地方高校計算機(jī)組成原理課程混合式教學(xué)模式

楊欣宇，李誠，劉明，張浩鵬，劉正亮

地方高校計算機(jī)組成原理課程混合式教學(xué)模式

楊欣宇，李誠，劉明，張浩鵬，劉正亮

（齊齊哈爾大學(xué) 計算機(jī)與控制工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

針對地方高校學(xué)生特點(diǎn)，制定了計算機(jī)組成原理課程的混合式教學(xué)實施方案．通過導(dǎo)學(xué)圖給出明確的教學(xué)目標(biāo)，并將課程思政元素全方位融入課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)．教學(xué)過程注重多元互動和同伴教學(xué)，集知識性和趣味性于一體，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊協(xié)作意識和探究精神．

計算機(jī)組成原理；混合式教學(xué)；同伴教學(xué)；自主學(xué)習(xí)；課程思政

互聯(lián)網(wǎng)、移動技術(shù)、人工智能等技術(shù)與教育教學(xué)的融合使高等教育發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的變革，突破了教學(xué)活動在時間和空間上的局限性，為課程改革和創(chuàng)新帶來了新的契機(jī)，使混合式教學(xué)成為了未來教育的“新常態(tài)”[1]．近幾年，在國家政策的指引和激勵下，混合式教學(xué)模式在國內(nèi)高等教育領(lǐng)域受到充分重視，已經(jīng)逐漸在高等學(xué)校的課程改革與建設(shè)中占據(jù)主導(dǎo)地位[2-4]．本文以計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程——計算機(jī)組成原理為例，探討結(jié)合地方高校學(xué)生特點(diǎn)的混合式教學(xué)模式的方案設(shè)計與實踐．

1 混合式教學(xué)所要解決的問題

混合式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)的是自主學(xué)習(xí)能力和探究精神．對于地方高校的學(xué)生來說，知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力都相對薄弱一些，且自主學(xué)習(xí)的意識不強(qiáng)，在面對復(fù)雜問題時還會有一定的畏難情緒，缺乏自信心．如何將線上線下的教學(xué)工作融合起來，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，創(chuàng)新學(xué)生的思維方式，開發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，是地方高校教師亟待解決的問題．

因此，針對地方高校的混合式教學(xué)改革，其主要目標(biāo)是解決３個問題：（1）自主學(xué)習(xí)，即如何提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，知道“學(xué)什么”“怎么學(xué)”；（2）主動學(xué)習(xí)，即如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自信心，做到“我想學(xué)”“我能學(xué)”；（3）探究學(xué)習(xí)，即如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，能夠“學(xué)得深”“學(xué)得精”．

2 混合式教學(xué)模式總體設(shè)計

結(jié)合歷年教學(xué)中所發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過周密的調(diào)研和思考，制定了計算機(jī)組成原理課程混合式教學(xué)改革的總體方案，其組織實施總體流程見圖1．

圖1 混合式教學(xué)組織實施流程

由圖1可見，課程教學(xué)組織實施方案的制定完全基于OBE理念，依托在線教育綜合平臺和社交軟件開展，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，注重教學(xué)過程中的師生互動和生生交流，并將課程思政元素有機(jī)融入課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)．其中，教學(xué)目標(biāo)的制定充分考慮了將價值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)三者融為一體，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法、自主學(xué)習(xí)能力和分析與設(shè)計能力等，并依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行反向設(shè)計，制定教學(xué)方案和導(dǎo)學(xué)圖．教學(xué)活動分為課前、課中、課后3個部分．依據(jù)布魯姆認(rèn)知目標(biāo)，課前是記憶、理解階段，強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)和互幫互學(xué)．學(xué)習(xí)效果以知識歸納和課前小測的形式反饋給教師，以便教師發(fā)現(xiàn)問題，重點(diǎn)突破．課中是應(yīng)用、分析階段，突出多元互動和同伴教學(xué)，盡最大程度保證覆蓋面，并借助于平臺上的工具進(jìn)行記錄和分析，做到可追溯可評測．課后是評價、創(chuàng)造階段，其主要目的是鞏固成果，挑戰(zhàn)創(chuàng)新，培養(yǎng)實踐能力、分析設(shè)計能力和科學(xué)思維方法．教學(xué)評價既包括學(xué)生的學(xué)業(yè)評價，又包括專家、同行、學(xué)生等各個層次的信息反饋．通過對2項內(nèi)容的綜合評價和分析，發(fā)現(xiàn)問題并給出改進(jìn)方案．

3 混合式教學(xué)實施過程中的關(guān)鍵措施

3.1 每課一張導(dǎo)學(xué)圖，自主學(xué)習(xí)有依據(jù)

