網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)中的應(yīng)用探析

胡燕翔 趙晶 李驪 王春霞 鄭敏

摘 ?要：基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，課堂教學(xué)與課下自主學(xué)習(xí)相互結(jié)合是本科教學(xué)發(fā)展的重要趨勢(shì)。應(yīng)用ASP.NET編程語言和SQL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)，文章設(shè)計(jì)并開發(fā)了《計(jì)算機(jī)組成原理》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)突出了師生共用、學(xué)生自主出題等功能，較好地實(shí)現(xiàn)了課上與課下教學(xué)的有效銜接，對(duì)于提升課堂教學(xué)質(zhì)量的作用明顯。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái);計(jì)算機(jī)組成原理;師生共用;學(xué)生自主出題

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）13-0064-03

Abstract： Based on the network platform， the combination of classroom teaching and self-learning under the classroom is an important trend in the development of undergraduate teaching. Using ASP.NET programming language and SQL Sever database， the article designed and developed the "computer composition principle" network teaching platform. The platform highlights the functions of teacher-student sharing， studentself-problem， etc.， and achieves an effective connection between class and class teaching， which has obvious effects on improving the quality of classroom teaching.

Keywords： network learning platform; principle of computer composition; teacher-student sharing; student setting questions

一、概述

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和MOOC、SPOC等技術(shù)的快速發(fā)展與推廣普及，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在本科教學(xué)中發(fā)揮著越來越重要的作用。準(zhǔn)確把握新時(shí)代大學(xué)生“網(wǎng)絡(luò)原住民”的時(shí)代特征，運(yùn)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，積極探索適應(yīng)線上線下融合發(fā)展的教學(xué)新模式對(duì)于提升課程教學(xué)質(zhì)量具有重要的作用。

在傳統(tǒng)的本科課程教學(xué)中，教與學(xué)集中在課堂時(shí)段，以教師講授為主，學(xué)生的預(yù)習(xí)時(shí)間和深度往往非常有限，導(dǎo)致以下幾個(gè)問題：

1. 對(duì)于當(dāng)堂講授的知識(shí)，學(xué)生沒有深入思考、討論的時(shí)間。由于當(dāng)堂課后答疑的可能性不高，因此課下溫習(xí)或者知識(shí)擴(kuò)展時(shí)產(chǎn)生的疑惑，需要等到下一次上課時(shí)才能得到解答。

2. 兩次上課之間，需要提供適量的、綜合性與重點(diǎn)難點(diǎn)相結(jié)合的習(xí)題，既加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，又要建立起前后所學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系;但傳統(tǒng)留、收、批改的周期比較長(zhǎng)，時(shí)效性不佳。

3. 教師通常是通過結(jié)課后的學(xué)生評(píng)教評(píng)價(jià)與期末考試成績(jī)來評(píng)判授課效果并進(jìn)行總結(jié)與改進(jìn)。但這僅能使下屆學(xué)生受益。

4. 課程的習(xí)試題庫(kù)需要不斷豐富更新，且更為重要是題目都是以任課教師的視角根據(jù)課程大綱提出的，往往與學(xué)生當(dāng)前的專業(yè)水平或理解角度不一致。

根據(jù)以上分析，以構(gòu)建新的教學(xué)模式為目標(biāo)，設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)師生共用、銜接教與學(xué)的綜合實(shí)用網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)是非常必要且可行的。

二、《計(jì)算機(jī)組成原理》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想

《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)大類專業(yè)的一門核心專業(yè)課，該課程系統(tǒng)講述馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各個(gè)主要部分的功能特征、工作原理、交互方式與基本設(shè)計(jì)方法[1]，既是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的難教難學(xué)的課程之一[2，3]，也是碩士研究生入學(xué)考試的重點(diǎn)考試課程。除具有傳統(tǒng)授課存在的共有問題外，該課程還具有以下特點(diǎn)：

1. 課程內(nèi)容抽象。課程中多數(shù)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)都是在芯片內(nèi)部發(fā)生的，邏輯復(fù)雜，內(nèi)容抽象;僅靠課堂講授與PPT輔助，大多數(shù)學(xué)生都難以很快掌握。

