來華留學(xué)生“計算機組成原理”課程建設(shè)探索

趙明波　林浩　韓慧

摘要：當前“一帶一路”沿線國家來華留學(xué)生大量增加，針對留學(xué)生教育開設(shè)的全英文課程面臨前所未有的挑戰(zhàn)。文章在長期國際合作辦學(xué)和雙語教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，以計算機組成原理課程為例，探討了該課程在新形勢下的課程建設(shè)工作，包括全英文課程資料、實驗建設(shè)、教學(xué)改革和考核改革等。以期為不斷發(fā)展的留學(xué)生國際課程建設(shè)和國際化人才培養(yǎng)提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：來華留學(xué)生;全英文課程;計算機組成原理;課程建設(shè)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0168-02

Abstract： At present， the number of overseas students in China from "Belt and Road" countries is increasing， and the all-english courses for international students' education are facing unprecedented challenges. Based on the long-term practice of international cooperation and bilingual teaching， this paper takes the course of Computer Component Principle as an example to discuss the course construction under the new situation， including all English course materials， experimental construction， teaching reform and assessment reform， etc. In order to provide beneficial reference for the development of international curriculum construction and international talent training for international students.

Key words： Foreign students in China; All English courses; Principle of Computer Component; Curriculum construction

在國家“一帶一路”倡議的指引下，教育部2016年7月發(fā)出《推進共建“一帶一路”教育行動》的通知[1]。我國各大高校和地方院校加快了建設(shè)“一帶一路”教育共同體的步伐。山東理工大學(xué)也發(fā)布了《關(guān)于進一步推進教育國際化的實施意見》的系列文件，以促進國際學(xué)生教育教學(xué)工作發(fā)展，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和辦學(xué)國際化水平。國際課程建設(shè)目標是以《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》為指導(dǎo)，面向為國際學(xué)生開設(shè)的優(yōu)秀課程，引領(lǐng)我校國際學(xué)生課程建設(shè)與發(fā)展水平的整體提升。我校國際學(xué)院和計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院合作辦學(xué)的計算機科學(xué)與技術(shù)留學(xué)生班，是面向面向“一帶一路”沿線國家，發(fā)揮學(xué)校學(xué)科優(yōu)勢，適應(yīng)國際學(xué)生需求，實現(xiàn)全英文授課的國際化留學(xué)生班。

“Principle of Computer Component”（計算機組成原理）是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)中的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握計算機的基本組成部件、工作原理、設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)等有關(guān)基礎(chǔ)知識和技術(shù)，建立完整、清晰的計算機整機概念，并使學(xué)生具備對整機和部件進行分析和設(shè)計的能力。本課程的主要特點是綜合性、理論性強。

1留學(xué)生學(xué)情分析

留學(xué)生班大部分學(xué)生來自孟加拉，英語并非其母語，留學(xué)生的英語水平不一，而且存在口音、語速等問題的困擾，師生交流有一定障礙。留學(xué)生基礎(chǔ)水平參差不齊?；A(chǔ)知識掌握的水平差距較大。

面對留學(xué)生的實際情況，通過查閱資料分析研究[2-4]，確定需要選擇合適的教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容，建設(shè)完備詳細的教學(xué)資料;教學(xué)中要采取PPT和板書繪圖相結(jié)合的授課方法，加強互動溝通，采用多樣化的教學(xué)手段，以提高教學(xué)效果，培養(yǎng)國際化人才。

2全英文課程建設(shè)

我院與愛爾蘭利莫瑞克大學(xué)合作計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科項目已運行六年，其中“Computer Organization”（計算機組成）是引進的外方課程之一。合作教學(xué)引進外方先進教育理念和資源，結(jié)合我校傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢，積累了較為豐富的外語授課經(jīng)驗。

