計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)國家精品課程建設體會

　　摘要:精品課程建設是國家為了優(yōu)化教學資源、全面提高教學質(zhì)量而采取的一項重要措施。文章以上海交通大學國家精品課程(網(wǎng)絡教育)計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為例,總結(jié)了課程設計、課程理念與特色、課程教學效果等方面的一些新的嘗試,與大家分享。
　　關鍵詞:計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu);精品課程;課程建設
　　
　　課程是教學的最基本單元,也是培養(yǎng)學生知識、能力、素質(zhì)的重要載體,是影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的最活躍因素。多年來,上海交通大學網(wǎng)絡教育學院(現(xiàn)繼續(xù)教育學院)科學規(guī)劃、深化改革、與時俱進,在精品課程建設方面進行了積極的探索和實踐,形成了具有交大特色的課程建設理念和辦學模式。本文以計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)國家精品課程(網(wǎng)絡教育)的建設為例,從課程設計、教學效果、課程特色等方面總結(jié)該門精品課程的建設經(jīng)驗和心得體會,旨在探索先進網(wǎng)絡技術下的優(yōu)質(zhì)教學設計與互動策略及課程建設方法。
　　1課程概述
　　本課程的教學思想是根據(jù)成人業(yè)余學習的特點[1],以學習者為中心的自主學習為基礎,同時輔之以基于知識結(jié)構(gòu)和知識點的網(wǎng)上導學系統(tǒng)[2],通過對內(nèi)在原理、本質(zhì)特點的深入淺出介紹,幫助學生建立新型多核計算機系統(tǒng)的完整概念,學習計算機系統(tǒng)各組成部件的新技術、新型設計思想和未來發(fā)展趨勢,了解計算機系統(tǒng)的最新研究成果。
　　1.1課程建設的背景
　　學院自2000年成立之日起就面向計算機科學與技術專業(yè)本科生開設本課程,課程總共60學時,每年開課2次。課程配備實力較強的教學、管理、技術和支持服務隊伍,課程負責人為教授、博導,具有很高的教學和學術水平,主講教師具有豐富的計算機專業(yè)課程、網(wǎng)絡教育課程的教學經(jīng)驗和課程建設經(jīng)驗。
　　本課程的歷史發(fā)展沿革如下:
　　第1階段:2000—2004年,基本上沿用全日制本科課程的教學要求、大綱和教材,授課形式為面授和寬帶/衛(wèi)星直播。
　　第2階段:2005—2006年,改變課程的教學要求、大綱和教材,使之向?qū)嵱没�、應用型傾斜,開始通過各種手段增加與學生的交流與互動。
　　第3階段:從2006年開始,與Intel公司合作設計面向多核計算機系統(tǒng)的新型應用型課程,編寫、出版配套教材,同時不斷拓展與深化網(wǎng)絡教學互動交流手段。
　　1.2課程建設的緣由
　　自從世界上第一臺計算機誕生以來,計算機科學與技術發(fā)展迅速,日新月異,其應用領域也日益廣泛,而計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程則是側(cè)重于介紹計算機硬件系統(tǒng)的一門計算機專業(yè)基礎課。
　　伴隨著不斷涌現(xiàn)的新技術、新工藝,計算機硬件系統(tǒng)的更新速度非�？�,計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程理應成為最能激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新意識的課程。
　　然而,目前國內(nèi)該門課程(及教材)的內(nèi)容大多仍然停留在“最經(jīng)典”的計算機組成部件上,所介紹的硬件知識相當陳舊,存儲器還在介紹容量為1K×4位的Intel 2114芯片,CPU大多停留在8086/8088層次,而近十幾年來大量涌現(xiàn)的新器件、新技術則幾乎沒有涉及,造成學生用的是多核機器,學的卻是30多年前的8086,嚴重影響教學質(zhì)量和學習興趣。
　　為解決這一問題,學院決定組織人力、物力,重新設計新型的計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程,并編寫配套教材[3],還邀請Intel軟件學院的課程架構(gòu)設計師參與課程設計工作。我們針對成人業(yè)余學習特點和應用型人才培養(yǎng)目標,對本課程進行了全新的教學總體設計,刪除了大量陳舊過時的教學內(nèi)容,增加了酷睿2 CPU、多核等新型技術,使教學內(nèi)容能夠反映計算機技術的進步,與時俱進。這幾年來的教學實踐表明,這樣的課程改革受到師生的一致歡迎和好評。