2. 與多門課程聯(lián)系緊密，牽涉專業(yè)知識(shí)多，課程內(nèi)容既是理解從高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言、操作系統(tǒng)到機(jī)器指令和電路功能的計(jì)算機(jī)工作原理核心，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力的基礎(chǔ)。

該課程的前導(dǎo)課有《數(shù)字電路》、《模擬電子》、《匯編語言程序設(shè)計(jì)》，后續(xù)課程包括《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、《操作系統(tǒng)》與《編譯原理》等，承上啟下，貫穿前后，專業(yè)地位十分重要。但是存在著從高級(jí)語言到門電路、從語義到電平變化的巨大跨度，學(xué)生理解起來很困難。因此開發(fā)一個(gè)與課程教學(xué)同步、能夠?yàn)閹熒峁┒鄬哟渭皶r(shí)交流的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)具有重要的價(jià)值。

三、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與功能

所開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)針對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)，采用ASP.NET編程語言和SQL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。平臺(tái)由教學(xué)資源、課后習(xí)題、學(xué)生自建題庫(kù)、教師題庫(kù)與師生留言板等功能模塊構(gòu)成。這些模塊在教學(xué)功能上構(gòu)成一個(gè)整體，完全能夠滿足課程輔助功能。所設(shè)計(jì)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)主要構(gòu)成如下：

（一）教學(xué)資源模塊

該模塊中，教師可以在該模塊中上傳課程的教學(xué)資源，如授課PPT與視頻、實(shí)驗(yàn)課例程、參考教材、科技文獻(xiàn)、教學(xué)網(wǎng)站等，提供豐富的、多類型的、全面的資料與途徑;學(xué)生可以在該模塊中查閱、下載上述教學(xué)資源到個(gè)人電腦，也可以在線直接打開進(jìn)行閱讀。圖1所示為其中的課件資源下載界面。

（二）學(xué)生習(xí)題模塊

該模塊供學(xué)生用戶進(jìn)行課后作業(yè)練習(xí)。圖2中，虛線標(biāo)識(shí)學(xué)生用戶注冊(cè)與登錄功能，實(shí)線為學(xué)生習(xí)題練習(xí)子模塊。與通常的網(wǎng)絡(luò)習(xí)題庫(kù)不同，習(xí)題不是隨機(jī)呈現(xiàn)的，而是按照課程進(jìn)度對(duì)學(xué)生開放的，由教師按照章->節(jié)->難、重點(diǎn)進(jìn)行開放，學(xué)生根據(jù)課堂的進(jìn)度或者自己的強(qiáng)化需求來精準(zhǔn)地選擇相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行練習(xí)。每一道習(xí)題都有答案解析。圖3所示為學(xué)生習(xí)題模塊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。

（三）學(xué)生自建題庫(kù)模塊

本平臺(tái)創(chuàng)新地增加了學(xué)生自建題庫(kù)功能。該功能的設(shè)置目的是：1. 學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)體會(huì)，選擇自認(rèn)為重要或難理解的知識(shí)點(diǎn)出具客觀題，從而起到答疑的效果。2. 教師可以根據(jù)學(xué)生自出題目的分析，了解學(xué)生學(xué)習(xí)中普遍存在的疑難點(diǎn)加以輔導(dǎo)，同時(shí)豐富題庫(kù)。針對(duì)每一個(gè)難點(diǎn)或重點(diǎn)，學(xué)生可以基于對(duì)其的理解，遵循題干格式示例，自擬客觀型習(xí)題（選擇與填空題）的題干與答案，并最終提交入庫(kù)，建立個(gè)人題庫(kù)。圖4中，實(shí)線標(biāo)識(shí)學(xué)生自建題庫(kù)子模塊，以及自建填空題界面;圖5所示為自建選擇題界面。

（四）教師題庫(kù)模塊

教師可以在此模塊中查看并批改學(xué)生的課后習(xí)題，查看學(xué)生自建題庫(kù)，及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解對(duì)錯(cuò)與程度，并且可以篩選其中的精品習(xí)題補(bǔ)充入教師題庫(kù)。圖6所示為教師審閱學(xué)生習(xí)題界面;圖7中所示為教師可以在審閱同時(shí)執(zhí)行擴(kuò)充教師命題庫(kù)的功能。

