慕课背景下《计算机组成原理课程》系统能力培养方案的探索与实践

王大刚 钟锦 李宜兵 卫兵

摘要：本文研究如何把智慧教学手段和优秀的教育理念结合，充分挖掘智慧教学深层次的好处，同时在计算机组成原理教学中引入系统能力培养概念，认真打造实验实训项目，对《计算机组成原理》课程的改革做一些试探性的研究，提出一些办法。

关键词：智慧教学;系统能力培养;实验实训;计算机组成原理

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）15-0176-02

互联网上慕课资源铺天盖地，随手可获得国内外众多名校每个学科领域最好的视频、文本、图像等教学资源，对于大学各学科普通专业知识的获取已变得非常容易。但是在国际上，特别是美国这样的发达国家，每年有非常的多人挤破头都要申请进入名校就读，可能并不完全是去学习普通专业书本知识。网络上一个汤姆调查表明：采用计算机等技术手段让课程显得更精彩，其实根本不重要，花里胡哨辅助学习的APP基本上没用，不学的人还是不学。同样，有了远程的大量教育、慕课，即使很容易得到讲课的全部内容，不学的还是不学，调查发现，简单讲学生是否愿意上课，就是看老师讲课是否将的有吸引力和周围同学的相互影响两个方面。

今天，国内的众多高校也正在兴起一股慕课高潮，传统课堂在这样的大背景下，必须要开辟新的思路。合肥师范学院近年来大力推广智慧课堂、打造金课等项目，支持老师们利用IT手段参与到传统课堂教学过程中国来，这种新的教学理念和技术的引入增加了互动，而且活跃了课堂氛围。但是从最近两年的期末考试的部分统计成绩来看，实施了智慧课堂同传统课堂的平行班级相比，学生成绩提高的并不明显，而且学生上机编代碼的能力也未见明显改善。从工程实践角度来看，真正衡量计算机专业学习效果应该是编程能力和工程思维，在专业课学习中，有句话实说：理论知识再怎么熟练，如果不去Coding，把代码写出来，理论知识对于工科性质的计算机专业是毫无作用的。

2018年主持校级重点质量工程项目《计算机组成原理智慧课堂》，从实施的情况来看，对于课堂气氛的活跃，学生的参与度方面确实有了很好的提高，但是大部分学生很少主动学习，同时很难对不同层次和接收程度的同学实行差异化培养，利用现有的实验实训方案，同学的动手能力和实验水平也未见明显改善;另外学生在学习过程中，没有一个完善的知识体系，遇到问题很难从比较高层次想问题和解决问题。因为知识点可以课下自己学，而知识体系，需要老师帮助搭建。

2016年开始国内很多高校从多年的实验教学的实践出发，提出计算机专业系统能力培养概念，计算机组成原理是系统能力培养课程群中承上启下的一门专业课，提出以MIPS CPU原理为核心目标，打通核心课程间知识的承接关系。所以现阶段需要把实验和实践环节放到更加突出的位置，作为对智慧课堂理论教学的重要补充。另外加强学生的应用能力和动手能力，也正顺应我校应用型本科高校的办学定位和未来的发展方向。慕课、智慧课堂教学是如今IT智能时代不可逆转的大趋势，在这样的大趋势下，本项目研究如何把智慧教学手段和优秀的教育理念结合，充分挖掘智慧教学深层次的好处（而不是新概念或者形式上花哨的技术展示），同时引入系统能力培养概念，认真打造实验实训项目，对《计算机组成原理》课程的改革做一些试探性的研究，提出一些办法。

1充分重视和利用学生之间的互动、交流，培养学生内在驱动力，增加学习兴趣，提高教学效果

在英国的一些学院制大学，老师和学生完全吃、住生活在一起，没有固定的课本，没有指定的教材，老师把学生分成一些独立的讨论小组，老师和学生是完全对等的地位，同学们利用开放的资源和老师和同学们自由的互动和讨论。雨课堂智慧软件分组功能的分组功能的使用，能够比较好地调动同学的学习兴趣，培养学生和学生之间的互动和交流关系，很好的提高学生的内在驱动力。

