朱榮剛　朱霞

【摘要】? ? 隨著信息技術(shù)及人工智能的快速發(fā)展，在新工科背景下和 OBE 理念指導(dǎo)下，以“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”混合式課程為例對(duì)教學(xué)混合模式進(jìn)行摸索與實(shí)踐，采用線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行改革。實(shí)踐證明，該教學(xué)模式在“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果，切實(shí)推動(dòng)了新時(shí)期教育教學(xué)改革。

【關(guān)鍵詞】? ? 新工科? ? 混合式教學(xué)? ? 計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

引言：

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，世界出現(xiàn)了人工智能、5G等熱門方向，各個(gè)國(guó)家相繼涌現(xiàn)出“互聯(lián)網(wǎng)+”等新產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致社會(huì)缺乏大量全新的人才。教育部等12個(gè)部委提出發(fā)展新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科，即舉全國(guó)教育之力來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)或修改全國(guó)高校的所有專業(yè)，將順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的專業(yè)進(jìn)行強(qiáng)化建設(shè)，而對(duì)于阻礙技術(shù)發(fā)展的專業(yè)進(jìn)行剔除，通過(guò)這一系列的操作來(lái)提高高校服務(wù)社會(huì)的能力，打贏本科教育攻堅(jiān)戰(zhàn)。[1]

專業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)人才培養(yǎng)模式的不斷修訂，在高校教學(xué)過(guò)程中幾乎每一年都離不開(kāi)一項(xiàng)工作，那就是每年春季開(kāi)學(xué)后的人才培養(yǎng)方案的修訂，這里面主要包括以下幾個(gè)點(diǎn)：根據(jù)當(dāng)前社會(huì)需求狗子學(xué)生的理論知識(shí)、動(dòng)手能力、專業(yè)素養(yǎng)等。針對(duì)金陵科技學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)，集中新工科應(yīng)用型人才的需求，主要培養(yǎng)學(xué)生的通識(shí)能力、專業(yè)能力、跨專業(yè)融合能力等。我們網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中深化公共基礎(chǔ)知識(shí)、提高專業(yè)知識(shí)和沖刺發(fā)展突發(fā)知識(shí)。

教學(xué)不能忽視學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，不可倔強(qiáng)地從外部到內(nèi)對(duì)學(xué)生實(shí)施知識(shí)填鴨式“填灌”，隨著知識(shí)獲取路徑的增加與編輯，各大高校公開(kāi)課的增加，如何讓學(xué)生在百家爭(zhēng)鳴的情況下在自己專業(yè)領(lǐng)域有所建樹(shù)，就是我們高校人才培養(yǎng)的重點(diǎn)了？授人以漁，還是授人以魚(yú)？還在帶學(xué)生去發(fā)現(xiàn)更大的湖海去任其獲??？就在于培養(yǎng)學(xué)生如何在已有的技能的基礎(chǔ)上挖掘新的技能，這樣有利于提高自身技能，將舊技能中揉入新技能，提出創(chuàng)新與改革，在積累舊技能的同時(shí)也練就了新技能，一箭雙雕。教師教學(xué)與學(xué)生停學(xué)不只是知識(shí)單純的傳遞，而是一個(gè)理解與消化的過(guò)程。師生之間，同學(xué)之間在校期間會(huì)針對(duì)某個(gè)具體問(wèn)題進(jìn)行討論與研究，這樣才有助于溝通與理解。

“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”作為計(jì)算機(jī)大類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在“大學(xué)生信息論”，“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”及“操作系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)”等課程之間起到承上啟下的作用。本文從金陵科技學(xué)院本科教育的背景出發(fā)，結(jié)合近6年來(lái)的課程教學(xué)實(shí)踐，對(duì)該課程教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討與改革。

一、“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”的混合式教學(xué)實(shí)踐

學(xué)習(xí)皮連生教授提出的廣義知識(shí)學(xué)習(xí)階段，采用混合式教學(xué)模式，教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為主體，教師為輔體，把教學(xué)過(guò)程分為以下三個(gè)階段：課前線上自學(xué)、課中線下教學(xué)、課后訓(xùn)練拓展，具體內(nèi)容如圖1所示[2]。

