基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下的《計算機結(jié)構(gòu)與組織》課程實驗環(huán)節(jié)課程設(shè)計

【摘 要】《計算機結(jié)構(gòu)與組織》課程是上海電力學(xué)院國際交流學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃中的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，多年來，學(xué)生持續(xù)反映課程理論性強、知識較抽象，理論教學(xué)效果不理想。為了改變這一現(xiàn)狀，上海電力學(xué)院以教改項目的形式開展該課程的配套實驗課程建設(shè)，經(jīng)過項目組為期兩年的建設(shè)，完成了“基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下的《計算機結(jié)構(gòu)與組織》課程實驗環(huán)節(jié)課程設(shè)計”的全部工作，取得了良好的實踐效果。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新；實驗；課程設(shè)計

《計算機結(jié)構(gòu)與組織》課程是上海電力學(xué)院國際交流學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)（中外合作辦學(xué)）學(xué)生培養(yǎng)計劃中的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，在多年的教學(xué)過程中，很多學(xué)生反映該們課程理論性強、知識較抽象，純理論教學(xué)的效果不理想。為了改變這一現(xiàn)狀，讓學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)相關(guān)知識，自2014年開始，國際交流學(xué)院結(jié)合國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理念，以教改項目的形式組織建設(shè)配套實驗課程。項目組通過組織學(xué)生問卷調(diào)查等方式征求學(xué)生意見、研究英國合作大學(xué)相關(guān)課程的實驗教學(xué)模式、制定課程教學(xué)大綱、組織授課、編訂實驗指導(dǎo)書等步驟，完成了實驗課程的建設(shè)工作。

一、問卷調(diào)查，征求學(xué)生對于實驗內(nèi)容和方式的意見

教學(xué)的目的是為了讓學(xué)生牢固和熟練地掌握所學(xué)知識，哪些內(nèi)容難于理解、通過怎樣的方式才能讓大家更容易理解，這些問題學(xué)生最有發(fā)言權(quán)，因此，我們設(shè)計了調(diào)查問卷，學(xué)院2013、2014級240余位同學(xué)參與了調(diào)查。項目組經(jīng)過整理歸類，找到了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的知識難點，項目組邀請多年來參與這門課程授課的老師一起召開專題研討會，大家集思廣益，經(jīng)過研究討論，結(jié)合學(xué)生提出的建議，我們歸納了9大迫切需要通過實驗環(huán)節(jié)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

二、研究和學(xué)習(xí)英方合作大學(xué)相關(guān)課程的實驗教學(xué)模式

國家倡導(dǎo)在高校培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，對于中外合作辦學(xué)項目而言，我們要充分利用中外合作辦學(xué)這個平臺，引進外方在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)方面的先進經(jīng)驗和教學(xué)模式。因此，項目組翻閱了英方合作大學(xué)相關(guān)課程實驗教學(xué)的教學(xué)大綱、講義，此外，一位該門課程的授課教師（也是項目組成員）利用赴英方大學(xué)學(xué)習(xí)進修的機會，重點關(guān)注和參與了相關(guān)實驗課程。結(jié)合資料和學(xué)習(xí)體會，項目組針對上階段總結(jié)的9大內(nèi)容設(shè)計實驗過程，以確保我們的實驗過程能提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、能提高學(xué)生的動手實踐能力、能有助于學(xué)生對理論內(nèi)容的理解。

三、組織授課，不斷修正和完善實驗內(nèi)容和教學(xué)模式

為了驗證前期工作的效果，2014年10至12月份，課題組針對2013級學(xué)生開展實驗教學(xué)，共進行3部分實驗，每次實驗分6批次進行，共計進行實驗18批次，參與實驗的學(xué)生555人次。此次實驗結(jié)束后，我們通過發(fā)放問卷調(diào)查表和召開學(xué)生座談會的方式收集學(xué)生反饋意見，了解學(xué)生對于實驗效果的評價。經(jīng)過對學(xué)生意見建議的總結(jié)和分析，結(jié)合授課過程中的感悟與思考，課題組調(diào)整了部分實驗內(nèi)容，著力改進了部分實驗方法。2015年10至11月，我們又針對2014級學(xué)生開展實驗教學(xué)，共進行4部分實驗，每次實驗分4批次，共計進行實驗16批次，參與實驗的學(xué)生404人次。通過此次實驗過程，驗證了經(jīng)過修正和完善的實驗內(nèi)容和教學(xué)模式，為實驗指導(dǎo)書內(nèi)容的最終確定打下了堅實的實踐基礎(chǔ)。

四、以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、提高學(xué)生實踐動手能力為目標制定教學(xué)大綱

課程的教學(xué)大綱是一門課程的靈魂，課程的內(nèi)容、目的等都要通過教學(xué)大綱得以確定和規(guī)范。該實驗課程的開設(shè)除了幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解理論知識的目的之外，我們希望通過這門實驗課程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、提高學(xué)生的實踐動手能力，因此，在進行課程教學(xué)大綱的編寫過程中，我們著重進行了以下工作：

