基于新工科的混合式教學模式探索

朱榮剛　朱霞

【摘要】? ? 隨著信息技術及人工智能的快速發展，在新工科背景下和 OBE 理念指導下，以“計算機組成原理與系統結構”混合式課程為例對教學混合模式進行摸索與實踐，采用線上線下混合式教學模式進行改革。實踐證明，該教學模式在“計算機組成原理與系統結構”課程的教學實踐中取得了良好的效果，切實推動了新時期教育教學改革。

【關鍵詞】? ? 新工科? ? 混合式教學? ? 計算機組成原理與系統結構

引言：

隨著信息技術的發展，世界出現了人工智能、5G等熱門方向，各個國家相繼涌現出“互聯網+”等新產業，導致社會缺乏大量全新的人才。教育部等12個部委提出發展新工科、新醫科、新農科、新文科，即舉全國教育之力來進一步改進或修改全國高校的所有專業，將順應技術發展的專業進行強化建設，而對于阻礙技術發展的專業進行剔除，通過這一系列的操作來提高高校服務社會的能力，打贏本科教育攻堅戰。[1]

專業的發展離不開人才培養模式的不斷修訂，在高校教學過程中幾乎每一年都離不開一項工作，那就是每年春季開學后的人才培養方案的修訂，這里面主要包括以下幾個點：根據當前社會需求狗子學生的理論知識、動手能力、專業素養等。針對金陵科技學院網絡工程專業的人才培養，集中新工科應用型人才的需求，主要培養學生的通識能力、專業能力、跨專業融合能力等。我們網絡工程專業學生培養過程中深化公共基礎知識、提高專業知識和沖刺發展突發知識。

教學不能忽視學生已有的知識經驗，不可倔強地從外部到內對學生實施知識填鴨式“填灌”，隨著知識獲取路徑的增加與編輯，各大高校公開課的增加，如何讓學生在百家爭鳴的情況下在自己專業領域有所建樹，就是我們高校人才培養的重點了？授人以漁，還是授人以魚？還在帶學生去發現更大的湖海去任其獲取？就在于培養學生如何在已有的技能的基礎上挖掘新的技能，這樣有利于提高自身技能，將舊技能中揉入新技能，提出創新與改革，在積累舊技能的同時也練就了新技能，一箭雙雕。教師教學與學生停學不只是知識單純的傳遞，而是一個理解與消化的過程。師生之間，同學之間在校期間會針對某個具體問題進行討論與研究，這樣才有助于溝通與理解。

“計算機組成原理與系統結構”作為計算機大類的一門專業基礎課，在“大學生信息論”，“C語言程序設計”及“操作系統”、“嵌入式系統”等課程之間起到承上啟下的作用。本文從金陵科技學院本科教育的背景出發，結合近6年來的課程教學實踐，對該課程教學中存在的問題進行了探討與改革。

一、“計算機組成原理與系統結構”的混合式教學實踐

學習皮連生教授提出的廣義知識學習階段，采用混合式教學模式，教學過程中以學生為主體，教師為輔體，把教學過程分為以下三個階段：課前線上自學、課中線下教學、課后訓練拓展，具體內容如圖1所示[2]。

借鑒皮連生教授的教學經驗，以“計算機組成原理與系統結構”課程中授課內容為例，引入線上線下混合式教學模式進行實施并呈現對應的教學效果。本課程主要介紹計算機系統的內部組成和具體工作原理，包括基本邏輯部件、指令系統、中央處理器，中斷系統、存儲系統和I/O系統等。要求學生掌握計算機系統中5大部件的工作原理，組成方法及相互之間的關系，尤其是各組成部件有機連接構成整機系統的方法。熟悉典型計算機的硬件結構，計算機的硬件設計以及專用集成電路 ASIC 的設計和實現原理，為培養學生在計算機系統的分析、設計、開發和使用等方面的能力打下基礎，也為本專業后續課程的學習做準備。

該課程屬于新工科應用型人才培養的典型專業基礎課程，具有鮮明的交叉性和應用性特征。

1. 課前線上自學階段：課前 2 周在 MOOC 平臺觀看哈工大劉宏偉教《計算機組成原理》的教學視頻及配套課程資源，并布置一些作業作為線上自學任務。在學生完成線上自學后，要求學生在班級群里一起討論作業并引發更多思考，在這期間任課老師暫不參與討論，讓學生先討論起來，老師再給與方向并指導。

