教育信息化时代计算机组成原理教学模式探究
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摘要：在教育信息化背景下，提倡以学生为中心，培养学生的自主学习能力，《计算机组成原理》课程是计算机类专业的核心课程，涉及的知识面广，内容更新快且抽象，是一门非常难学难教的课程。本文浅谈在教育信息化时代将传统的教学模式与O2O混合式教学模式相结合，探索本课程的教学模式。
关键词：计算机组成原理;教育信息化;O2O教学模式;自主学习
中图分类号：TP3 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）21-0143-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
1 前言
计算机组成原理是计算机专业的核心课程之一，以数字逻辑电路为前导课程，为操作系统、嵌入式技术等后续课程的理论基础，知识结构复杂，涉及面广，是一门非常难学难教的课程，但课堂教学时间有限，完全采用传统的教学模式，很难达到以学生为中心的目标。随着计算机技术的发展，网络技术也高速发展，可以充分利用网络信息管理平台，实现以学生为中心的开放教育的一个有效途径，拓展了时间和空间，丰富的教学资源更是让学生实现个性化学习。计算机组成原理课程，如何借助教育信息化平台，改变教学模式，提高学生的自主学习能力和逻辑思维能力，根据教学实践，浅谈以下几点体会。
2 改变教学观念初识O2O混合式教学模式
当今社会知识更新速度非常快，倍增周期，从19世纪的约50年，到20世纪90年代，几乎每年增加一倍，如今2020年，新增知识可能是现在的3-4倍，也就是说，教师在课堂上讲得再多，也跟不上知识更新的速度，学生毕业之后，会遇到更多的新知識，甚至课堂学过的知识过了若干年后，失效了。所以，教育最重要的不是获得知识，而是让学生提高获得知识的能力，真正做到“授人以鱼不如授人以渔”。在教育信息化背景下，以教师为中心传授知识为主的教学模式不适应现代社会发展。
2012年，世界最著名的MIT和哈佛共同创建了EDX学习平台，目标是把世界最好的课程放在网上，供学生免费学习，从此开始，世界各国在线的学习平台，风起云涌，中国大学MOOC、超星等平台也提供了大量的在线课程，供学生自主学习，对全球高等教育开启了一扇智慧之窗，对我们的传统教学带来了冲击，同时对教学改革起到了积极的推动作用。“互联网+”时代，“00后”大学生运用信息技术获取知识能力较强，随着教育信息化，迎来了全新的线上线下的混合式教学模式，在线教育平台的客户端从PC机，到智能手机、平板电脑等移动终端，移动教学得以实现。2020年初的疫情，更是让全国人民体会到教育信息化对人们学习的深远影响。
3 O2O混合式教学模式在计算机组成原理课程的实施
3.1 课程分析及课程教学改革的必要性 课程主要讲述计算机系统的组成及工作原理，计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，所以这门课程的知识面广、理论性强，内容抽象，而且从表面上看与我们的实际生活缺乏联系，学生会认为学习这门课程的意义不大，缺乏学习热情和积极性。我们知道，大多数计算机用户面对的是虚拟机器的不同层面，存在重软件轻硬件的现象，我校计算机专业的学生培养目标定位在虚拟机器较高层面，但学生们不知道要真正能编写出高质量的软件，是需要对实际机器有充分地认识。以上原因，使得这门课程难学亦难教。
