jié)了系統(tǒng)能力培養(yǎng)的思維（以計算機系統(tǒng)思想解決問題），同時總結(jié)了計算機系統(tǒng)主要的四個核心課程的教學思維邏輯，以引導課程內(nèi)教學。系統(tǒng)能力培養(yǎng)的核心是在學生掌握計算機領域的各軟硬件部分的關聯(lián)關系基礎上，采用貫通思維邏輯，深入探索和理解計算機組成與體系結(jié)構(gòu)、邏輯電路、操作系統(tǒng)等課程知識體系，從比較高的層次對計算機系統(tǒng)進行軟硬件設計。

貫通思維在具體實現(xiàn)時采用模塊分解法，每門課程實驗設立相對獨立的模塊接口信號和統(tǒng)一標準，用于設計實現(xiàn)符合質(zhì)量要求的子系統(tǒng)，最后對每個子系統(tǒng)通過集成構(gòu)建完整系統(tǒng)。整個實驗體系由4不同層次的大實驗構(gòu)建，同時4個大實驗也由不同的小實驗組成，利用層次結(jié)構(gòu)組成所有的小實驗，分步驟、分階段讓學生逐一完成。

3進一步改變考核內(nèi)容和考核形式

學校教務部門為了評估需要，每年要求老師提交平時成績和實驗成績的考核備案模式表，老師們想了很多辦法，來評估和計算學生們的這兩項成績，但是總是很難有足夠的時間或者精力準確地完成考核。有了智慧課堂和系統(tǒng)能力培養(yǎng)方案，將從很大程度上改變這種狀況。首先制作基于B/S模式的平時作業(yè)網(wǎng)站，學生在規(guī)定的時間，登錄并完成作業(yè)的解答和提交;然后傳統(tǒng)教學制成視頻，老師有更多精力集中在課堂上，設計更多交互環(huán)節(jié)，比如進行隨堂測驗和評估打分。最后基于系統(tǒng)能力培養(yǎng)的貫通教學中所設計的實驗更加能夠分解和量化，設計出個性化的，連貫性的，貫穿始終的個性化實驗。考試以學生完成日常作業(yè)和考勤達標為必要條件，期末考試采用筆試方式。成績評定由期末考試、平時成績兩部分構(gòu)成。

4結(jié)語

課堂互動環(huán)節(jié)的增加，特別是軟件分組功能的使用，將促進同學之間、師生之間的良性互動，增進彼此了解，增加同學感情和師生感情。同學之間和師生之間的關系是教學過程中非常重要的一個因素，學生與老師建立良好關系，學生與學生之間建立聯(lián)系，相互學習，那么就從一定程度上增加了同學和老師，同學和課程之間的間接關系，學生會學的更深入，更廣泛。通過基于系統(tǒng)能力培養(yǎng)設計的組成原理實驗可以把學生變被動的驗證性學習為主動的自主設計實驗，極大地調(diào)動學生的學習積極性，發(fā)揮其主觀能動性和創(chuàng)造力。通過解決實驗過程不同階段遇見的問題，增強了學生對計算機系統(tǒng)的理解，特別提升了其硬件系統(tǒng)整體觀的認知能力，提高了學生自主解決問題的能力。