劉登峰　秦寧寧　徐保國(guó)

摘要：本文主要針對(duì)目前我國(guó)高校擴(kuò)招后帶來(lái)的試驗(yàn)設(shè)備與資源相對(duì)不足的問(wèn)題，面向計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程，提出了通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)在線試驗(yàn)平臺(tái)來(lái)解決試驗(yàn)設(shè)備與資源相對(duì)不足問(wèn)題，并大大提高了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐時(shí)間上的機(jī)動(dòng)性，同時(shí)作者根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)在線試驗(yàn)平臺(tái)涵蓋的內(nèi)容與開(kāi)展方式提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理試驗(yàn)課程；網(wǎng)絡(luò)在線試驗(yàn)平臺(tái)；建設(shè)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0207-02

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程在信息類專業(yè)教學(xué)過(guò)程中具有舉足輕重的作用，尤其是系統(tǒng)類課程中的計(jì)算機(jī)組成原理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程對(duì)于學(xué)生系統(tǒng)觀念的形成具有無(wú)可替代的地位。計(jì)算機(jī)組成原理是非常重要的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類核心課程，其在工科的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性學(xué)習(xí)占有舉足輕重的作用。目前，計(jì)算機(jī)組成原理的實(shí)驗(yàn)課程已不僅僅是理論課程的補(bǔ)充或附屬，而是作為一個(gè)重要的環(huán)節(jié)和關(guān)鍵組成部分越來(lái)越受重視。社會(huì)及信息技術(shù)的發(fā)展要求高校培養(yǎng)的人才不僅掌握扎實(shí)的理解知識(shí)，還要有很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力。

對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理課程來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)課程已不能滿足現(xiàn)有需求，需要新型實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)平臺(tái)來(lái)滿足課程的需求。因此，計(jì)算機(jī)組成原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是目前各高校面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。目前，雖然在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力，但是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的緊缺與實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)段的限制，使得學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)與操作時(shí)間大大縮短，不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。

目前以MOOC課程為代表的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在給傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)的同時(shí)，卻給學(xué)生們的學(xué)習(xí)帶來(lái)了極大的便利，使他們足不出戶就可以學(xué)習(xí)到最好的教師講授的最好的課程。正是由于MOOC課程帶來(lái)的沖擊，目前基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)展開(kāi)教學(xué)的研究開(kāi)始出現(xiàn)在教學(xué)改革與研究領(lǐng)域，但是目前所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革主要針對(duì)文化課程，鮮有針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的嘗試。而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程的建設(shè)應(yīng)采取網(wǎng)絡(luò)在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將為學(xué)生提供可以遠(yuǎn)程在線設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類在線實(shí)驗(yàn)課程平臺(tái)，使得學(xué)生可以在線完成課程實(shí)驗(yàn)的綜合設(shè)計(jì)與仿真。打破由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的緊缺與實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)段的限制，使得學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)與操作時(shí)間大大縮短，不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的限制。因此，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)對(duì)提高當(dāng)前形勢(shì)下本科生的質(zhì)量極為重要。

