摘要：成果導(dǎo)向教育（OBE）在應(yīng)用型大學(xué)得到了大力推廣?！坝?jì)算機(jī)組成原理”作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程，其知識(shí)點(diǎn)之廣與理論性之深，與應(yīng)用型大學(xué)的OBE發(fā)展方向存在矛盾。為解決這一矛盾，本文探討了體驗(yàn)式學(xué)習(xí)[1]在該課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用。通過(guò)小組演繹和角色扮演等體驗(yàn)式活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生深入理解計(jì)算機(jī)組成的核心概念及其工作原理。研究結(jié)果表明，該教學(xué)方法顯著提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為應(yīng)用型大學(xué)的教學(xué)改革提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型大學(xué)；計(jì)算機(jī)組成原理；體驗(yàn)式學(xué)習(xí)；教學(xué)實(shí)踐；成果導(dǎo)向教育

隨著成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education， OBE）理念的引入，應(yīng)用型大學(xué)逐漸進(jìn)行以學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)成果的產(chǎn)出為導(dǎo)向的教學(xué)改革[2]。這對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式提出了新的挑戰(zhàn)和要求。尤其是在“計(jì)算機(jī)組成原理”這一計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程中，如何有效地結(jié)合理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用提升教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，成了任課教師面臨的重要課題。“計(jì)算機(jī)組成原理”課程涵蓋了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成部分及其運(yùn)作原理，是深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的基礎(chǔ)，也是在計(jì)算機(jī)職業(yè)道路上長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的必經(jīng)之路。然而，該課程的理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)廣泛、內(nèi)容抽象，學(xué)生往往難以理解。特別是在應(yīng)用型大學(xué)中，“計(jì)算機(jī)組成原理”課程以理論講授和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法局限性明顯，具體表現(xiàn)為學(xué)生參與度低、理論知識(shí)難以理解。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，本研究提出采用體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方法，以學(xué)生為中心，通過(guò)小組演繹和角色扮演等活動(dòng)，使學(xué)生在實(shí)際操作和模擬中深入理解計(jì)算機(jī)組成原理的核心知識(shí)和操作過(guò)程，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。此外，本研究還探索了體驗(yàn)式學(xué)習(xí)在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中的應(yīng)用效果，通過(guò)實(shí)證研究方法，評(píng)估體驗(yàn)式學(xué)習(xí)對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)參與度、加深其對(duì)理論知識(shí)的理解以及增強(qiáng)其實(shí)際問(wèn)題解決能力的有效性。

一、成果導(dǎo)向教育與“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)的挑戰(zhàn)

成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education， OBE）是一種教育理念和實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施應(yīng)以學(xué)生達(dá)成的學(xué)習(xí)成果為中心。OBE的特點(diǎn)包括明確的學(xué)習(xí)成果目標(biāo)、以學(xué)生為中心的教學(xué)策略、對(duì)學(xué)習(xí)成果的持續(xù)評(píng)估和反饋，以及根據(jù)學(xué)習(xí)成果調(diào)整教學(xué)方法。在應(yīng)用型大學(xué)中，OBE特別強(qiáng)調(diào)將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以滿(mǎn)足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。OBE強(qiáng)調(diào)如下4個(gè)問(wèn)題：讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么，為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果，如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果，以及如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果[3]。隨著成果導(dǎo)向教育（OBE）理念在應(yīng)用型大學(xué)的推廣，要求教學(xué)過(guò)程更加注重學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)成果。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程，“計(jì)算機(jī)組成原理”對(duì)構(gòu)建學(xué)生計(jì)算機(jī)“系統(tǒng)觀”起到承上啟下的作用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握計(jì)算機(jī)內(nèi)部基本組成，計(jì)算機(jī)核心部件的工作原理和各部件之間的相互協(xié)作運(yùn)行機(jī)制；掌握機(jī)器指令、微指令等相關(guān)概念和指令級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理；理解不同層次指令在計(jì)算機(jī)硬件上的執(zhí)行過(guò)程。然而，依靠課堂講授和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的傳統(tǒng)教學(xué)方法存在多種問(wèn)題：其他計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程相比，“計(jì)算機(jī)組成原理”課程理論知識(shí)與概念更加抽象，知識(shí)點(diǎn)分散在不同的章節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生往往缺乏系統(tǒng)化的概念[4]；內(nèi)容枯燥難懂，導(dǎo)致很多學(xué)生出現(xiàn)厭學(xué)情緒，學(xué)習(xí)積極性差[5]。與此同時(shí)，由于缺乏系統(tǒng)觀，學(xué)生往往難以將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

