“并行系统结构”的教学体系建设与实践

　　摘要：本文通过分析“并行系统结构”课程的特点和在教学中所面临的实际问题，针对这些问题，提出一个兼顾课堂教学和课后实践的四层教学体系改革方案，并给出方案实施的具体方法和手段。
　　关键词：并行系统结构；四层教学体系；课程体系建设；课程实践
　　文章编号：1672-5913(2010)08-0112-03
　　中图分类号：G642
　　文献标识码：A
　　
　　1　背景
　　
　　“并行系统结构”课程是高等学校计算机相关专业高年级本科生、研究生的必修课程之一，其重要的地位不仅体现在课程性质上，而且其内容帮助学生理解计算机并行系统设计，掌握微处理器结构与技术。这门课程将为并行算法研究和并行程序设计打下坚实的基础，其教学效果的好坏将直接影响到学生利用所学到的计算机知识进行综合设计的能力。然而，由于这门课程内容比较繁多，要求学生既要有一定的理论基础，又要有一定的编程能力，能够运用高级编程语言实现具体的算法。当前，这门课的实际教学还面临一些问题，一是学生的学习理解能力及掌握的专业基础知识存在差异，如何在教学上兼顾所有同学，让每一个同学都能理解和掌握所传授的知识，这是一个主要问题。二是如何在课时有限内，使学生能充分理解所传授内容，并将所学到的理论知识与实践环节相结合。这是一个迫切的问题。三是如何合理安排课程设计，使学生达到学以致用，这是一个现实的问题。因此，不断探索更加完善的课程建设体系模式、实施必要的教学实践改革以达到良好的教学目的是从事“并行系统结构”课程教学的老师所共同追求的目标。
　　
　　2　课程的教学体系
　　
　　课程对实践要求非常高，不仅需要掌握书本中的理论知识，更重要的是要应用到实践中去，针对这一问题，我们建立了兼顾课堂教学和课后实践的教学体系，如图1所示。
　　
　　2，1课前自学(学中做)
　　课前自学这一项工作对于理工科学科非常需要，它可以帮助学生把握新课的内容，了解重点，增强听课的针对性。在课前自学过程中，学生自己能解决的问题尽量自己解决，自己不能解决的问题，作为问题提出来，这不仅可以提高学生独立解决问题的能力，同时也有助于发现学习中的重点、难点，使学习效果事半功倍，同时能够培养和提高学生独立探索能力。在课前自学过程中，我们会事先给学生布置一些问题，同时安排一些小实验，在解决问题和做实验的过程中，培养学生学习的兴趣，巩固学生对知识的记忆。学生在预习时，对相关知识点已经做了独立思考，听课时可以进一步加深理解，这样就比单纯依靠听课效果更好。
　　
　　2，2课堂教学与解惑
　　托尔斯泰曾经说过“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣”。在教学中，我们常常可以看到，学生在有兴趣的情况下学习效率最高。由于学生在课前自学中已经逐渐的培养起了兴趣，所以老师在课堂上能够更好的完成教学任务，可以讲授更多的内容，从而变相的解决了课时有限的问题。
　　
　　在课堂教学过程中，针对课前布置的问题，让学生带着问题去学习新的知识点，给学生构建完整的课堂知识结构、明确内容的难点与重点，引导学生积极探索不同知识点之间的关系，融会贯通所学知识。对学生在自学阶段遇见的问题进行答疑解惑，使学生增强对知识的理解，并在课堂上提出一些新问题，下课时让学生将写有姓名和班号的答案提交，这样一方面吸引学生的注意力，检验学生学习的效果，另一方面也从侧面完成了点名考勤制度。同时，教学内容适当增加实验课，从实用性角度激发学生的兴趣，使学生深刻体会学习这门课有什么实际用途，通过分析实例使学生了解面对一个实际问题时，如何去分析和解决它。
　　在课堂教学过程中，教学管理也是重要的一方面，针对一些学生的基础比较薄弱，学习兴趣不浓厚的现象，有意识地把这些学生的座位安排在前面，并对他们给于足够的重视，激发这些学生的学习兴趣，使他们更加刻苦地学习，缩短与其他同学的。同时对课堂纪律进行约束，如果出现某个学生上课有小动作，通常采取表扬其邻座的同学或与他最要好的同学，使其意识到，教师已经知道了他的行为表现，他应控制不当行为。通过这一措施，使学生真正掌握课程的基本知识，达到了较好的课堂效果。