1.突出啟發(fā)式教學(xué)。

現(xiàn)行的很多實驗課都是這樣一種上課模式“講理論—講實驗步驟—學(xué)生自己動手實驗—實驗點評”，這種模式讓學(xué)生養(yǎng)成了“等著聽、照著做”的實驗課上課習(xí)慣，使得學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)的主動性。為了改變這一局面，我們的教學(xué)大綱突出了實驗與理論知識點之間的關(guān)系，強調(diào)了每一部分實驗設(shè)置的原因。比如對于第一部分實驗“計算機硬件組裝與調(diào)試”，在教學(xué)大綱中我們突出“電氣工程及其自動化專業(yè)的學(xué)生整體缺少計算機相關(guān)基礎(chǔ)知識，很多同學(xué)不認識主板、內(nèi)存、CPU、硬盤等硬件，沒見過數(shù)據(jù)連接線，理論課程前兩章的計算機基礎(chǔ)知識純理論的講解只能讓學(xué)生各自發(fā)揮自己的想象，本次試驗的目的就是要讓學(xué)生通過拆裝機親眼看看這些計算機硬件……”。此外對于任課老師，我們強調(diào)避免“管家式教學(xué)”，不能把所有的實驗步驟都清楚地展示給學(xué)生，而是將重點放在“注意事項”上，在保證實驗器材和學(xué)生人身安全的前提下，我們只告訴學(xué)生拆機要拆到什么程度、裝好的標準是什么就可以了，實驗過程中，對于學(xué)生提出的問題，老師要引導(dǎo)學(xué)生自己尋找答案，而不是直接告訴學(xué)生該怎樣做。

2.注重知識擴展。

創(chuàng)新，一方面要有與時俱進的思想，另一方面要求廣闊的知識面。教師對于知識的教授不能只局限于課本，要結(jié)合理論前沿、行業(yè)需求、學(xué)術(shù)動態(tài)作出相應(yīng)的發(fā)散和延展。在本門課程的教學(xué)大綱編訂過程中，我們立足理論課程教材的知識難點研究實驗內(nèi)容，在實驗講解部分，我們注重對理論知識的拓展，如，在“電路模擬及仿真”實驗部分，大綱中不僅包含了簡單的邏輯門，還拓展到對大規(guī)模集成電路內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道簡單的邏輯門是基礎(chǔ)，但在現(xiàn)實生活中，計算機系統(tǒng)、各種電子設(shè)備都使用的是大規(guī)模集成電路。又如，理論課程教材中以“一位二進制加法電路”為主要講解內(nèi)容，實驗教學(xué)大綱中，這只是最基礎(chǔ)的驗證實驗，我們拓展了“全加器”、“減法器”、“十六進制加法器”等內(nèi)容，通過這種拓展，讓學(xué)生靈活運用所學(xué)知識，通過設(shè)計不同功能的電路擴展知識面。

五、以實驗教學(xué)大綱為指導(dǎo)，編寫實驗指導(dǎo)書

在實驗指導(dǎo)書的編寫過程中，我們閱讀和借鑒了10余本同類型的實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容，從以下幾個方面著手編寫：

1.實驗的目的和與理論知識的關(guān)系。

實驗的目的突出了實驗本身和相關(guān)理論知識的關(guān)系，讓學(xué)生明白這部分實驗是為何而設(shè)置的，理論知識是如何通過實驗得以驗證的。

2.實驗注意事項。

實驗指導(dǎo)書注重培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，注意事項強調(diào)學(xué)生的責(zé)任意識，引導(dǎo)學(xué)生樹立保護實驗器材、保證自身安全的嚴謹實驗態(tài)度。

3.實驗步驟。

指導(dǎo)書中的實驗步驟改變了以往追求詳盡的習(xí)慣，力求精簡，避免過于細節(jié)的描述讓學(xué)生養(yǎng)成過度依賴和不主動思考的習(xí)慣。

4.實驗數(shù)據(jù)記錄。

設(shè)計實驗記錄紙，讓學(xué)生在實驗過程中對關(guān)鍵數(shù)據(jù)、關(guān)鍵步驟做到及時記錄，培養(yǎng)學(xué)生在實驗結(jié)果與預(yù)期出現(xiàn)偏差時分析實驗記錄的習(xí)慣。

5.實驗報告。

實驗報告刪除了以往要求書寫“實驗依據(jù)”的內(nèi)容，增加“實驗收獲”部分，讓學(xué)生能夠更加自由地談一談自己的實驗心得體會。

六、結(jié)束語

一門實驗課程的設(shè)計是一個系統(tǒng)的工程，實驗內(nèi)容的選擇、教學(xué)大綱的制定、實驗指導(dǎo)書的編寫，每一個過程都需要設(shè)計者以學(xué)生為本深入研究、仔細衡量，只有經(jīng)得實踐檢驗和得到學(xué)生認可的實驗設(shè)計才是成功的。

參考文獻：

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[3]白中英，楊春武.計算機組織與結(jié)構(gòu)題解、題庫、實驗[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

課題項目：

本文是上海電力學(xué)院2014年度教改項目結(jié)題論文（項目編號：A-2014-014）。

作者簡介：

楊瀟：（1983.10—）男，籍貫甘肅省環(huán)縣，上海電力學(xué)院國際交流學(xué)院綜合科科長，助理研究員，電子信息工程專業(yè)工學(xué)學(xué)士，研究方向為教育學(xué)和民俗學(xué)。