微課在計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

李妍+董薇

[摘 要]微課作為一種新的教與學(xué)的模式，目前已成為國(guó)內(nèi)外高等院校教學(xué)體系的重要研究方向。微課在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有一定的可行性，將微課模式應(yīng)用于計(jì)算機(jī)組成原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可起到一定的效果。結(jié)果表明，微課使學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力得到顯著提升，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]微課；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；計(jì)算機(jī)組成原理

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）08-0093-03

一、微課概況

（一）微課的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

微型課程這一術(shù)語(yǔ)，最早是由美國(guó)阿依華大學(xué)附屬學(xué)校提出，也可稱為課程單元[1]；1998年，新加坡南洋理工大學(xué)國(guó)立教育學(xué)院開展了微型課程項(xiàng)目。項(xiàng)目主持人Philip Wong教授認(rèn)為，微課是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)等通信技術(shù)（ICT）來達(dá)到對(duì)教學(xué)有所幫助的特定教學(xué)材料。

2004年7月，教師電視頻道在英國(guó)開播，節(jié)目播出后得到廣大教師的普遍認(rèn)可，資源的累積達(dá)到35萬(wàn)分鐘；2008年秋，美國(guó)新墨西哥州圣胡安學(xué)院的戴維·彭羅斯的“一分鐘教授”，因開創(chuàng)了受歡迎度極大的“一分鐘微視頻”的“微課程”而受到矚目[2]，他的核心理念是讓教師把所傳授的教學(xué)內(nèi)容與所需達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)聯(lián)系起來，以達(dá)到讓學(xué)生能夠聚焦的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。綜上可以看出，各國(guó)院校對(duì) “微課程”、“微視頻”的重視逐漸提高，雖然主要的資源并不相同，比如有的偏重于教學(xué)，有的偏重于視頻；從表面上看課程設(shè)置相對(duì)于傳統(tǒng)授課較為松散，最初側(cè)重于各類學(xué)習(xí)及培訓(xùn)等，應(yīng)用領(lǐng)域有待擴(kuò)充，課程資源的自我成長(zhǎng)、延展性還有待提高。[3]

2.國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)的很多高校教師以及教育領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)微型課程、微課等有不同說法，對(duì)適用的范圍及內(nèi)容組織形式也各不相同。2010年廣東省建設(shè)了“廣東省名師網(wǎng)絡(luò)課堂”，確定名師網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容；自2007年以來，在國(guó)內(nèi)外各大教學(xué)網(wǎng)站開設(shè)了開放性課堂，將各學(xué)科精粹課程放到網(wǎng)站上，從而讓越來越多的人通過線上課程得到各自所需的知識(shí)。[4]

2012年11月21日，教育部劉利民副部長(zhǎng)在全國(guó)高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中心成立五周年慶祝大會(huì)的講話中曾講過[5]：“微課教學(xué)比賽是符合時(shí)代要求的積極探索，希望借此推動(dòng)高校教師培訓(xùn)方式方法的改變，解決培訓(xùn)多樣性、便捷性和針對(duì)性的問題，促進(jìn)高校教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合。”

現(xiàn)在從地方到國(guó)家都在不同層面對(duì)微課做出詮釋，微課也以不同的模式進(jìn)入現(xiàn)代的教學(xué)中，融入課堂中，發(fā)揮著重要的作用。

（二）微課的特點(diǎn)

1.“微”教學(xué)時(shí)間

微課的核心資源組成為教學(xué)短視頻。 “微課”講解時(shí)間通常為5～8分鐘左右，最長(zhǎng)不超過10分鐘，它是按照各知識(shí)點(diǎn)難易程度和學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣設(shè)定的。與目前傳統(tǒng)教學(xué)的40或45分鐘的教學(xué)歷程，微課也叫做“教學(xué)片段”或“微課案例”。[6]這樣的教學(xué)模式縮短了教學(xué)時(shí)間，提高了聽課效率。