　　2課程特色
　　計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定位于計算機專業(yè)基礎課,以計算機組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念和原理為主要內(nèi)容,重點介紹新型多核計算機系統(tǒng)的CPU、存儲器、總線和I/O系統(tǒng)的硬件組成與工作原理,同時介紹并行計算機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
　　2.1新穎、實用的課程設計
　　本課程的總體教學設計思想是根據(jù)成人業(yè)余學習的特點,以學習者為中心的自主學習為基礎,同時輔之以基于知識結(jié)構(gòu)和知識點的網(wǎng)上導學系統(tǒng)。
　　我們與Intel公司合作設計[4]、開發(fā)面向多核計算機系統(tǒng)的新型計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程,并編寫配套教材,反映計算機系統(tǒng)近年來的技術進步,保證課程架構(gòu)的先進性以及業(yè)內(nèi)最新技術在課程中的適當體現(xiàn)。教學內(nèi)容采用最新的計算機技術(如酷睿2多核CPU),深入淺出地介紹相關理論與知識,根據(jù)ACM/IEEE-CS倡導的理論、抽象、設計三個教學過程,并結(jié)合網(wǎng)絡教育的特點,經(jīng)典理論說理清楚、透徹,易于理解,新知識資料翔實,貼近市場和實際應用。針對部分教學內(nèi)容陳舊過時的現(xiàn)狀,大膽去除了芯片級、電路(接線)級的教學內(nèi)容,只保留模塊組成、基本原理等邏輯層次的內(nèi)容,而把多出來的篇幅集中于介紹近年來的新技術、新思想和新產(chǎn)品,尤其是計算機的核心部件——CPU,使教學內(nèi)容更加貼近計算機發(fā)展的現(xiàn)實。這樣的教學體系更具有實用性和新穎性,建立了立體化的教學體系,順應了時代的要求,滿足了業(yè)余制成人學生對新型、實用知識的需求。
　　由于學習條件的差異,學生對課程知識的了解程度和掌握水平參差不齊,難以按照一個統(tǒng)一的標準進行教學。為此,我們提供了多種形式的學習資源,包括課程學習、網(wǎng)上論壇、在線測試、在線答疑、網(wǎng)上作業(yè)等各個環(huán)節(jié),始終強調(diào)以學生為中心設計學習活動,努力建設一體化設計、多種媒體有機結(jié)合的混合型、立體化教材,同時通過后臺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析手段,幫助教師了解與評估每個學生的學習狀態(tài)和學習行為,客觀評價教學效果,根據(jù)學生在學習活動中反映出來的問題,有針對性地提供個性化的學習指導建議,進而有步驟、有目的、有針對性地開展教學活動。
　　多年來,本課程的負責人和主講教師一直努力加強課程內(nèi)容建設,不斷把科研工作中的研究成果和新技術融入課程,使之更加貼近計算機技術的發(fā)展現(xiàn)實,滿足學生對新型、實用計算機知識的迫切需求,更新完善后的課程教材已于2009年1月由清華大學出版社出版。同時,我們也非常注重最新教學資源的開發(fā)和共享,在2009年春季學期更新了教學大綱、教學進度表,重新制作了所有PPT課件和46個教學演示Flash動畫等教學資源。
　　2.2原汁原味的網(wǎng)絡面授
　　通過寬帶接入、IPTV、衛(wèi)星、2.5G/3G等多種有線/無線的傳輸手段,將日常教學的基本單元——實時課堂,同步共享到各種用戶終端(電腦、電視、手機、PDA)上,使得知識從一源出發(fā),多點共享,實時更新,既可以現(xiàn)場直播,又可以課后點播,從而把“鮮活”的課堂教學內(nèi)容,通過寬帶多媒體技術,“原汁原味”地呈現(xiàn)給學生,實現(xiàn)傳統(tǒng)教學方式的回歸。
　　在課程學習活動中,我們向?qū)W生提供以下3種學習方式:
　　(1) 實時面授。在教師上課的時間段里,學生既可以選擇到主教室參加面授,也可以到教學站分教室通過衛(wèi)星直播實時聽課,還可以在任何地方通過寬帶網(wǎng)絡直播或IPTV實時聽課。在實時聽課過程中,學生可以通過手機短信把意見、建議即時發(fā)送到教師端的短信機上,教師可以據(jù)此掌握學生的聽課情況,及時調(diào)整上課節(jié)奏和上課內(nèi)容,并在此基礎上實現(xiàn)課堂上的遠程、即時互動。
　　(2) 非實時聽課。課后,學生可以通過網(wǎng)上點播、下載方式實現(xiàn)非實時上課。采用這種學習方式,學生可以通過暫停、回放等操作實現(xiàn)課程重要內(nèi)容的重復聽講,以加深記憶與理解,由此打破了實時聽課在時間、空間上的限制。

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