借鑒皮連生教授的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程中授課內(nèi)容為例，引入線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)施并呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的教學(xué)效果。本課程主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部組成和具體工作原理，包括基本邏輯部件、指令系統(tǒng)、中央處理器，中斷系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和I/O系統(tǒng)等。要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中5大部件的工作原理，組成方法及相互之間的關(guān)系，尤其是各組成部件有機(jī)連接構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)的方法。熟悉典型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)計(jì)以及專用集成電路 ASIC 的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)原理，為培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和使用等方面的能力打下基礎(chǔ)，也為本專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

該課程屬于新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的典型專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有鮮明的交叉性和應(yīng)用性特征。

1. 課前線上自學(xué)階段：課前 2 周在 MOOC 平臺(tái)觀看哈工大劉宏偉教《計(jì)算機(jī)組成原理》的教學(xué)視頻及配套課程資源，并布置一些作業(yè)作為線上自學(xué)任務(wù)。在學(xué)生完成線上自學(xué)后，要求學(xué)生在班級(jí)群里一起討論作業(yè)并引發(fā)更多思考，在這期間任課老師暫不參與討論，讓學(xué)生先討論起來(lái)，老師再給與方向并指導(dǎo)。

2.課中線下教學(xué)階段：課程上因?yàn)槊鎸?duì)面的關(guān)系，教師可以及時(shí)獲取到學(xué)生的學(xué)生狀態(tài)，從而得知學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果，因?yàn)樽鳛橐幻辖處煟梢钥焖俚脑谑谡n的過(guò)程中，從學(xué)生的面部微表情（輕松、凝重、困惑等）來(lái)獲知學(xué)生的成效，有點(diǎn)類似于心理學(xué)里的微表情觀測(cè)。一般上課前5分鐘會(huì)對(duì)學(xué)生MOOC學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧，對(duì)已有的知識(shí)庫(kù)進(jìn)行更新，這時(shí)老師要學(xué)會(huì)把每個(gè)知識(shí)點(diǎn)當(dāng)成珍珠，幫助學(xué)生串成珍珠項(xiàng)鏈，這樣知識(shí)點(diǎn)就夠構(gòu)成了閉環(huán)，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)就加深了。課間通過(guò)一些階段測(cè)試環(huán)節(jié)來(lái)跟蹤學(xué)生的掌握情況，比如通過(guò)問(wèn)卷答題、小論文等方式。將絕大部分知識(shí)的學(xué)習(xí)放在線上進(jìn)行之后，最寶貴的、有限的線下學(xué)習(xí)時(shí)間效果最大化。

3.課后訓(xùn)練拓展階段：總結(jié)很重要，教師先對(duì)課堂上的知識(shí)進(jìn)行思維導(dǎo)圖式的總結(jié)，采用思維導(dǎo)圖的方式有利學(xué)生一目了然，而且可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)拓展。課后要求學(xué)生自己寫(xiě)學(xué)習(xí)日志，在不看教師PPT的情況下，將當(dāng)日的知識(shí)點(diǎn)畫(huà)出思維導(dǎo)圖，并思考如何將今日的思維導(dǎo)圖承接到上一堂課的思維導(dǎo)圖，直至整個(gè)課程結(jié)束，一門課一幅圖。而且還會(huì)學(xué)會(huì)不同門課程之間的銜接關(guān)系，乃至大四畢設(shè)時(shí)可以用一副思維導(dǎo)圖將大學(xué)4年的所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行呈現(xiàn)。此外在基本任務(wù)完成后，給學(xué)生布置一些具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，即課堂教學(xué)的深度延拓。課后向?qū)W生布置《編碼：隱匿在計(jì)算機(jī)軟硬件背后的語(yǔ)言》及《三體》等題材的閱讀任務(wù)，要求學(xué)生利用周末或大小假期進(jìn)行閱讀，并要求學(xué)生在班級(jí)群里分享讀后感，以促進(jìn)大討論與大思考。通過(guò)教學(xué)模式的改革，以學(xué)生為主體，引發(fā)學(xué)生自主興趣，加強(qiáng)學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高學(xué)生利用現(xiàn)有知識(shí)處理實(shí)際問(wèn)題的能力，有利于學(xué)生創(chuàng)新觀念的形成，通過(guò)閱讀課外教材讓學(xué)生更加理解任何知識(shí)都要應(yīng)用到實(shí)際生活中才能發(fā)揮最大的價(jià)值，而不是悶頭讀死書(shū)。

