计算机课程体系交叉教学的研究与实践

唐 丹，李 楠

(重庆大学自动化学院，重庆400030)

传统的高校教学方式中，各门课程完全独立，教师只关心在教课程的知识内容，很少提及和其它关联课程的关系，造成学生在学习的过程中不能产生宏观概念，不明白课程之间的相互关系，不利于应用型综合型人才的培养;而同一知识点在不同课程中的重复讲解，又使学生兴趣缺失、教学效率低下。因此，根据不同课程的相互关系，在教学过程中交叉渗透，将相互关联的课程有机地组合起来，从总体上对知识结构进行优化，形成具有复合型、系统性和综合性的课程体系，是当前值得深入研究与探讨的重要问题。

1 课程交叉和渗透教学

经过多方调研，我院将与计算机相关的课程归并成以计算机为核心的课程体系，如表1所示。并从以下几个方面对课程体系进行建设。

1.1 整合课程体系，理清课程关系

我们对课程体系中各课程之间的关系进行梳理，将体系中的课程分成上下关系、串行关系和并行关系。

上下关系主要指课程与其课程设计或综合训练项目之间的关系，如“计算机硬件技术基础”、“计算机控制技术”与它们的课程设计之间的关系为上下关系，两门课程设计是学生在相关课程的学习之后，通过团队合作实现对系统的硬件设计和软件编程，从而提高对该课程知识的掌握和应用水平。此外，“计算机应用综合项目训练”课程，则是让学生根据自己的特长和兴趣，选择项目，自由组成小组，合作完成一个完整的计算机应用系统的设计与调试。其目的是让学生在总体上对软、硬件系统的功能划分和具体实现方面的关联有更加切身的体会，该课程是对整个课程体系各课程知识的检验和提高，因此它与课程体系中其它课程的关系也为上下关系。

表1 计算机系列课程

串行关系指先修课程和后续课程之间的关系，学生对先修课程的学习情况会直接影响到后续课程的教学效果。“大学计算机基础”课程是对计算机基本知识的介绍，使学生对计算机形成基本概念，为系列课程中其他课程的先修课程。“计算机硬件技术基础”中关于计算机的硬件结构以及基本工作过程和原理等知识点为“计算机控制技术”、“嵌入式技术与应用”课程的基础，它应为这两门课程的先修课程。在“”计算机通讯与网络“”课程中会用到C语言对通讯协议进行编程，“计算机控制技术”、“嵌入式技术与应用”课程的编程应用中也会涉及C语言相关知识，因此，“C程序设计技术”是这几门课程的先修课程。

并行关系指从内容上看课程之间没有紧密的直接联系，但它们都是培养学生实践应用能力的重要组成部分。课程体系中其他课程之间虽说看似没有直接联系，但都是计算机应用中非常重要的工具和手段而形成并行关系。

1.2 优化整合教学内容和教学大纲

在理清课程体系中课程之间关系的基础上，我们对各门课程的教学目的进行定位，同时注重课程之间的衔接交叉，对课程中的教学内容进行优化整合，分析相关知识点在各门课程中的地位作用。对于课程体系中的交叉知识点，根据情况的不同，对教学大纲、教学内容的整合和课堂教学的处理方式也有所不同。

(1)对于一些知识点依赖于另一些知识点的情况，如先修课程中的某些知识点是后续课程教学内容的基础，由于这些知识点已经在先修课程中学习过，因此无需出现在后续课程的教学大纲中，教学过程中也无需重复讲解，但是仍应引导学生对这些知识点进行回顾。

(2)对于多门课程中的相似知识点，它们有联系，也有区别，在各门课程的教学大纲中应分别包含这些知识点，并在教学过程中对比讲解，为学生加深印象。如在讲授MCS-51单片机外部数据存储器和外部I/O接口的寻址指令时，可引导学生回忆在先修课程“计算机硬件技术基础”中学习的I/O接口芯片的两种编址方式，80X86系列CPU采用的是I/O接口独立编址，因此用不同的寻址指令进行区分，而MCS-51单片机对外部数据存储器和外部I/O接口实行统一编址，从而采用相同寻址指令。另外在MCS-51的单片机的C51编程教学中，应引导学生回顾C语言知识，但要提醒学生注意C语言和C51的区别，同时，也可将MCS-51单片机与80X86CPU的汇编语言对比讲解[1]。

(3)对于多门课程中的相同知识点，如果在各门课程中都详细讲解，既浪费课堂时间，也降低学生学习兴趣，因此应根据知识点在各课程中的重要程度和各课程学时数安排在最适合的课程中讲解。

1.3 整合系列课程实验教学体系

1)优化整合实验内容

在以前的实验内容的安排上，各门课程实验均按照基本认识实验、设计实验、综合设计实验的过程层层递进，以促进对本门课程知识的巩固提高。在课程体系实验整合的过程中，我们期望各门课程实验之间既有联系又有区分，既满足对某门课程知识的实际应用，又可以实现与课程体系中其它课程相互呼应和补充。

