OBE理念下“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)模式探索

張俊瑞

摘? 要： 為了突破計(jì)算機(jī)組成原理課程傳統(tǒng)課堂教學(xué)的瓶頸，以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，提出了基于OBE教育理念的教學(xué)模式。以一節(jié)課為例，介紹了如何根據(jù)OBE教育理念組織和實(shí)施教學(xué)活動。實(shí)踐結(jié)果表明，在根據(jù)OBE教育理念組織和實(shí)施的教學(xué)活動中，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性明顯提升，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力也得到了很好的鍛煉。

關(guān)鍵詞： OBE教育理念; 計(jì)算機(jī)組成原理; 教學(xué)改革; 教學(xué)組織

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）12-72-04

Abstract： In order to break through the bottleneck of traditional classroom teaching of the “Principles of Computer Organization” course， a teaching mode with OBE education concept is proposed according to students' learning results. Taking a class as an example， this paper introduces how to organize and implement teaching activities according to OBE education concept. The practice results show that in the teaching activities organized and implemented according to the OBE education concept， the students' learning enthusiasm and initiative are significantly improved， and the team cooperation ability and innovation ability are also well trained.

Key words： OBE education concept; principles of computer organization; teaching reform; teaching organization

0 引言

OBE（Outcomes-Based Education）是指基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革，美國學(xué)者斯派帝撰寫的《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中對此模式進(jìn)行了深入研究。OBE教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果（Learning Outcomes）[1]，強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為核心進(jìn)行一切教學(xué)活動的組織、實(shí)施和評價(jià)。

由于計(jì)算機(jī)組成原理課程知識點(diǎn)多且內(nèi)容抽象，我系一直采用的是“以教為中心”[2]的課堂教學(xué)模式，學(xué)生在課堂上的參與度不高，學(xué)習(xí)積極性和主動性難以發(fā)揮，能力難以得到鍛煉。針對傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，在教學(xué)過程中融入OBE教育理念，對教學(xué)過程進(jìn)行重構(gòu)，將教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生學(xué)為中心”，以期更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生的課堂參與度，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及分析問題、解決問題和創(chuàng)新的能力。

1 計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

計(jì)算機(jī)組成原理課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程之一，在計(jì)算機(jī)類課程體系中起著承上啟下的作用[3]。目前，我系的計(jì)算機(jī)組成原理課程選用的是哈爾濱工業(yè)大學(xué)唐朔飛教授編寫的教材，這本教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，也是計(jì)算機(jī)類研究生入學(xué)考試的參考教材。該教材的最大特點(diǎn)是采用自頂向下的分析方法，對計(jì)算機(jī)基本部件的構(gòu)造和組織方式、基本運(yùn)算的操作原理以及部件和單元的設(shè)計(jì)思想等進(jìn)行了深入、細(xì)致的介紹，更容易使學(xué)生形成計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念[4]，教材的編寫充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。

計(jì)算機(jī)組成原理課程的知識點(diǎn)多、內(nèi)容龐雜且抽象，多年來被認(rèn)為既難教也難學(xué)[5]。學(xué)生的普遍反映也是學(xué)習(xí)難度大，理解和掌握存在困難。究其原因，一是學(xué)生想在有限的50分鐘時(shí)間里把老師所講的內(nèi)容全部消化幾乎是不可能的事情，更何況課程的內(nèi)容還如此抽象;二是傳統(tǒng)教學(xué)方式的課堂授課過程具有不可復(fù)刻性，學(xué)生無法反復(fù)觀看老師的講解。授課內(nèi)容課上不能全部理解，課后不能及時(shí)回看，僅靠自己課上的理解和記憶進(jìn)行學(xué)習(xí)，這些都增加了學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的難度。

