微课在计算机组成原理实验教学中的应用

李妍+董薇

[摘 要]微课作为一种新的教与学的模式，目前已成为国内外高等院校教学体系的重要研究方向。微课在高校实验教学中具有一定的可行性，将微课模式应用于计算机组成原理课程实验教学中，可起到一定的效果。结果表明，微课使学生的动手实践能力得到显著提升，增强学生学习本专业的兴趣，培养学生的创新能力。

[关键词]微课；实验教学；计算机组成原理

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）08-0093-03

一、微课概况

（一）微课的国内外发展现状

1.国外发展现状

微型课程这一术语，最早是由美国阿依华大学附属学校提出，也可称为课程单元[1]；1998年，新加坡南洋理工大学国立教育学院开展了微型课程项目。项目主持人Philip Wong教授认为，微课是利用现代计算机等通信技术（ICT）来达到对教学有所帮助的特定教学材料。

2004年7月，教师电视频道在英国开播，节目播出后得到广大教师的普遍认可，资源的累积达到35万分钟；2008年秋，美国新墨西哥州圣胡安学院的戴维·彭罗斯的“一分钟教授”，因开创了受欢迎度极大的“一分钟微视频”的“微课程”而受到瞩目[2]，他的核心理念是让教师把所传授的教学内容与所需达到的教学目标联系起来，以达到让学生能够聚焦的学习体验。综上可以看出，各国院校对 “微课程”、“微视频”的重视逐渐提高，虽然主要的资源并不相同，比如有的偏重于教学，有的偏重于视频；从表面上看课程设置相对于传统授课较为松散，最初侧重于各类学习及培训等，应用领域有待扩充，课程资源的自我成长、延展性还有待提高。[3]

2.国内发展现状

目前国内的很多高校教师以及教育领域的学者对微型课程、微课等有不同说法，对适用的范围及内容组织形式也各不相同。2010年广东省建设了“广东省名师网络课堂”，确定名师网络课程的内容；自2007年以来，在国内外各大教学网站开设了开放性课堂，将各学科精粹课程放到网站上，从而让越来越多的人通过线上课程得到各自所需的知识。[4]

2012年11月21日，教育部刘利民副部长在全国高校教师网络培训中心成立五周年庆祝大会的讲话中曾讲过[5]：“微课教学比赛是符合时代要求的积极探索，希望借此推动高校教师培训方式方法的改变，解决培训多样性、便捷性和针对性的问题，促进高校教学与现代信息技术的深度融合。”

现在从地方到国家都在不同层面对微课做出诠释，微课也以不同的模式进入现代的教学中，融入课堂中，发挥着重要的作用。

（二）微课的特点

1.“微”教学时间

微课的核心资源组成为教学短视频。 “微课”讲解时间通常为5～8分钟左右，最长不超过10分钟，它是按照各知识点难易程度和学生学习习惯设定的。与目前传统教学的40或45分钟的教学历程，微课也叫做“教学片段”或“微课案例”。[6]这样的教学模式缩短了教学时间，提高了听课效率。

2.“微”教学内容

與正常的普通课堂相比，微课的主题鲜明，正是广大教学工作者所需要的，它能将课程中主要知识点突出，将其中的重点、难点、疑点部分等清晰地呈现给学生，另外它也能更加生动地参与到教学环节中。与传统的一节课要完成众多的教学内容相比，微课讲解的知识更加短小精悍，使学生能立刻明了本节课的主题思想。[7]

从课堂的知识涵盖面上看，微课内容所占的总容量较小，视频格式是网络上常见的媒体格式，无论教师上传还是学生观看都可流畅地进行；学生在线上观看不方便的情况下，也可通过下载实现移动学习，同时也比较适合于其他教师的观摩、讲评和研究。学生可以独立解决遇到的问题，内容具体真实，也可采取团队合作的方式共同完成，为学生自学提供了良好的平台。[8]

3.“情景化”的资源组成

微课以教学视频片段为主体，整合本专业专家的文字点评、教案、导学案、课堂实时教学时使用到的多媒体素材和课件、课下的教学总结、学生的回馈、课堂小测等相关教学资源，从而形成了一整套内容多样、结构紧凑、主题鲜明的“情景化”资源包，形成的教学环境趋近于现实化。这种现实的、具体的、典型案例化的教学更有利于广大教师和学生实现高阶思维能力、学习技能提升，对于广大教师的教学技能及专业水准的提高极为有利，同时也提升了学生的学业水平。[9]对高校教学来说，微课的教学资源将不断深入到学生和教师的学习和工作中，从而形成了高校各专业教育教学模式改革的基础。其使教师逐步从相对传统的教学模式中走出来，课堂上不再是教师唱独角戏，另一方面也助于提升学生自主学习能力。使教师能更好地面对自己的问题，改正问题，提升教学水平。[10]

