基于互联网+BOPPPS的计算机组成原理教学探索与实践

张睿 张永梅 赵继泽 潘理虎 柴艳峰

摘要：针对计算机组成原理课程教学中存在的主要问题，结合我校实际情况，提出了一种互联网+BOPPPS教学新模式，并将其应用于计算机组成原理教学中。实践表明，通过课堂延伸、网络资源和平台利用、BOPPPS模式结构调节，新教学模式不仅提高了教学质量和效率，还有助于培养学生的计算思维能力。

关键词：BOPPPS模型；互联网；计算机组成原理；教学改革； 教学实践

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）05-0133-03

Teaching Exploration and Practice for the Course of Computer Organization Principals Based on the Internet+ BOPPPS

ZHANG Rui1， ZHANG Yong-mei2*， ZHAO Ji-zhe1， PAN Li-hu1， CHAI Yan-feng1

（1. Taiyuan University of Science and Technology， Department of Computer Science and Technology，Taiyuan 030024， China；2. North China University of Technology， School of Computer Science， Beijing 100144， China）

Abstract： Aimed at the current main problems which exits in teaching， and combination with the practical situation of our university， a new kind of teaching mode called Internet+ BOPPPS is raised and applied to the teaching of the course of the Computer Organization Principals .The practice indicates that the new educational mode not only improves the teaching qualities and the efficiencies ，but also helps to cultivate the abilities of the computational thinking for students through extending the classroom， taking advantage of the network resources and platforms， and adjusting the structure of the BOPPPS Mode.

Key words：BOPPPS Mode；Internet；Computer Organization Principals；Educational reform；Teaching practice

1 引言

計算机专业人才计算思维能力的强化培养已经成为我国高等院校工程教育改革的重点，即在计算机系统理论和方法掌握的基础上，利用计算机系统思维方式构建、开发计算技术相关的系统，解决相关问题[1]。计算机组成原理[2-3]是以培养学生掌握计算机整机结构和工作原理为目的，是计算机专业学生必修的核心基础课。该门课程是计算机专业学生计算思维能力培养的基石，包含硬、软件之间的相互协同运行机制，与后续操作系统、编译原理、计算机系统结构等课程知识交叉渗透、息息相关，直接影响着计算思维能力的培养效果。

计算机组成原理[4]主要是以计算机各个组成部件（软、硬件）相互协同运行机制、高级语言源程序到机器指令程序转换机制为学习内容，所涉及知识点较多、课程内容较为抽象、较于依赖先导课程（数字电路，数字逻辑）知识，课时紧凑，所以该门课程被认定为难学难教的课程。该门课程普遍的教学方式多是教师单向教为主，学生缺乏反馈、缺乏思考，常常被动接收抽象理论，难以深入理解计算机内部组件协同运行、转换机制，更别提主动运用计算机思维解决问题。

《国家教育事业发展“十三五”规划的通知》中指出：全力推动信息技术与教育教学深度融合。在当下“互联网+”时代环境下，信息技术已逐步深入到教育领域，“互联网+教育”模式下许多新兴的教育模式应运而生，如慕课、SPOC、微课、等翻转课堂模式[5-9]让教学不再局限于课堂、书本，改善了教学质量的同时也提高了学生积极性。但纵观上述线上线下结合的教育方式，教师对学生自主学习的约束力和监控过程较为薄弱，学生难以有效坚持完成线上学习，同时微课、慕课、SPOC等平台存在实际操作要求高，成本高，教师难以开发和推广在线课程等问题。

因此，结合太原科技大学计算机组成原理课程实际教学情况，本文提出一种折中教学模式，互联网+ BOPPPS教学模式，即在现有BOPPPS教学模式的基础上，通过互联网优质数字资源合理的利用，以学定教，以启发式、反馈式教学为主导，来改善现有计算机组成原理课程授课的单一性、抽象性、被动性和枯燥性，同时有助于“互联网+教育”服务新业态的发展。

2 BOPPPS教学模式

1976年，温哥华大学的Douglas Kerr提出了一种增强师生互动的闭环教学模式，即BOPPPS模式[10]。该教学模式遵循“教学目标→教学行为→学习活动→教学评估→教学目标”的循环过程，将课程知识点按照六个要素递进贯穿于整个教学过程，重点强调学生全方位参与和学生学习信息情况反馈，并以此不断调整改善后续课程的教学设计的活动。图1是BOPPPS模式教学流程。BOPPPS六要素具体包括[11-13]：引入（Bridge-in）、目标（Objective）、前侧（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）、总结（Summary）。

1）引入，教师选择与当前课堂教学目标相关联的问题、经验、事件，吸引学生注意力的同时，帮助学生连接课堂内容；2）目标，围绕“事件、条件、行为、程度”，明确告诉学生：who，under what condition，will dowhat，howwell，让学生确切知道当前课堂的具体学习目标，并达到一个可量化、观测的学习效果；3）前侧，通过直接问题、开放式问题、脑力激荡、小测试等教学策略来了解学生对当前课堂的先导知识掌握情况和兴趣程度，从而调整课堂知识点的深度和进度；4）参与式学习，作为核心要素，参与式学习通过师/生或生/生双向交流方式改变传统单向教学方式，突出学生学习为主导，教辅于学，让学生主动参与课堂、体验课堂、互动课堂、反思课堂；5）后测，通过多种问答检测当前课程学生的学习效果，以及教学目标达成度，同时也是对教师自己教学效果的评价，为后续课程改进提供依据，实现双向反馈；6）总结，围绕教学目标梳理、整合、延伸课堂内容。

