熊建芳　劉金芳　王全輝　喬付　劉忠艷

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理；課程思政；教學(xué)改革；線上線下；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（2023）14-0147-04

0 引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，智慧教育[1]新模式牽一發(fā)而動(dòng)全身，迫使計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)科及其教學(xué)內(nèi)容等再來一輪改革和建設(shè)。前幾年教學(xué)中慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、微課等教學(xué)方法不斷推陳出新，合作、共享、開放及交互等優(yōu)點(diǎn)都顯露出智慧教育的先進(jìn)性。打破傳統(tǒng)教育教學(xué)模式，線上線下混合教學(xué)模式[2]逐漸成為目前計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)的主要手段。另一方面，特殊時(shí)期（如臺(tái)風(fēng)、疫情等），網(wǎng)上教學(xué)成為剛性需求，迫使計(jì)算機(jī)專業(yè)課傳統(tǒng)教學(xué)方式向線上線下相結(jié)合模式迅猛發(fā)展。線上線下混合式教學(xué)模式[3-4]是“互聯(lián)網(wǎng)+教育[5]”的外表形式之一，可以作為高等學(xué)府教育發(fā)展的最前線。高等學(xué)校學(xué)生更加喜歡學(xué)科流行前線，融學(xué)習(xí)專業(yè)、娛樂性于一體的教學(xué)新模式。因此，高校教師不斷學(xué)習(xí)、不斷變換教學(xué)模式，以適應(yīng)新的教學(xué)任務(wù)和社會(huì)發(fā)展需求。結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)科目特點(diǎn)，尤其是計(jì)算機(jī)施教過程中理論與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的情況，探索線上線下[6-7]混合教學(xué)模式，不斷提升學(xué)生計(jì)算機(jī)理論研究和實(shí)際操作的水平。

1 教學(xué)問題分析

為響應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)需求，大多數(shù)高等學(xué)校正在循序漸進(jìn)地進(jìn)行課程方面的教學(xué)改革研究。主要研究與探索教學(xué)的內(nèi)容體系、方式方法、考核評(píng)價(jià)方式等多個(gè)方面[8]，雖然取得了一定的成果，但仍然存在許多問題，如計(jì)算機(jī)組成原理的以下問題：

1）知識(shí)點(diǎn)抽象，晦澀難懂

本課程主要講述計(jì)算機(jī)硬件部分的工作原理等內(nèi)容其中包括CPU、存儲(chǔ)器工作原理、指令系統(tǒng)及總線系統(tǒng)等內(nèi)容，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都非常抽象且難以理解，需要學(xué)生有較強(qiáng)的理論知識(shí)支撐。因此計(jì)算機(jī)組成原理這門課程普遍存在掛科率高的現(xiàn)象。

2）學(xué)時(shí)數(shù)不夠

該科目的理論知識(shí)點(diǎn)較多，計(jì)算機(jī)五大硬件部件[9-10]（運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備）的工作原理彼此獨(dú)立，又相互交融。教師采用傳統(tǒng)的填鴨式的教學(xué)方式，想要在理論學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)內(nèi)詳細(xì)透徹地講解每個(gè)硬件工作原理不是容易的事。

3）理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合不緊密

理論課上完之后，教師通常情況下為了復(fù)習(xí)前面所學(xué)知識(shí)會(huì)，讓學(xué)生做課后習(xí)題。由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備沒有及時(shí)更新，且設(shè)備老舊，實(shí)驗(yàn)課及設(shè)計(jì)課一般安排在學(xué)期結(jié)束前幾周（即理論課學(xué)時(shí)超過半數(shù)）。學(xué)生不能和所學(xué)知識(shí)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣容易對(duì)所學(xué)內(nèi)容不連貫記憶，對(duì)課程要求的知識(shí)點(diǎn)掌握不扎實(shí)，最后致使實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)課的最終效果不能達(dá)到預(yù)期。

4）學(xué)生平時(shí)成績(jī)考核方式單一

傳統(tǒng)教學(xué)方式下，對(duì)學(xué)生的考核方式只能通過考勤和作業(yè)及實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行。方式單一，對(duì)一些上進(jìn)生的考核方式不夠公平。

5）教師教學(xué)負(fù)擔(dān)過重

由于計(jì)算機(jī)原理第二章和第三章涉及大量的練習(xí)，為了審閱學(xué)生的作業(yè)，教師不得不花費(fèi)大量的時(shí)間。比如運(yùn)算器和運(yùn)算方法章節(jié)練習(xí)作業(yè)，學(xué)生的一份作業(yè)高達(dá)9頁(yè)以上，承擔(dān)兩個(gè)教學(xué)班的老師每周需要花大部分時(shí)間批改作業(yè)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。此外還要在日常通過QQ 群對(duì)110 多位學(xué)生進(jìn)行答疑，教師確實(shí)不堪重負(fù)。

