微課在計算機組成原理實驗教學中的應用

李妍+董薇

[摘 要]微課作為一種新的教與學的模式，目前已成為國內外高等院校教學體系的重要研究方向。微課在高校實驗教學中具有一定的可行性，將微課模式應用于計算機組成原理課程實驗教學中，可起到一定的效果。結果表明，微課使學生的動手實踐能力得到顯著提升，增強學生學習本專業的興趣，培養學生的創新能力。

[關鍵詞]微課；實驗教學；計算機組成原理

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）08-0093-03

一、微課概況

（一）微課的國內外發展現狀

1.國外發展現狀

微型課程這一術語，最早是由美國阿依華大學附屬學校提出，也可稱為課程單元[1]；1998年，新加坡南洋理工大學國立教育學院開展了微型課程項目。項目主持人Philip Wong教授認為，微課是利用現代計算機等通信技術（ICT）來達到對教學有所幫助的特定教學材料。

2004年7月，教師電視頻道在英國開播，節目播出后得到廣大教師的普遍認可，資源的累積達到35萬分鐘；2008年秋，美國新墨西哥州圣胡安學院的戴維·彭羅斯的“一分鐘教授”，因開創了受歡迎度極大的“一分鐘微視頻”的“微課程”而受到矚目[2]，他的核心理念是讓教師把所傳授的教學內容與所需達到的教學目標聯系起來，以達到讓學生能夠聚焦的學習體驗。綜上可以看出，各國院校對 “微課程”、“微視頻”的重視逐漸提高，雖然主要的資源并不相同，比如有的偏重于教學，有的偏重于視頻；從表面上看課程設置相對于傳統授課較為松散，最初側重于各類學習及培訓等，應用領域有待擴充，課程資源的自我成長、延展性還有待提高。[3]

2.國內發展現狀

目前國內的很多高校教師以及教育領域的學者對微型課程、微課等有不同說法，對適用的范圍及內容組織形式也各不相同。2010年廣東省建設了“廣東省名師網絡課堂”，確定名師網絡課程的內容；自2007年以來，在國內外各大教學網站開設了開放性課堂，將各學科精粹課程放到網站上，從而讓越來越多的人通過線上課程得到各自所需的知識。[4]

2012年11月21日，教育部劉利民副部長在全國高校教師網絡培訓中心成立五周年慶祝大會的講話中曾講過[5]：“微課教學比賽是符合時代要求的積極探索，希望借此推動高校教師培訓方式方法的改變，解決培訓多樣性、便捷性和針對性的問題，促進高校教學與現代信息技術的深度融合。”

現在從地方到國家都在不同層面對微課做出詮釋，微課也以不同的模式進入現代的教學中，融入課堂中，發揮著重要的作用。

（二）微課的特點

1.“微”教學時間

微課的核心資源組成為教學短視頻。 “微課”講解時間通常為5～8分鐘左右，最長不超過10分鐘，它是按照各知識點難易程度和學生學習習慣設定的。與目前傳統教學的40或45分鐘的教學歷程，微課也叫做“教學片段”或“微課案例”。[6]這樣的教學模式縮短了教學時間，提高了聽課效率。

2.“微”教學內容

與正常的普通課堂相比，微課的主題鮮明，正是廣大教學工作者所需要的，它能將課程中主要知識點突出，將其中的重點、難點、疑點部分等清晰地呈現給學生，另外它也能更加生動地參與到教學環節中。與傳統的一節課要完成眾多的教學內容相比，微課講解的知識更加短小精悍，使學生能立刻明了本節課的主題思想。[7]

從課堂的知識涵蓋面上看，微課內容所占的總容量較小，視頻格式是網絡上常見的媒體格式，無論教師上傳還是學生觀看都可流暢地進行；學生在線上觀看不方便的情況下，也可通過下載實現移動學習，同時也比較適合于其他教師的觀摩、講評和研究。學生可以獨立解決遇到的問題，內容具體真實，也可采取團隊合作的方式共同完成，為學生自學提供了良好的平臺。[8]

3.“情景化”的資源組成

微課以教學視頻片段為主體，整合本專業專家的文字點評、教案、導學案、課堂實時教學時使用到的多媒體素材和課件、課下的教學總結、學生的回饋、課堂小測等相關教學資源，從而形成了一整套內容多樣、結構緊湊、主題鮮明的“情景化”資源包，形成的教學環境趨近于現實化。這種現實的、具體的、典型案例化的教學更有利于廣大教師和學生實現高階思維能力、學習技能提升，對于廣大教師的教學技能及專業水準的提高極為有利，同時也提升了學生的學業水平。[9]對高校教學來說，微課的教學資源將不斷深入到學生和教師的學習和工作中，從而形成了高校各專業教育教學模式改革的基礎。其使教師逐步從相對傳統的教學模式中走出來，課堂上不再是教師唱獨角戲，另一方面也助于提升學生自主學習能力。使教師能更好地面對自己的問題，改正問題，提升教學水平。[10]