2.“微”教學(xué)內(nèi)容

與正常的普通課堂相比，微課的主題鮮明，正是廣大教學(xué)工作者所需要的，它能將課程中主要知識(shí)點(diǎn)突出，將其中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)部分等清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，另外它也能更加生動(dòng)地參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中。與傳統(tǒng)的一節(jié)課要完成眾多的教學(xué)內(nèi)容相比，微課講解的知識(shí)更加短小精悍，使學(xué)生能立刻明了本節(jié)課的主題思想。[7]

從課堂的知識(shí)涵蓋面上看，微課內(nèi)容所占的總?cè)萘枯^小，視頻格式是網(wǎng)絡(luò)上常見的媒體格式，無(wú)論教師上傳還是學(xué)生觀看都可流暢地進(jìn)行；學(xué)生在線上觀看不方便的情況下，也可通過下載實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)，同時(shí)也比較適合于其他教師的觀摩、講評(píng)和研究。學(xué)生可以獨(dú)立解決遇到的問題，內(nèi)容具體真實(shí)，也可采取團(tuán)隊(duì)合作的方式共同完成，為學(xué)生自學(xué)提供了良好的平臺(tái)。[8]

3.“情景化”的資源組成

微課以教學(xué)視頻片段為主體，整合本專業(yè)專家的文字點(diǎn)評(píng)、教案、導(dǎo)學(xué)案、課堂實(shí)時(shí)教學(xué)時(shí)使用到的多媒體素材和課件、課下的教學(xué)總結(jié)、學(xué)生的回饋、課堂小測(cè)等相關(guān)教學(xué)資源，從而形成了一整套內(nèi)容多樣、結(jié)構(gòu)緊湊、主題鮮明的“情景化”資源包，形成的教學(xué)環(huán)境趨近于現(xiàn)實(shí)化。這種現(xiàn)實(shí)的、具體的、典型案例化的教學(xué)更有利于廣大教師和學(xué)生實(shí)現(xiàn)高階思維能力、學(xué)習(xí)技能提升，對(duì)于廣大教師的教學(xué)技能及專業(yè)水準(zhǔn)的提高極為有利，同時(shí)也提升了學(xué)生的學(xué)業(yè)水平。[9]對(duì)高校教學(xué)來說，微課的教學(xué)資源將不斷深入到學(xué)生和教師的學(xué)習(xí)和工作中，從而形成了高校各專業(yè)教育教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)。其使教師逐步從相對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式中走出來，課堂上不再是教師唱獨(dú)角戲，另一方面也助于提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。使教師能更好地面對(duì)自己的問題，改正問題，提升教學(xué)水平。[10]

二、微課在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的研究

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，經(jīng)常會(huì)遇到經(jīng)費(fèi)不足導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊張或?qū)嶒?yàn)平臺(tái)缺乏一定的靈活性，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的開放。這導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，才第一次接觸到實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)于操作較復(fù)雜的設(shè)備，學(xué)生從陌生到熟悉需要一定的課時(shí)量，但實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)又有限，常常是學(xué)生剛剛深入就結(jié)束了。微課的出現(xiàn)，逐漸改變了這種實(shí)驗(yàn)室設(shè)備“猶抱琵琶半遮面”的局面，讓學(xué)生在課前通過視頻能夠得到感觀上的認(rèn)識(shí)，再通過視頻中逼真的動(dòng)畫、詳盡的講解及全面的文字素材，清楚明了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、過程及結(jié)果。對(duì)于某些無(wú)需實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)可以用微課來指導(dǎo)讓學(xué)生自主完成，課堂時(shí)間作為答疑時(shí)間，用于解決學(xué)生遇到的問題，同時(shí)在此程度上重新完成實(shí)驗(yàn)，更進(jìn)一步地深入，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更趨于完美。

