计算机组成与结构课程教学改革与探索

杨晓霞 王媛媛 张承明

摘要：《计算机组成与结构》课程讲述计算机五大部件的工作原理，是计算机专业的主干课程之一。由于《计算机组成与结构》课程理论性强、内容抽象，所以在教学过程中出现了学生主动性不高，与实际应用相脱节等问题。针对这些问题，提出企业导师参与教学内容制定、微课及重点难点学生分组讨论讲解等多种改革手段相结合的教学方式。

关键词：计算机组成与结构;课教学改革;企业导师

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）08-0162-03

1 概述

《计算机组成与结构》课程是我校计算机专业学生的必修课程，主要介绍计算机五大部件之间的组成结构以及各个部件的内在运行机制，帮助学生掌握五大部件的工作原理，建立整机概念，培养计算机思维。《计算机组成与结构》以计算机导论、数字逻辑等课程为先导课程，为微机原理与结构技术、操作系统、物联网技术等后继课程奠定理论基础，在课程体系中起到了重要的承上启下的作用，同时该课程也是计算机专业硕士研究生入学考试的必考科目，其重要性不言而喻。

然而《计算机组成与结构》课程的“难教与难学”是目前高校该课程教学过程中普遍存在的问题，该课程具有理论性强，内容抽象，实践不容易与理论相关联等特点，且课程知识体系零散，覆盖内容多，同时大部分学生存在“重编程轻硬件”等问题，这无疑为教师的课堂教学带来极大的挑战。

针对这些问题，国内外相关学者，教师等做了大量的研究与探索。其中王瑞敏等（2014）提出在计算机组成与结构课程中采用的“传道式”教学探索，教师在课堂提出启发式的问题，学生通过课前预习和课上讨论完成问题的思考与回答。周骏等（2014）针对计算机组成与结构课程的特点，提出启发式的学习方法，并引入合理的考核机制以激励学生的学习积极性。姜立秋等（2017）提出将仿真实验环境引入组成原理课堂，增强学生的参与意识，让学生体会理论知识如何应用到实践。姚楠（2017）提出将多维互动教学模式引入到组成原理课堂，有机结合多媒体、微信、分组讨论等多种不同的教学手段提高课堂效率。这些方法的本质都是要学生参与课堂的积极性，增强学生学习的主观能动性，从而提高学习效率。但是这些方法往往具有针对性，不同的学生在授课过程中往往具有不同的特点，需要针对学生特点开展不同的教学方法。

目前我校的《计算机组成与结构》课程的教学存在下面几方面的问题：

1）课堂教学方法与教学手段单一。课堂教学依然以教师为主体，采用“灌输”式教学方式，教师讲，学生被动接受。课堂上往往出现“老师越讲越精神，学生越听越犯困”的现象。同时课堂上教师的讲授以PPT为主要载体，将课本上文字提炼之后依然以文字形式照搬到课件上，学生上课被动拍照，“知识留给了手机”问题显著。

2）学生学习主动性不强。针对课前预习，往往学生由于不理解理论知识体系，不知道应该怎样预习，或者应该预习什么，个别能做到课前预习的同学也由于手头只有课本，往往也因为“看不懂”而止步于预习。课堂听课学生存在个别缺勤和“人在心不在”的现象，由于课堂的灌输式教学，学生缺乏主动思考的学习过程，被动接受必然导致学习主动性的缺乏。而课后复习的同学更是寥寥无几，没有课后作业学生便认为学习行为结束在90分钟内，即便教师布置作业，“应付老师”的抄袭现象也是屡见不鲜。

3）实践和理论脱节。《计算机组成与结构》课程逐一剖析5大部件，并讲述原理，理论性强是课程特点。这就导致学生无法想象组件内部的结构，或者即便看到结构无法了解原理的问题。理论课程教师以理论为主，实验课与课堂理论内容无法关联。导致学生的实验课只是硬性完成教师的实验任务，起不到辅助理论理解的目的。

4）课程考核方式单一。目前《计算机组成與结构》课程的考核依然以笔试为主，采用“一考定乾坤”的考核方式，这导致学生考前“临阵磨枪”，死记硬背课程重点及考试过程抄袭问题严重。即便最终成绩中纳入30%的平日成绩，但是教师的评分依据往往以到课率和课后作业为主要标准，不能准确反映学生日程学习主动性。

5）产教融合不足。与语言课程不同，《计算机组成与结构》是一门偏向硬件且理论性较高的课程，不易与实践相结合。“我为什么要学这门课，它到底有什么用？”也是学生常有的疑问。站在应用角度，适当引入企业人员帮助学生剖析课程的作用。或者站在软件角度，解释该课程如何辅助编程，是《计算机组成与结构》课程课堂授课亟待改善的问题。

2 教学改革措施

针对在我院《计算机组成与结构》课程课堂教学中出现的问题，拟从计算机专业工程认证的角度出发，结合翻转课堂、微信、QQ讨论群、小视频等新型教学手段，探索适应于产教融合的《计算机组成与结构》课程的新颖的教学手段，以期提高《计算机组成与结构》课程教学效率与教学质量，为培育具备良好工程素养和能力的计算机专业学生奠定良好的基础。主要改革手段有：