為了克服這些挑戰(zhàn)，本研究嘗試在課程中引入體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方法。通過(guò)小組演繹、角色扮演等互動(dòng)式教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在模擬真實(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，并通過(guò)主動(dòng)探索、實(shí)踐和反思，更深入地理解和掌握課程內(nèi)容。通過(guò)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要的目標(biāo)：1.提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和興趣；2.促進(jìn)學(xué)生對(duì)復(fù)雜理論和抽象知識(shí)的深入理解；3.增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)觀解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、 體驗(yàn)式學(xué)習(xí)在“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)中的實(shí)踐

（一）體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的理論依據(jù)

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)通過(guò)親身體驗(yàn)、實(shí)際操作和反思來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)。它包括設(shè)計(jì)環(huán)境、探索顯示、體驗(yàn)情緒等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)通過(guò)將學(xué)生置于更接近真實(shí)世界情境的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，使其能夠直接應(yīng)用理論知識(shí)解決問(wèn)題，從而加深理解和提升技能。特別是角色扮演的教學(xué)手段，能夠增加學(xué)生的參與性，提升學(xué)生的探索意識(shí)和理解能力[6]。因此，在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中，通過(guò)設(shè)計(jì)小組演繹和角色扮演活動(dòng)來(lái)模擬計(jì)算機(jī)工作過(guò)程，從而幫助學(xué)生理解和掌握復(fù)雜的計(jì)算機(jī)原理，并在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課程和書(shū)面練習(xí)中做到知識(shí)的融會(huì)貫通。這種策略不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，而且通過(guò)實(shí)踐探索和團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)了學(xué)生的問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維。

（二）體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)設(shè)計(jì)有效的學(xué)習(xí)情境和活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中感受知識(shí)[7]，本研究在課程中通過(guò)角色扮演的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)，將抽象的計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)具象化?；顒?dòng)利用了具體的物理模型——訂制一個(gè)80cm×80cm的亞克力板柜用來(lái)代表存儲(chǔ)體，它包含16個(gè)單元格子，每個(gè)格子代表一個(gè)存儲(chǔ)單元。學(xué)生在演繹過(guò)程中可以通過(guò)在格子里面放入或取出寫(xiě)有二進(jìn)制信息的紙條，來(lái)模擬存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作（如圖1所示）。學(xué)生以小組為單位，每位學(xué)生在活動(dòng)中扮演計(jì)算機(jī)的一個(gè)組成部分，如CPU、內(nèi)存等，通過(guò)情景演繹、合作展示，表達(dá)出一個(gè)計(jì)算機(jī)指令在各個(gè)部件中的完整執(zhí)行過(guò)程。通過(guò)這樣的親身體驗(yàn)學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生深入理解計(jì)算機(jī)的工作原理。

（三）課程內(nèi)容的融合

這項(xiàng)角色扮演活動(dòng)由任課老師安排。在概論章節(jié)介紹計(jì)算機(jī)工作過(guò)程期間，教師在課堂上引導(dǎo)幾位學(xué)生做一次示范，并且在課后布置五個(gè)不同類(lèi)型的指令（見(jiàn)表1），讓學(xué)生分組準(zhǔn)備表演。為了確保每位學(xué)生都能積極參與，教師在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，要求確保學(xué)生小組內(nèi)的每個(gè)成員都有其角色。除了選出一名主講人外，組內(nèi)的每位學(xué)生都需要演繹一個(gè)計(jì)算機(jī)的部件。在表演開(kāi)始時(shí)，學(xué)生逐一作自我介紹，說(shuō)明自己扮演的計(jì)算機(jī)組件及其功能。隨著主講人講述指令的執(zhí)行步驟，每個(gè)成員需要說(shuō)明自己作為該組件的動(dòng)作，直到指令完成。此外，主講人還負(fù)責(zé)整個(gè)表演的串聯(lián)，配合小組預(yù)先制作的PPT幻燈片，讓觀眾了解他們正在表演的指令以及每一步的操作。通過(guò)這種方式，理論教學(xué)與體驗(yàn)式活動(dòng)得到了有效結(jié)合，既保證了教學(xué)內(nèi)容的完整性，也增加了學(xué)生的參與度和興趣。