二、成果

經(jīng)過(guò)六年教學(xué)的改革與實(shí)踐，“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”教學(xué)效果有了明顯的提高，主要集中在以下幾個(gè)方面：

1.自主學(xué)習(xí)大大增強(qiáng)。之前大部分學(xué)生只是依賴本門的教材和任課教師，老師講什么就聽(tīng)什么，沒(méi)有講到地方主動(dòng)忽視，沒(méi)有深挖的意識(shí)，教材只看老師推薦的，不會(huì)主動(dòng)到圖書(shū)館取尋找其他教材，通常上課就是被動(dòng)接受，不會(huì)主動(dòng)思考今天老師講解的點(diǎn)在整個(gè)課程，乃至真?zhèn)€專業(yè)中的作用與地位。在后期的改革與實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)大大提高了學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和思考的能力。學(xué)生們不僅僅滿足于指定教材中的知識(shí)，他們還通過(guò)借助其他方式，如 youtube 及 B 站等各種來(lái)源進(jìn)行問(wèn)題分析和問(wèn)題拓展。經(jīng)過(guò)這樣的訓(xùn)練，學(xué)生們的學(xué)習(xí)素養(yǎng)逐漸提高。課程后調(diào)查問(wèn)卷顯示95.12學(xué)生都認(rèn)為自己開(kāi)始自律了，開(kāi)始學(xué)會(huì)了主動(dòng)找問(wèn)題，開(kāi)啟了十萬(wàn)個(gè)為什么的意識(shí)，學(xué)會(huì)了主動(dòng)分析與解剖問(wèn)題，學(xué)會(huì)了自己動(dòng)手完成任務(wù)。

2.學(xué)生課堂的參與度明顯增加。課后調(diào)差問(wèn)卷顯示學(xué)生課堂互動(dòng)由原來(lái)的23.12%上升為98.32%，教學(xué)過(guò)程中學(xué)生十分活躍，發(fā)揮著主人翁的意識(shí)，樂(lè)于花時(shí)間琢磨困惑的地方，敢于跟教師討論，完全改變了之前沉悶的課堂氛圍。

3.學(xué)生工程意識(shí)得到提升，綜合應(yīng)用能力有所增強(qiáng)。老師以具體案例進(jìn)行任務(wù)拆分， 將一個(gè)大項(xiàng)目分割成幾個(gè)相對(duì)分開(kāi)的小人物。引導(dǎo)學(xué)生一步步地完成各階段的小任務(wù)，最終逼近最后目標(biāo)，完成整個(gè)項(xiàng)目任務(wù)。18級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)有5名學(xué)生主動(dòng)參與到教師的科研項(xiàng)目，協(xié)助導(dǎo)師采集數(shù)據(jù)，做實(shí)驗(yàn)等等;有2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)參加省級(jí)以上電子設(shè)計(jì)大賽并獲獎(jiǎng)。整個(gè)過(guò)程期間學(xué)生實(shí)踐意識(shí)得以增強(qiáng)，綜合應(yīng)用能力得到提升。

三、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)六年“計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，可以看出線上線下混合教學(xué)模式能促使學(xué)生們主動(dòng)學(xué)習(xí)，又能在授課過(guò)程中增加師生互動(dòng)，融合雙方面的技能促使學(xué)生們將理論知識(shí)換化成實(shí)踐技能，與此同時(shí)，課后專著的引讀以及落地項(xiàng)目的演習(xí)，大大提升了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，為接下來(lái)的大三大四課程實(shí)踐打下良好基礎(chǔ)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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