2.課中線下教學階段：課程上因為面對面的關系，教師可以及時獲取到學生的學生狀態，從而得知學生的自主學習效果，因為作為一名老教師，可以快速的在授課的過程中，從學生的面部微表情（輕松、凝重、困惑等）來獲知學生的成效，有點類似于心理學里的微表情觀測。一般上課前5分鐘會對學生MOOC學習的知識點進行回顧，對已有的知識庫進行更新，這時老師要學會把每個知識點當成珍珠，幫助學生串成珍珠項鏈，這樣知識點就夠構成了閉環，學生對知識點的認識就加深了。課間通過一些階段測試環節來跟蹤學生的掌握情況，比如通過問卷答題、小論文等方式。將絕大部分知識的學習放在線上進行之后，最寶貴的、有限的線下學習時間效果最大化。

3.課后訓練拓展階段：總結很重要，教師先對課堂上的知識進行思維導圖式的總結，采用思維導圖的方式有利學生一目了然，而且可以讓學生學會拓展。課后要求學生自己寫學習日志，在不看教師PPT的情況下，將當日的知識點畫出思維導圖，并思考如何將今日的思維導圖承接到上一堂課的思維導圖，直至整個課程結束，一門課一幅圖。而且還會學會不同門課程之間的銜接關系，乃至大四畢設時可以用一副思維導圖將大學4年的所有知識點進行呈現。此外在基本任務完成后，給學生布置一些具有挑戰性的任務，即課堂教學的深度延拓。課后向學生布置《編碼：隱匿在計算機軟硬件背后的語言》及《三體》等題材的閱讀任務，要求學生利用周末或大小假期進行閱讀，并要求學生在班級群里分享讀后感，以促進大討論與大思考。通過教學模式的改革，以學生為主體，引發學生自主興趣，加強學生的參與度和學習體驗，提高學生利用現有知識處理實際問題的能力，有利于學生創新觀念的形成，通過閱讀課外教材讓學生更加理解任何知識都要應用到實際生活中才能發揮最大的價值，而不是悶頭讀死書。

二、成果

經過六年教學的改革與實踐，“計算機組成原理與系統結構”教學效果有了明顯的提高，主要集中在以下幾個方面：

1.自主學習大大增強。之前大部分學生只是依賴本門的教材和任課教師，老師講什么就聽什么，沒有講到地方主動忽視，沒有深挖的意識，教材只看老師推薦的，不會主動到圖書館取尋找其他教材，通常上課就是被動接受，不會主動思考今天老師講解的點在整個課程，乃至真個專業中的作用與地位。在后期的改革與實踐過程中，學生課前自主學習大大提高了學習的動機和思考的能力。學生們不僅僅滿足于指定教材中的知識，他們還通過借助其他方式，如 youtube 及 B 站等各種來源進行問題分析和問題拓展。經過這樣的訓練，學生們的學習素養逐漸提高。課程后調查問卷顯示95.12學生都認為自己開始自律了，開始學會了主動找問題，開啟了十萬個為什么的意識，學會了主動分析與解剖問題，學會了自己動手完成任務。

2.學生課堂的參與度明顯增加。課后調差問卷顯示學生課堂互動由原來的23.12%上升為98.32%，教學過程中學生十分活躍，發揮著主人翁的意識，樂于花時間琢磨困惑的地方，敢于跟教師討論，完全改變了之前沉悶的課堂氛圍。

3.學生工程意識得到提升，綜合應用能力有所增強。老師以具體案例進行任務拆分， 將一個大項目分割成幾個相對分開的小人物。引導學生一步步地完成各階段的小任務，最終逼近最后目標，完成整個項目任務。18級網絡工程專業有5名學生主動參與到教師的科研項目，協助導師采集數據，做實驗等等;有2個學生團隊參加省級以上電子設計大賽并獲獎。整個過程期間學生實踐意識得以增強，綜合應用能力得到提升。

三、結束語

經過六年“計算機組成原理與系統結構”課程的教學改革與實踐，可以看出線上線下混合教學模式能促使學生們主動學習，又能在授課過程中增加師生互動，融合雙方面的技能促使學生們將理論知識換化成實踐技能，與此同時，課后專著的引讀以及落地項目的演習，大大提升了學生的綜合應用能力，為接下來的大三大四課程實踐打下良好基礎。

參? 考? 文? 獻

[1]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]徐玲.基于新文科應用型人才培養的混合式教學模式探索——以“酒店電子商務”為例[J]. 黑龍江教育（理論與實踐），2021，{4}（06）：63-65.

[3]盧香云，陶林，姚永坤，等.初步探討“互聯網+教育”背景下高校病理學教學模式[J].當代教育實踐與教學研究，2020（7）：3-4.

[4] 吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9

[5]曾明星，蔡國民，覃遵躍，等.基于翻轉課堂的研討式教學模式及實施路徑[J].高等農業教育，2015（1）：76-81.

[6]德雷克·博克.回歸大學之道-對美國大學本科教育的反思與展望[M].上海：華東師范大學出版社，2008：29.