微課在高校教學(xué)中，不同的環(huán)節(jié)具有不同的教學(xué)效果，相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，微課滿足了教學(xué)的需求，讓學(xué)生通過視頻教學(xué)的方式提高學(xué)習(xí)的興趣及積極性，促進(jìn)了學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的動(dòng)機(jī)，提高了整體的教學(xué)質(zhì)量和效果。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以在課下利用微課提前學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)合理掌握，并對(duì)實(shí)驗(yàn)開發(fā)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的操作做到心中有數(shù)。學(xué)生可利用微課進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。例如，在課余時(shí)間下，學(xué)生按要求觀看以知識(shí)點(diǎn)劃分的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目視頻，然后分組討論，總結(jié)本次課的知識(shí)結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)每個(gè)人的需求及在觀看視頻中所遇到的問題，自己先查找答案，或者帶著問題到實(shí)驗(yàn)課、到實(shí)際操作中去探索，從而達(dá)到理論與實(shí)際相連接，使學(xué)生融會(huì)貫通，讓實(shí)驗(yàn)課協(xié)助理論教學(xué)的目的。endprint

三、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（一）計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)組成原理作為計(jì)算機(jī)本科專業(yè)的核心課程，在整體教學(xué)體系中起著前后銜接的作用，學(xué)好這門課程對(duì)提升學(xué)生計(jì)算機(jī)專業(yè)方面的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰⒂袠O大幫助，而對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于對(duì)理論課程的詮釋，使學(xué)生對(duì)這門抽象思維較強(qiáng)的課程更易于理解。

目前的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有以下特點(diǎn)：1.驗(yàn)證性。在分部實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用固定模塊結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，按要求將不同模塊利用連線連接在一起，通過向DBUS輸入數(shù)據(jù)，在不同控制信號(hào)的作用下來完成實(shí)驗(yàn)。分部實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)主要部件工作原理的理解。2.實(shí)踐性。為了使學(xué)生建立整機(jī)概念，學(xué)生必須親自實(shí)踐，根據(jù)不同模型機(jī)的設(shè)計(jì)方案，自己動(dòng)手操作，利用集成開發(fā)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相結(jié)合將理論知識(shí)學(xué)已所用。3.創(chuàng)新性。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生可以基于FPGA的方式，探索實(shí)驗(yàn)的多樣性，利用自己獨(dú)立的見解，完成教師所分配的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

在專業(yè)學(xué)科教學(xué)過程中必須充分重視每門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，著重學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生通過對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理理論與實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)于后續(xù)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有著極大提升作用，計(jì)算機(jī)組成原理課程作為計(jì)算機(jī)各專業(yè)的核心課程，必須經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練，缺乏實(shí)踐的計(jì)算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)只能是紙上談兵。

（二）計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

受傳統(tǒng)教學(xué)體系的影響，目前計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)仍在以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔。在教學(xué)體系改革的過程中，教學(xué)大綱被不斷修改，課程及課時(shí)也不斷被調(diào)整，目前學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課也不斷被壓縮，需要在極其有限的實(shí)驗(yàn)課中消化理解課本上大量的理論知識(shí)。教學(xué)理念的滯后，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的落后，教學(xué)內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置重復(fù)，在有限的實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件下，計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證性多，綜合設(shè)計(jì)性少，相對(duì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更為缺乏，各方面對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，從而影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度，導(dǎo)致學(xué)生操作能力差、對(duì)計(jì)算機(jī)整體思維難以建立等一系列問題。

目前，部分高校開始探索建立合理有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從課程結(jié)構(gòu)著手，合理設(shè)置驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型、開放型實(shí)驗(yàn)，從而改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式、內(nèi)容等，通過這些方式提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣。但從這幾年的實(shí)施情況來看，由于教師配備、設(shè)備維護(hù)等各方面的原因，效果不是很理想，這還需要從學(xué)校到教師從根本上改變教學(xué)理念，與時(shí)代接軌，與時(shí)俱進(jìn)。