基于以上情形，可以看出学生会因为这门课程的理论性强且抽象，或前导相关课程知识没有很好地掌握等各种原因，在计算机组成原理这门课程的学习过程中，遇到许多的困难。在传统教学中，往往只重视“教”忽略了学生的“学”，为了改变这种现状，2019年我们申报了一个关于这门课程教学改革的课题，立项之后，我们努力进行课题的研究，从教师、学生、课程、教学设施，四个主体切入，认真分析研究当前《计算机组成原理》课程教学中存在的问题，在教学实践中研究对策，弥补不足，调动学生的学习主动性和积极性，采用O2O（Offline To On-line）混合式教学模式，运用翻转课堂教学，模拟仿真、情景案例等方法，共享国内外的优质教育资源，凸显学生的主体地位，提高学生的自主学习能力、逻辑思维能力，同时提高教师的教学设计能力。
3.2 O2O混合式教学模式的教学环节
传统的教学模式，虽然教师也是会认真备课，用心上课，但以教师为中心的灌输式教学使同学们只能被动地接受，很难清晰梳理知识的脉络结构，自然学习的效率也不会高。如今，积极转换传统的教学思想，采用现代的教学理念，在教学中尝试了多种的教学方法和模式。教育信息化，开启了O2O混合式教学模式，给学生提供了丰富的学习资源，实现了个性化学习。
将线上网络化教学与线下传统教学有机结合，最关键的是线上线下如何混合，才能真正实现学生个性化的深层学习，对于学生来说，整个学习过程可以分为三个环节：课前的预习、课堂的学习、课后的提高。线上的学习主要体现在课前的预习和课后的提高二个环节，线下的教学主要体现在课堂的学习环节。
3.3 O2O混合式教学模式的教学设计
新时代的高校教师职责与角色，就是努力成为学生学习的引导者、教学过程的设计者、教学理论的研究者。计算机组成原理课程中引入的混合式教学模式应以多种教学平台和教学形式为支撑，教学资源也要根据课程内容呈现多样化，充分发挥教育信息化的资源和优势。教学在整个教学过程中，需要对教学过程三个环节进行精心设计，这种方式得到了学生的认可与欢迎。
课前预习环节设计。这个环节主要是通过线上学习完成，首先教师要引进优秀的教学资源，这就要求教师要对教学资源进行综合分析、梳理整理、提取有效内容，不断进行知识的更新和重组，充实自己的课堂教学，然后发布学习任务，在新授内容的课前采用启发式的问题驱动引导学生对学习内容进行预习，提高学生对所学内容的兴趣，让学生带着问题进行线上的网络平台预习。当然，根据不同的教学内容需要创设不同的具有趣味性问题，这就要求教师不断提升自己的专业知识水平和教学能力。例1：内容开学之初，进行课程介绍时，可以对学生提出这样的问题：想要知道你们编写高级语言程序后，计算机怎样执行的吗？想要自己设计一台计算机吗？一切要从计算机组成原理课程开始，激发学生学习兴趣。例2：学习程序的局部原理时，先提出问题：在某程序中需要引用一个二维数组a[i][j]，有两种处理方法：第一种方法，行标作外循环，列标为内循环;第二种方法，列标作外循环，行标为内循环，请问它们的执行速度相同吗？这样使学生变成了教学过程中的主体，激发了他们的好奇心，进入积极思维状态。例3：控制单元的设计是计算机组成原理的重点和难点，控制单元的主要功能是根据需要发出各自不同的微操作控制信号，学习这个单元内容时，课前学习的问题：组合逻辑型控制器和微程序控制器的各有什么特点，设计它们时的相同之处和不同之处在哪里，让学生变成设计者，提高学生的综合分析能力。 课堂的学习环节设计。这个环节主要是通过线下学习完成，虽然是师生面对面，但还是对传统的教学模式进行了改进，以学生为主，教师为辅，这个过程教师首先对学生的预习效果进行检测，再对学习内容重点讲解，同时增加互动模式，回答学生提出的问题，引导学生进行归纳总结，知识小结是极为重要的组成部分，是学生从形象思维逐步转化成抽象思维的能力，是學生主动性活动的融人过程，形成了教师引导与学生主动性的有机统一。例如在学习了指令后，进行归纳总结时，提出问题：指令和数据在形式上没有差别，且都存于存储器中，计算机如何区分它们。为了完整地回答这个问题，同学需要从指令格式到指令的执行过程都要有清晰的认识，从而较好地开展了知识归纳，有利于学生查缺补漏，不断提高学生分析综合归纳能力。最后进行拓展训练，选择好的话题，开展师生共同讨论，或以学习小组为单元进行交流，并派选代表进行表述，提高学生的表达能力，营造好的学习氛围。
