沈澍 呂彩霞 徐欣迪

摘 ?要： 教學(xué)改革是促使教學(xué)質(zhì)量不斷優(yōu)化的主要?jiǎng)恿?。文章主要針?duì)計(jì)算機(jī)硬件人才的培養(yǎng)進(jìn)行探究，提出一套基于OBE的計(jì)算機(jī)硬件人才遞進(jìn)式培養(yǎng)模式。以期改進(jìn)教學(xué)方式，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和操作能力，從而培養(yǎng)出高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)硬件人才。

關(guān)鍵詞： OBE; 計(jì)算機(jī)硬件; 教學(xué)改革; 遞進(jìn)式培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2019）10-70-04

Abstract： Teaching reform is the main driving force for the continuous optimization of teaching quality. This paper mainly explores the training of computer hardware talents， and puts forward a progressive training model of computer hardware talents based on OBE （Outcomes-based Education）. In order to improve teaching methods， strengthen practical teaching， train students' practical ability and operational ability， so as to cultivate the high-quality computer hardware talents.

Key words： OBE; ?computer hardware; ?teaching reform; ?progressive training

0 引言

OBE（Outcomes-based Education）稱之為“成果導(dǎo)向教育”或者“面向產(chǎn)出的教育”，由Spady于1981年率先提出，其強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”的教育理念，打破了“以教師為中心”的傳統(tǒng)的教學(xué)授課模式。近年來(lái)，OBE作為工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心目標(biāo)，正受到國(guó)內(nèi)各高校的廣泛關(guān)注，并且掀起了一場(chǎng)教育模式的革新。作為“雙一流”建設(shè)的重點(diǎn)高校，南京郵電大學(xué)為了加快實(shí)施“一流大學(xué)”和“一流學(xué)科”建設(shè)，立足于自身的特點(diǎn)，對(duì)信息類工程技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，同時(shí)也面臨著更大的調(diào)整，迫切需要加速工程教育的革新。

計(jì)算機(jī)硬件人才是非常重要的信息類工程技術(shù)人才，要求熟悉計(jì)算機(jī)組成原理、微型計(jì)算機(jī)原理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，可以獨(dú)立承擔(dān)計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。當(dāng)前我國(guó)高校在計(jì)算機(jī)硬件人才培養(yǎng)上存在諸多問(wèn)題，例如目標(biāo)制定時(shí)，人才定位模糊，專業(yè)特色不明顯，在實(shí)際的培養(yǎng)過(guò)程中“廣而不精”，缺少針對(duì)性的知識(shí)培養(yǎng)，或者理論課程安排不恰當(dāng)，以至于學(xué)生硬件專業(yè)知識(shí)不足，尤其在動(dòng)手實(shí)踐方面較差，不能很好地勝任計(jì)算機(jī)硬件方面的專業(yè)工作。

筆者所在的南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院于2018年下半年進(jìn)行了工程教育專業(yè)認(rèn)證，筆者根據(jù)多年計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)和科研方面的嘗試和經(jīng)驗(yàn)[1-2]，結(jié)合在專業(yè)認(rèn)證準(zhǔn)備工作中的體會(huì)，提出了一套基于OBE的計(jì)算機(jī)硬件人才遞進(jìn)式培養(yǎng)模式。

1 OBE的核心

OBE強(qiáng)調(diào)如下四個(gè)問(wèn)題[3]：

⑴ 目標(biāo)：想讓學(xué)生取得什么樣的學(xué)習(xí)成果？

⑵ 動(dòng)機(jī)：為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？

⑶ 手段：如何有效地幫助學(xué)生取得學(xué)習(xí)成果？

⑷ 評(píng)價(jià)：如何知道學(xué)生已取得這些學(xué)習(xí)成果？

運(yùn)用計(jì)算思維去思考這四個(gè)問(wèn)題，我們發(fā)現(xiàn)，課程和教育過(guò)程由原先的目的變?yōu)榱爽F(xiàn)在的手段。如果原有的手段無(wú)法為學(xué)生特定的能力培養(yǎng)做出貢獻(xiàn)，則必需面臨改革，即按照?qǐng)D1所示，遵循OBE反向設(shè)計(jì)原則進(jìn)行評(píng)價(jià)和持續(xù)改進(jìn)。