根據(jù)中外合作教學(xué)和我院本科生的“計算機組成原理”的授課內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗內(nèi)容，通過綜合梳理和比較，結(jié)合二者的優(yōu)勢，同時考慮留學(xué)生的學(xué)情，確定本門課程的授課內(nèi)容和實驗內(nèi)容，進行理論教學(xué)和實驗教學(xué)建設(shè)。建設(shè)全英文的課程教學(xué)資料，選擇合適的外文參考書和教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)全英文的課件、輔助學(xué)習(xí)資料、測試題庫等。根據(jù)理論教學(xué)的需求確定實驗內(nèi)容，搭建實驗環(huán)境、調(diào)試實驗軟件，確定實驗項目，建設(shè)英文實驗指導(dǎo)書、實驗報告模板等實驗教學(xué)資料。

3實驗教學(xué)建設(shè)

在課堂教學(xué)和實驗中充分而靈活地應(yīng)用仿真軟件（ARC匯編語言仿真軟件、邏輯電路仿真軟件Logisim）和硬件實驗系統(tǒng)（Dais-CMX16+實驗系統(tǒng)），軟硬結(jié)合，通過實際操作與計算機仿真相結(jié)合的教學(xué)模式和實踐方式，幫助學(xué)生較快地理解那些用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以表現(xiàn)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。課程采用了兩個軟件進行虛擬實驗仿真，拓展了實驗內(nèi)容。

3.1 Logisim邏輯電路仿真

Logisim是一種用于設(shè)計和模擬數(shù)字邏輯電路的工具。憑借工具欄界面構(gòu)建電路仿真，操作簡單，有助于學(xué)習(xí)與邏輯電路相關(guān)的概念。使用Logisim來設(shè)計和仿真組成原理課程中邏輯電路部分的實驗內(nèi)容。

實驗內(nèi)容有：實驗環(huán)境搭建與軟件安裝、熟悉系統(tǒng)及全加器設(shè)計（熟悉Logisim軟件的使用方法，掌握簡單邏輯電路的設(shè)計方法）、多位加法器設(shè)計（掌握多位行波進位加法/減法器、超前進位加法器的設(shè)計方法）、存儲器訪問與擴展設(shè)計（掌握存儲器的讀寫操作，掌握存儲器的字長位數(shù)擴展、字存儲容量擴展。）、中斷判優(yōu)邏輯設(shè)計（熟悉中斷優(yōu)先級的概念，掌握常用中斷判優(yōu)邏輯的設(shè)計）。

3.2 ARCTools匯編語言仿真

ARCTools軟件能進行ARC匯編語言編程、編譯和運行的仿真，可觀察寄存器、存儲器內(nèi)容，查看程序運行，并實現(xiàn)鍵盤輸入和屏幕輸出接口仿真。

實驗內(nèi)容有：實驗環(huán)境搭建與軟件安裝、熟悉系統(tǒng)及匯編語言編程（ARC模擬器的調(diào)試和運行、ARC匯編語言程序設(shè)計）、匯編子程序設(shè)計（子程序調(diào)用與參數(shù)傳遞）、ARC I/O程序設(shè)計（ARC匯編語言鍵盤輸入和屏幕輸出程序設(shè)計）。

3.3組成原理硬件實驗（Dais-CMX16+實驗系統(tǒng)）

Dais-CMX16+十六位體系結(jié)構(gòu)實驗系統(tǒng)是面向?qū)嵺`教學(xué)領(lǐng)域的原理計算機實驗裝置。以嵌入式微控制器為核心組成系統(tǒng)的操作與控制平臺，內(nèi)置6×4鍵盤、LCD1602液晶顯示模塊、RS232或USB接口;配備強大的集成開發(fā)軟件;可實時跟蹤模型機運行軌跡，受理中斷請求，隨機變更微控制模式，監(jiān)視和控制模型機的實時運行，動態(tài)捕捉和傳梯模型機現(xiàn)場信息;通過上位機及LCD顯示窗展示當前微狀態(tài)及數(shù)據(jù)流向。

實驗內(nèi)容：熟悉系統(tǒng)和手控傳送、通用寄存器傳送實驗（熟悉通用寄存器的數(shù)據(jù)通路，掌握通用寄存器的構(gòu)成和運用）、運算器實驗（完成算術(shù)、邏輯、移位運算實驗，熟悉ALU運算控制位的運用）、存儲器實驗（熟悉和了解存儲器組織與總線組成的數(shù)據(jù)通路）、微程序控制器實驗（熟悉微控制器的控制原理，掌握微控制器的實現(xiàn)方法。）

