鄧登明

(湖南幼兒師范高等專(zhuān)科學(xué)校，湖南 常德 415000)

0 引言

作為計(jì)算機(jī)信息技術(shù)課程的重要組成部分，《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果直接關(guān)系到學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的提高，也為后續(xù)課程的實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。怎樣進(jìn)一步提高這門(mén)課的教學(xué)效果，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，是目前高校計(jì)算機(jī)教師所關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。筆者所在院校從2013年開(kāi)始，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程教學(xué)體系進(jìn)行改革，探索以計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心的實(shí)踐教學(xué)模式。

1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)素養(yǎng)較弱

隨著學(xué)校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，每年都有越來(lái)越多的學(xué)生進(jìn)入專(zhuān)科院校學(xué)習(xí)。但由于各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，學(xué)生的整體素質(zhì)參差不齊，尤其是師范生，大部分來(lái)自鄉(xiāng)村中學(xué)。由于學(xué)校經(jīng)濟(jì)條件和教學(xué)資源的限制，整個(gè)中小學(xué)教育階段這類(lèi)學(xué)生接觸計(jì)算機(jī)練習(xí)一般不多，因此，學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能水平差異很大。

1.2 基于教師崗位需求設(shè)計(jì)的教學(xué)材料的缺失

以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為基礎(chǔ)的教學(xué)材料多種多樣。教材除了有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、操作系統(tǒng)、Word、Excel、PPT、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)知識(shí)外，還根據(jù)不同的要求增加了數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、圖形處理等章節(jié)，內(nèi)容十分豐富。但是由于教材內(nèi)容過(guò)于通俗，脫離了教師專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際需要，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏實(shí)際接觸，缺乏指導(dǎo)，學(xué)習(xí)疲勞，興趣不高[1]。

1.3 評(píng)價(jià)方法不一致或與課程教學(xué)目標(biāo)不符

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是一門(mén)非常注重實(shí)踐操作的課程。但一方面，一些學(xué)校仍然采用傳統(tǒng)的筆試，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的實(shí)操課程考試；另一方面，理論部分考試內(nèi)容過(guò)多，而這部分注重記憶，注重操作能力的教學(xué)目標(biāo)恰恰相反，不能反映學(xué)生計(jì)算機(jī)操作的真實(shí)水平。評(píng)價(jià)方法基本上是單一的。通過(guò)考試+作業(yè)，教師評(píng)價(jià)學(xué)生，未能充分發(fā)揮學(xué)生參與教學(xué)的積極性。

1.4 教學(xué)時(shí)間有限

有些學(xué)校提供一個(gè)學(xué)期，每周4學(xué)時(shí)，有些則提供兩個(gè)學(xué)期，每周2學(xué)時(shí)，共64學(xué)時(shí)，作為公共必修課。事實(shí)上，由于學(xué)生水平參差不齊，教師經(jīng)常不能在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)中，不僅要重視實(shí)踐內(nèi)容，還要重視理論知識(shí)的傳授。由于教學(xué)時(shí)間明顯不足，教師只能注重計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的內(nèi)容，而將部分內(nèi)容改為選修或讓學(xué)生自學(xué)是關(guān)鍵[2]。

2 課改思路與具體措施

2.1 在工學(xué)結(jié)合的指導(dǎo)下構(gòu)建實(shí)踐內(nèi)容教學(xué)體系

在今后的工作中，教學(xué)內(nèi)容必須符合學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求。教研室通過(guò)制作問(wèn)卷、實(shí)地考察和收集作業(yè)資料，了解崗位要求。通過(guò)對(duì)崗位要求及知識(shí)點(diǎn)的分析，構(gòu)建了“四模塊三層次”的教學(xué)內(nèi)容體系“四大模塊”，即計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用Word、Excel和PPT，并將各個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步分解為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3個(gè)層次。它包括操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、因特網(wǎng)應(yīng)用、通用工具和軟件4個(gè)主要模塊。例如，制作黑板報(bào)不僅要解釋word內(nèi)容，還要整合網(wǎng)絡(luò)資源搜索、查找應(yīng)用、Photoshop制作、文件解壓縮、電子郵件發(fā)送等相關(guān)內(nèi)容。

2.2 運(yùn)用微課堂輔助教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

微課主要是對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的講解，更具有針對(duì)性，大大提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。由于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程相對(duì)于其他計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程，學(xué)生可以同時(shí)使用計(jì)算機(jī)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)中，微格教學(xué)是非常理想的。個(gè)案作業(yè)中的同學(xué)，對(duì)于已經(jīng)掌握的步驟，可以不用老師的引導(dǎo)繼續(xù)做下去。對(duì)于不確定的作業(yè)步驟，可以觀看老師預(yù)先錄制好的作業(yè)步驟錄像。本演示視頻一般控制在1～2分鐘內(nèi)，以最短的語(yǔ)步講解。使用微格課堂，師生可以在教室內(nèi)外進(jìn)行獨(dú)立的學(xué)習(xí)，不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，教師更關(guān)注那些基礎(chǔ)較差的學(xué)生。

