“计算机组成原理”课程混合式教学模式设计_张谦.pdf

161-2023 年 3 月第 11 期Mar.2023No.11教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“计算机组成原理”课程混合式教学模式设计张 谦，纪少琪，徐诗语（广东第二师范学院 计算机学院，广东 广州 510303）摘 要 针对“计算机组成原理”课程教学改革的问题，按照“以教师为主导、学生为主体”的教学理念，以线上网络教学资源为基础，线下传统课堂面授为补充，依据课前课中课后三阶段的学习框架完成理论教学，再通过“实验+实训”双结合的方式进行实践指导，最后按照考核评定标准对学生学习情况进行考核，设计出“计算机组成原理”课程的混合式教学模式开展的教学内容，目的在于充分发挥“网络教学+课堂面授”混合式教学的优势，以提高“计算机组成原理”课程教学质量和效率，推动“计算机组成原理”课程教学的改进与创新。关键词 计算机组成原理；混合式教学；课程改革；教学模式基金项目 2020年度广东省高等教育教学改革项目“结合OBE理念的计算机组成原理课程混合式教学改革实践”（440）；2019年度广东省高等教育教学改革项目“基于SPOC混合式教学模式的构建与实践”（449）；2019年度广东省本科高校教学质量与教学改革工程项目“计算机实践教学示范中心”（18）作者简介 张 谦（1979），男，广西恭城人，硕士，广东第二师范学院计算机学院副教授，主要从事信息化教学设计与机器人控制研究；纪少琪（2001），女，广东汕头人，广东第二师范学院计算机学院2019级网络工程专业本科生，研究方向为信息化教学；徐诗语（2001），女，广东佛山人，广东第二师范学院计算机学院2019级网络工程专业本科生，研究方向为信息化教学。中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1674-9324（2023）11-0161-04 收稿日期 2022-05-26“计算机组成原理”是计算机类专业的核心课程之一，也是后续学习“计算机体系结构”“微型计算机原理”“操作系统”等计算机专业核心课程的先导基础，在计算机专业课程体系中起着承前启后的关键作用1。计算机组成原理的知识点多、内容庞杂且抽象，多年来被认为既难教又难学2。究其原因，一是学生想在有限的课堂时间内把内容全部消化，但这几乎是不可能的，因为课程的内容本身非常抽象；二是传统的课堂教学过程具有不可复刻性，学生无法反复回顾，课上不能全部理解，课后不能及时回顾，仅靠自己课上的理解和记忆进行学习，增加了学生学习这门课程的难度3。因此，在“计算机组成原理”课程教学中引入新的教学模式非常重要。混合式教学是指应用现代化信息技术来实现网络教学和传统课堂教学的优势互补，通过线上学生自学与线下课堂教学的有机结合，把学习者由浅表学习引向深度学习4-6。在混合式教学过程中，始终强调“以教师为主导、以学生为主体”的教学理念，根据教与学的实际进行教学设计，旨在通过多种教、学方式的“混合”，既发挥传统课堂中教师的主导作用，又充分体现学生在教学过程中的主体地位，从而优化教学组织，提高教学质量和效率7-8。本文针对“计算机组成原理”课程教学改革的问题，按照“教师为主导、学生为主体”的教学理念，以线上网络教学资源为基础，线下传统课堂面授为补充，依据“课前课中课后”三阶段的学习框架完成理论教学，再通过“实验+实训”双结合的方式进行实践指导，最后按照考核评定标准对学生学习情况进行考核，设计出“计算机组成原理”课程的混合式教学模式开展的教学内容，目的在于充分发挥“网络教学+课堂面授”混合教学的优势，推动“计算机组成原理”课程教学的改进与创新。一、理论教学设计（一）课前安排课前安排主要包括三个方面的工作。162-教育教学论坛2023 年 3 月1.确立教学目标，制定导学大纲。在课程正式开课前，教师对教学对象、教学内容及要求进行调查分析，确立教学目标，对章节的重点和难点知识进行提炼，按教学安排将章节内容及其重点和难点知识加以梳理，整合成课程导学大纲。2.搭建好教学资源系统。除了教师个人制作的PPT课件、导学视频等，教师还可以从信息资源与课程章节知识点掌握要求的匹配度、一致性着手，在MOOC、百度文库等网络平台上筛选合适的教学资源，要求内容至少符合90%的学生水平，重点把控章节基础知识的覆盖率是否达100%，同时章节末尾需设置有拓展思考题，用以引发学生深入思考和学习。混合式教学模式注重线上线下联动，理论与实践并举，授课多以翻转课堂为主，为此设计如图1所示的课程教学资源体系，利用超星学习通等平台展开，融合软件平台特点，设置有课堂教学资源、课程微课视频、学生自主资源三大专设模块。其中课堂教学资源模块主要由教师上传导学视频、PPT课件、教学重点和难点解析等资源；课程微课视频主要是教师线下重点讲解的部分视频，用于学生课后加强复习重难知识点；学生分享资源模块则为学生专项窗口，用于学生个人上传视频、笔记等资料。对于主动型学生，在其考核评价中可进行适当加分，以此提高学生的学习主动性。同时，针对实践教学部分，则开放学校自建的云平台，为学生提供实验实训平台，收取学生实验报告和实训报告。3.