二、微課在高校實驗教學中的研究

實驗教學作為高校教學中不可或缺的環節，經常會遇到經費不足導致實驗設備緊張或實驗平臺缺乏一定的靈活性，從而無法實現實驗室的開放。這導致學生在進入實驗室后，才第一次接觸到實驗器材，對于操作較復雜的設備，學生從陌生到熟悉需要一定的課時量，但實驗學時又有限，常常是學生剛剛深入就結束了。微課的出現，逐漸改變了這種實驗室設備“猶抱琵琶半遮面”的局面，讓學生在課前通過視頻能夠得到感觀上的認識，再通過視頻中逼真的動畫、詳盡的講解及全面的文字素材，清楚明了實驗目的、步驟、過程及結果。對于某些無需實驗平臺的實驗可以用微課來指導讓學生自主完成，課堂時間作為答疑時間，用于解決學生遇到的問題，同時在此程度上重新完成實驗，更進一步地深入，使實驗教學效果更趨于完美。

微課在高校教學中，不同的環節具有不同的教學效果，相對于傳統的教學方法，微課滿足了教學的需求，讓學生通過視頻教學的方式提高學習的興趣及積極性，促進了學生課前預習、課中學習和課后復習的動機，提高了整體的教學質量和效果。在實驗環節中，學生可以在課下利用微課提前學習課程內容，將實驗環節中的難點、重點合理掌握，并對實驗開發環境及實驗平臺的操作做到心中有數。學生可利用微課進行主動學習，養成主動學習的習慣。例如，在課余時間下，學生按要求觀看以知識點劃分的實驗項目視頻，然后分組討論，總結本次課的知識結構，然后根據每個人的需求及在觀看視頻中所遇到的問題，自己先查找答案，或者帶著問題到實驗課、到實際操作中去探索，從而達到理論與實際相連接，使學生融會貫通，讓實驗課協助理論教學的目的。endprint

三、計算機組成原理實驗教學

（一）計算機組成原理實驗教學的特點

計算機組成原理作為計算機本科專業的核心課程，在整體教學體系中起著前后銜接的作用，學好這門課程對提升學生計算機專業方面的實驗能力將有極大幫助，而對應的實驗教學有助于對理論課程的詮釋，使學生對這門抽象思維較強的課程更易于理解。

目前的計算機組成原理實驗教學具有以下特點：1.驗證性。在分部實驗中，學生利用固定模塊結構的實驗平臺，按要求將不同模塊利用連線連接在一起，通過向DBUS輸入數據，在不同控制信號的作用下來完成實驗。分部實驗教學有助學生對計算機主要部件工作原理的理解。2.實踐性。為了使學生建立整機概念，學生必須親自實踐，根據不同模型機的設計方案，自己動手操作，利用集成開發環境與實驗平臺相結合將理論知識學已所用。3.創新性。在學習的過程中，學生可以基于FPGA的方式，探索實驗的多樣性，利用自己獨立的見解，完成教師所分配的實驗內容。

在專業學科教學過程中必須充分重視每門課程的實驗教學環節，著重學生的基礎知識培養，增強學生的動手實踐能力、應用能力和創新能力。學生通過對計算機組成原理理論與實驗課程的學習，對于后續計算機專業課程的學習有著極大提升作用，計算機組成原理課程作為計算機各專業的核心課程，必須經過大量的實驗和實踐環節進行系統的訓練，缺乏實踐的計算機組成原理學習只能是紙上談兵。

（二）計算機組成原理實驗教學存在的問題

受傳統教學體系的影響，目前計算機組成原理教學仍在以理論教學為主，實驗教學為輔。在教學體系改革的過程中，教學大綱被不斷修改，課程及課時也不斷被調整，目前學生的實驗課也不斷被壓縮，需要在極其有限的實驗課中消化理解課本上大量的理論知識。教學理念的滯后，實驗設備的落后，教學內容陳舊，實驗項目設置重復，在有限的實驗設備條件下，計算機組成原理實驗教學驗證性多，綜合設計性少，相對創新性實驗項目更為缺乏，各方面對實驗教學不夠重視，從而影響學生對實驗課的重視程度，導致學生操作能力差、對計算機整體思維難以建立等一系列問題。

