來華留學生“計算機組成原理”課程建設探索

趙明波　林浩　韓慧

摘要：當前“一帶一路”沿線國家來華留學生大量增加，針對留學生教育開設的全英文課程面臨前所未有的挑戰。文章在長期國際合作辦學和雙語教學實踐的基礎上，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工作，包括全英文課程資料、實驗建設、教學改革和考核改革等。以期為不斷發展的留學生國際課程建設和國際化人才培養提供有益的借鑒。

關鍵詞：來華留學生;全英文課程;計算機組成原理;課程建設

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“一帶一路”教育共同體的步伐。山東理工大學也發布了《關于進一步推進教育國際化的實施意見》的系列文件，以促進國際學生教育教學工作發展，提高人才培養質量和辦學國際化水平。國際課程建設目標是以《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》為指導，面向為國際學生開設的優秀課程，引領我校國際學生課程建設與發展水平的整體提升。我校國際學院和計算機科學與技術學院合作辦學的計算機科學與技術留學生班，是面向面向“一帶一路”沿線國家，發揮學校學科優勢，適應國際學生需求，實現全英文授課的國際化留學生班。

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

1留學生學情分析

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

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

2全英文課程建設

我院與愛爾蘭利莫瑞克大學合作計算機科學與技術專業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。合作教學引進外方先進教育理念和資源，結合我校傳統的專業基礎優勢，積累了較為豐富的外語授課經驗。

根據中外合作教學和我院本科生的“計算機組成原理”的授課內容、教學方法和實驗內容，通過綜合梳理和比較，結合二者的優勢，同時考慮留學生的學情，確定本門課程的授課內容和實驗內容，進行理論教學和實驗教學建設。建設全英文的課程教學資料，選擇合適的外文參考書和教學內容，建設全英文的課件、輔助學習資料、測試題庫等。根據理論教學的需求確定實驗內容，搭建實驗環境、調試實驗軟件，確定實驗項目，建設英文實驗指導書、實驗報告模板等實驗教學資料。

3實驗教學建設

在課堂教學和實驗中充分而靈活地應用仿真軟件（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（Dais-CMX16+實驗系統），軟硬結合，通過實際操作與計算機仿真相結合的教學模式和實踐方式，幫助學生較快地理解那些用傳統的教學手段難以表現的內容，培養學生創新能力。課程采用了兩個軟件進行虛擬實驗仿真，拓展了實驗內容。

3.1 Logisim邏輯電路仿真

Logisim是一種用于設計和模擬數字邏輯電路的工具。憑借工具欄界面構建電路仿真，操作簡單，有助于學習與邏輯電路相關的概念。使用Logisim來設計和仿真組成原理課程中邏輯電路部分的實驗內容。

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

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、存儲器內容，查看程序運行，并實現鍵盤輸入和屏幕輸出接口仿真。

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

3.3組成原理硬件實驗（Dais-CMX16+實驗系統）

Dais-CMX16+十六位體系結構實驗系統是面向實踐教學領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的操作與控制平臺，內置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，監視和控制模型機的實時運行，動態捕捉和傳梯模型機現場信息;通過上位機及LCD顯示窗展示當前微狀態及數據流向。

實驗內容：熟悉系統和手控傳送、通用寄存器傳送實驗（熟悉通用寄存器的數據通路，掌握通用寄存器的構成和運用）、運算器實驗（完成算術、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據通路）、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方法。）

4教學方式改革

根據留學生的實際情況，需要采取多樣化的教學手段，以提高教學效果。在教學設計中充分體現以學生為中心的理念，突出學生的主體地位和教師的引導作用，全面培養學生解決問題和分析問題的能力，提高學生的綜合素質。開展虛擬仿真教學法、信息化教學、翻轉課堂教學法、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，加強課堂師生互動和生生互動，提高課堂活躍度。

用心理學和認知學原理指導教學設計，通過心理技術手段激發學生學習興趣，引導增進學習的內在驅動力。對每堂課的教學設計，都要有互動環節，精心設計提問環節，控制好時間，引導學生思考，避免滿堂灌的弊病。

4.1信息化教學

提供豐富的教學資源，在網絡平臺（網頁版和手機版）上發布學習資料、自主學習任務單和學習指導，督促學生進行自主學習，教師在線答疑，及時解答學生的問題。利用網絡平臺記錄學生的考勤、平時學習情況、課堂活動參與情況（手機版）、作業測試等，生成平時成績，實現過程考核。實現線上線下混合式教學。

4.2翻轉課堂教學法

建立課前學習、課中活動、課后檢測之間的聯系。課前學生通過瀏覽網絡教學平臺上教學課件、視頻等資源進行自主學習;課中進入課堂交流環節，可以由學生登臺講課、生生交流、小組討論，強調師生之間的互動、學生之間的討論與協作;課后完成作業、檢測等，以培養學生分析問題和解決問題的能力，善于表達自己，形成探究學習的習慣。

4.3小組項目設計

小組項目設計培養知識綜合運用、創新設計能力、團隊協作能力、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上實現綜合的項目設計，編程調試，完成設計報告，進行運行演示和答辯。每個小組由3個成員組成。分組原則：組內異質，組間同質，以實現互幫互學，培養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、小組項目設計與期末考試相結合的考核方式。平時成績包括考勤、作業、實驗報告、課堂互動、老師點贊、章節測試等，通過云班課記錄平時數據，占20%。小組項目設計占30%，期末考試占50%。

考核方式既有傳統的閉卷考核，也能體現出過程考核、小組合作項目設計考核。課程評價更全面，體現出對平時學習的督促，對創新協作的鼓勵。

6 結語

針對來華留學生的“計算機組成原理”課程建設涵蓋全英文教學資料建設、課堂教學、實驗教學，評價考核改革等。根據留學生特點，采取多種教學手段，有效調動學習積極性。已完成第一輪教學任務，留學生在原有的基礎上掌握了課程內容和要求，教學效果反映良好。本課程建設以期為不斷發展的留學生國際課程建設和國際化人才培養提供有益的借鑒。

參考文獻：

[1] 教育部關于印發《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.

[2] 史海英.對“一帶一路”沿線國家來華留學生的全英文課程教學策略探討——以微觀經濟學課程為例[J].教育教學論壇，2020，4（15）：249-251.

[3] 黃毅，趙新.“一帶一路”背景下加強高校來華留育初探[J].四川職業技術學院學報，2020，4（30）：98-101.

[4] 殷杰.土木工程專業來華留學本科生教學改革探索[J]. 學科探索，2020，1（2）：48-49.

【通聯編輯：王力】