　　
　　2，3课后网络平台练习与解惑
　　由于“并行系统结构”这门课主要讨论并行技术和多处理机系统的设计，在理论和实践上要求比较高，所讲授内容具有抽象性、动态性和灵活性的特点。而课堂教学时间有限，很难全面展现所述对象的一些具体流程、细节，使得学生不能更深入地理解教学内容，而且不同学生在理解知识点和灵活运用各种知识与技能的方法也存在着距离，因此，一些学习能力不突出的学生学习这门课程时，普遍感觉难度较大。而网络教学平台能够帮助学生更好地理解和掌握教学内容。
　　基于上述原因，我们开发了一个教学公共服务平台，对“并行系统结构”这门课主要的一些经典知识点进行详细的讲解与动态演示，这样既能达到对课堂讲解内容的补充(作为对老师课堂讲解的演示)，又能使学生在课外通过对关键知识点反复学习、练习和体会，加深教学知识点的掌握和融会贯通。教师在平台上布置一些设计题目，使学生增加动手机会。平台上设有虚拟答疑室，教师每周进行集中答疑2次，并把每次答疑的一些常见问题发布在答疑室的常见问题区，并对一些设计题目给出参考资料，供学生参考。网络服务平台上还设有讨论区，学生可以在此区域对某些问题进行讨论，这样进一步调动了学生的积极性和主动性，加深了他们对课程内容重点、难点的理解，扩充了知识面。
　　依靠网络平台，学生更加清晰地掌握知识，增加学生自主学习和反思的意识，同时也增进了师生之间进一步的沟通，拓宽了教学渠道，激发了教师自我成长的意识。
　　
　　2，4课程实践(做中学)
　　“并行系统结构”这门课要求学生具有很强的动手能力，能够设计一些不太复杂的并行系统并且能够使其运行。针对这门课的特点，教师会对相应的知识点设计一些动手题目，增加学生的动手能力以及对知识的应用能力。这些题目有的是针对一个知识点的专项题目，有的是针对多个知识点的综合运用，通过对这些动手题目的练习，使学生在“做中学”，增加了学生学习的兴趣。
　　在课程实践过程中，针对一些复杂的设计，以团队的方式展开训练也是一个主要方案。团队由指导教师和学生构成。指导教师主要承担知识的辅助指导任务，学生人数一般在4人左右(包括一名组长)。我们没有按照一般团队开发中再细分角色为项目经理、开发人员、测试人员等，这主要是考虑到学生都希望自己参与到项目开发中，以提高个人工程实践能力。在团队成员能力差别比较大的情况下，教师会将设计任务分解不同难度，由相应的同学负责；在团队成员能力基本比较均匀的情况下，由成员讨论任务实现方案，评选出最优方案，再集体实现。例如，针对“设计一个交叉开关连接的共享存储器多机系统，处理机为4台，共享存储器模块为4块”这个题目，我们将学生组成开发团队，基础差一些的团队由指定教师进行辅导，将题目进行分解，有学生各自完成分解任务：对基础好的团队，由成员讨论设计方案并进行论证，选择最优方案进行设计。最终每个团队不仅完成开发项目，并且给出了各具特色的作品。每个团队都努力使自己的作品与众不同，并且在公开讲评时说明团队作品的特点。更难能可贵的是，有的团队在展示作品时，特意逐一感谢了对作品有帮助的同学，这让学习气氛更加充满了善意。
　　在课程实践项目中，学生能更好的将所学的知识应用到实践中，并且在开发过程中学到书本上没有的知识，如团队合作精神、团队开发流程以及一些平时忽略的知识点。
　　
　　3　结语
　　
　　近3年来，我们的教学工作正按照所提出的四层教学体系不断地建设和完善，教学公共服务平台已经投入使用，支持评估的教学辅助平台正在建设之中，相信“并行系统结构”这门课的教学质量和效果在我们不断的教学改革中会越来越好。
　　开展课程建设的探索与实践活动，对于教师而言，既可以更好地完成本课程的教学任务，又可以不断提高授课技巧，积累教学经验。课程建设的教学改革是一项重要而复杂的工作，因此，我们将在进一步的教学改革中探索适合的课程体系建设之路，为培养复合型人才打造良好的实践教学平台，努力提升高校教学质量和人才培养质