二、微课在高校实验教学中的研究

实验教学作为高校教学中不可或缺的环节，经常会遇到经费不足导致实验设备紧张或实验平台缺乏一定的灵活性，从而无法实现实验室的开放。这导致学生在进入实验室后，才第一次接触到实验器材，对于操作较复杂的设备，学生从陌生到熟悉需要一定的课时量，但实验学时又有限，常常是学生刚刚深入就结束了。微课的出现，逐渐改变了这种实验室设备“犹抱琵琶半遮面”的局面，让学生在课前通过视频能够得到感观上的认识，再通过视频中逼真的动画、详尽的讲解及全面的文字素材，清楚明了实验目的、步骤、过程及结果。对于某些无需实验平台的实验可以用微课来指导让学生自主完成，课堂时间作为答疑时间，用于解决学生遇到的问题，同时在此程度上重新完成实验，更进一步地深入，使实验教学效果更趋于完美。

微课在高校教学中，不同的环节具有不同的教学效果，相对于传统的教学方法，微课满足了教学的需求，让学生通过视频教学的方式提高学习的兴趣及积极性，促进了学生课前预习、课中学习和课后复习的动机，提高了整体的教学质量和效果。在实验环节中，学生可以在课下利用微课提前学习课程内容，将实验环节中的难点、重点合理掌握，并对实验开发环境及实验平台的操作做到心中有数。学生可利用微课进行主动学习，养成主动学习的习惯。例如，在课余时间下，学生按要求观看以知识点划分的实验项目视频，然后分组讨论，总结本次课的知识结构，然后根据每个人的需求及在观看视频中所遇到的问题，自己先查找答案，或者带着问题到实验课、到实际操作中去探索，从而达到理论与实际相连接，使学生融会贯通，让实验课协助理论教学的目的。endprint

三、计算机组成原理实验教学

（一）计算机组成原理实验教学的特点

计算机组成原理作为计算机本科专业的核心课程，在整体教学体系中起着前后衔接的作用，学好这门课程对提升学生计算机专业方面的实验能力将有极大帮助，而对应的实验教学有助于对理论课程的诠释，使学生对这门抽象思维较强的课程更易于理解。

目前的计算机组成原理实验教学具有以下特点：1.验证性。在分部实验中，学生利用固定模块结构的实验平台，按要求将不同模块利用连线连接在一起，通过向DBUS输入数据，在不同控制信号的作用下来完成实验。分部实验教学有助学生对计算机主要部件工作原理的理解。2.实践性。为了使学生建立整机概念，学生必须亲自实践，根据不同模型机的设计方案，自己动手操作，利用集成开发环境与实验平台相结合将理论知识学已所用。3.创新性。在学习的过程中，学生可以基于FPGA的方式，探索实验的多样性，利用自己独立的见解，完成教师所分配的实验内容。

在专业学科教学过程中必须充分重视每门课程的实验教学环节，着重学生的基础知识培养，增强学生的动手实践能力、应用能力和创新能力。学生通过对计算机组成原理理论与实验课程的学习，对于后续计算机专业课程的学习有着极大提升作用，计算机组成原理课程作为计算机各专业的核心课程，必须经过大量的实验和实践环节进行系统的训练，缺乏实践的计算机组成原理学习只能是纸上谈兵。

（二）计算机组成原理实验教学存在的问题

受传统教学体系的影响，目前计算机组成原理教学仍在以理论教学为主，实验教学为辅。在教学体系改革的过程中，教学大纲被不断修改，课程及课时也不断被调整，目前学生的实验课也不断被压缩，需要在极其有限的实验课中消化理解课本上大量的理论知识。教学理念的滞后，实验设备的落后，教学内容陈旧，实验项目设置重复，在有限的实验设备条件下，计算机组成原理实验教学验证性多，综合设计性少，相对创新性实验项目更为缺乏，各方面对实验教学不够重视，从而影响学生对实验课的重视程度，导致学生操作能力差、对计算机整体思维难以建立等一系列问题。