OBE核心內(nèi)容是“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力”。“復(fù)雜工程問(wèn)題”是工程教育專業(yè)認(rèn)證的一個(gè)老問(wèn)題，也是一個(gè)新問(wèn)題?！叭A盛頓協(xié)議”對(duì)其早有明確定義與界定，而在我國(guó)2015年版的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中又做了如下的特別定義：

① 必須運(yùn)用深入的工程原理，經(jīng)過(guò)分析才可能得以解決;

② 涉及多方面的技術(shù)、工程和其它因素，并可能相互有一定沖突;

③ 需要通過(guò)建立合適的抽象模型才能解決，在建模過(guò)程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性;

④ 不是僅靠常用方法就可以完全解決的;

⑤ 問(wèn)題中涉及的因素可能沒(méi)有完全包含在專業(yè)工程實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中;

⑥ 問(wèn)題相關(guān)各方利益不完全一致;

⑦ 具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題。

此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，“復(fù)雜工程問(wèn)題”必須具備上述特征①，同時(shí)具備上述特征②至⑦的部分或全部。這些之所以在我國(guó)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中反復(fù)強(qiáng)調(diào)，是因?yàn)楣こ探逃紫纫⒃趯?duì)這個(gè)核心概念透徹理解的基礎(chǔ)之上，否則培養(yǎng)解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力就無(wú)從談起。

培養(yǎng)解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力是一個(gè)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，非短時(shí)間內(nèi)可以達(dá)成，要重點(diǎn)考察學(xué)生的綜合素質(zhì)，其能力范疇包括基礎(chǔ)知識(shí)、綜合能力、專業(yè)技能、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、國(guó)際視野、文化內(nèi)涵等眾多非暫時(shí)性記憶。為了達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，需要學(xué)生、老師、學(xué)校、家長(zhǎng)、用人單位等多方的共同努力。

2 總體方案

作為教師，在課題組計(jì)劃中，采用如圖2所示的遞進(jìn)式的人才培養(yǎng)方案，層層關(guān)聯(lián)、逐步深入，目標(biāo)是在培養(yǎng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)OBE的核心目標(biāo)，即培養(yǎng)出滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證要求的可以解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的計(jì)算機(jī)硬件人才。

第一個(gè)環(huán)節(jié)是“理論課程”的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)該專業(yè)必要的理論知識(shí)，為后續(xù)環(huán)節(jié)奠定堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。第二個(gè)環(huán)節(jié)是參與“科研項(xiàng)目”，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，這不僅僅是對(duì)專業(yè)知識(shí)的鞏固和應(yīng)用，同時(shí)也對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力的提升有很大幫助，并且還能積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。第三個(gè)環(huán)節(jié)是參加“課外競(jìng)賽”，合理有效地安排好學(xué)生的課外實(shí)踐活動(dòng)，制定出合適的成長(zhǎng)目標(biāo)，不斷提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。第四個(gè)環(huán)節(jié)是進(jìn)行“畢業(yè)設(shè)計(jì)”，作為大學(xué)期間最后一個(gè)綜合性的實(shí)踐課程，可以有效鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

3 理論課程

目前計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)軟件類課程較多，硬件類課程較少。以南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃為例，硬件相關(guān)課程如表1所示。

這些課程大體按照知識(shí)遞進(jìn)的方式來(lái)安排，教學(xué)過(guò)程中一方面要注意課程之間的相互聯(lián)系，另一方面須強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。以筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)而言，相較于編程能力，學(xué)生在硬件方面的實(shí)踐動(dòng)手能力普遍較弱。而計(jì)算機(jī)硬件課程和其他課程有所不同，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是比較關(guān)鍵的，需要在課程教學(xué)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加強(qiáng)重視[4]。因此，應(yīng)該加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施建設(shè)，給學(xué)生提供一個(gè)良好的硬件實(shí)操環(huán)境，從而在實(shí)踐操作中讓學(xué)生發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，積極探索，主動(dòng)創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在教師的引導(dǎo)下根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐操作，進(jìn)而全面提高高校計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的質(zhì)量[5]。

理論課程往往是比較枯燥的，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)兩種情緒，一是厭學(xué)或缺少興趣，二是迷茫不知所學(xué)何用。因此，如果一味照本宣科效果不一定好。相反，授課時(shí)多介紹一些相關(guān)知識(shí)的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的興趣往往可以有意外的效果。這就需要老師激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生除了要掌握基本的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)外，還要系統(tǒng)地了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成以及計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)素養(yǎng)，為今后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[6]。

