基于微課與翻轉(zhuǎn)課堂的“計算機組成原理”課程教學(xué)模式研究

農(nóng) 健，龔 平

(1.2.梧州學(xué)院 信息與電子工程學(xué)院，廣西 梧州 543002)

基于微課與翻轉(zhuǎn)課堂的“計算機組成原理”課程教學(xué)模式研究

農(nóng) 健1，龔 平2

(1.2.梧州學(xué)院 信息與電子工程學(xué)院，廣西 梧州 543002)

在轉(zhuǎn)型背景下，該文以計算機組成原理為例，針對當(dāng)前梧州學(xué)院“計算機組成原理”課程的教學(xué)情況以及存在的問題進(jìn)行分析，結(jié)合微課教學(xué)模式以及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，探討性地提出“計算機組成原理”課程在微課條件下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，為梧州學(xué)院的“計算機組成原理”課程的教學(xué)提供參考。

微課；翻轉(zhuǎn)課堂；計算機組成原理

0引言

“計算機組成原理”課程是梧州學(xué)院本科專業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)骨干課，是該專業(yè)的必修課程。計算機組成原理主要是對計算機的主要硬件構(gòu)成、程序工作方式等基礎(chǔ)知識進(jìn)行教學(xué)。這些基礎(chǔ)知識的理解以及掌握與否，對學(xué)生計算機思維的發(fā)展有很大的影響，直接關(guān)系到后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，也會影響到學(xué)生的專業(yè)成長。

微課，又名微課程，是相對于傳統(tǒng)的課程而言的，微課是一門短小精悍的課程，其以一個知識點或問題為主題，以視頻的形式對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。微課視頻一般控制在十分鐘左右，由于其簡短的特點，更能集中學(xué)生的注意力，從而達(dá)到很好的教學(xué)效果。在課堂上，教師可以通過微課，對學(xué)生進(jìn)行知識傳授；在課余時間，學(xué)生也可以通過微課進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)[1-2]。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型的課堂教學(xué)組織形式[3]，與傳統(tǒng)的課堂組織形式相比，其重心主要是在課堂外通過教學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資源培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，課堂內(nèi)通過師生互動、問題答疑等活動，使教學(xué)活動達(dá)到更好的效果[4-5]。翻轉(zhuǎn)課堂通過課堂組織形式的改變，能夠激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和探究性，從而達(dá)到更好的教學(xué)目標(biāo)。

在“計算機組成原理”課程教學(xué)中，教師根據(jù)該課程各章節(jié)中的知識點來制作微課，然后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。學(xué)生在課外進(jìn)行自主的微課學(xué)習(xí)，記錄在學(xué)習(xí)過程中遇到的疑點和難點。在上課的過程中，師生面對面進(jìn)行互動和答疑。通過微課與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式的結(jié)合，來達(dá)到更好的教學(xué)效果。

1目前梧州學(xué)院“計算機組成原理”課程教學(xué)存在的問題

計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為梧州學(xué)院老牌的本科專業(yè)，學(xué)校歷來都比較重視該專業(yè)的建設(shè)，加強該專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)，在師資建設(shè)、教學(xué)資源、實驗設(shè)備等方面都有較大的投入，目的是提高學(xué)生在硬件系統(tǒng)方面的分析、設(shè)計與開發(fā)的能力。但在實際的課程教學(xué)當(dāng)中，仍發(fā)現(xiàn)存在以下問題。

第一，學(xué)生硬件基礎(chǔ)差，對計算機的硬件構(gòu)成不熟悉、程序工作原理不理解。學(xué)生在學(xué)習(xí)“計算機組成原理”課程前，極少接觸計算機硬件和程序工作原理的相關(guān)知識。導(dǎo)致在正常的課堂教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生對新出現(xiàn)的概念、圖形以及原理等知識難以理解，從而大大降低了教師授課以及學(xué)生接受知識的效率，使教學(xué)難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

第二，教學(xué)方法和手段比較傳統(tǒng)和單一。在當(dāng)前的科技水平下，計算機組成原理實驗室的教學(xué)設(shè)備已經(jīng)比較完備，包括多媒體設(shè)備、性能優(yōu)越的計算機以及傳統(tǒng)的黑白板。在日常的教學(xué)當(dāng)中，采取多媒體演示和板書相結(jié)合的教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)，但由于學(xué)生基礎(chǔ)差、學(xué)時投入較少、課程內(nèi)容抽象等原因，教師難以在既定的課時內(nèi)將教學(xué)內(nèi)容講解透徹，難以建立教師和學(xué)生之間的互動。