但是目前鮮有研究涉及該領(lǐng)域，作者認(rèn)為：在課程建設(shè)過(guò)程中，需要重視教學(xué)方式方法的改革以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)的建設(shè)。但是目前教學(xué)體系與模式存在以下問(wèn)題，具體包括：①教學(xué)資源不完整。在有限課時(shí)情況下，要實(shí)現(xiàn)教師少講精講，又要完成教學(xué)內(nèi)容，尤其是實(shí)驗(yàn)方面要求教師和學(xué)生用較少的課時(shí)完成必修的實(shí)驗(yàn)，且要求學(xué)生能夠理解掌握，就必須提供足夠的基礎(chǔ)教學(xué)資源，以滿足學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的需要。限于技術(shù)原因，目前，有一些基礎(chǔ)教學(xué)資源仍不能在課程網(wǎng)站上實(shí)現(xiàn)共享。②缺乏溝通與互動(dòng)平臺(tái)。知識(shí)的學(xué)習(xí)是通過(guò)“教”與“學(xué)”來(lái)完成，目前高校的授課模式注定了學(xué)生與教師的交流大多集中在課堂上，而課時(shí)的限制使得教師根本無(wú)法對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)進(jìn)行一一的解答。這造成學(xué)生在課外自主學(xué)習(xí)時(shí)，尤其是硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生在線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，遇到疑難知識(shí)點(diǎn)，無(wú)法及時(shí)與教師溝通。而目前學(xué)校使用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線答疑和討論，師生之間的課外互動(dòng)需要依靠QQ群、短信、飛信等公共網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)進(jìn)行，給師生之間和學(xué)生之間實(shí)時(shí)快捷的深度互動(dòng)帶來(lái)諸多不便。③缺少自測(cè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。雖然現(xiàn)有課程資源中有一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)例程，但尚缺乏對(duì)學(xué)生進(jìn)行手把手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)視頻及對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)點(diǎn)掌握情況的測(cè)試?yán)?，不便于師生?duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)；同時(shí)，對(duì)于一些大型課程作業(yè)，目前也缺乏師生間和學(xué)生間交流討論以及作業(yè)提交和評(píng)價(jià)的平臺(tái)。④缺少遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。目前缺少可以供學(xué)生遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生只能依靠實(shí)驗(yàn)課有限的課時(shí)動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有可靠的遠(yuǎn)程平臺(tái)供課前的預(yù)習(xí)，及課后的復(fù)習(xí)理解。對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程，學(xué)生僅靠實(shí)驗(yàn)課的有限時(shí)間無(wú)法提高動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程來(lái)說(shuō)，亟需開(kāi)發(fā)出可以供學(xué)生遠(yuǎn)程體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程的平臺(tái)。⑤無(wú)法管理與監(jiān)督。現(xiàn)有課程網(wǎng)站只是實(shí)現(xiàn)了課程資源的網(wǎng)絡(luò)化，并不能實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化，即學(xué)生只是從課程網(wǎng)站上獲取一些基本課程資源，如課件、教學(xué)錄像等，但教師卻無(wú)法跟蹤和管理學(xué)生課外學(xué)習(xí)的情況，教師對(duì)每位學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和效果缺乏考核評(píng)價(jià)方法。目前，教師對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況只能根據(jù)課外作業(yè)、課堂提問(wèn)和課堂討論時(shí)學(xué)生的表現(xiàn)加以評(píng)價(jià)，未能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的跟蹤與考察。