目前，部分高校開始探索建立合理有效的實驗教學體系，從課程結構著手，合理設置驗證型、設計型、綜合設計型、創新型、開放型實驗，從而改變傳統的教學模式、內容等，通過這些方式提高學生對計算機組成原理實驗的學習興趣。但從這幾年的實施情況來看，由于教師配備、設備維護等各方面的原因，效果不是很理想，這還需要從學校到教師從根本上改變教學理念，與時代接軌，與時俱進。

四、微課在計算機組成原理實驗教學中的應用

在高校實驗教學方面，利用實驗平臺對微課進行展示極為方便，學生對微課視頻可以有選擇地觀看。由于實驗本身操作性較強，學生需要在課前進行預習，此時微課視頻起到了聲形并茂的輔助作用。根據對微課所具備的“微”特點，還有近年為各高校針對實驗教學的不斷研究探索，會發現微課非常適用于高校各專業的實驗教學。

2014年我校對計算機科學與技術專業計算機組成原理課程申報了微課教研項目，課題組教師一起重新研究、規劃課程計劃及內容，使其達到真正有效地滿足學生利用微課教學的效果，現在本門課程已經完全開始了微課教學。教師通過網絡教育平臺對微課的環節及內容進行制作，學生通過一卡通號登錄即可觀看到視頻。為了保證學生課前預習效果，學生觀看視頻時都會有記錄，在課程講解過程中隨時提問，只有問題回答正確才能進入下一步的學習，課程講解過程中不允許快進，從而達到預習的效果。如圖3-1所示，體現了學生觀看微課的進度。

通過一段時間的微課教學，學生在進入實驗室后，不再像以往那樣不知從哪開始，完全聽教師的指引，教師讓做什么就做什么，沒有創新和深入，一節課下來，甚至不知道學了什么，與理論課有哪些關聯。現在學生在進入實驗室之前，已經了解了本次的內容與知識點，是帶著問題進行操作的。例如在做“寄存器與運算器”實驗時，以前學生只是按照教師要求連線，根據教師的描述去驗證實驗結果，觀察A與W寄存器數據通過ALU后將運算結果送到直通門。現在學生進入實驗室后，教師不必過多講解，學生就能直接進入實驗，并能根據自己的預習內容將實驗進行擴展，在開放環境下，利用本次課知識實現最簡模型機設計，并利用匯編語言來驗證設計內容是否正確。這樣使學生不僅熟練掌握了計算機組成原理的知識，而且更加深入地了解了匯編語言的設計。

五、結束語

經過一段時間的進展，學生將理論與實踐相結合做到了知行統一，做到了理論與實踐的高度整合。[11]學生在微課平臺討論問題，探究真知，教師在關鍵時刻適時點撥。這種將網絡拉進現實的方式，不僅解決了學生的問題，也提高了教師對學生的關注度及自身的責任性。隨著計算機組成原理實驗課程遞進化及網絡平臺內容的豐富及互動，其在調動學生學習積極性的同時，也推進了學生對知識的探究及創新實踐能力。微課正在以全新的教學模式逐漸進入到教學中，無論是教師還是學生都在逐漸進入到微課中，尋找不足，開拓創新。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 吳茵.微課程在開放大學中的應用研究——以《創業基礎》為例[J].現代教育技術，2014（3）.

[2] 馮靈.微課在信息科技教學中的設計應用研究——以某中學六年級為例[J].現代教育技術，2014（2）.

[3] 殷海明，葉利華.“微課”在軟件工程課程教學中的作用[J]. 計算機教育，2014（3）.

[4] 馬天魁. 互聯網時代的新型教育模式變革探究——以慕課、微課、翻轉課堂為例[J].大學教育，2016（5）.

[5] 焦建利.微課與翻轉課堂中的學習活動設計[J].中國教育信息化·基礎教育，2014（12）.

[6] 李淑云，劉淑梅. “微課”教學模式下應用文寫作課案例教學法的運用[J].佳木斯大學社會科學學報，2013（6）.

[7] 祁博.微課在計算機基礎教學中的應用[J].計算機教育， 2014（24）.

[8] 張國榮.基于翻轉課堂的《大學計算機基礎》課程改革新思路[J].大學教育， 2013（6）.

[9] 黃磊，王琦.淺談微課在教師專業發展中的優勢和作用[J].中國教育技術裝備，2014（4）.

[10] 張瑞霞.數據結構課程微課設計與應用研究[J].計算機教育，2015（16）.

[11] 余泰，李冰.微課在高校實驗教學中的應用研究[J].實驗室研究與探索，2014（4）.

[責任編輯：劉鳳華]endprint