第三，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性。“計算機組成原理”作為講解計算機硬件構(gòu)成以及程序工作原理的基礎(chǔ)課，其中概念性、原理性知識較多，學(xué)習(xí)起來比較枯燥，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣。老師在上課的過程當(dāng)中，也難以采用有效的辦法來吸引學(xué)生的注意力。諸如以上因素的影響，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極性。

第四，實驗方法比較落后。課程實驗是“計算機組成原理”課程的必要環(huán)節(jié)，是加深學(xué)生對計算機硬件以及程序工作原理理解的有效手段。在現(xiàn)在的實驗教學(xué)中，通常是學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書上面的實驗步驟，將試驗箱各部件鏈接起來，然后觀察指示燈或者顯示屏的變化情況，實驗結(jié)束。在整個實驗過程當(dāng)中，大部分學(xué)生都沒有理解計算機的工作原理，只是按部就班地完成實驗操作。究其原因，一方面是由于學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識時，沒有將原理理解透徹，另一方面，在實驗教學(xué)當(dāng)中，沒有好的實驗教學(xué)方法以及手段，激起學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實踐實驗。

2基于微課與翻轉(zhuǎn)課堂的“計算機組成原理”課程教學(xué)模式研究

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機體系結(jié)構(gòu)的新概念、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，給“計算機組成原理”課程帶來了新的挑戰(zhàn)。另外，由于梧州學(xué)院正處于應(yīng)用型大學(xué)的轉(zhuǎn)型階段，這對本課程的教學(xué)也提出了新的要求。針對目前梧州學(xué)院“計算機組成原理”課程教學(xué)存在的問題及其產(chǎn)生原因，結(jié)合微課技術(shù)以及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對本課程的教學(xué)方法進(jìn)行探索，以提高教學(xué)效果。主要從以下幾方面進(jìn)行探索。

2.1 微課教學(xué)視頻資源庫的建立

微課視頻的開發(fā)是實現(xiàn)計算機組成原理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的先行條件。微課視頻設(shè)計與開發(fā)的成功與否，直接影響到后續(xù)教學(xué)的進(jìn)行。計算機組成原理微課視頻資源的開發(fā)包括理論課微課視頻資源開發(fā)和實驗課微課視頻資源開發(fā)。計算原理課程教學(xué)存在抽象性、模塊化、關(guān)聯(lián)性和層次化等特點。例如，該課程主要介紹計算機硬件的結(jié)構(gòu)和原理，硬件是具體存在的，但其中涉及到采用大規(guī)模集成電路技術(shù)的CPU、內(nèi)存等設(shè)備的工作原理、設(shè)計方法和邏輯實現(xiàn)時，學(xué)生就難以理解這些抽象知識。因此設(shè)計和制作形象動態(tài)的微課視頻來給學(xué)生展示這些設(shè)備的工作原理和步驟是微課開發(fā)的重點。在“計算機組成原理”課程微課資源的建立中，根據(jù)“計算機組成原理”課程教學(xué)的特點，需開發(fā)和制作計算機組成概述、運算方法和運算器、存儲系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理器、系統(tǒng)總線、外圍設(shè)備、輸入輸出系統(tǒng)8大章節(jié)58個知識點的理論教學(xué)微課視頻資源和6個實踐教學(xué)微課視頻資源。微課視頻的長度10分鐘左右，視頻的內(nèi)容主要以動畫為主，形象地為學(xué)生逐步演示計算機每個部件的工作原理和步驟。為了激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，吸引學(xué)生的注意力，要確保微課內(nèi)容的易理解性以及播放形式的生動性。微課教學(xué)視頻資源統(tǒng)一上傳學(xué)校微課平臺中，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行觀看學(xué)習(xí)。

2.2 借助微課視頻引導(dǎo)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)

