陳 涵，張文宇，王 真，丁 科，謝 鈞

(陸軍工程大學(xué)指揮控制工程學(xué)院，江蘇南京210007)

0 引言

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)科技進(jìn)步、社會(huì)變革起著極其重要的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了一系列系高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生與發(fā)展。計(jì)算機(jī)硬件作為計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是學(xué)科領(lǐng)域中的重要基石。

計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)課程，在計(jì)算機(jī)學(xué)科中，屬于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)于計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展及后續(xù)學(xué)習(xí)十分重要。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)，大多采用理論課教學(xué)配合實(shí)驗(yàn)課操作的形式。但課程的教學(xué)卻有以下一些難點(diǎn)：課程知識(shí)豐富，學(xué)科原理抽象，難以直觀理解；相關(guān)學(xué)科關(guān)系密切，知識(shí)體系構(gòu)建龐雜；知識(shí)技術(shù)發(fā)展迅速；不僅注重理論知識(shí)的掌握，也注重技術(shù)能力的提升。

目前，我國(guó)高校計(jì)算機(jī)教育資源還是比較豐富的，特別是近幾年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程迅速崛起，國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)都相繼建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)課程的開(kāi)放不僅對(duì)高等教育的普及及教育公平性起到了極其重要的作用，也給傳統(tǒng)的校園課堂教育帶來(lái)了沖擊。校園課堂教育在我國(guó)教育制度中處于主導(dǎo)地位，應(yīng)該充分利用包括網(wǎng)絡(luò)課程在內(nèi)的各種教育資源。

1 網(wǎng)絡(luò)課堂分析

以MOOC(大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放在線課程)課程為例，與傳統(tǒng)課堂相比，它有著明顯的優(yōu)點(diǎn)[1]：①網(wǎng)絡(luò)課程大多是名校開(kāi)設(shè)，有一定的名校影響力，課程質(zhì)量很有保證；②網(wǎng)絡(luò)課程的規(guī)模大，學(xué)習(xí)門(mén)檻低，學(xué)生參學(xué)要求不高；③網(wǎng)絡(luò)課程是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在線課程，學(xué)生可以克服時(shí)間與空間的障礙，按自身情況安排學(xué)習(xí)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)課也可建設(shè)成網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境，以虛擬實(shí)驗(yàn)室為代表，與傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)課相比，其優(yōu)點(diǎn)為：①將實(shí)際的實(shí)踐設(shè)備虛擬化，節(jié)省場(chǎng)地與管理與維護(hù)成本，器材的維修與更新成本；②電腦程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，可以配合學(xué)生的節(jié)奏，大大減少了錯(cuò)誤操作；③學(xué)生可以克服時(shí)間與空間的障礙，按自身情況安排學(xué)習(xí)時(shí)間。

但是，網(wǎng)絡(luò)課程也有其固有的缺點(diǎn)：①網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)需要花費(fèi)很大，MOOC課程的推廣也有一定的門(mén)檻；②網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)沒(méi)有監(jiān)督體制，很大程度靠興趣與自覺(jué)，留存率一向很低；③網(wǎng)絡(luò)課程規(guī)模雖然大，但學(xué)員間的交流很少，與教師的互動(dòng)也很少，有問(wèn)題很難在線得到幫助；④網(wǎng)絡(luò)的課程設(shè)計(jì)一般以普通學(xué)生的認(rèn)知能力與接受能力為依據(jù)，沒(méi)有針對(duì)性教學(xué)。

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課堂在實(shí)際使用中也有其固有缺點(diǎn)：①虛擬實(shí)驗(yàn)室并不能真實(shí)反映實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)際情況：虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)成功率是很高的，因?yàn)閷W(xué)生是在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的理想環(huán)境中鼠標(biāo)操作；而現(xiàn)實(shí)情況下，會(huì)有許多未知的異常情況，需要學(xué)生在實(shí)際操作中具體情況具體分析，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力；②真實(shí)實(shí)驗(yàn)室?guī)Ыo學(xué)生的體驗(yàn)是虛擬實(shí)驗(yàn)室不能比擬的：在真實(shí)實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以直接接觸各種實(shí)驗(yàn)器材，而在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生通過(guò)鍵盤(pán)鼠標(biāo)完成實(shí)驗(yàn)操作，沒(méi)有真實(shí)實(shí)驗(yàn)室?guī)Ыo學(xué)生的感受直觀；③虛擬實(shí)驗(yàn)室并不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性：虛擬實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)操作，都是按程序設(shè)置固定的，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，是一種無(wú)法取代的摸索過(guò)程，在這一過(guò)程中，學(xué)生會(huì)有許多創(chuàng)造性思維的產(chǎn)生；④虛擬實(shí)驗(yàn)室很難為學(xué)生的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，融匯貫通，解決一些實(shí)際問(wèn)題，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備一定的自習(xí)能力、獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神與創(chuàng)造精神。