綜上所述，為滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要，亟需建立一種基于網(wǎng)絡(luò)的在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以綜合提供并收集各種教學(xué)資源（收集功能來(lái)自于學(xué)生們提交的各種大型課程作業(yè)），滿足師生之間和學(xué)生之間深度互動(dòng)和討論答疑的需要，記錄和統(tǒng)計(jì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況和規(guī)律，并滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握情況的自測(cè)和測(cè)試，以及大型作業(yè)的討論和提交。具體研究實(shí)施思路為：①現(xiàn)有教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)上的合理匯交。擁有現(xiàn)成的教學(xué)資源和已經(jīng)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并不是說(shuō)簡(jiǎn)單地將前者上傳到平臺(tái)上就能構(gòu)建適合本課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)。因此，在收集并上傳現(xiàn)有教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，根據(jù)本課程的特點(diǎn)，進(jìn)行二者之間的兼容與適應(yīng)性的調(diào)整是需要研究的主要內(nèi)容。②設(shè)計(jì)與建設(shè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在線平臺(tái)。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，建成可供學(xué)生遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的在線平臺(tái)。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要提供典型的演示實(shí)驗(yàn)供學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)，系統(tǒng)可提供平臺(tái)使用幫助說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果需要能及時(shí)反饋供學(xué)生分析設(shè)計(jì)。③進(jìn)一步完善課程資源。對(duì)知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行梳理，根據(jù)需要設(shè)計(jì)出三大類題目，構(gòu)建課程設(shè)計(jì)例程庫(kù)。第一類主要用于學(xué)生自測(cè)，設(shè)計(jì)為較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)例程，方便學(xué)生對(duì)在線平臺(tái)的熟悉，考查學(xué)生對(duì)單一知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)與掌握；第二類題目用于考查學(xué)生綜合分析利用知識(shí)的能力，包括方案設(shè)計(jì)及綜合分析型實(shí)驗(yàn)；第三類是大型作業(yè)和課程綜合實(shí)驗(yàn)，分別實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的CPU與編譯器，目的是培養(yǎng)和考查學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。④構(gòu)建在線自測(cè)、設(shè)計(jì)提交和評(píng)價(jià)平臺(tái)。對(duì)于以上各類知識(shí)點(diǎn)，將題目與答案分別存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。第一類知識(shí)點(diǎn)學(xué)生在完成題目后可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的自我評(píng)價(jià)，并據(jù)此安排學(xué)習(xí)進(jìn)度。如可能，在自測(cè)系統(tǒng)中，將設(shè)計(jì)類似目前大多網(wǎng)絡(luò)游戲中普遍采用的“沖關(guān)”模式，即以自測(cè)結(jié)果反饋控制學(xué)生是否可以進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，以增加自主學(xué)習(xí)過(guò)程的樂(lè)趣；對(duì)于第二類題目，該平臺(tái)將提供學(xué)生在線提交和教師在線批改功能，同時(shí)對(duì)學(xué)生完成情況具有統(tǒng)計(jì)記錄和分析功能；對(duì)于第三類題目，平臺(tái)將提供分組、組內(nèi)討論以及師生間交流討論功能。⑤構(gòu)建在線答疑與互動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)師生間和學(xué)生間的深度互動(dòng)。主要包括三個(gè)方面：一是師生可以針對(duì)某一問(wèn)題，在線展開(kāi)答疑與討論，這一點(diǎn)可以基于校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，教師組成員負(fù)責(zé)答疑；二是可以找專門(mén)負(fù)責(zé)人員將對(duì)答疑問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，反饋指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重難點(diǎn)的梳理以及例程庫(kù)等教學(xué)資源的建設(shè)和完善；三是利用互動(dòng)平臺(tái)，提高學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)綜合平臺(tái)建設(shè)的參與度。一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)課程資源共享與利用機(jī)制需要教師和學(xué)生的完美結(jié)合和彼此間深度互動(dòng)，因此，我們將利用互動(dòng)平臺(tái)，調(diào)查學(xué)生自主學(xué)習(xí)過(guò)程中的需求，并使他們成為平臺(tái)質(zhì)量評(píng)價(jià)的最直接、最有力的監(jiān)督者。⑥構(gòu)建管理與跟蹤統(tǒng)計(jì)平臺(tái)，監(jiān)督指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。構(gòu)建出的“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，可以利用學(xué)?，F(xiàn)有的“江南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)”課程登錄與管理的功能，統(tǒng)計(jì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)次數(shù)、時(shí)間等基本信息，統(tǒng)計(jì)人員可重點(diǎn)關(guān)注這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及學(xué)生參加答疑與互動(dòng)討論的情況與其課程學(xué)習(xí)效果及自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)之間的關(guān)聯(lián)性，以期總結(jié)出培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的一些基本方法和規(guī)律。

通過(guò)以上改革，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)所需要的教學(xué)資源以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)管理評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)化，構(gòu)建師生交流互動(dòng)平臺(tái)，從而重構(gòu)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)流程（教師課堂傳遞信息+學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前利用平臺(tái)仿真→學(xué)生課前獲取、吸收、消化信息+教師實(shí)驗(yàn)課堂互動(dòng)討論），轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式（教師課堂傳授知識(shí)為主→學(xué)生課外獲取知識(shí)為主），革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念（以教師為中心→以學(xué)生為中心），轉(zhuǎn)換師生角色（教師：主演→導(dǎo)演；學(xué)生：配角→主角），深化課程建設(shè)的內(nèi)涵，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)和持續(xù)學(xué)習(xí)能力的高素質(zhì)人才。

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