曹旨昊 劉三榮 張強(qiáng) 徐麗 王永 李學(xué)輝

摘要：面向工程教育專業(yè)認(rèn)證目標(biāo)要求，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程《計(jì)算機(jī)組成原理》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行改革探索，確定了以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)?；诠こ探逃龑I(yè)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的有意義的探索。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證;計(jì)算機(jī)組成原理;教學(xué)改革;教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）29-0115-02

1 引言

工程教育認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，有助于推動(dòng)我國工程教育國際化。工程教育專業(yè)認(rèn)證突出教學(xué)目標(biāo)以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以學(xué)生收獲、畢業(yè)達(dá)成情況為中心，明確要求“學(xué)生必須能夠設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案”[1-3]?！队?jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心課程，對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的奠基作用。這門課程主要講授計(jì)算機(jī)硬件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理等，知識(shí)點(diǎn)多且難。雖然主流教材的內(nèi)容涵蓋了比較全面的專業(yè)知識(shí)，但是重理論輕實(shí)踐.不能滿足工程認(rèn)證的需要，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要[4-6]。

棗莊學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科高校，近年來積極探索工程教育認(rèn)證相關(guān)工作，包括計(jì)算機(jī)類專業(yè)圍繞新版工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)開展專業(yè)建設(shè)。在此背景下，信息學(xué)院教學(xué)團(tuán)隊(duì)分析了目前《計(jì)算機(jī)組成原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題。確定了以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)工程認(rèn)證要求對(duì)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革探索[4]。

2 目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

（1）計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，而多年來課程實(shí)驗(yàn)一直是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主（如Cache的驗(yàn)證等）。學(xué)生僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的圖示，手工插線操作實(shí)驗(yàn)箱就可以完成實(shí)驗(yàn)，動(dòng)腦較少，難以真正掌握相關(guān)知識(shí)。

（2）課程實(shí)驗(yàn)考核方式過于簡(jiǎn)單，僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告確定學(xué)生成績，不能培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)反饋，許多學(xué)生即使完成實(shí)驗(yàn)后仍然對(duì)知識(shí)點(diǎn)一頭霧水，并沒有真正掌握相關(guān)知識(shí)。很多學(xué)生對(duì)照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書抄一遍就可以通過實(shí)驗(yàn)考核，不符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)

3.1 教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合工程認(rèn)證要求，參考多所高校相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該注意糾正學(xué)生“已有實(shí)驗(yàn)箱，無須硬件設(shè)計(jì)”的錯(cuò)誤觀念，注重引導(dǎo)學(xué)生：實(shí)驗(yàn)箱僅提供必備的硬件模塊（運(yùn)算器、存儲(chǔ)器等），但各模塊之間的邏輯實(shí)現(xiàn)，需要學(xué)生自主設(shè)計(jì)完成，同時(shí)需要通過模塊連線完成硬件的物理實(shí)現(xiàn)，采用從無到有、逐級(jí)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)過程。

實(shí)驗(yàn)課時(shí)共計(jì)20課時(shí)，包括五組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)難度呈現(xiàn)階梯型，由簡(jiǎn)到難，分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)是對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步加深理解，綜合型實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

3.2 教學(xué)方法改進(jìn)

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)主要通過以下三個(gè)方式。

（1）建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n。教學(xué)團(tuán)隊(duì)共建實(shí)驗(yàn)?zāi)秸n以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上傳實(shí)驗(yàn)視頻，采用線上線下混合教學(xué)模式和“慕課+理論+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法。讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有大致的了解，避免在課上學(xué)習(xí)占用大量寶貴的時(shí)間。

（2）提出有一定難度的開放性實(shí)驗(yàn)問題。學(xué)生可以利用課下時(shí)間，來到實(shí)驗(yàn)室解決問題?！队?jì)算機(jī)組成原理》作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，學(xué)時(shí)多、難度大，若僅依賴有限的課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握是十分有限的。因此需要引導(dǎo)學(xué)生利用課下時(shí)間主動(dòng)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室在非授課時(shí)間一直向?qū)W生們打開，為學(xué)生進(jìn)行開發(fā)和解決實(shí)驗(yàn)問題提供充足的學(xué)習(xí)資源。

（3）充分運(yùn)用多媒體教學(xué)手段展示抽象的實(shí)驗(yàn)邏輯過程?！队?jì)算機(jī)組成原理》難學(xué)難教是因?yàn)橛?jì)算機(jī)的工作原理涉及大量的、繁雜的和嚴(yán)密的邏輯過程，這在實(shí)驗(yàn)中尤其突出。而這些邏輯過程與時(shí)間和空間是密切相關(guān)的，而靜態(tài)的文字和圖片難以描述出抽象繁雜的邏輯過程。教師應(yīng)充分利用PPT等工具，將抽象難理解的實(shí)驗(yàn)邏輯過程用形象的動(dòng)畫表現(xiàn)出來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓教學(xué)內(nèi)容變得深入淺出。

3.3 考核標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用過程量化、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收程序的考核方式：一方面?zhèn)戎赜凇坝?jì)算機(jī)組成思維”的理論培養(yǎng)，另一方面也強(qiáng)調(diào)了實(shí)際軟硬件綜合編程實(shí)操能力的培養(yǎng)。

現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收程序讓學(xué)生針對(duì)不同問題分別進(jìn)行回答，避免有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)就是簡(jiǎn)單抄襲一下別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，促進(jìn)學(xué)生自己對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)真正掌握，同時(shí)也能檢驗(yàn)課前是否認(rèn)真預(yù)習(xí)?，F(xiàn)場(chǎng)考核設(shè)計(jì)到知識(shí)點(diǎn)很多，如：每行代碼的意義、實(shí)驗(yàn)理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析等。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，考核實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)代碼調(diào)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)等。

考核總分為100分，分為三個(gè)部分：實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)部分（20分），實(shí)驗(yàn)過程中的考核（60分），實(shí)驗(yàn)報(bào)告（20分）。實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)是為了鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有初步構(gòu)想。實(shí)驗(yàn)過程中的考核，避免有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)就是簡(jiǎn)單抄襲一下別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，考查學(xué)生真正的掌握情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，考察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)代碼調(diào)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等內(nèi)容。

4 結(jié)語

工程教育認(rèn)證是未來工程教育質(zhì)量評(píng)價(jià)的發(fā)展趨勢(shì)，工程教育質(zhì)量的提升迫切要求高校專業(yè)課程做出更多的改革與創(chuàng)新。本文通過分析《計(jì)算機(jī)組成原理》課程性質(zhì)和工程教育認(rèn)證的必要性，提出了計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等改革措施，使本課程的工程教育質(zhì)量得到了一定程度的改善和提高。但是教師和學(xué)生對(duì)工程教育認(rèn)證的理解和掌握需要有一個(gè)適應(yīng)過程，教學(xué)環(huán)節(jié)還有許多與工程教育認(rèn)證不適應(yīng)之處。適合工程教育認(rèn)證的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長期而又艱巨的任務(wù)，需要長期地研究、探索和實(shí)踐。只有在實(shí)際教學(xué)工作中，聯(lián)系學(xué)生實(shí)際情況，不斷地改革與創(chuàng)新，才能使高校人才的培養(yǎng)真正滿足社會(huì)的需求。

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【通聯(lián)編輯：王力】

作者簡(jiǎn)介：曹旨昊（1992-），男，山東棗莊人，助教，碩士，主要研究方向?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)。