2 校園課堂分析

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)，往往采用理論教學(xué)為主，配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段。課堂教學(xué)，教師能夠關(guān)注到每一位學(xué)生，即時(shí)給予回應(yīng)學(xué)生的反饋，并根據(jù)學(xué)員的接受度，即時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方法，學(xué)生之間相互交流也很方便[2]。但是，課堂教學(xué)往往受到課時(shí)的限制，很多知識(shí)點(diǎn)很難講解透徹；課本教材因?yàn)槌霭嬷芷?，容易滯后；學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，因材施教往往難以實(shí)現(xiàn)；實(shí)踐課往往采用硬件試驗(yàn)箱的形式，完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，難以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力與創(chuàng)造精神，有的學(xué)生甚至只是按照實(shí)驗(yàn)步驟操作一遍，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不甚明了。若直接采用復(fù)雜的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生僅靠課堂掌握的內(nèi)容，又難以支撐完成[4,5]。

3 融合教學(xué)模式

為充分合理利用教育資源，取得更好的教學(xué)效果，現(xiàn)采取一種以分層次的教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，將網(wǎng)絡(luò)教育資源與傳統(tǒng)校園課堂結(jié)合[3]，實(shí)現(xiàn)學(xué)生階梯向上的閉合循環(huán)教學(xué)模式。整個(gè)過(guò)程包括：教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)實(shí)施、虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施，教學(xué)評(píng)價(jià)小結(jié)。

3.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)置

我國(guó)全日制本科教育，還難以全部使用小班化教學(xué)模式，課堂教學(xué)中，學(xué)生間的差異，給教師的教學(xué)實(shí)施帶來(lái)了一定的困難。為此，設(shè)計(jì)出分層次的教學(xué)目標(biāo)：①入門(mén)層：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程的自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)的一般了解；②基礎(chǔ)層：通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的操作，加深掌握課程基礎(chǔ)知識(shí)，并啟發(fā)思考；③綜合層：通過(guò)課堂反轉(zhuǎn)，教師的啟迪引導(dǎo)，使學(xué)生深刻理解重難點(diǎn)內(nèi)容，并發(fā)散思維；④提高層：通過(guò)創(chuàng)造性綜合實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題的能力[3]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)

作為在校學(xué)生預(yù)學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課程，采用SPOC(小規(guī)模私有在線課程)課程。它的固有特點(diǎn)，十分適合在教師指導(dǎo)下進(jìn)行自學(xué)：①它是小規(guī)模的，參與學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)少，便于教師的指導(dǎo)、管理、檢測(cè)，以提高留存率；②它是私有課程，參與學(xué)習(xí)的學(xué)生彼此認(rèn)識(shí)，在線學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生的交互性較好；③它有準(zhǔn)入條件，參與的學(xué)生往往是同校同年級(jí)甚至同班級(jí)的，學(xué)生的知識(shí)背景相同，接受能力相近，SPOC課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)的設(shè)置有很強(qiáng)的針對(duì)性。

SPOC課程應(yīng)該與教材一致，便于學(xué)生自學(xué)。在內(nèi)容上，則以覆蓋課程基礎(chǔ)內(nèi)容為宜，同時(shí)應(yīng)該運(yùn)用動(dòng)畫(huà)、視頻等多媒體資源，豐富拓展學(xué)生知識(shí)。教師應(yīng)該起到監(jiān)督的作用，留置作業(yè)，及時(shí)批改，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。同時(shí)，可以設(shè)置學(xué)習(xí)論壇，同一個(gè)班級(jí)的學(xué)生，彼此比較熟悉，論壇氛圍很容易活躍，教師首先應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生之間相互問(wèn)答，然后也要及時(shí)回復(fù)遺留的問(wèn)題。虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)置驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要覆蓋大部分的基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)施時(shí)，與SPOC課程同時(shí)開(kāi)放，可以作為SPOC課程的學(xué)習(xí)導(dǎo)向，同時(shí)也可以檢驗(yàn)SPOC自主學(xué)習(xí)效果。為更好地開(kāi)展后續(xù)的課堂教學(xué)，教師應(yīng)該認(rèn)真批改學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)課程作業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)，以掌握學(xué)生的預(yù)學(xué)習(xí)效果。