尤其是近幾年，在新工科和應(yīng)用型大學(xué)的建設(shè)背景下，我系大部分課程的課堂教學(xué)課時(shí)被壓縮，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)增加，計(jì)算機(jī)組成原理課程就在其中?，F(xiàn)在，這門課程的授課總學(xué)時(shí)為48+16學(xué)時(shí)（課堂授課學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)授課學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)），唐朔飛教授在《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程教學(xué)實(shí)施方案》一書中，建議應(yīng)用型大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課程的授課學(xué)時(shí)為56+16學(xué)時(shí)（課堂授課學(xué)時(shí)為56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)授課學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)）[5]。一方面，教學(xué)團(tuán)隊(duì)需要根據(jù)我系的教學(xué)實(shí)際，在滿足教學(xué)大綱總體要求的前提下，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩?另一方面，教學(xué)團(tuán)隊(duì)需進(jìn)行教學(xué)改革，引入OBE教育理念，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，利用網(wǎng)絡(luò)拓展學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)時(shí)間，以彌補(bǔ)課堂教學(xué)課時(shí)被壓縮帶來的不足。

2 OBE理念下的教學(xué)模式改革

目前，我系計(jì)算機(jī)組成原理課程的授課方式還是采用傳統(tǒng)教學(xué)，教師是教學(xué)的中心，上課以教師的講解為主，學(xué)生是被動接受，課堂上教師沒有較寬裕的時(shí)間組織學(xué)生針對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入、細(xì)致地討論和交流，因此學(xué)生在課堂上的參與度不高，不能最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。要使學(xué)生的學(xué)習(xí)成果達(dá)到最大化，教師就需要進(jìn)行教學(xué)改革，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使學(xué)生成為課堂教學(xué)的主體，由傳統(tǒng)的“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”，以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，基于問題確定教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行教學(xué)活動的組織，教師在整個(gè)教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)參與式教學(xué)，使學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，最大限度地提高學(xué)生的課堂參與度，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，最終提高學(xué)生分析問題、解決問題以及創(chuàng)新的能力。

2.1 OBE理念下的教學(xué)設(shè)計(jì)思想

在OBE理念下，教師更為關(guān)注的是學(xué)生的學(xué)習(xí)成果[3]，因此，教師在進(jìn)行課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)，需要以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，考慮四個(gè)方面的問題[1]：①學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程，最后要達(dá)到什么樣的學(xué)習(xí)成果？②為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？③怎樣幫助學(xué)生達(dá)到這樣的學(xué)習(xí)成果？④如何知道學(xué)生是否已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的學(xué)習(xí)成果？

采用這樣的教育理念，對每節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和組織，則需要考慮學(xué)習(xí)成果、學(xué)習(xí)動因、學(xué)習(xí)方法、效果確認(rèn)[3]四個(gè)方面的問題，分別是：①學(xué)生學(xué)習(xí)這節(jié)課之后，應(yīng)該掌握哪些內(nèi)容（學(xué)習(xí)成果）;②為什么要掌握這些內(nèi)容（學(xué)習(xí)動因）;③怎樣幫助學(xué)生更好地掌握這些內(nèi)容（學(xué)習(xí)方法）;④如何知道學(xué)生是否掌握了所學(xué)的內(nèi)容（效果確認(rèn)）。

2.2 OBE理念下的教學(xué)組織

依據(jù)以上的教學(xué)設(shè)計(jì)思想，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，一節(jié)課的教學(xué)組織可分為課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課堂教師參與式教學(xué)和課后學(xué)生反饋三個(gè)階段。圖1為引入OBE教育理念后的教學(xué)組織示意圖。

2.2.1 課前——教師發(fā)布教學(xué)資源，學(xué)生自主學(xué)習(xí)

課前教師需要在網(wǎng)上教學(xué)平臺（筆者選用的是超星學(xué)習(xí)通）發(fā)布教學(xué)資源，包括導(dǎo)學(xué)案（Word和PPT兩個(gè)版本）、導(dǎo)學(xué)視頻、教學(xué)視頻、教學(xué)課件和課前測試題等（其他如教學(xué)日歷、教學(xué)大綱等資源，在平臺建課時(shí)已經(jīng)上傳完成），一般于上課的前一天進(jìn)行發(fā)布。表1為課前需上傳的教學(xué)資源類型。