四、微課在計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)微課進(jìn)行展示極為方便，學(xué)生對(duì)微課視頻可以有選擇地觀看。由于實(shí)驗(yàn)本身操作性較強(qiáng)，學(xué)生需要在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，此時(shí)微課視頻起到了聲形并茂的輔助作用。根據(jù)對(duì)微課所具備的“微”特點(diǎn)，還有近年為各高校針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷研究探索，會(huì)發(fā)現(xiàn)微課非常適用于高校各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2014年我校對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)計(jì)算機(jī)組成原理課程申報(bào)了微課教研項(xiàng)目，課題組教師一起重新研究、規(guī)劃課程計(jì)劃及內(nèi)容，使其達(dá)到真正有效地滿足學(xué)生利用微課教學(xué)的效果，現(xiàn)在本門課程已經(jīng)完全開始了微課教學(xué)。教師通過網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)對(duì)微課的環(huán)節(jié)及內(nèi)容進(jìn)行制作，學(xué)生通過一卡通號(hào)登錄即可觀看到視頻。為了保證學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果，學(xué)生觀看視頻時(shí)都會(huì)有記錄，在課程講解過程中隨時(shí)提問，只有問題回答正確才能進(jìn)入下一步的學(xué)習(xí)，課程講解過程中不允許快進(jìn)，從而達(dá)到預(yù)習(xí)的效果。如圖3-1所示，體現(xiàn)了學(xué)生觀看微課的進(jìn)度。

通過一段時(shí)間的微課教學(xué)，學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，不再像以往那樣不知從哪開始，完全聽教師的指引，教師讓做什么就做什么，沒有創(chuàng)新和深入，一節(jié)課下來，甚至不知道學(xué)了什么，與理論課有哪些關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，已經(jīng)了解了本次的內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)，是帶著問題進(jìn)行操作的。例如在做“寄存器與運(yùn)算器”實(shí)驗(yàn)時(shí)，以前學(xué)生只是按照教師要求連線，根據(jù)教師的描述去驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，觀察A與W寄存器數(shù)據(jù)通過ALU后將運(yùn)算結(jié)果送到直通門。現(xiàn)在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，教師不必過多講解，學(xué)生就能直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，并能根據(jù)自己的預(yù)習(xí)內(nèi)容將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擴(kuò)展，在開放環(huán)境下，利用本次課知識(shí)實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)模型機(jī)設(shè)計(jì)，并利用匯編語(yǔ)言來驗(yàn)證設(shè)計(jì)內(nèi)容是否正確。這樣使學(xué)生不僅熟練掌握了計(jì)算機(jī)組成原理的知識(shí)，而且更加深入地了解了匯編語(yǔ)言的設(shè)計(jì)。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過一段時(shí)間的進(jìn)展，學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合做到了知行統(tǒng)一，做到了理論與實(shí)踐的高度整合。[11]學(xué)生在微課平臺(tái)討論問題，探究真知，教師在關(guān)鍵時(shí)刻適時(shí)點(diǎn)撥。這種將網(wǎng)絡(luò)拉進(jìn)現(xiàn)實(shí)的方式，不僅解決了學(xué)生的問題，也提高了教師對(duì)學(xué)生的關(guān)注度及自身的責(zé)任性。隨著計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程遞進(jìn)化及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)內(nèi)容的豐富及互動(dòng)，其在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，也推進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的探究及創(chuàng)新實(shí)踐能力。微課正在以全新的教學(xué)模式逐漸進(jìn)入到教學(xué)中，無(wú)論是教師還是學(xué)生都在逐漸進(jìn)入到微課中，尋找不足，開拓創(chuàng)新。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 吳茵.微課程在開放大學(xué)中的應(yīng)用研究——以《創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)》為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（3）.

[2] 馮靈.微課在信息科技教學(xué)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究——以某中學(xué)六年級(jí)為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（2）.

[3] 殷海明，葉利華.“微課”在軟件工程課程教學(xué)中的作用[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2014（3）.

[4] 馬天魁. 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新型教育模式變革探究——以慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂為例[J].大學(xué)教育，2016（5）.

[5] 焦建利.微課與翻轉(zhuǎn)課堂中的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)教育信息化·基礎(chǔ)教育，2014（12）.

[6] 李淑云，劉淑梅. “微課”教學(xué)模式下應(yīng)用文寫作課案例教學(xué)法的運(yùn)用[J].佳木斯大學(xué)社會(huì)科學(xué)學(xué)報(bào)，2013（6）.

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[8] 張國(guó)榮.基于翻轉(zhuǎn)課堂的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程改革新思路[J].大學(xué)教育， 2013（6）.

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[10] 張瑞霞.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程微課設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（16）.

[11] 余泰，李冰.微課在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014（4）.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]endprint