4教學(xué)方式改革

根據(jù)留學(xué)生的實際情況，需要采取多樣化的教學(xué)手段，以提高教學(xué)效果。在教學(xué)設(shè)計中充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心的理念，突出學(xué)生的主體地位和教師的引導(dǎo)作用，全面培養(yǎng)學(xué)生解決問題和分析問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。開展虛擬仿真教學(xué)法、信息化教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法、基于問題的探究式、基于案例的討論式、基于項目的參與式等研究性教學(xué)，加強課堂師生互動和生生互動，提高課堂活躍度。

用心理學(xué)和認知學(xué)原理指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計，通過心理技術(shù)手段激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)增進學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動力。對每堂課的教學(xué)設(shè)計，都要有互動環(huán)節(jié)，精心設(shè)計提問環(huán)節(jié)，控制好時間，引導(dǎo)學(xué)生思考，避免滿堂灌的弊病。

4.1信息化教學(xué)

提供豐富的教學(xué)資源，在網(wǎng)絡(luò)平臺（網(wǎng)頁版和手機版）上發(fā)布學(xué)習(xí)資料、自主學(xué)習(xí)任務(wù)單和學(xué)習(xí)指導(dǎo)，督促學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，教師在線答疑，及時解答學(xué)生的問題。利用網(wǎng)絡(luò)平臺記錄學(xué)生的考勤、平時學(xué)習(xí)情況、課堂活動參與情況（手機版）、作業(yè)測試等，生成平時成績，實現(xiàn)過程考核。實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)。

4.2翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

建立課前學(xué)習(xí)、課中活動、課后檢測之間的聯(lián)系。課前學(xué)生通過瀏覽網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上教學(xué)課件、視頻等資源進行自主學(xué)習(xí);課中進入課堂交流環(huán)節(jié)，可以由學(xué)生登臺講課、生生交流、小組討論，強調(diào)師生之間的互動、學(xué)生之間的討論與協(xié)作;課后完成作業(yè)、檢測等，以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，善于表達自己，形成探究學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

4.3小組項目設(shè)計

小組項目設(shè)計培養(yǎng)知識綜合運用、創(chuàng)新設(shè)計能力、團隊協(xié)作能力、報告和答辯的表達能力等。項目要求使用匯編語言進行綜合編程，在ARCTools上實現(xiàn)綜合的項目設(shè)計，編程調(diào)試，完成設(shè)計報告，進行運行演示和答辯。每個小組由3個成員組成。分組原則：組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)，以實現(xiàn)互幫互學(xué)，培養(yǎng)高效的團隊合作能力。

5課程考核

課程評價方法采用平時成績、小組項目設(shè)計與期末考試相結(jié)合的考核方式。平時成績包括考勤、作業(yè)、實驗報告、課堂互動、老師點贊、章節(jié)測試等，通過云班課記錄平時數(shù)據(jù)，占20%。小組項目設(shè)計占30%，期末考試占50%。

考核方式既有傳統(tǒng)的閉卷考核，也能體現(xiàn)出過程考核、小組合作項目設(shè)計考核。課程評價更全面，體現(xiàn)出對平時學(xué)習(xí)的督促，對創(chuàng)新協(xié)作的鼓勵。

6 結(jié)語

針對來華留學(xué)生的“計算機組成原理”課程建設(shè)涵蓋全英文教學(xué)資料建設(shè)、課堂教學(xué)、實驗教學(xué)，評價考核改革等。根據(jù)留學(xué)生特點，采取多種教學(xué)手段，有效調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。已完成第一輪教學(xué)任務(wù)，留學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上掌握了課程內(nèi)容和要求，教學(xué)效果反映良好。本課程建設(shè)以期為不斷發(fā)展的留學(xué)生國際課程建設(shè)和國際化人才培養(yǎng)提供有益的借鑒。

參考文獻：

[1] 教育部關(guān)于印發(fā)《推進共建“一帶一路”教育行動》的通知[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/ srcsite/A20/s7068/201608/t20160811_274679.html.

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【通聯(lián)編輯：王力】