（五）師生留言板模塊

該模塊功能是師生的實(shí)時(shí)對(duì)話臺(tái)。學(xué)生可以在這里反饋課堂教學(xué)的推進(jìn)速度、授課形式，教學(xué)風(fēng)格、對(duì)知識(shí)點(diǎn)的闡述方法、課堂氛圍等;也可以就課堂上存有疑惑的教學(xué)內(nèi)容提問。教師可以在這里聽取學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的感受、意見與建議，及時(shí)調(diào)整、及時(shí)改進(jìn)、及時(shí)運(yùn)用，用最為適當(dāng)?shù)姆绞脚c形式進(jìn)行課堂教學(xué)，使學(xué)生能夠迅速受益;實(shí)時(shí)解答學(xué)生的問題、困惑以及擴(kuò)展深入時(shí)遇到的障礙，并且關(guān)注、適時(shí)引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向與學(xué)習(xí)方法。

除教師與學(xué)生用戶外，該平臺(tái)管理員具有平臺(tái)操作最高權(quán)限，進(jìn)行用戶管理、課程內(nèi)容錄入與更新、功能維護(hù)與升級(jí)等。無論是教師用戶還是學(xué)生用戶，登陸后進(jìn)行的所有操作，都會(huì)留有記錄，作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的考核根據(jù)之一，也可作為教師教學(xué)考核的一部分。此外也便于平臺(tái)秩序的維護(hù)管理。

四、初步應(yīng)用效果分析

經(jīng)過近四年的建設(shè)開發(fā)，目前該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的功能已經(jīng)基本完備，實(shí)現(xiàn)了全部功能。迄今為止已正式運(yùn)行三個(gè)學(xué)期，使用學(xué)生包括了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)的學(xué)生，共計(jì)15個(gè)班，共741人，使用效果和學(xué)生反饋十分理想，對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的輔助、補(bǔ)充與深化作用顯著：

1. 上課學(xué)生全部做到了課前預(yù)習(xí)和課后網(wǎng)上完成習(xí)題，網(wǎng)上預(yù)習(xí)和完成課后習(xí)題情況計(jì)入平時(shí)成績(jī)。這對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣起到了很好的督促作用。

2. 學(xué)生自主出題采用分小組的模式，每組2-3人。授課教師在課后根據(jù)內(nèi)容難度規(guī)定出題數(shù)量，由學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)過程的疑難點(diǎn)提出填空題和選擇題。根據(jù)出題情況分析，疑難點(diǎn)主要出現(xiàn)在存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的地址線連接、Cache組相聯(lián)的映射與變換關(guān)系、微控制器中數(shù)據(jù)通道的變化過程等知識(shí)點(diǎn)的基本概念和設(shè)計(jì)方法。根據(jù)分析結(jié)果，授課教師有針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)過程，降低學(xué)生理解難度;并從中挑選高質(zhì)量題目并入試題庫(kù)。

3. 通過該平臺(tái)的使用，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性和課程疑難點(diǎn)掌握改善效果明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，多個(gè)期末平均卷面成績(jī)提升了約8%，參加專業(yè)研究生入學(xué)統(tǒng)考的平均成績(jī)較使用該平臺(tái)前提高約11%。

五、結(jié)束語

當(dāng)今時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)與生活的必備環(huán)境與工具。本系統(tǒng)從學(xué)生所處的時(shí)代與需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)《計(jì)算機(jī)組成原理》課程內(nèi)外、課堂上下的有效銜接，顯著改善了“老師課上講得寂寞，學(xué)生課下學(xué)得孤獨(dú)”的一廂情愿式教學(xué)模式，為教師與學(xué)生搭建起隨時(shí)溝通與討論的便捷通道，同時(shí)也為教學(xué)質(zhì)量的提高、課程教資的豐富提供了新的行之有效的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[M].高等教育出版社，2018.

[2]唐朔飛，劉旭東，王誠(chéng)，等.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)實(shí)施方案[J].中國(guó)大學(xué)教育，2010.

[3]袁春風(fēng).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014.