在計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程中，計(jì)算機(jī)組成原理占據(jù)核心基礎(chǔ)課位置，其前驅(qū)課程有電路與模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯，后繼課程有操作系統(tǒng)、單片機(jī)等，具有極為重要的地位。但計(jì)算機(jī)組成原理課程本身具有理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多且抽象等特征，因此該課程向來以枯燥泛味著稱，難以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)課前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)導(dǎo)學(xué)、課后鞏固，一些難掌握的知識(shí)點(diǎn)學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻資料。這樣學(xué)生們可以反復(fù)復(fù)習(xí)沒有掌握牢固的知識(shí)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)內(nèi)容及方式的改革，不僅通過改變教授方式提高知識(shí)傳授的效率及效果，還要啟發(fā)學(xué)生根據(jù)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)特點(diǎn)，全面掌握整個(gè)知識(shí)體系的脈絡(luò)。從而使學(xué)生理清所學(xué)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，主動(dòng)激起心中的學(xué)習(xí)熱情，以致學(xué)生們創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力都邁上更高的臺(tái)階。這些變化將為計(jì)算機(jī)組成原理課程改革建設(shè)及其教學(xué)模式改革制定更高要求。另一方面，為了滿足突發(fā)狀況（如疫情、臺(tái)風(fēng)等）的線上教學(xué)必要需求，計(jì)算機(jī)組成原理這門課程被建設(shè)成線上教學(xué)和傳統(tǒng)線下教學(xué)緊密相結(jié)合方式。新的教學(xué)模式努力實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)[11-12]和應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況三者的有機(jī)統(tǒng)一。

2 實(shí)施方案

1）根據(jù)各章節(jié)教學(xué)要求由教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行數(shù)字化平臺(tái)的建設(shè)

以超星學(xué)習(xí)平臺(tái)作為基礎(chǔ)，將課程所涉及的內(nèi)容及每個(gè)知識(shí)點(diǎn)詳解制作成小視頻，同時(shí)把仿真實(shí)驗(yàn)視頻及習(xí)題難點(diǎn)等均制作成小視頻，通過網(wǎng)絡(luò)資源共享給學(xué)生，最后匯集成一套系統(tǒng)課程知識(shí)學(xué)習(xí)庫(kù)，讓學(xué)生在合理的時(shí)間使用。在教學(xué)過程中，通過超星平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)便利，授課教師可以把理論課程內(nèi)容結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程有序給學(xué)生進(jìn)行授課。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間及實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交時(shí)間都可以靈活安排。有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)資源合理安排時(shí)間進(jìn)行自主練習(xí)，不必像傳統(tǒng)授課方式那種模式，只能在特定的實(shí)驗(yàn)上課時(shí)間完成仿真[13-14]實(shí)驗(yàn)。通過這些步驟學(xué)習(xí)后，學(xué)生可以對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)有個(gè)直觀認(rèn)識(shí)。同時(shí)這種學(xué)習(xí)模式能滿足學(xué)生追求真理、腳踏實(shí)地的務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，進(jìn)而誘發(fā)其學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)潛能。

2）基于線上線下混合教學(xué)模式的課程建設(shè)及教學(xué)方法

計(jì)算機(jī)組成原理和其他計(jì)算機(jī)類專業(yè)課一樣具有很強(qiáng)的知識(shí)系統(tǒng)性的特性，理論聯(lián)系實(shí)際較密切。且相關(guān)技術(shù)更新如摩爾定律一樣快，前沿動(dòng)態(tài)和時(shí)事政治一樣時(shí)效性非常強(qiáng)，故外延知識(shí)和前沿技術(shù)都需要在課前做好充分準(zhǔn)備。這些外延知識(shí)可以整合碎片化學(xué)習(xí)方式來配合傳統(tǒng)教學(xué)，適合課外時(shí)間學(xué)習(xí)作為補(bǔ)充。鑒于以上所述，計(jì)算機(jī)組成原理這門課程非常適合線上線下混合教學(xué)模式。智慧教育教學(xué)模式是通過互聯(lián)網(wǎng)，將現(xiàn)代化多媒體技術(shù)、大數(shù)據(jù)及信息技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，讓在線資源、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與以往的課堂教學(xué)方式互為補(bǔ)充。線上線下教學(xué)模式中，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)上共享部分，而且可以合理安排時(shí)間，甚至反復(fù)學(xué)習(xí)。同樣，線上線下混合教學(xué)模式是外在的、客觀的且容易實(shí)現(xiàn)，我們還需花時(shí)間和精力在上課模式、上課方法及內(nèi)容等方面，保持形式和內(nèi)容互為一致。