圖1 BOPPPS教学模型

从图1中可以看出，BOPPPS模式构建的各个教学环节前后承接条理，各环节层次明确，围绕教学目标环环紧扣，同时前测后测首尾呼应，做到课堂及时反馈。BOPPPS 模式的融入将有效提高教学课堂的“教”与“学”的互动。

3 互联网+BOPPPS教学模式

对于依赖先导知识较强的计算机组成原理课程来说，学校提出压缩课程课时，提高学生自主学习，但并没有改变教学目标，反而提高了教学要求，教学难度无疑增大，利用传统的BOPPPS教学模式在有限课时内完成讲授和实践教学，教学质量和知识点深度必会大打折扣。

互联网+BOPPPS即将互联网优质数字资源和便利融入BOPPPS六个教学过程要素中，同时六个过程要素也进行延展调整，以互联网为辅，课堂BOPPPS教学为主的教学新模式。互联网+BOPPPS教学模型如图2所示。相比于传统的课堂教学模式和线上教学模式，互联网+BOPPPS：

1）改变传统BOPPPS模式结构和顺序。“教学有法但无定法”，BOPPPS过程要素不应局限于图1固定模式，根据需要可以灵活调整结构和顺序，将目标和前测放在课前，并加入先导知识点学习目标和内容，通过微信公众号信息或微视频推送让学生对学有侧重，并利用调查测试的形式来督促学生先导知识的学习，对学生先导理论的掌握情况、存在的疑惑进行了解，教师以此调整课堂进度和深度，这样既避免了传统课前预习的目标模糊，学习效果难以检测的问题，同时还能带着学生疑惑进行课堂解答，节省了课堂宝贵时间。

图2 互联网+BOPPPS教学模型

2）互联网课前学习评测与反馈。传统的线上教辅多以老师布置任务，学生课余时间线上完成，对于缺乏自觉性和纪律性的学生多以应付为主，同时老师也无法做到网络教学过程的监控，对课前学习效果难以测评。互联网+BOPPPS教学模式，利用网络丰富的教学资源和便利的测试平台，同时结合了BOPPPS层层交互的特点，以明确的教学目标为中心，在线上学习的过程引入不同形式的测评和反馈的评价标准，并计入学生平时成绩，在监督学习效果的同时，也是教师对学生前测结果的把控，实现互联网+式教学新模式。

3）课堂在线后测反馈，增加查漏补缺环节。后测是教师对学生知识掌握情况和教学效果的评估方式，线上后测可以通过问卷星、雨课堂、微助教等软件工具，实现课堂知识点测试及疑惑反馈，并精确统计和分析测试结果，对于检验不合格的知识点或统计回的疑惑带入到查漏补缺环节，对于学生未能掌握好的知识点进行多次强调，对于学生的疑惑给出合理解答。在线后测提高了BOPPPS教学效率的同时，节约了课堂宝贵时间，提供了客观有效的测试分析和疑惑反馈，让教师在查遗补漏环节围绕学习目标再次强化知识点，巩固课堂知识。

4 互联网+BOPPPS在计算机组成原理课程中的应用

以计算机系统组成和层次结构的设计为例，将互联网+BOPPPS模式应用其中，进行课程教学设计。

4.1 教学结构设计

l教学对象及学情分析（Whom）

太原科技大学四年制本科计算机科学与技术二年级专业学生；

l教学目标（Why）

掌握存储程序型计算机的原理；熟悉计算机系统组成和层次结构；

l教学内容及重难点（What）

基本内容：（1）冯·诺依曼计算机结构及特点；（2）计算机系统层次结构；

教学重点：计算机的硬件组成；计算机系统的层次结构；

教学难点：存储程序型计算机原理。

l教学方法（How）

本课程采用启发式与参与式相结合的互联网+BOPPPS教学方法，充分利用线上资源、多媒体课件以及实物教具等教学手段。

l评测方法（Whether）

基于问卷星、雨课堂、微助教等线上APP的知识点考核，并分析及解疑。

4.2 教学过程设计

4.2.1课前线上（时间控制20分钟以内）

前边本论文已经提到，计算机组成原理课程的重要性，其先导课程包含如数字电路、数字逻辑、程序设计语言等，知识面涉及硬件软件，且内容较为抽象。为了更好地让学生理解课程知识，先导知识学习目标、内容、测试是非常必要的。在督促学生复习基础理论的同时也有利于教师把控课堂教学进度、深度，调整教学设计。

1）课前先导学习目标。这部分强调的是为什么要复习这部分知识点，并帮助学生明确课程先导知识点的学习程度和掌握程度。这部分内容可以通过QQ群、微信群以及微信公众号等方式，利用PPT或Word形式或公众号课程信息传递推送给学生。如：能够准确说出计算机系统中输入设备、输出设备、存储器、中央处理器的概念；能够准确说出计算机二进制语言、程序、算法的概念、区别与联系。