基于OBE理念的《计算机组成原理》课程改革

张海英

（厦门大学软件学院，厦门 361005）

0 引言

厦门大学作为第一批入选“双一流”建设的重点大学，为加快实施“一流大学”和“一流学科”建设，对于工程科技人才提出了更高的要求，迫切需要加速工程教育改革创新。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[1]。OBE（Outcomes Based Education），即“基于学习产出的教育模式”是工程国际认证的核心目标，是一种教育范式的革新[2]。在该模式中，学习产出而非教科书或教师经验成为驱动教育系统运作的动力，同传统上内容驱动和重视投入的教育形成了鲜明对比。目前，工程教育认证工作已经成为拥有“国际通行证”以及“国际化”的必经之路。作为衡量其专业实力的标志，国内高校掀起了工程认证的高潮。以培养目标和毕业出口要求为导向，专业认证工作是一个为期5年的系统工程。涉及到我们的师资队伍、课程体系以及各种内外部条件。这就需要我们将传统的以课程、教师为中心的教育模式迁移到以学生为中心，目标为导向的OBE模式下，重新考量和梳理我们的课程体系，授课模式以及产出评价标准等各个环节。《计算机组成原理》课程是计算机以及相关专业的核心基础课程，它基于系统角度，介绍冯·诺依曼机的组成及其工作原理，并涉及模块、系统设计开发的一些主要技术，是未来从事体系结构、芯片设计、系统开发等工作的基础。不久前的“中兴事件”使得我们清醒地认识到，芯片的自主开发已经势在必行，而人才的培养则是首要条件，为此，尽快完成基于OBE的课程建设改革，推进工程认证的进程，产出我们自己的硬件开发人才，在新形势下具有更为重要的研究价值和深远意义。

1 改革思路

关于《计算机组成原理》课程的改革，多年以来，很多教学工作者从不同的角度进行了关于教学方法、教学理念以及实验方式等内容的探讨[3-5]。本文中，我们则围绕着“以学生为中心”，“目标导向”，“持续改进”三大理念，结合《计算机组成原理》课程的特点，以软件工程专业的培养目标以及毕业要求指标点为指导，提出一种新的改革思路，如图1所示：

●自顶向下进行的逐层改革：按照课前-课上-课后的顺序，将OBE教育理念分解到该门课程的所有环节中。具体包括课程大纲的修订、授课内容与指标点的支撑关系、课堂授课新模式的探讨、实验工程项目的调整与补充、课程网络资源整改以及产出评价体系的设计。

●自底向上的持续改进：通过课上提问、小测、实验、课后作业、考试环节等学习产出形式，并结合学院、学校各级督导部门等外部反馈，作为持续改进的驱动力，再分解到各个环节提高、改进。

图1 课程改革整体思路

以培养目标和毕业要求指标点作为主要纲领，逐层分阶段地完成各个环节的改革和梳理，将这一轮次的产出评价再自底向上，逐层反馈，形成持续改进的目标，如此反复，最终实现“以学生为中心”的教育模式的较好体现和实施。

2 主要改革举措

根据《厦门大学软件学院软件工程专业工程教育认证自评报告》中给出的毕业要求指标点分解，本门课程分别支撑指标点1-3、3-2以及4-1，具体如下：

●指标点1-3：面向解决复杂工程问题，掌握软件工程专业知识的能力，熟悉和掌握软件生命周期开发和维护等能力，并具有运用这些知识和技能解决复杂工程问题的能力。

●指标点3-2：针对软件工程及相关领域的复杂工程问题，设计满足特定需求的软件系统和软件模块的能力，能够选择和利用合适的平台、开发工具和程序设计语言，实现满足设计要求的软件系统，并能够分析系统的主要性能、存在问题以及进行进一步优化的方案。

●指标点4-1：基于软件工程等科学原理和科学方法，针对复杂工程问题的功能、性能、稳定性、安全性、可操作性、可扩展性等因素，能够运用专业理论、方法和工具，设计可行的实验方案，包括如何确定、提取和组织实验数据。

根据这三个指标点，我们采取如下的改革举措：

（1）课程大纲的修订：结合三个指标点，修订大纲，重新定义我们的课程目标、教学内容以及考核标准等，使其体现对于毕业指标点的支撑作用。

（2）课程内容的重新组织：打破传统依据教材章节进行的课程内容组织形式，按照指标点为课程内容打上标签，明确知识点与各个指标点的对应关系，从而将授课内容改进为逐层次递进的组织形式，更适合“目标为导向”的认证理念（具体参表1）。

表1 对应指标点的授课内容分解

（3）实验环节的扩充完善：实验部分是体现学生动手能力以及产出的有效途径。针对目前的硬件实验平台，我们拟基于Multisim[6]以及Proteus[7]等仿真软件开发完成一个实验仿真虚拟系统，让学生通过该仿真平台进行虚拟实验，这种改革更有利于学生操作的自由度以及实验的扩展，从而更好地支持指标3-2和4-1。

（4）考核方式的重新制定：原有的考核由平时成绩、实验成绩以及期末笔试三部分组成，是以课程为中心的模式。现将课堂提问、讨论、章节小测、实验笔试等补充进去，从而更加突出“学生学习效果”这一产出的反馈作用。

（5）试卷题型结构调整：期末笔试试卷不再依据基础知识+分析简答+设计题型结构设计，而是按照指标点1-3，3-2，4-1分别对应的产出要求，设计更为丰富的题型结构，内容涉及到理论和实验部分。单纯的记忆性题目压缩，扩展包括实验环节的设计类题目，更体现学生在“设计理念”方面的能力。

（4）和（5）具体整改参看表 2。

表2 考核方式以及试卷题型的整改

（6）课程资源的整改：在前面工作基础之上，整改已有的网络资源和平台资源，包括课程PPT、课后习题库、试题库等。线上线下互为补充。

3 结语

工程认证工作是一个长达5年之久的系统工程，在这一新模式下的课程改革方兴未艾，我们的研究思路将通过后续持续改进得到更为系统的完善。该门课程的重新建设，将为学生理解和掌握它，从而行之有效地使用它，为将来软件行业的开发提供重要的指导和帮助。