混合教學(xué)模式中使理論課與實(shí)驗(yàn)課相互糅合在一起，同時(shí)兼顧創(chuàng)新，并把思政教育[15-16]加入具體知識(shí)點(diǎn)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新合作能力，線上線下混合式計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)方法架構(gòu)見圖1。圖中線上教學(xué)模塊和教學(xué)內(nèi)容模塊可以根據(jù)書本內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)自主設(shè)計(jì)。比如，計(jì)算機(jī)組成原理中計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、指令系統(tǒng)、控制器和總線系統(tǒng)等，分別按知識(shí)點(diǎn)錄制講解微視頻資料等，在合適的知識(shí)點(diǎn)加入思政教育。通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)，老師授課及學(xué)生學(xué)習(xí)天然合一，成為一體。通過超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，吸收互聯(lián)網(wǎng)共享資源。補(bǔ)充外延知識(shí)點(diǎn)、課堂課件等豐富的學(xué)習(xí)資料，如巨型機(jī)排名等視頻、衛(wèi)星飛天等珍貴資料，尤其要把我國(guó)高精尖科技動(dòng)態(tài)、科研碩果及優(yōu)秀科研人員資料制作成學(xué)習(xí)課件，趁機(jī)進(jìn)行思想教育同時(shí)形成教育素材。以上多元次教學(xué)資源最終形成教學(xué)輔助資源庫(kù)，并利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過授課同時(shí)進(jìn)行摸索，結(jié)合線上線下混合教學(xué)模式，逐漸構(gòu)建相應(yīng)成熟教學(xué)方法。

3 課程思政融入教學(xué)內(nèi)容里

3.1 融入思政教育的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)組成原理是一門核心基礎(chǔ)課，有前驅(qū)及后繼課，融入思政教育非常有優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)勢(shì)如下：

1）這門課程主要授課對(duì)象覆蓋面廣，除計(jì)算機(jī)專業(yè)外還有機(jī)械電子、自動(dòng)控制等專業(yè)都需要學(xué)習(xí)這門課程。故在此課程中融入思政教育可以激發(fā)更多學(xué)生的愛國(guó)熱情。

2）該課程標(biāo)準(zhǔn)在職業(yè)規(guī)范、個(gè)人與團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理等方面有明確的畢業(yè)要求，與該科目思政教育方向一致，因此，在該課程在教學(xué)中加上思政元素是響應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)的要求。

3）該課程知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，如華為鴻蒙操作系統(tǒng)、全球大型機(jī)的排名狀況、中央處理器[17]發(fā)展歷程等，這些內(nèi)容自身就非常有教育意義，故該課程在教學(xué)中順理成章地融入這些思政元素。

3.2 設(shè)計(jì)好融入課程思政的教學(xué)內(nèi)容

思政元素融入課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn)上對(duì)書本知識(shí)的講授有促進(jìn)和補(bǔ)充作用。我們?cè)谡n前要梳理課程內(nèi)容所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)，將課程具體知識(shí)點(diǎn)與思政內(nèi)容完美融合，并在教學(xué)環(huán)節(jié)中強(qiáng)化對(duì)團(tuán)結(jié)互助精神、求真務(wù)實(shí)態(tài)度、真誠(chéng)敬業(yè)精神及愛國(guó)情懷的培養(yǎng)[18-22]。鑒于以上所述，設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中融入的課程思政元素，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容的安排，在合適的課程內(nèi)容中融入恰當(dāng)?shù)乃颊?nèi)容，課程思政整體設(shè)計(jì)如表1所示。

4 建立合理的考核制度

建立合理考核機(jī)制[23-27]有助于學(xué)生保持學(xué)習(xí)熱情并陶醉其中。在教學(xué)過程中采用過程考核、學(xué)期末補(bǔ)充結(jié)果考核兩者結(jié)合，學(xué)生的綜合能力作為評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。過程考核模塊分為三小部分包含課前預(yù)習(xí)模塊、課堂教學(xué)表現(xiàn)模塊及課后鞏固模塊，與教學(xué)內(nèi)容實(shí)施過程相互對(duì)應(yīng)，結(jié)果考核以期末試卷考試為主。考核模塊中的每一項(xiàng)都充分要求專業(yè)性環(huán)節(jié)和思政性環(huán)節(jié)，如最后期末考試過程中不但考查學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)程度，更側(cè)重學(xué)生誠(chéng)實(shí)答題的優(yōu)良品格；實(shí)驗(yàn)課操作部分不僅注重學(xué)生的動(dòng)手操作能力，更要側(cè)重考查學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，為國(guó)家育人，高效完成教學(xué)目標(biāo)。具體考核要求在表2詳細(xì)列出。

對(duì)于過程化考核，利用學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過每章節(jié)的任務(wù)點(diǎn)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)等對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核；課堂上通過隨堂練習(xí)、即時(shí)提問及討論等方式了解學(xué)生對(duì)該章節(jié)掌握情況；課后通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作業(yè)及上交紙質(zhì)作業(yè)等方式鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)整個(gè)教學(xué)過程中的平時(shí)考核成績(jī)，形成數(shù)據(jù)以便期末進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

把學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和智慧教育教學(xué)手段相結(jié)合，構(gòu)建計(jì)算機(jī)組成原理網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)資源，實(shí)現(xiàn)基于課程思政線上線下混合式教學(xué)組織形式。學(xué)習(xí)者可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)自己合理規(guī)劃并使用時(shí)間學(xué)習(xí)，有疑問的地方通過線上和教師交流。這種教學(xué)模式使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間自主，知識(shí)掌握更扎實(shí)。在考核機(jī)制上，結(jié)合人工智能及大數(shù)據(jù)分析等手段，進(jìn)一步挖掘?qū)W生的參與度與掌握程度，使評(píng)價(jià)更合理、客觀，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。