OBE理念下“计算机组成原理”课程教学模式探索

张俊瑞

摘  要： 为了突破计算机组成原理课程传统课堂教学的瓶颈，以学生的学习成果为导向，提出了基于OBE教育理念的教学模式。以一节课为例，介绍了如何根据OBE教育理念组织和实施教学活动。实践结果表明，在根据OBE教育理念组织和实施的教学活动中，学生的学习积极性和主动性明显提升，团队协作能力和创新能力也得到了很好的锻炼。

关键词： OBE教育理念; 计算机组成原理; 教学改革; 教学组织

中图分类号：G640          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2020）12-72-04

Abstract： In order to break through the bottleneck of traditional classroom teaching of the “Principles of Computer Organization” course， a teaching mode with OBE education concept is proposed according to students' learning results. Taking a class as an example， this paper introduces how to organize and implement teaching activities according to OBE education concept. The practice results show that in the teaching activities organized and implemented according to the OBE education concept， the students' learning enthusiasm and initiative are significantly improved， and the team cooperation ability and innovation ability are also well trained.

Key words： OBE education concept; principles of computer organization; teaching reform; teaching organization

0 引言

OBE（Outcomes-Based Education）是指基于学习产出的教育模式，最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革，美国学者斯派帝撰写的《基于产出的教育模式：争议与答案》一书中对此模式进行了深入研究。OBE教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果（Learning Outcomes）[1]，强调的是以学生的学习成果为核心进行一切教学活动的组织、实施和评价。

由于计算机组成原理课程知识点多且内容抽象，我系一直采用的是“以教为中心”[2]的课堂教学模式，学生在课堂上的参与度不高，学习积极性和主动性难以发挥，能力难以得到锻炼。针对传统教学模式存在的问题，在教学过程中融入OBE教育理念，对教学过程进行重构，将教学模式转变为“以学生学为中心”，以期更好地激发学生的学习兴趣，充分调动学生学习的积极性和主动性，提高学生的课堂参与度，锻炼学生的团队协作能力及分析问题、解决问题和创新的能力。

1 计算机组成原理课程教学现状分析

计算机组成原理课程是计算机类专业的核心课程之一，在计算机类课程体系中起着承上启下的作用[3]。目前，我系的计算机组成原理课程选用的是哈尔滨工业大学唐朔飞教授编写的教材，这本教材是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，也是计算机类研究生入学考试的参考教材。该教材的最大特点是采用自顶向下的分析方法，对计算机基本部件的构造和组织方式、基本运算的操作原理以及部件和单元的设计思想等进行了深入、细致的介绍，更容易使学生形成计算机的整机概念[4]，教材的编写充分体现了“以学生为中心”的教学理念。

计算机组成原理课程的知识点多、内容庞杂且抽象，多年来被认为既难教也难学[5]。学生的普遍反映也是学习难度大，理解和掌握存在困难。究其原因，一是学生想在有限的50分钟时间里把老师所讲的内容全部消化几乎是不可能的事情，更何况课程的内容还如此抽象;二是传统教学方式的课堂授课过程具有不可复刻性，学生无法反复观看老师的讲解。授课内容课上不能全部理解，课后不能及时回看，仅靠自己课上的理解和记忆进行学习，这些都增加了学生学习这门课程的难度。

尤其是近几年，在新工科和应用型大学的建设背景下，我系大部分课程的课堂教学课时被压缩，实践教学课时增加，计算机组成原理课程就在其中。现在，这门课程的授课总学时为48+16学时（课堂授课学时为48学时，实验授课学时为16学时），唐朔飞教授在《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》一书中，建议应用型大学计算机组成原理课程的授课学时为56+16学时（课堂授课学时为56学时，实验授课学时为16学时）[5]。一方面，教学团队需要根据我系的教学实际，在满足教学大纲总体要求的前提下，对教学内容进行适当的取舍;另一方面，教学团队需进行教学改革，引入OBE教育理念，借鉴翻转课堂的教学模式，利用网络拓展学习空间和学习时间，以弥补课堂教学课时被压缩带来的不足。

2 OBE理念下的教學模式改革

目前，我系计算机组成原理课程的授课方式还是采用传统教学，教师是教学的中心，上课以教师的讲解为主，学生是被动接受，课堂上教师没有较宽裕的时间组织学生针对所学内容进行深入、细致地讨论和交流，因此学生在课堂上的参与度不高，不能最大限度地发挥学生学习的积极性和主动性。要使学生的学习成果达到最大化，教师就需要进行教学改革，改变传统的教学方式，使学生成为课堂教学的主体，由传统的“以教为中心”转变为“以学为中心”，以学生的学习成果为导向，基于问题确定教学内容并进行教学活动的组织，教师在整个教学过程中引导学生进行学习，实现参与式教学，使学生由被动接受转变为主动学习，最大限度地提高学生的课堂参与度，充分调动学生学习的积极性和主动性，最终提高学生分析问题、解决问题以及创新的能力。