自主學(xué)習(xí)是地方高校進(jìn)行教學(xué)改革所需解決的關(guān)鍵問題之一．為保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效果，將課程內(nèi)容進(jìn)行了整合和重構(gòu)，每次課作為一個學(xué)習(xí)單元，并為其設(shè)計一張導(dǎo)學(xué)圖，將課程內(nèi)容分為若干個模塊，每個模塊再細(xì)化為若干個知識點(diǎn)，每個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)都具體到了理解哪些概念，解決哪些問題，并說明針對各知識點(diǎn)的具體教學(xué)活動形式，使學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)時有所依據(jù)[5]．導(dǎo)學(xué)圖基本結(jié)構(gòu)見圖2．

圖2 導(dǎo)學(xué)圖基本結(jié)構(gòu)

其中，將各知識點(diǎn)按難度的不同層次安排相應(yīng)的教學(xué)活動形式，并對其中的重點(diǎn)內(nèi)容做出標(biāo)注．同時，還會結(jié)合各知識點(diǎn)的具體內(nèi)容安排練習(xí)、互測、討論等活動，既有要求學(xué)生獨(dú)立完成的工作，也有需要團(tuán)隊協(xié)作的任務(wù)．

3.2 教學(xué)活動多樣化，主動學(xué)習(xí)有動力

教學(xué)改革要解決的第2個問題就是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，使其逐步具備主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣和終身學(xué)習(xí)的意識．為此，在課程的教學(xué)過程中設(shè)置了多種形式的教學(xué)活動．首先，建立由淺入深、循序漸進(jìn)的評價體系，通過課前小測、課堂練習(xí)、課后作業(yè)、階段測驗等活動，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入，培養(yǎng)學(xué)生的自信心．其次，細(xì)化考核方案，增加過程性考核的比重，督促學(xué)生參與各項教學(xué)活動，逐步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．同時，通過微信答題小程序和微信群搶答加分活動，將知識性和趣味性融為一體，鼓勵學(xué)生進(jìn)行深入思考和研究．

3.3 同伴合作與競爭，探究學(xué)習(xí)有深度

同伴教學(xué)法是哈佛大學(xué)著名教授埃里克·馬祖爾創(chuàng)立的．該方法鼓勵學(xué)生合作學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維[6-8]．因此，同伴教學(xué)對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)具有重要的意義和作用．

在課程的各項教學(xué)活動中，互測互評、研討交流、項目研究等環(huán)節(jié)均采用同伴教學(xué)的形式．將學(xué)生分為若干小組，組內(nèi)是合作關(guān)系，可以在課前學(xué)習(xí)時互相幫助；組間是競爭關(guān)系，可以互相提問和質(zhì)疑，并根據(jù)對方完成情況進(jìn)行評價．其中，互測互評采用車輪戰(zhàn)形式，每組出一道題目，各組按順序依次解答，再由出題組進(jìn)行評價，既能督促學(xué)生對知識進(jìn)行深入理解，又能在這個過程中發(fā)現(xiàn)問題．研討交流是以小組為單位針對思維擴(kuò)展問題進(jìn)行討論，再由各小組對討論結(jié)果進(jìn)行投票．項目研究則是以小組為單位完成指令系統(tǒng)的設(shè)計、模型機(jī)的設(shè)計或課程核心內(nèi)容模擬等復(fù)雜的設(shè)計性任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，提高課程的挑戰(zhàn)度．

3.4 點(diǎn)線面三重結(jié)構(gòu)，構(gòu)建課程思政體系

課程思政是課程改革中必不可少的重要內(nèi)容．如何讓思政元素“潛移默化、潤物無聲”地融入課程教學(xué)過程之中，已經(jīng)成為課程教學(xué)中迫切需要解決的問題．課堂教學(xué)是課程思政建設(shè)主渠道，必須以課堂教學(xué)為切入點(diǎn)，才能將思想政治教育有機(jī)融入課程教學(xué)，深入挖掘課程知識體系中的思政元素，構(gòu)建科學(xué)合理的課程思政教學(xué)體系[9-12]．

計算機(jī)組成原理的課程思政建設(shè)，結(jié)合課程內(nèi)容和教學(xué)方法，將思政元素全方位融入課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，構(gòu)建了點(diǎn)、線、面三位一體的課程思政體系．其中，點(diǎn)指的是某個具體的知識點(diǎn)，按該知識點(diǎn)的內(nèi)容、特點(diǎn)及其所蘊(yùn)含的思政元素設(shè)計教學(xué)方案，使學(xué)生在接受專業(yè)知識的同時在思想意識方面有所感悟．線貫穿于課程教學(xué)工作的始終，一條是知識線，結(jié)合課程中計算機(jī)各組成部分協(xié)同工作原理，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊協(xié)作

精神；另一條是能力線，通過各種復(fù)雜問題的分析處理，培養(yǎng)科學(xué)思維方法．面則是把誠信、自信、協(xié)作、創(chuàng)新等意識全方位融入課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，使學(xué)生克服畏難心理，樹立自信心，并能夠分工協(xié)作完成各項團(tuán)隊任務(wù)，同時培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維．

4 教學(xué)效果分析及改進(jìn)