本课堂采用清华大学提供的部分免费体验平台rain class-room（雨课堂）。智慧课堂教学模式采用“8+8流程”模式，包括教师教的8个环节和学生学的8个环节。雨课堂平台将教学工具巧妙融人PowerPoint与手机微信全景式采集数据，驱动智慧教学。利用智慧课堂对组成原理课堂进行重新设计，图1所示为结合雨课堂平台的智慧课堂教学模型。2019年5月，雨课堂智慧软件也被合肥师范学院教务处在学校范围进行推广。

手机进入公众号，点击我的一课程，进入课程列表;点击具体的班级，进入教学日志列表;点击分组按钮，进入分组界面;点击新建分组，指定分组方法;指定分组方法后，输入组别的基本信息，即可使用。课堂授课时也可在“教师遥控器”的课堂动态中设置分组。

老师使用添加有主观题的课件开启雨课堂授课，讲解到主观题页，在手机遥控器端点击PPT右上角的“发送此题”按钮，发送主观题，选择“小组作答”，可以选择班级中已经分好的组，也可以新建分组，发送主观题即可。课堂推送的分组作答主观题，每个学生均有一次提交的机会，其他学生可以在上一个提交的答案基础上修改，小组最终的答案以最后一名学生提交的答案为准。组内每个学生仅可提交一次。老师批复时给定小组成绩，即为组内每个成员成绩。

2把实验和实践环节的系统能力培养放到更加突出的位置，提高到与智慧课堂理论教学同等，甚至更重要的位置

近年来，国内众多985高校在教学实践过程中总结了系统能力培养的思维（以计算机系统思想解决问题），同时总结了计算机系统主要的四个核心课程的教学思维逻辑，以引导课程内教学。系统能力培养的核心是在学生掌握计算机领域的各软硬件部分的关联关系基础上，采用贯通思维逻辑，深入探索和理解计算机组成与体系结构、逻辑电路、操作系统等课程知识体系，从比较高的层次对计算机系统进行软硬件设计。

贯通思维在具体实现时采用模块分解法，每门课程实验设立相对独立的模块接口信号和统一标准，用于设计实现符合质量要求的子系统，最后对每个子系统通过集成构建完整系统。整个实验体系由4不同层次的大实验构建，同时4个大实验也由不同的小实验组成，利用层次结构组成所有的小实验，分步骤、分阶段让学生逐一完成。

3进一步改变考核内容和考核形式

学校教务部门为了评估需要，每年要求老师提交平时成绩和实验成绩的考核备案模式表，老师们想了很多办法，来评估和计算学生们的这两项成绩，但是总是很难有足够的时间或者精力准确地完成考核。有了智慧课堂和系统能力培养方案，将从很大程度上改变这种状况。首先制作基于B/S模式的平时作业网站，学生在规定的时间，登录并完成作业的解答和提交;然后传统教学制成视频，老师有更多精力集中在课堂上，设计更多交互环节，比如进行随堂测验和评估打分。最后基于系统能力培养的贯通教学中所设计的实验更加能够分解和量化，设计出个性化的，连贯性的，贯穿始终的个性化实验。考试以学生完成日常作业和考勤达标为必要条件，期末考试采用笔试方式。成绩评定由期末考试、平时成绩两部分构成。

4结语

课堂互动环节的增加，特别是软件分组功能的使用，将促进同学之间、师生之间的良性互动，增进彼此了解，增加同学感情和师生感情。同学之间和师生之间的关系是教学过程中非常重要的一个因素，学生与老师建立良好关系，学生与学生之间建立联系，相互学习，那么就从一定程度上增加了同学和老师，同学和课程之间的间接关系，学生会学的更深入，更广泛。通过基于系统能力培养设计的组成原理实验可以把学生变被动的验证性学习为主动的自主设计实验，极大地调动学生的学习积极性，发挥其主观能动性和创造力。通过解决实验过程不同阶段遇见的问题，增强了学生对计算机系统的理解，特别提升了其硬件系统整体观的认知能力，提高了学生自主解决问题的能力。