具体实践时，如在“计算机硬件技术基础”、“计算机控制技术”、“嵌入式技术与应用”和“EDA技术基础”的实验教学中，都会涉及I/O接口芯片和I/O设备，相同的知识点在教学过程中应避免重复，但又应让学生理解体会它们在与不同CPU接口时的硬件设计和软件编程方法。在各课程的基本认识实验中，让学生分别使用X86CPU、单片机、ARM和FPGA实现一个相同目标的系统设计，如流水灯设计，引导她们对比研究不同的编程语言与设计手段，总结各自的优缺点及应用的场合。在后续实验的安排中又避免重复，让学生更多地接触和掌握不同外设和I/O接口芯片的接口设计与编程应用[2]。

2)规范实验教学过程与方法

针对学生对某些实验课程不够重视、实验效果不理想的情况，结合比较成功的实验课程“计算机硬件技术基础”的实验教学过程，课程体系规范了系列课程实验教学过程与方法。

首先，要求学生每次实验之前必须进行预习，学生在课前思考求解问题的实现步骤，完成程序流程图的绘制。在实验时再根据流程图进行程序的编写、调试以及与硬件的接口与联调，使学生目的明确地进行实验。对于因为课前准备充分而提前完成实验的学生，通过教师的检查，可提前离开。

其次，在实验过程中教师也由以前的有问必答，帮助学生查找问题、解决问题直至实验现象正确为止的指导方式，改为引导学生回忆知识、查找错误原因，鼓励学生自己分析问题、解决问题，以巩固学生知识印象，提高他们独立思考解决问题的能力[3]。

1.4 课程之间的监督反馈机制

除了在教学过程中注意知识点的交叉渗透和贯通教学外，还应建立课程之间的反馈机制，在先修课程中学习到的某些知识点，可在后续课程的学习中对学生掌握的情况进行检验。对于交叉知识点，在讲解过程中通过提问等方式引导学生回忆，了解学生对知识点的掌握情况，同时，通过学生在实验、课程设计和综合项目训练中的表现，监督课程教学质量，并根据检验情况，完善课程内容，调整课程具体教学安排。

2 第二课堂的建设

为了锻炼学生的动手能力，提高学生学习兴趣，激发学生的创新意识，在课堂教学外，我院积极开展第二课堂的建设，成立了机器人创新团队、大学生创新实践团队和智能汽车研究团队等创新团队，成立创新开放实验室，鼓励学生参加本科生科研训练计划、国家级大学生创业实践项目等学生实训项目，组织学生参加全国电子设计大赛、飞思卡尔智能车大赛和机器人大赛等全国性竞赛。通过在第二课堂中的学习和实践过程促进学生对课程体系知识的融会贯通。

2.1 两个课堂相融相补

学院组织课程体系中有实际项目开发经验的理论课教师与实验课程教师组成课外学术科技活动指导教师团队，通过其在两个课堂的双肩挑，帮助学生实现课外学术科技活动与课堂所学知识相互反馈、融会贯通。

两个课堂相互融合，教师在第二课堂的指导过程中注意引导学生全面探索和研究问题的习惯，将第一课堂学到的知识点进行有机融合，帮助学生理解和拓宽专业知识，形成完整知识体系;学生带着在课外学术科技活动中遇到的难题和疑问，回到第一课堂学习，在学习中更有兴趣和动力。

两个课堂相互补充，与第一课堂中以教师为主导不同，第二课堂贯穿以学生为主体的中心思想，旨在激发学生独立思考和创新意识，培养学生的科学探索精神和创新思维，强化学习、思考、创新、合作和表达能力，提高学生动手能力以及发现问题、分析问题、解决问题的能力，充分体现学生在教学中主体性地位[4]。图1为两个课堂教学体系各教学步骤在学生能力培养方面的作用。

图1 两个课堂教学体系对学生能力的培养

2.2 第二课堂与课程体系之间的反馈机制

课程体系的设置是否合理?教学效果究竟如何?除了在第一课堂教学过程中建立课程之间的反馈机制进行检验之外，还可通过学生在第二课堂中的表现了解学生对知识的理解和掌握情况，了解学生的创新能力、工程应用能力和团队协作能力等，并以此作为反馈，针对学生暴露出的弱点，对课程内容、教学方式进行调整。

3 结语

实践证明，系列课程体系之间的交叉渗透和贯通教学提高了教学效率和教学效果，但对教师的知识水平和课前准备也提出了更高的要求，教师应掌握同一知识点在相关课程中的应用情况，掌握相关课程中相似知识点的区别和联系，确定课程中知识点之间的关系，在教学安排上遵循它们在时间上的先后关系，合理引入，实现系列课程间的交叉渗透和贯通教学。因课程体系中多数教师在两个课堂中的双肩挑，对教师的精力和工程实践能力也是一种挑战。下一步工作除了加强对教师的培养外还应通过系列课程间的反馈机制不断完善课程体系，优化课程内容、教学安排和授课、指导方法。

[1]蒙祖强，蔡自兴，黄柏雄.课程交叉教学在应用型人才培养中的实践探索[J].北京，计算机教育，2010，(19):55-57.

[2]唐杰，云建军，王兆明.关于课程间交叉渗透问题的分析[J].长春，长春大学学报，2006，16(3):98-100.

[3]赵秀梅.高校实验教学改革的探讨[J].呼和浩特，内蒙古电大学刊，2007(2):174-177.

[4]闫舒静，张兴会等.“教学改革-科技创新-学科竞赛”互动模式的创建与实践[J].天津，天津工程师范学院学报，2006，16(4):3-5.