发布课前任务，制定学习清单。教师需要预先设计好每次课的学习清单，并在课前23天将概念性的知识点、重点和难点教学视频、课前练习题等资源发布到教学平台，引导学生了解本节课内容，并通过平台跟踪查看学生学习进度以督促引导学生完成课前学习，及时记录与解答学生线上提出的问题。通过课前学情分析，教师可以灵活调整教学方案，让课前、课中、线上线下教学联动，更具教学质量与成效。例如，针对 主存储器 章节的学习，制定的课前学习清单如表1所示。图1 课程教学资源体系实践教学网络课程资源课程教学大纲课程教学目标实验系统教学资源系统PPT 课件精讲视频课后作业拓展作业云平台期末考核实训课程教学资源课程微课视频学生自主视频章节课后实验课堂小组训练学习任务主存储器阅读教材计算机组成原理教材 P72-P100观看视频中国大学慕课网哈尔滨工业大学计算机组成原理（上）第四章 4.2 主存储器学习任务及目标（重难点）1.了解存储系统的层次结构、存储器分类2.理解 SRAM 和 DRAM 的工作原理及特点3.掌握对主存储器进行扩展和译码连接问题与思考1.存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？2.SRAM 和 DRAM 的工作原理是什么？3.什么是存储器的位扩展和字扩展？4.如何设计一个存储器？课前测试完成在线测试题并提交（例：SRAM和DRAM的工作原理是怎样的？什么是存储器的位扩展和字扩展？）表1 课前学习清单（二）课中安排经过课前安排的知识导入，学生已经初步掌握了本次课程所学的内容。因此，在课中教学过程中，教师应对学生进行答疑解惑，并精讲重点和难点知识。教师要充分利用课前预习相关的教学资源，灵活运用思维导图等工具进行知识回顾，对课前学习阶段中学生提出的个性化问题进行针对性答疑，解决学生在自学过程存在的知识盲点，再对重点和难点知识进行精讲。可通过引导、提问及师生探讨等形式进行互动，也可以组织小组讨163-第 11 期论，针对课前“问题与思考”或案例分析等开展小组活动，采用“分组讨论，代表汇报”“生问生答，生讲生评”的生生互动形式让学生全程参与学习，培养学生独立思考、合作、表达能力。最后教师再根据汇报内容进行总结与强化讲解，通过雨课堂等平台发布课堂测试，实时了解全部学生知识掌握情况，及时进行辅导与解答。（三）课后安排课后安排教师应注重知识点的巩固与答疑，以及课外知识的延伸。教师要及时将作业发布到网络平台，并要求学生限时完成提交，可设学生互评或教师批改的批阅方式，鼓励学生主动分享优秀作业到平台供大家二次巩固学习。除此之外，教师还可根据专业特色，选取一些课外学习资源（如视频、期刊等）上传至网络教学平台，发布名师讲座、考级考证、学科竞赛等动态供学生在线自主学习，实现课堂的向外延伸。增设延伸话题讨论，让学生相互答疑，教师进行补充总结，增强教学趣味性。另外，教师通过教学平台的学情数据，如学生观看视频及在线学习的时长、提问和参与讨论的次数等，及时掌握学生对章节知识点的掌握程度，并可对不达标的学生重新下发学习任务，直到达到教学目标。最后，教师可定期在平台发布调查问卷，从学习资源、课前学习清单、课堂教学形式及知识掌握情况等方面，收集学生对课程教学的意见，反思教学过程中的问题，对教学设计不断进行优化调整。二、实践教学设计“计算机组成原理”是理论与实践密切联系的一门课程，课程内容的大部分为抽象理论，只有通过实践验证，学生才能对理论有更深刻的理解。因此，针对“计算机组成原理”课程进行混合式教学改革，必须进行实践教学设计。设计时，教师需针对课程内容给出具体的实验项目，实践类型主要包括章节实验和实训考核两种。其中，章节实验多为验证性实验，目的在于激发学生的学习兴趣，由教师在课堂上指导学生完成，紧接着组织学生分析实验数据，并讨论实验的改进方案9。就学生而言，为了完成章节验证性实验，通常需预先了解实验内容及要求，撰写预习报告，在教师指导下完成实验步骤并进行验证，进行实验总结、改进与思考，最终提交实验报告给教师评阅。而对于课程的实训考核，一般设置在期末进行，贯穿所有课程知识点，完成实训考核任务。实训考核一般为设计性任务，学生在实训报告书中，应该阐述设计基本思路，附上设计原理图及文字说明。设计报告书的其他主要内容，要依据具体任务进行分点阐述，包含每部分设计任务所涉及的基础概念、原理解释、具体（数据）分析等，并根据实际需要进行个性化增删改减，且需附上实际调试图。三、考核评定方法教学评价是反映和检测任课教师教学效果和教学状态的手段，一般分为主观评价和客观评价。其中主观评价包括同行评议、教学督导评价、学生评价，客观评价包括教学测验、实验完成度、考试成绩等10。混合式教学模式的考核评定以过程性学习效果为主要指标，降低传统期末考试的终结性考核的占比。“计算机组成原理”的课程考核，也应按混合式教学模式制定，如表2所示。表2 考核评定体系过程性评价 60%终结性评价 40%学习测评 15%课堂表现 15%实验实训成绩（验证性实验、综合设计实验等）30%期末考试（闭卷考查、课程设计考核等）40%线上学习（观看教学视频的完成度）5%平时作业（课后作业的完成情况）10%讨论问答5%随堂测试 10%根据前述理论教学和实践教学各环节的设计，考核体系可以分为过程性评价和终结性评价。