目前，部分高校开始探索建立合理有效的实验教学体系，从课程结构着手，合理设置验证型、设计型、综合设计型、创新型、开放型实验，从而改变传统的教学模式、内容等，通过这些方式提高学生对计算机组成原理实验的学习兴趣。但从这几年的实施情况来看，由于教师配备、设备维护等各方面的原因，效果不是很理想，这还需要从学校到教师从根本上改变教学理念，与时代接轨，与时俱进。

四、微课在计算机组成原理实验教学中的应用

在高校实验教学方面，利用实验平台对微课进行展示极为方便，学生对微课视频可以有选择地观看。由于实验本身操作性较强，学生需要在课前进行预习，此时微课视频起到了声形并茂的辅助作用。根据对微课所具备的“微”特点，还有近年为各高校针对实验教学的不断研究探索，会发现微课非常适用于高校各专业的实验教学。

2014年我校对计算机科学与技术专业计算机组成原理课程申报了微课教研项目，课题组教师一起重新研究、规划课程计划及内容，使其达到真正有效地满足学生利用微课教学的效果，现在本门课程已经完全开始了微课教学。教师通过网络教育平台对微课的环节及内容进行制作，学生通过一卡通号登录即可观看到视频。为了保证学生课前预习效果，学生观看视频时都会有记录，在课程讲解过程中随时提问，只有问题回答正确才能进入下一步的学习，课程讲解过程中不允许快进，从而达到预习的效果。如图3-1所示，体现了学生观看微课的进度。

通过一段时间的微课教学，学生在进入实验室后，不再像以往那样不知从哪开始，完全听教师的指引，教师让做什么就做什么，没有创新和深入，一节课下来，甚至不知道学了什么，与理论课有哪些关联。现在学生在进入实验室之前，已经了解了本次的内容与知识点，是带着问题进行操作的。例如在做“寄存器与运算器”实验时，以前学生只是按照教师要求连线，根据教师的描述去验证实验结果，观察A与W寄存器数据通过ALU后将运算结果送到直通门。现在学生进入实验室后，教师不必过多讲解，学生就能直接进入实验，并能根据自己的预习内容将实验进行扩展，在开放环境下，利用本次课知识实现最简模型机设计，并利用汇编语言来验证设计内容是否正确。这样使学生不仅熟练掌握了计算机组成原理的知识，而且更加深入地了解了汇编语言的设计。

五、结束语

经过一段时间的进展，学生将理论与实践相结合做到了知行统一，做到了理论与实践的高度整合。[11]学生在微课平台讨论问题，探究真知，教师在关键时刻适时点拨。这种将网络拉进现实的方式，不仅解决了学生的问题，也提高了教师对学生的关注度及自身的责任性。随着计算机组成原理实验课程递进化及网络平台内容的丰富及互动，其在调动学生学习积极性的同时，也推进了学生对知识的探究及创新实践能力。微课正在以全新的教学模式逐渐进入到教学中，无论是教师还是学生都在逐渐进入到微课中，寻找不足，开拓创新。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 吴茵.微课程在开放大学中的应用研究——以《创业基础》为例[J].现代教育技术，2014（3）.

[2] 冯灵.微课在信息科技教学中的设计应用研究——以某中学六年级为例[J].现代教育技术，2014（2）.

[3] 殷海明，叶利华.“微课”在软件工程课程教学中的作用[J]. 计算机教育，2014（3）.

[4] 马天魁. 互联网时代的新型教育模式变革探究——以慕课、微课、翻转课堂为例[J].大学教育，2016（5）.

[5] 焦建利.微课与翻转课堂中的學习活动设计[J].中国教育信息化·基础教育，2014（12）.

[6] 李淑云，刘淑梅. “微课”教学模式下应用文写作课案例教学法的运用[J].佳木斯大学社会科学学报，2013（6）.

[7] 祁博.微课在计算机基础教学中的应用[J].计算机教育， 2014（24）.

[8] 张国荣.基于翻转课堂的《大学计算机基础》课程改革新思路[J].大学教育， 2013（6）.

[9] 黄磊，王琦.浅谈微课在教师专业发展中的优势和作用[J].中国教育技术装备，2014（4）.

[10] 张瑞霞.数据结构课程微课设计与应用研究[J].计算机教育，2015（16）.

[11] 余泰，李冰.微课在高校实验教学中的应用研究[J].实验室研究与探索，2014（4）.

[责任编辑：刘凤华]endprint