課前學(xué)生的自主學(xué)習(xí)是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能夠正常進(jìn)行的基礎(chǔ)。在微課資源庫建立完成之后，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱的教學(xué)重點和難點，結(jié)合整個學(xué)期的教學(xué)進(jìn)度，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過發(fā)布問題或者是作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生在課前去微課平臺觀看和學(xué)習(xí)相應(yīng)知識點的微課視頻。對于自主學(xué)習(xí)過程中學(xué)生遇到的難以理解的知識點，則要求學(xué)生做好問題記錄，到課堂上進(jìn)行分組討論。通過課前的自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對計算機組成原理的概念、圖形、原理等知識有一個先行的認(rèn)識和了解，為后續(xù)的理論學(xué)習(xí)和實驗操作提供了基礎(chǔ)。

2.3 課堂上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)更強調(diào)教學(xué)活動組織的合理性，教師需要對課堂的每個環(huán)節(jié)做到合理的掌控。教師根據(jù)課前制定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，組織教學(xué)活動。將學(xué)生分為不同的學(xué)習(xí)小組，選出小組長，進(jìn)行任務(wù)分工，對課前提出的問題或者作業(yè)，進(jìn)行討論和探討。在整個教學(xué)活動的過程中，教師要關(guān)注每個小組活動的進(jìn)展，對提出的問題，給出意見和指導(dǎo)，引導(dǎo)每個學(xué)生積極參與討論和思考。小組討論時間結(jié)束后，由小組長陳述本小組的學(xué)習(xí)體會以及遇到的問題，然后教師根據(jù)問題進(jìn)行講解答疑。答疑結(jié)束后，教師應(yīng)該對本次課堂的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)，對各組的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價，再次凝練教學(xué)目標(biāo)的知識點，加強學(xué)生的理解。對于實驗課程，同樣可以按照以上步驟進(jìn)行，教師需要在實驗前強調(diào)實驗設(shè)備的使用注意事項即可。通過以上的課堂教學(xué)活動，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，加強了教師與學(xué)生之間的互動，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)生的思考能力和協(xié)作能力。

2.4 課后進(jìn)行綜合評價

課后指導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)習(xí)總結(jié)、小組評議等方式對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié)評價，一方面可以加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，一方面教師可以通過此階段發(fā)現(xiàn)在整個翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中存在的不足之處，從而改善教學(xué)過程，提高教學(xué)效果。另外，教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)與“計算機組成原理”課程相關(guān)的知識點，擴(kuò)展學(xué)生的知識面，提高學(xué)生自身的知識水平和能力。

3結(jié)束語

基于微課與翻轉(zhuǎn)課堂的“計算機組成原理”課程教學(xué)模式可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“計算機組成原理”課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生探索計算機軟硬件系統(tǒng)的精神，加強教師與學(xué)生之間的互動，提升“計算機組成原理”課程的教學(xué)效果。目前梧州學(xué)院的“計算機組成原理”課程仍采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行教學(xué)，在向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型和教育信息技術(shù)化的大背景下，有必要對“計算機組成原理”的課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革。本文提出的基于微課與翻轉(zhuǎn)課堂的“計算機組成原理”課程教學(xué)模式為該課程的改革提供了參考，具有一定的實用價值和指導(dǎo)意義。

[1]David Shieh. These Lectures Are Gone in 60 Seconds [J/OL].[2013-04-28].The Chronicle of Higher Education, 2009,55(26):A13. http://chronicle.com.

[2]張一川,錢揚義.國內(nèi)外“微課”資源建設(shè)與應(yīng)用進(jìn)展[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2013(6):26-33.

[3]汪曉東,張晨婧仔.“翻轉(zhuǎn)課堂”在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù), 2013,23(8):11-16.

[4]鐘曉流,宋述強,焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計研究[J]. 開放教育研究,2013(1):58-64.

[5]馬秀麟.大學(xué)信息技術(shù)公共課翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實證研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2013(1):79-85.

(責(zé)任編輯：覃華巧)

2017-03-20

2016年廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目(2016JGA344)

G640

A

1673-8535(2017)03-0113-04

農(nóng)健(1984-)，男，廣西藤縣人，梧州學(xué)院信息與電子工程學(xué)院講師，工學(xué)碩士，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)。

龔平(1981-)，女，廣西靈川人，梧州學(xué)院信息與電子工程學(xué)院副教授，工學(xué)碩士，研究方向：數(shù)字圖像處理、計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。