1）研究将课堂讲授与各种媒体手段有效结合的“线上+线下”教学方式。随着计算机网络的发展，各种通信方式日益增加，学生与教师的沟通不再拘泥于课堂90分钟。微信讨论群，QQ讨论群组都是师生沟通的良好方式，但是众多讨论群的存在，也使学生“疲于应对”，甚至“视若无睹”。因此研究有效的利用各种媒体手段，切实提高学生学习参与度成为关键问题。为提高学生参与讨论的积极性，采用积分奖励制度，没提出一个有效问题或者每次对问题进行有效解答，均能获得积分，该积分可以用于进行平日成绩的兑换。

2）研究有助于提高学生主动性和创造性的课堂教学方式。学生的积极主动性不强，是教学质量难以提高的根本所在。充分利用慕课等线上课程和微课等教学手段，研究以学生为主体的翻转课堂和传统的以教师为主体的讲授相结合的教学方式，调动学生学习主动性和参与度，发挥学生主体作用，将被动学习转换为主动认知。在计算机组成与结构课程中选取7-8个知识点，将学生分组，每组负责1-2个知识点的课前讲解。这样在知识点讲解过程中，一方面增加了同学的积极主动性，增加了同学们之间的沟通交流，更重要的是能站在学校角度发现问题，发现课程中他们的疑惑所在。

3）针对《计算机组成与结构》课程的特点，结合计算机专业工程认证研究产教融合的切人点。学生学习主动性不强的另外一个重要原因是不知道“所学为何”。长久以来计算机专业的学生存在“重软轻硬”的错误观念，认为硬件的学习“完全没有用”，将硬件和软件分开理解，没有成功建立整机概念。结合计算专业认证从需求出发的要求，充分利用现有的虚拟仿真实验环境，邀请企业导师参与《计算机组成与结构》课程，研究产教融合的切入点，帮助学生理解《计算机组成与结构》课程学什么，学了有什么用等问题。

4）针对上述改革手段，提出了切实可行的改革方案，改革方案设计框图如图l所示。具体实施方案为：

课前：

（1）由企业导师和任课教师协商本次课程知识点，应用点、重点、难点。对本次课程慕课内容进行筛选、推荐。

（2）针对基本知识点，学生利用慕课、课本、参考书籍和教学PPT等资源进行自学，难点疑问等通过分组形式提交。

（3）针对重点，学生讨论组内讨论并记录问题和疑问，主讲小组掌握知识点及重点知识。

（4）针对难点：任何教师提前录制微课，以微课形式进行初步讲解。

课中：

（1）主讲小组对本次课的基本知识点，重点，结合自己的理解，站在学生角度进行讲解。

（2）讨论与提问：针对课程知识点进行提问并分组讨论，答疑。

（3）任何教师总结：结合现有虚拟仿真实验环境，总结归纳本课知识点，强调重点，讲解难点。

课后：

（1）针对课上知识点，同学以笔记形式进行归纳总结，再次提出自己的疑问。

（2）针对重点知识，以课后题和课下作业，补充习题等形式巩固，并开展群组讨论。

（3）教师录制微课再次讲解重点和存有的难点。

（4）每章结束后以调查问卷形式反馈疑问和主讲小组的表现。

考核：

建立将考试成绩、课堂笔记、分组表现、群组内提问与解答情况等环节相结合的考核方式。

3 总结与展望

针对高校《计算机组成與结构》课程在教学过程中出现的学生学习积极性不高、课程教学及考核手段单一、课程理论性强与实际应用脱节等问题，提出有效的、切实可行的教学改革方案。在教学内容方面，由企业导师和任课教师分别从应用和理论教学角度出发，制定基于应用的教学内容;为提高学生参与课堂、融入课堂的积极性，引入了微信群问题解答、段视频教学等学习手段，并引入学生分组讨论讲解方式;结合多种教学手段，同时引入综合考虑考试成绩、分组表现、群组内提问与解答情况等多种情况的考核方式。

参考文献：

[1]兰勇，张朝阳，王伟，张少博.计算机组成与结构教学改革探索与实践[J].计算机教育，2019（1）：13-15+20

[2]韩东红，徐久强，史岚.刘铮.《计算机组成与结构》教学方法改革初探[J].教育教学论坛，2018（52）：118-119

[3]王小芬，邱秀荣.计算机组成与结构教学模式改革研究[J].电脑知识与技术，2018，14（33）：144-145

[4]黄庭培，郑秋梅，刘新平，李世宝.新工科背景下计算机组成与结构课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2018（44）：98-99.

[5]孙学梅.《计算机组成与结构》课程教学改革探索[J].课程教育研究，2018（34）：236.

[6]刘超，刘小洋，刘万平，黄贤英.《计算机组成与结构》教学探索与研究[Jl.福建电脑，2017，33（9）：77+96

[7]王瑞敏，蒋烈辉，曾韵.《计算机组成与结构》课程中的“传道式”教学探索[J].计算机工程与科学，2014，36（S1）：234-237.

[8]姜立秋.《计算机组成与结构》课程的教学研究[J].通讯世界，2017（15）：278-279.

[9]周骏.计算机组成与结构课程教学改革思考[J].西南师范大学学报：自然科学版，2014，39（6）：161-165.

[10]姚楠，计算机组成与结构的多维互动教学模式深化与改革[Jl.教育现代化，2017，4（45）：103-105.

【通联编辑：王力】

收稿日期：2019 -11-12

作者简介：杨晓霞（1980-），女，山东青岛人，副教授，硕士，目前从事遥感信息获取方面的研究工作;王媛媛（1981-），女，山东泰安人，副教授，硕士，目前从事遥感信息获取方面的研究工作;张承明（1971-），男，山东泰安人，副教授，博士，通讯作者，目前从事深度学习方面的研究工作。