曹旨昊 劉三榮 張強 徐麗 王永 李學(xué)輝

摘要：面向工程教育專業(yè)認(rèn)證目標(biāo)要求，對計算機專業(yè)核心課程《計算機組成原理》的實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進行改革探索，確定了以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的實驗教學(xué)目標(biāo)。基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的實驗教學(xué)改革是提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的有意義的探索。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證;計算機組成原理;教學(xué)改革;教學(xué)模式

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）29-0115-02

1 引言

工程教育認(rèn)證是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，有助于推動我國工程教育國際化。工程教育專業(yè)認(rèn)證突出教學(xué)目標(biāo)以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以學(xué)生收獲、畢業(yè)達(dá)成情況為中心，明確要求“學(xué)生必須能夠設(shè)計計算機領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案”[1-3]?！队嬎銠C組成原理》是計算機專業(yè)的一門核心課程，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的奠基作用。這門課程主要講授計算機硬件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理等，知識點多且難。雖然主流教材的內(nèi)容涵蓋了比較全面的專業(yè)知識，但是重理論輕實踐.不能滿足工程認(rèn)證的需要，因此實驗教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要[4-6]。

棗莊學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科高校，近年來積極探索工程教育認(rèn)證相關(guān)工作，包括計算機類專業(yè)圍繞新版工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)開展專業(yè)建設(shè)。在此背景下，信息學(xué)院教學(xué)團隊分析了目前《計算機組成原理》實驗教學(xué)存在的問題。確定了以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的實驗教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)工程認(rèn)證要求對課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革探索[4]。

2 目前實驗教學(xué)中存在的問題

（1）計算機組成原理實驗涉及的知識點較多，而多年來課程實驗一直是驗證性實驗為主（如Cache的驗證等）。學(xué)生僅根據(jù)實驗指導(dǎo)書上的圖示，手工插線操作實驗箱就可以完成實驗，動腦較少，難以真正掌握相關(guān)知識。

（2）課程實驗考核方式過于簡單，僅根據(jù)實驗報告確定學(xué)生成績，不能培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。根據(jù)實驗教學(xué)反饋，許多學(xué)生即使完成實驗后仍然對知識點一頭霧水，并沒有真正掌握相關(guān)知識。很多學(xué)生對照實驗指導(dǎo)書抄一遍就可以通過實驗考核，不符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。

3 實驗教學(xué)的改進

3.1 教學(xué)內(nèi)容改進

針對實驗教學(xué)中存在的問題，結(jié)合工程認(rèn)證要求，參考多所高校相關(guān)課程實驗內(nèi)容，改進實驗教學(xué)內(nèi)容。在實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該注意糾正學(xué)生“已有實驗箱，無須硬件設(shè)計”的錯誤觀念，注重引導(dǎo)學(xué)生：實驗箱僅提供必備的硬件模塊（運算器、存儲器等），但各模塊之間的邏輯實現(xiàn)，需要學(xué)生自主設(shè)計完成，同時需要通過模塊連線完成硬件的物理實現(xiàn)，采用從無到有、逐級實現(xiàn)的設(shè)計過程。

實驗課時共計20課時，包括五組實驗，實驗難度呈現(xiàn)階梯型，由簡到難，分為驗證性實驗、設(shè)計類實驗和綜合型實驗。驗證性實驗是鞏固所學(xué)的理論知識，設(shè)計類實驗是對所學(xué)知識進一步加深理解，綜合型實驗是為了培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

3.2 教學(xué)方法改進

計算機組成原理實驗教學(xué)方法的改進主要通過以下三個方式。

（1）建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實驗?zāi)秸n。教學(xué)團隊共建實驗?zāi)秸n以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，在實驗平臺上傳實驗視頻，采用線上線下混合教學(xué)模式和“慕課+理論+實驗”的教學(xué)方法。讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗相關(guān)知識點，對實驗內(nèi)容有大致的了解，避免在課上學(xué)習(xí)占用大量寶貴的時間。