3.3 傳統(tǒng)校園課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

學(xué)生通過(guò)SPOC課程的預(yù)先學(xué)習(xí)，對(duì)課程內(nèi)容已有了掌握，使得教學(xué)設(shè)計(jì)可以更加靈活，同時(shí)教師也對(duì)學(xué)生預(yù)學(xué)習(xí)情況十分了解，可以據(jù)此進(jìn)行更加合適的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，靈活的采用諸如啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)或反轉(zhuǎn)課堂等形式。

3.4 課堂實(shí)踐

課堂實(shí)驗(yàn)課要避免再設(shè)計(jì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該設(shè)計(jì)綜合性、甚至創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)具有一定的復(fù)雜度，需要學(xué)生融匯貫通地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。教師應(yīng)該預(yù)先設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生選擇，也鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師負(fù)責(zé)把控實(shí)驗(yàn)難度，并配合學(xué)生進(jìn)行可行性分析。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，可以采用分組形式，每個(gè)小組的人數(shù)，參考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的分解，確保每名學(xué)生都有一塊獨(dú)立的完成部分。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)其復(fù)雜度，并不要求在一次實(shí)驗(yàn)課完成，而是以項(xiàng)目周期，組織學(xué)生完成，教師在課堂提供必要的指導(dǎo)，但更多鼓勵(lì)學(xué)生自己搜索資料，選擇器材。

此外，對(duì)于學(xué)生自己設(shè)計(jì)得較好的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，可以轉(zhuǎn)為俱樂(lè)部項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)競(jìng)賽，以激勵(lì)學(xué)生。

3.5 教學(xué)評(píng)價(jià)

(1)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)。應(yīng)采用豐富的評(píng)價(jià)內(nèi)容，包括自習(xí)評(píng)價(jià)、理論知識(shí)評(píng)價(jià)、實(shí)踐評(píng)價(jià)等部分組成：①自習(xí)評(píng)價(jià)主要根據(jù)SPOC上作業(yè)完成、虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)報(bào)告考察，另外，SPOC論壇的活躍度也在考察范圍內(nèi)；②理論知識(shí)評(píng)價(jià)主要以筆試成績(jī)?yōu)橹?，也可采用小論文等形式；③?shí)踐評(píng)價(jià)主要依據(jù)課堂綜合實(shí)驗(yàn)的完成情況考察。

(2)課程設(shè)計(jì)效果評(píng)價(jià)。教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，評(píng)價(jià)課程設(shè)計(jì)效果，并加以調(diào)整。例如，網(wǎng)絡(luò)課程需要經(jīng)常更新課程內(nèi)容，避免知識(shí)陳舊。適當(dāng)調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)梳理知識(shí)體系，課堂組織形式根據(jù)學(xué)生的具體情況及時(shí)修整。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程應(yīng)該形成使學(xué)生能夠階梯向上的發(fā)展結(jié)構(gòu)。對(duì)學(xué)生的教學(xué)效果評(píng)價(jià)，作為不斷調(diào)整改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)，將整個(gè)教學(xué)過(guò)程閉合起來(lái)，如圖1所示.

圖1 SPOC課程與傳統(tǒng)課堂教學(xué)融合的階梯閉合教學(xué)模式

4 結(jié)語(yǔ)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展帶來(lái)了社會(huì)的巨大變革，給傳統(tǒng)教育帶來(lái)沖擊的同時(shí)，也帶來(lái)了巨大的助力。SPOC網(wǎng)絡(luò)課堂與傳統(tǒng)課堂的融合，是對(duì)豐富教育資源的充分利用，要取得更大的效益，則需要不斷的思考和持之以恒的努力。