這一系列的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)響應(yīng)了OBE教育理念的要求，充分發(fā)揮了學(xué)生的自主性、創(chuàng)造性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，有效地提升了學(xué)習(xí)效果和學(xué)生滿(mǎn)意度，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中教師的主導(dǎo)地位，教師也由施教者變成了學(xué)生的輔導(dǎo)者[8]。

三、課后反饋與討論

在課程結(jié)束后，任課老師采用問(wèn)卷調(diào)查法評(píng)估體驗(yàn)式學(xué)習(xí)在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中的應(yīng)用效果。教師通過(guò)在線(xiàn)平臺(tái)分發(fā)問(wèn)卷，調(diào)查針對(duì)參與體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)的3個(gè)班級(jí)的學(xué)生進(jìn)行，收集他們對(duì)于學(xué)習(xí)參與度、理論知識(shí)理解和解決實(shí)際問(wèn)題能力的改變反饋。問(wèn)卷包括定量問(wèn)題和定性反饋（如表2），用于評(píng)估學(xué)生對(duì)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)的總體滿(mǎn)意度及其對(duì)學(xué)習(xí)成效的影響。

根據(jù)問(wèn)卷結(jié)果顯示，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)為學(xué)生帶來(lái)如下學(xué)習(xí)感受：（一）在學(xué)習(xí)參與度方面，大多數(shù)學(xué)生稱(chēng)，與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)顯著提高了他們的課堂參與度。（二）在理論知識(shí)理解方面，絕大部分學(xué)生反映，通過(guò)角色扮演和小組演繹等活動(dòng)，他們對(duì)“計(jì)算機(jī)組成原理”的核心理論知識(shí)有了更深刻的理解。（三）在解決實(shí)際問(wèn)題方面：學(xué)生普遍表示，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)增強(qiáng)了他們使用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

問(wèn)卷結(jié)果表明，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)改革，對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度、加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力方面均產(chǎn)生了積極影響。這一發(fā)現(xiàn)與成果導(dǎo)向教育（OBE）的目標(biāo)一致，即通過(guò)實(shí)踐和體驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，確保學(xué)生能夠在完成課程后達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)成果。此外，在收集問(wèn)卷的過(guò)程中，還收到了來(lái)自學(xué)生的一些有啟發(fā)性的建議，包括在特定章節(jié)（如中斷處理、指令周期等）融入體驗(yàn)式活動(dòng)，調(diào)整活動(dòng)的頻率等。這些建議為教師提供了寶貴的教學(xué)反饋，將成為學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)估和改進(jìn)的重要依據(jù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法在應(yīng)用型大學(xué)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)中面臨的挑戰(zhàn)，本研究實(shí)施了體驗(yàn)式學(xué)習(xí)手段在該課程教學(xué)中的應(yīng)用。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方式從小組角色扮演入手，建立學(xué)生的“系統(tǒng)觀”。從課后反饋的定量和定性分析結(jié)果表明，學(xué)生參與度、對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的理解程度以及解決問(wèn)題能力均有顯著提高。這種教學(xué)方法的成功實(shí)施表明，創(chuàng)新的教學(xué)方法可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和課程效果。在未來(lái)的研究中，可以進(jìn)一步探索游戲體驗(yàn)、崗位體驗(yàn)等手段[9]，并探索其在其他學(xué)科中的適用性。此外，要客觀地認(rèn)識(shí)到，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方法還需要進(jìn)一步投入教學(xué)資源并進(jìn)行教師培訓(xùn)。本研究證明了體驗(yàn)式學(xué)習(xí)能顯著增強(qiáng)以“計(jì)算機(jī)組織與原理”為代表的理論性核心課程的教學(xué)體驗(yàn)，為應(yīng)用型大學(xué)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性的課程建設(shè)與改革提供參考[10]。通過(guò)與OBE的目標(biāo)緊密對(duì)齊，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，還為學(xué)生裝備了適應(yīng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)所需的技能，推動(dòng)了學(xué)校課程建設(shè)整體水平的提升。

作者單位：關(guān)展鵬 鄧歡席 廣東白云學(xué)院 大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)學(xué)院

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