课后的提高环节设计。这个环节主要是通过线上学习完成，教师可以全方位的及时掌握学生的学习情况，对学生进行个性化的指导，师生关系变得更加融洽，在这个环节里，更加注重师生的交流互动，每一个单元的学习完成后，师生间对课程相关内容的最新动态进行交流，拓展知识，大家各抒己见，提出一些可行性的创新观点，充分利用网络平台，进行深层学习。
通过以上三个环节的教学设计，对课程考核的方式也会做适当的高速，更加注重学习过程的表现，学习在整个学习过程，更愿意积极思考，积极表现，改变以往困惑，提高了获取知识的能力。
3.4 O2O混合式教学模式使学生成为探索新知识主体
教育信息化，有许多好的教学方法可以借鉴，O2O线上教学与线下教学方式相融合的混合式教学模式，为学生留下创新和发展空间，开拓自身想象力。计算机组成原理不仅理论性强，而且实践性也很强，实验教学对于了解计算机硬件非常重要，难点就在于，需要将软件和硬件贯穿在整个教学过程，在实验教学中，传统的实验箱的实验教学，仅能完成验证性实验，学生不能很好地理解实际机器的工作原理，从而不能体现学生在教学过程中的主体地位。随着计算机技术的发展，一些仿真实验软件的出现，帮助师生解决了实验教学的困惑。不仅降低了实验成本，学生只需借助计算机平台，不受时间和地点的限制进行自主学习，调动学生潜在的学习能力，学生在充分理解计算机系统的工作原理，更好地理解计算机硬件与软件之间相辅相成的关系，提高了创新设计能力和知识架构能力，使学生成为探索新知识主体。
3.5 O2O混合式教学模式实时掌握学生的学习动态
计算机技术的发展，教育信息化得到飞速发展，在大数据、云计算等技术的支撑下，MOOC、雨课堂、超星等优秀在线学习平台，不仅为学生提供了丰富的自主学习资源，同时也对学生的学习进度，学习时间、作业完成情况等各项都进行实时统计，了解学生对课程重要知识点的掌握程度，了解了学生的学习情况，可帮助教师及时掌握学生的学习动态，通过这些数据分析，教师对学生做到有的放矢，可针对性强化相应知识的讲授，开展教学辅导工作。通过一段的时间教学实践，取得了好的教学。
4 O2O混合式教学模式与传统教学模式的比较
5 结语
计算机组成原理主要是基于实际机器的视角，对计算机中单处理机系统的工作原理与组成进行了介绍，使学生能够站在专业角度来看计算机系统。在教育信息时代，采用O2O混合式教学模式进行教学改革与实践，对教师来说是一个极大的教学挑战，考验教师的综合能力，线上线下的结合，实现了课堂内外互动教学，体现了以“教师为主导，学生为主体”，教育信息化，也为教师提供了大量的学习资料，我们将在借鉴他人的经验和理论基础上，结合课程内容的更新变化，不断提高自身的信息素养能力、教学设计能力、教学研究能力，将现代教育技术运用到日常的教学活动中，不断进行探索、完善，引导学生开展自主学习，总结出一套适合我校课程的教学模式。
参考文献：
[1]孙学梅.计算机组成原理课程教学改革与探索[J].课程教育研究，2018（34）：236.
[2]姚楠.计算机组成原理的多维互动教学模式深化与改革[Jl.教育现代化，2017（45）：103-105.
[3]兰勇，张朝阳，王伟，等.计算机组成原理教学改革探索与实践[J].计算机教育，2019（1）：13-15，20.
【通联编辑：张薇】
基金项目：景德镇学院2019年教改课题“实际机器视角下的《计算机组成原理》核心课程的研究与实践”（19-67）
作者简介：王景珊（1963-），女，江西南昌人，教授，学士，研究方向：计算机应用。
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