（2）提出有一定難度的開放性實驗問題。學(xué)生可以利用課下時間，來到實驗室解決問題。《計算機組成原理》作為計算機專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，學(xué)時多、難度大，若僅依賴有限的課堂實驗時間，學(xué)生對知識的理解與掌握是十分有限的。因此需要引導(dǎo)學(xué)生利用課下時間主動到實驗室進行操作，同時實驗室在非授課時間一直向?qū)W生們打開，為學(xué)生進行開發(fā)和解決實驗問題提供充足的學(xué)習(xí)資源。

（3）充分運用多媒體教學(xué)手段展示抽象的實驗邏輯過程?！队嬎銠C組成原理》難學(xué)難教是因為計算機的工作原理涉及大量的、繁雜的和嚴(yán)密的邏輯過程，這在實驗中尤其突出。而這些邏輯過程與時間和空間是密切相關(guān)的，而靜態(tài)的文字和圖片難以描述出抽象繁雜的邏輯過程。教師應(yīng)充分利用PPT等工具，將抽象難理解的實驗邏輯過程用形象的動畫表現(xiàn)出來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓教學(xué)內(nèi)容變得深入淺出。

3.3 考核標(biāo)準(zhǔn)改進

在實驗教學(xué)中，使用過程量化、現(xiàn)場驗收程序的考核方式：一方面?zhèn)戎赜凇坝嬎銠C組成思維”的理論培養(yǎng)，另一方面也強調(diào)了實際軟硬件綜合編程實操能力的培養(yǎng)。

現(xiàn)場驗收程序讓學(xué)生針對不同問題分別進行回答，避免有些學(xué)生做實驗就是簡單抄襲一下別人的實驗報告，促進學(xué)生自己對各個知識點真正掌握，同時也能檢驗課前是否認(rèn)真預(yù)習(xí)。現(xiàn)場考核設(shè)計到知識點很多，如：每行代碼的意義、實驗理論設(shè)計和實驗現(xiàn)象分析等。實驗結(jié)束后的實驗報告讓學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)，考核實驗數(shù)據(jù)分析、實驗代碼調(diào)試和實驗結(jié)果總結(jié)等。

考核總分為100分，分為三個部分：實驗前預(yù)習(xí)部分（20分），實驗過程中的考核（60分），實驗報告（20分）。實驗前預(yù)習(xí)是為了鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)文獻資料，對實驗內(nèi)容有初步構(gòu)想。實驗過程中的考核，避免有些學(xué)生做實驗就是簡單抄襲一下別人的實驗報告，考查學(xué)生真正的掌握情況。實驗結(jié)束后的實驗報告讓學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)，考察實驗數(shù)據(jù)分析、實驗代碼調(diào)試和實驗結(jié)果等內(nèi)容。

4 結(jié)語

工程教育認(rèn)證是未來工程教育質(zhì)量評價的發(fā)展趨勢，工程教育質(zhì)量的提升迫切要求高校專業(yè)課程做出更多的改革與創(chuàng)新。本文通過分析《計算機組成原理》課程性質(zhì)和工程教育認(rèn)證的必要性，提出了計算機組成原理課程教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等改革措施，使本課程的工程教育質(zhì)量得到了一定程度的改善和提高。但是教師和學(xué)生對工程教育認(rèn)證的理解和掌握需要有一個適應(yīng)過程，教學(xué)環(huán)節(jié)還有許多與工程教育認(rèn)證不適應(yīng)之處。適合工程教育認(rèn)證的《計算機組成原理》課程教學(xué)改革是一項長期而又艱巨的任務(wù)，需要長期地研究、探索和實踐。只有在實際教學(xué)工作中，聯(lián)系學(xué)生實際情況，不斷地改革與創(chuàng)新，才能使高校人才的培養(yǎng)真正滿足社會的需求。

參考文獻：

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[7]劉三榮，候艷艷，單承剛，等.MOOC+混合式教學(xué)模式下計算機組成原理課程的教學(xué)改革與研究[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2019（5）：124-125.

【通聯(lián)編輯：王力】

作者簡介：曹旨昊（1992-），男，山東棗莊人，助教，碩士，主要研究方向為深度學(xué)習(xí)。