4 科研項(xiàng)目

與研究生不同，本科生參與項(xiàng)目的機(jī)會(huì)是比較有限的。為了給本科生提供更多參與項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，各大學(xué)紛紛推廣大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（STITP），并將其作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要措施。筆者認(rèn)為，STITP項(xiàng)目在開展實(shí)施期間需遵循以下原則。

⑴ 注重興趣驅(qū)動(dòng)：參加項(xiàng)目的學(xué)生需對(duì)科學(xué)研究或創(chuàng)造發(fā)明有濃厚興趣，發(fā)揮主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探索、主動(dòng)實(shí)踐的積極性，在自身興趣的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)師的全面指導(dǎo)下完成創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。

⑵ 注重自主實(shí)踐：參加項(xiàng)目的學(xué)生需在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自主選題、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、研制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和撰寫總結(jié)報(bào)告等工作，不斷提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和組織實(shí)施能力。

⑶ 注重過(guò)程參與：參加項(xiàng)目的學(xué)生需注重項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中在創(chuàng)新思維、創(chuàng)新實(shí)踐、創(chuàng)新方法等方面的收獲，逐漸掌握發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，提高創(chuàng)新實(shí)踐能力。

⑷ 注重切實(shí)可行：計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)是思路新穎、目標(biāo)明確、研究方案及技術(shù)路線可行、實(shí)施條件可靠的項(xiàng)目。

⑸ 注重與教師科研項(xiàng)目結(jié)合：為了提高大學(xué)生科技創(chuàng)新的總體質(zhì)量，提升創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的水平，應(yīng)使學(xué)生有機(jī)會(huì)較早地參與導(dǎo)師的科研項(xiàng)目。

⑹ 注重與學(xué)科競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合：鼓勵(lì)學(xué)生和教師結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽的內(nèi)容和畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，有針對(duì)性地設(shè)立課題進(jìn)行專題學(xué)習(xí)和研究，對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)性的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)和逐步深入研究。

這種結(jié)合科研項(xiàng)目的方式也是有利有弊的。上文提及的有利之處有很多，然而弊端在于，這些課題對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)有一定的難度，并且學(xué)生的課余時(shí)間有限，要兼顧課程學(xué)習(xí)和科研項(xiàng)目有難度。這便對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性提出了高要求。從筆者目前進(jìn)行的實(shí)踐情況來(lái)看，雖然項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中有一些曲折，但筆者指導(dǎo)的絕大部分STITP項(xiàng)目均順利結(jié)題。總體而言，利遠(yuǎn)大于弊。

5 課外競(jìng)賽

在本科階段的高年級(jí)，課程相對(duì)較少，在不影響正常課程學(xué)習(xí)的前提下，學(xué)生可以根據(jù)自身的興趣和特長(zhǎng)有針對(duì)性地選擇參加一些課外競(jìng)賽，如ACM-ICPC，可以極大地提升學(xué)生的技術(shù)能力。

通常來(lái)說(shuō)，硬件類的比賽是以“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”為代表的全國(guó)性大賽。此外，以“挑戰(zhàn)杯”為代表，近年來(lái)出現(xiàn)了一批強(qiáng)調(diào)大學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)造能力的比賽，且受到越來(lái)越多的關(guān)注，這些比賽也非常適合硬件類作品參賽。以筆者曾指導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)參加“第五屆中國(guó)大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”為例，當(dāng)時(shí)參賽的項(xiàng)目是“樂(lè)愈康復(fù)——基于Kinect的醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)”。當(dāng)時(shí)為了準(zhǔn)備這個(gè)比賽，團(tuán)隊(duì)里的同學(xué)不僅進(jìn)行硬件和軟件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試等常規(guī)的研發(fā)，還涉及到市場(chǎng)情況的調(diào)研、參賽視頻和海報(bào)的制作、答辯時(shí)的演講等營(yíng)銷推廣環(huán)節(jié)，可以說(shuō)是做了一個(gè)面向?qū)嶋H需求的復(fù)雜系統(tǒng)工程。在學(xué)校的學(xué)習(xí)中，我們更多注重研發(fā)能力的培養(yǎng)，而在實(shí)際工作中情況則會(huì)復(fù)雜得多，于是對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)提出了更高的要求。通過(guò)近三個(gè)月的努力，我們最終獲得了全國(guó)團(tuán)體一等獎(jiǎng)的好成績(jī)，這也是對(duì)同學(xué)們付出努力的褒獎(jiǎng)。