經(jīng)過歷年的實踐和改進(jìn)，計算機(jī)組成原理課程已經(jīng)形成一套完整的線上線下混合式教學(xué)體系．通過對2016—2018級3個年級混合課堂和傳統(tǒng)課堂教學(xué)效果進(jìn)行對比，混合課堂期末考試80分以上學(xué)生比例分別高于傳統(tǒng)課堂8.98，18.83，10.41個百分點(diǎn)，學(xué)生對知識的掌握程度和分析解決問題的能力也明顯高于傳統(tǒng)課堂．3個年級混合課堂和傳統(tǒng)課堂的期末考試成績對比見圖3．

圖3 2016—2018級混合課堂與傳統(tǒng)課堂期末考試各分?jǐn)?shù)段人數(shù)對比

下一步，計算機(jī)組成原理課程所有課堂將全面開展混合式教學(xué)，并聚焦新工科建設(shè)，開發(fā)產(chǎn)學(xué)合作項目，構(gòu)建全方位、立體化的教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實踐操作、團(tuán)隊協(xié)作、創(chuàng)新思維等綜合能力．同時，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)課程思政建設(shè)，深入挖掘課程中蘊(yùn)含的思政元素，結(jié)合我國科技前沿領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生的科技強(qiáng)國意識和大國工匠精神．

綜上所述，計算機(jī)組成原理課程的混合式教學(xué)改革充分考慮了地方高校學(xué)生的特點(diǎn)，經(jīng)過多年的實踐，已取得了顯著的成果．混合式教學(xué)把大部分“聽課”環(huán)節(jié)變成了課前個性化的線上學(xué)習(xí)，課堂上開展探究、反思、討論、合作等豐富的活動形式，使知識的獲取方式由單向傳遞變成了多向互動，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情．深度融合線上線下資源開展混合式教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)知識內(nèi)化，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效益．

[1] 馮曉英，孫雨薇，曹潔婷．“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的混合式學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)理論與教法學(xué)基礎(chǔ)[J]．中國遠(yuǎn)程教育，2019（2）：7-16．

[2] 馮曉英，王瑞雪，吳怡君．國內(nèi)外混合式教學(xué)研究現(xiàn)狀述評：基于混合式教學(xué)的分析框架[J]．遠(yuǎn)程教育雜志，2018（5）：13-24．

[3] 鄭靜．國內(nèi)高?；旌鲜浇虒W(xué)現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J]．黑龍江高教研究，2018（12）：44-48．

[4] 于歆杰．論混合式教學(xué)的六大關(guān)系[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2019（5）：14-18，28．

[5] 楊欣宇，李誠，張浩鵬．混合式教學(xué)在計算機(jī)組成原理課程中的應(yīng)用研究[J]．高師理科學(xué)刊，2019，39（10）：77-79．

[6] 陳峻，朱道云，龐瑋，等．思政教學(xué)結(jié)合同伴教學(xué)法融入大學(xué)物理實驗的探索[J]．大學(xué)物理，2021，40（6）：57-61．

[7] 蘇彩霞，丁嵐．基于同伴教學(xué)的《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》課程教學(xué)改革探索[J]．科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2021，29（17）：126-128．

[8] 張義兵，孫俊梅，木塔里甫．基于知識建構(gòu)的同伴互評教學(xué)實踐研究[J]．電化教育研究，2018（7）：108-113．

[9] 中華人民共和國教育部．高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要[EB/OL]．（2020-05-28）[2021-09-20]．http://www.gov. cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm．

[10] 葉志明，汪德江，趙慧玲．課程、教書、育人：理工類學(xué)科與專業(yè)類課程思政之建設(shè)與實踐[J]．力學(xué)與實踐，2020，42（2）：214-218．

[11] 周立斌，王希艷．以雙向融合為突破口，帶動高?！罢n程思政”的整體改革[J]．高教學(xué)刊，2020（22）：132-135．

[12] 吳寒斌，高虹．課程思政教學(xué)設(shè)計的文化理念與基本原則[J]．黑龍江高教研究，2020（10）：152-155．

Mixed teaching mode of computer composition principle curriculum in local colleges and universities

YANG Xinyu，LI Cheng，LIU Ming，ZHANG Haopeng，LIU Zhengliang

（School of Computer and Control Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

According to the characteristics of students in local colleges and universities，a mixed teaching implementation scheme for the computer composition principle curriculum has been formulated．The specific teaching objectives are given through the learning guide map，and the ideological and political elements are integrated into all the links of curriculum teaching．The multiple interactions and the peer teaching are emphasized during the teaching process，and knowledge and interest are integrated effectively，which has stimulated the students′ initiative and enthusiasm in learning，and cultivated the students′ autonomous learning ability，teamwork awareness and inquiry spirit．

computer composition principle；mixed teaching；peer teaching；autonomous learning；curriculum ideology and politics

TP303∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.02.018

1007-9831（2022）02-0092-04

2021-10-20

黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目（SJGY20200774）；齊齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項目（GJZRYB202011）

楊欣宇（1971-），女，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，碩士，從事計算機(jī)硬件與計算機(jī)應(yīng)用研究．E-mail：705046683@qq.com