其中，过程性评价着重考查学生线上线下参与课程的程度，以及实验的效果；而终结性评价仍需按照传统考试模式进行开展。不同的地方是，终结性评价包括了课程实训内容的考核，既能体现学生对理论知识的掌握程度，又能考核学生将理论应用于实践的能力，因此考核范围也更全面。结语“计算机组成原理”课程混合式教学模式设计是为了迎合时代与科技发展的需要及当代高等教育的改革趋势，围绕“学生为主，教师为辅”的张 谦，等“计算机组成原理”课程混合式教学模式设计164-教育教学论坛2023 年 3 月教学理念，从“课前课中课后”全过程设计入手，结合“实验+实训”的实践指导，依托智慧教学系统，设计科学合理的评价体系，从而构建起一个完整的混合式教学结构，推动“计算机组成原理”课程进行教学改革与研究，进而提高课程的教学质量，可以为普通本科高校培养应用型人才的教育目标提供借鉴。参考文献1李锐,娄树勇.计算机组成原理课程教学改革与探讨J.蚌埠学院学报,2021,10(3):94-97.2 张志萍.构建应用型本科高校大数据实践教学体系 J.软件,2019,40(11):111-113.3 张俊瑞.OBE理念下“计算机组成原理”课程教学模式探索 J.计算机时代,2020(12):72-75.4 王玉芬,朱茜,陈庆燕.“计算机组成原理”线上线下混合式教学模式实践 C/新课改教育理论探究,2020:7.5 马淑萍.混合式教学模式及教师角色定位研究 J.教育信息化论坛,2021,5(6):24.6 陈朝华.计算机网络课程的混合式教学实践 J.福建电脑,2021,37(6):131.7 谢鹏寿,冯涛,杜谨泽,等.计算机组成原理混合式教学改革 J.计算机教育,2019(12):157.8 蒋雯音,杨芬红.基于尔雅平台的“SPOC+课堂”混合式教学设计与应用 J.计算机教育,2017(12):90.9 樊继东.OBE模式下BOPPPS模组在工程类课程教学中的应用：以汽车电子与控制教学实践为例 J.大学教育,2020(2):90-94.10 李锐,娄树勇.计算机组成原理课程教学改革与探讨J.蚌埠学院学报,2021,10(3):94-97.Design of Mixed Teaching Model in the Course of Principles of Computer Composition ZHANG Qian,JI Shao-qi,XU Shi-yu(School of Computer Science,Guangdong University of Education,Guangzhou,Guangdong 510303,China)Abstract:In view of the teaching reform of the course of Principles of Computer Composition,according to the teaching concept of making“teachers as the guide,and students as the center”,based on the online network teaching resources supplemented by offline traditional classroom teaching,the theoretical teaching is completed based on the three-stage learning framework of“pre-class,in-class and after-class”.And then practical guidance is carried out through the combination of“experiment+practice”.Finally,the students learning situation is evaluated according to the assessment criteria,so the teaching content of the mixed teaching model of the course of Principles of Computer Composition is designed.The purpose is to make full use of the advantages of the mixed teaching model of“network teaching and face-to-face classroom teaching”,so as to improve the teaching quality and efficiency of this course and promote the improvement and innovation of the course teaching.Keywords:Principles of Computer Composition;mixed teaching;course reforms;teaching model