2.1 OBE理念下的教学设计思想

在OBE理念下，教师更为关注的是学生的学习成果[3]，因此，教师在进行课程的教学设计和实施时，需要以学生的学习成果为导向，考虑四个方面的问题[1]：①学生学习这门课程，最后要达到什么样的学习成果？②为什么要让学生取得这样的学习成果？③怎样帮助学生达到这样的学习成果？④如何知道学生是否已经达到了预期的学习成果？

采用这样的教育理念，对每节课的教学内容进行设计和组织，则需要考虑学习成果、学习动因、学习方法、效果确认[3]四个方面的问题，分别是：①学生学习这节课之后，应该掌握哪些内容（学习成果）;②为什么要掌握这些内容（学习动因）;③怎样帮助学生更好地掌握这些内容（学习方法）;④如何知道学生是否掌握了所学的内容（效果确认）。

2.2 OBE理念下的教学组织

依据以上的教学设计思想，借鉴翻转课堂的教学模式，一节课的教学组织可分为课前学生自主学习、课堂教师参与式教学和课后学生反馈三个阶段。图1为引入OBE教育理念后的教学组织示意图。

2.2.1 课前——教师发布教学资源，学生自主学习

课前教师需要在网上教学平台（笔者选用的是超星学习通）发布教学资源，包括导学案（Word和PPT两个版本）、导学视频、教学视频、教学课件和课前测试题等（其他如教学日历、教学大纲等资源，在平台建课时已经上传完成），一般于上课的前一天进行发布。表1为课前需上传的教学资源类型。

2.2.2 课堂——教师参与式教学，引导学生进行师生互动、生生互动

课堂上教师的主要任务是引导学生进行学习，教师的角色是学生学习的引导者。因此，教师在课堂上将本节课的重、难点及学习要求讲解清楚之后，就可以利用剩下的课堂时间进行师生互动或生生互动，可选形式有提问、投票、调查问卷、主题讨论、分组讨论、随堂练习等多种形式，教师可以根据自己本节课的教学内容需要，来决定使用什么样的课堂互动方式。

如移位运算，课堂上的时间安排大致是：10分钟的时间重点讲解移位规则及本节课的学习要求;之后是20分钟的答疑时间，以学生课前的测试结果和课堂上的疑问为主要依据进行答疑;答疑之后利用10分钟时间进行随堂练习，再次巩固所学的知识，用最后10分钟进行主题讨论，教师提出预先准备好的问题组织学生进行讨论，可以让学生自由发言，也可以小组的方式进行，表3为移位运算的课堂教学活动安排。

2.2.3 课后——学生反馈

课后，教师在平台上发布本节课的课后作业或课后测试，通过批改学生的作业或课后测试题了解学生是否真正掌握了本节课的内容，进行学习效果确认。对于整体完成度不高的同学（如学习视频观看不及时、课前测试完成度不好、课上活动参与度不高、课后作业完成度较差等情况），教师可以通过微信、QQ或者企业微信等通信工具与学生一对一的沟通和交流，及时地给予学生学习上的帮助和指导，激发学生的学习兴趣，引导后进学生主动参与学习，实现个性化教学。

3 教学改革的实践效果

在教学改革的实施过程中，通过投票和调查问卷了解到学生对这种教学模式比较接受，学生觉得这样的教学模式学习目标清晰，上课内容条理，课后也能及时查缺补漏。通过与改革之前的学生成绩进行对比，发现平均分提升了6.38分，及格率提升了4.41%。

这种教学模式允许学生自由安排自己的学习时间，根据自己的情况制定学习计划，教师也能根据学生的学习进程进行有针对性的指导，较易实现个性化学习，学生还可以组成互助小组，以小组的方式进行学习，并在学习过程中提高自己的团队协作能力和分析问题、解决问题以及创新的能力。

在教学改革的过程中也发现了一些问题，如学习积极性高、较自觉的学生完成度就很高，自主学习能力比较差的学生完成度就很低，很容易出现学习上的两极分化，这就需要教师及时了解每一个学生的学习情况，适时地调整教学计划，并对完成度不高的学生进行一对一的帮助和指导，激发其学习兴趣，提高其学习积极性和主动性。今后，笔者还将继续探索如何将OBE教育理念融入课堂教学过程，更好地开展计算机组成原理课程的教学工作。

参考文献（References）：

[1] 李志义，朱泓，刘志军，夏远景.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014.2：29-34，70

[2] 鞏建闽，萧蓓蕾.谁来制订课程大纲——兼论OBE人才培养方案设计[J].高等工程教育研究，2020.4：180-187

[3] 汪丽华，王泽梁.新工科背景下计算机组成原理课程OBE教学研究[J].西昌学院学报（自然科学版），2020.34（2）：108-111

[4] 唐朔飞.计算机组成原理（第2版）[M].高等教育出版社，2008.

[5] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M].高等教育出版社，2009.