參與競(jìng)賽不僅是對(duì)學(xué)生自身能力的一種鍛煉，也是對(duì)新知識(shí)的一種拓展。在競(jìng)賽過(guò)程中，學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際，可以認(rèn)識(shí)到自身的不足。在團(tuán)隊(duì)合作中，增強(qiáng)了同學(xué)的合作能力，讓他們學(xué)會(huì)如何在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的長(zhǎng)處。這對(duì)專業(yè)能力和人際交往都是一種鍛煉。關(guān)于參加課外競(jìng)賽，老師一定要起好引導(dǎo)作用，給予學(xué)生一定的梳理和指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自我思考，自我鉆研。

6 畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在大學(xué)階段最后一項(xiàng)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是對(duì)學(xué)生在學(xué)校所學(xué)知識(shí)及綜合能力的檢驗(yàn)和展現(xiàn)。無(wú)論是從教師出題的角度，還是從學(xué)生選題的角度，相對(duì)于硬件類的題目，教師或?qū)W生都更傾向于選擇軟件類的題目。如此便不利于硬件類人才的培養(yǎng)，這需要學(xué)?；?qū)W院的有效調(diào)控與激勵(lì)。以筆者所在學(xué)院為例，在畢業(yè)設(shè)計(jì)出題申報(bào)時(shí)明確規(guī)定，硬件類題目的比例不能低于30%。

對(duì)于畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，畢業(yè)設(shè)計(jì)從前期整理資料開始，到后期完成作品，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，需花費(fèi)差不多一個(gè)學(xué)期的時(shí)間。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)的滲透程度有所不同，且畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題有一定深度和綜合性，指導(dǎo)教師有必要因人選題、分層教學(xué)、重視過(guò)程，在兼顧多數(shù)學(xué)生課題難度的同時(shí)，鼓勵(lì)一部分學(xué)生深入探索。例如，對(duì)于沒(méi)有項(xiàng)目競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，盡量選擇一些難度適中的題目，而對(duì)于有項(xiàng)目競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，則可以選擇延續(xù)他們之前的研究方向，甚至可以組成小組對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。教師指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生與自己進(jìn)行交流，從而了解學(xué)生的問(wèn)題所在，關(guān)注學(xué)生研究進(jìn)展，使自己的學(xué)生有一個(gè)完美的畢業(yè)設(shè)計(jì)。

7 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)改革是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要在實(shí)際教學(xué)中不斷創(chuàng)新，循序漸進(jìn)。特別是在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，要不斷調(diào)整，找到適合學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。教學(xué)改革不是僅僅需要老師做的事情，它也需要學(xué)校在設(shè)備上的支持，從而提高教學(xué)的質(zhì)量。基于OBE的計(jì)算機(jī)硬件人才遞進(jìn)式培養(yǎng)模式的提出，是具有針對(duì)性的，是切實(shí)可行的。它讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中提高認(rèn)識(shí)、改變觀念、強(qiáng)化動(dòng)手能力，基于此，計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)改革才能走得更遠(yuǎn)更穩(wěn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)硬件人才是被需要的，因此采用這種培養(yǎng)模式是值得探索的。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 沈澍，韋偉，鄒志強(qiáng).“學(xué)研賽”并重的計(jì)算機(jī)類雙創(chuàng)型人才培養(yǎng)模式探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2016.7：9-11

[2] 沈澍，李鵬，劉大勇.計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)方法改革的思考[J].黑龍江教育（高教研究與評(píng)估）， 2017.7：45-46

[3] 郝兵，曹海英.基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育（OBE）的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究[J]. 通訊世界， 2017.23：340-341

[4] 張奕.計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)創(chuàng)新探析[J].電腦迷，2018.12：43

[5] 高曉佳.計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].學(xué)園，2016. 6：65，70

[6] 劉忠仁，李艷.淺談如何提高計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的有效性[J].中小企業(yè)管理與科技，2015.33：205