2.2.2 課堂——教師參與式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行師生互動、生生互動

課堂上教師的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師的角色是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。因此，教師在課堂上將本節(jié)課的重、難點(diǎn)及學(xué)習(xí)要求講解清楚之后，就可以利用剩下的課堂時(shí)間進(jìn)行師生互動或生生互動，可選形式有提問、投票、調(diào)查問卷、主題討論、分組討論、隨堂練習(xí)等多種形式，教師可以根據(jù)自己本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容需要，來決定使用什么樣的課堂互動方式。

如移位運(yùn)算，課堂上的時(shí)間安排大致是：10分鐘的時(shí)間重點(diǎn)講解移位規(guī)則及本節(jié)課的學(xué)習(xí)要求;之后是20分鐘的答疑時(shí)間，以學(xué)生課前的測試結(jié)果和課堂上的疑問為主要依據(jù)進(jìn)行答疑;答疑之后利用10分鐘時(shí)間進(jìn)行隨堂練習(xí)，再次鞏固所學(xué)的知識，用最后10分鐘進(jìn)行主題討論，教師提出預(yù)先準(zhǔn)備好的問題組織學(xué)生進(jìn)行討論，可以讓學(xué)生自由發(fā)言，也可以小組的方式進(jìn)行，表3為移位運(yùn)算的課堂教學(xué)活動安排。

2.2.3 課后——學(xué)生反饋

課后，教師在平臺上發(fā)布本節(jié)課的課后作業(yè)或課后測試，通過批改學(xué)生的作業(yè)或課后測試題了解學(xué)生是否真正掌握了本節(jié)課的內(nèi)容，進(jìn)行學(xué)習(xí)效果確認(rèn)。對于整體完成度不高的同學(xué)（如學(xué)習(xí)視頻觀看不及時(shí)、課前測試完成度不好、課上活動參與度不高、課后作業(yè)完成度較差等情況），教師可以通過微信、QQ或者企業(yè)微信等通信工具與學(xué)生一對一的溝通和交流，及時(shí)地給予學(xué)生學(xué)習(xí)上的幫助和指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)后進(jìn)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。

3 教學(xué)改革的實(shí)踐效果

在教學(xué)改革的實(shí)施過程中，通過投票和調(diào)查問卷了解到學(xué)生對這種教學(xué)模式比較接受，學(xué)生覺得這樣的教學(xué)模式學(xué)習(xí)目標(biāo)清晰，上課內(nèi)容條理，課后也能及時(shí)查缺補(bǔ)漏。通過與改革之前的學(xué)生成績進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)平均分提升了6.38分，及格率提升了4.41%。

這種教學(xué)模式允許學(xué)生自由安排自己的學(xué)習(xí)時(shí)間，根據(jù)自己的情況制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，教師也能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，較易實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，學(xué)生還可以組成互助小組，以小組的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)過程中提高自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和分析問題、解決問題以及創(chuàng)新的能力。

在教學(xué)改革的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如學(xué)習(xí)積極性高、較自覺的學(xué)生完成度就很高，自主學(xué)習(xí)能力比較差的學(xué)生完成度就很低，很容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)上的兩極分化，這就需要教師及時(shí)了解每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，適時(shí)地調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，并對完成度不高的學(xué)生進(jìn)行一對一的幫助和指導(dǎo)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，提高其學(xué)習(xí)積極性和主動性。今后，筆者還將繼續(xù)探索如何將OBE教育理念融入課堂教學(xué)過程，更好地開展計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)工作。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 李志義，朱泓，劉志軍，夏遠(yuǎn)景.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2014.2：29-34，70

[2] 鞏建閩，蕭蓓蕾.誰來制訂課程大綱——兼論OBE人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)[J].高等工程教育研究，2020.4：180-187

[3] 汪麗華，王澤梁.新工科背景下計(jì)算機(jī)組成原理課程OBE教學(xué)研究[J].西昌學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020.34（2）：108-111

[4] 唐朔飛.計(jì)算機(jī)組成原理（第2版）[M].高等教育出版社，2008.

[5] 教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程教學(xué)實(shí)施方案[M].高等教育出版社，2009.