2.3 使用教學(xué)軟件激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)

教師根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合每個(gè)項(xiàng)目的具體情況預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。學(xué)生可根據(jù)評(píng)分體系，與其他學(xué)生的實(shí)操訓(xùn)練進(jìn)行考核比較，并可根據(jù)其他學(xué)生的反饋對(duì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)進(jìn)行修改和完善。實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析能直觀地顯示學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，便于學(xué)生與學(xué)生之間的橫向比較和個(gè)人學(xué)習(xí)時(shí)間縱軸上的前后對(duì)比，實(shí)現(xiàn)教學(xué)反思和學(xué)習(xí)互幫互助，提升學(xué)習(xí)效率[3]。

3 以FPGA為平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革

3.1 試驗(yàn)平臺(tái)整合

傳統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)是以中小型集成電路為主，教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)式。這種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)極大地制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是設(shè)備驗(yàn)證型，很難實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。每門(mén)課程都有自己的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相互獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有形成體系。隨著EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)的使用大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。利用HDL對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行建模、仿真、驗(yàn)證和綜合，并下載到可編程邏輯器件中進(jìn)行測(cè)試。設(shè)計(jì)FPGA電路模塊時(shí)，學(xué)生必須熟悉EDA設(shè)計(jì)仿真工具，掌握硬件的描述語(yǔ)言。為了滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的需要，在教學(xué)改革中，將計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)納入FPGA統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)劃分為若干子模塊，并分配給各個(gè)課程。以此為基礎(chǔ)，通過(guò)多學(xué)科的不斷學(xué)習(xí)，使學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)環(huán)境，熟悉硬件設(shè)計(jì)方法，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

3.2 以FPGA為平臺(tái)進(jìn)行數(shù)字邏輯課程的改革

在改革過(guò)程中，首先要改革硬件基礎(chǔ)課。數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基本原理的先決條件。在2014年，該實(shí)驗(yàn)室升級(jí)了數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并以FPGA為中心引入了EDA技術(shù)，這從根本上改變了數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)路線(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)電路，利用QualsII模擬軟件環(huán)境，集成模擬邏輯電路，下載到FPGA設(shè)備上運(yùn)行，通過(guò)測(cè)試盒周邊輸出模塊觀察電路現(xiàn)象。這種設(shè)計(jì)方法可以大大提高系統(tǒng)可靠性，縮短開(kāi)發(fā)周期。本課程使學(xué)生了解常用的邏輯功能元件、數(shù)據(jù)通路、基本操作程序、時(shí)序邏輯電路等電路設(shè)計(jì)。直接引用了計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)的兩部分內(nèi)容。對(duì)數(shù)字計(jì)時(shí)器、信號(hào)控制、自動(dòng)售票機(jī)、密碼鎖等進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

3.3 課程評(píng)價(jià)方法的改革

本課程以實(shí)際操作能力為基礎(chǔ)，考試方式平行。根據(jù)課程性質(zhì)，調(diào)整計(jì)算機(jī)考試和筆試的比例。例如：“數(shù)字邏輯”課和“計(jì)算機(jī)構(gòu)成原理”課理論性較強(qiáng)，考試以筆試為主，筆試成績(jī)與實(shí)際成績(jī)之比基本為4∶1，“微機(jī)原理”課和“微機(jī)處理”課適用性較強(qiáng)，考試突破了傳統(tǒng)筆試，理論考試與實(shí)際考試之比調(diào)整為1∶1。通過(guò)考試方式的改革，大大提高了學(xué)生運(yùn)用教材知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。評(píng)價(jià)結(jié)果能較好地反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況。認(rèn)知能力的評(píng)價(jià)是以綜合應(yīng)用能力為主要內(nèi)容，積極推動(dòng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從新形勢(shì)學(xué)習(xí)視角出發(fā)，通過(guò)構(gòu)建“四模塊、三層次”教學(xué)內(nèi)容體系，實(shí)現(xiàn)工學(xué)結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、微課和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)軟件相結(jié)合，取得了初步成效。教學(xué)改革實(shí)踐不僅鍛煉了課程團(tuán)隊(duì)教師，提高了教學(xué)水平，還取得了豐碩的教學(xué)科研成果。實(shí)施課程改革兩年來(lái)，省市廳級(jí)課題分別立項(xiàng)1項(xiàng)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)立項(xiàng)為校級(jí)精品在線(xiàn)開(kāi)放課程建設(shè)項(xiàng)目。學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的積極性越來(lái)越高，該課程整體到課率居全校最高。針對(duì)不同班級(jí)設(shè)計(jì)采用了不同的學(xué)習(xí)案例，學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決專(zhuān)業(yè)實(shí)際問(wèn)題的能力也得到提高，課程教學(xué)評(píng)價(jià)滿(mǎn)意度為 95%以上，學(xué)生實(shí)際操作能力明顯提高，高校計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的通過(guò)率在90%以上。一門(mén)普通的計(jì)算機(jī)課程在課程團(tuán)隊(duì)不斷地創(chuàng)新改革與實(shí)踐中，源源不斷的煥發(fā)出鮮活的生命力。