面向专业认证的计算机组成原理课程教学改革探索

摘要：为了提高专业认可度，高校进行了一系列的专业认证工作。计算机组成原理课程是计算机科学与技术专业开设的一门重要的专业基础课程，本文根据工程教育专业认证的要求，针对教学方法和教学评价上存在的问题以及不足，在新的教学目标的基础上对课程的教学运行过程进行改革。教学中注重理论和实践相融合，贯穿以学生培养为中心的教学理念，为计算机科学与技术专业进行专业认证提供有力支持。

关键词：专业认证；计算机组成原理；教学改革；人才培养

中图分类号：G642.0

ResearchonofTeachingReformof

ComputerOrganizationCourseforProfessionalCertification

FanZhe

ZhengzhouInstituteOfAeronauticalIndustryManagementHenanZhengzhou450046

Abstract：Professionalcertificationworkhasbeencarriedoutinmanyuniversitiestoimproveprofessionalrecognition.ComputerOrganizationCourseisanimportantfoundationalcourseforcomputerscienceandtechnologymajors.Basedontherequirementsofengineeringeducationcertification，thisarticlediscussedtheteachingreformofthecourse.Thereformsolvestheexistingproblemsinteaching&nJSBx0fGKc1llIQ71+jkzig==bsp;methodsandcourseobjectiveachievementassessmentonthebasisoftheimprovedteachingobjectives.Theteachingemphasizestheintegrationoftheoryandpracticeandrunsthroughtheteachingphilosophyofstudentcenteredcultivation.Thereformprovidesthesupportforprofessionalcertificationofcomputerscienceandtechnologymajors.

Keywords：professionalcertification；computerorganization；teachingreform；talentcultivation

一、概述

进入新时代，各种新型技术浪潮般涌现。人工智能、大数据、物联网等科技的发展和在社会领域的应用，使当今许多行业面对转型升级的挑战，行业迫切需要能够带来技术创新的现代化人才支撑。如果行业无法跟上社会进步的节奏，适应社会的需要，将会面临生存的问题。高等教育的发展比以往任何时候都更加得到社会的关注和重视。另外，近年来随着改革开放的深入进行，国际社会在科学技术领域以及教育领域的交流合作方面不断增多，专业认证是一种国际通行的教育质量保障制度［1］。为更好地使高校专业能够培养输出高素质的适应社会需求的人才，提高高校教育水平，国内高等教育推行了专业认证工作。如果高校所开设的专业能够得到专业认证的权威认可，不仅可以提升该专业在社会中和行业中的认可度，增加学生报考率，获取优质生源，而且该专业的毕业生将获得更多的就业机会。高校进行专业认证的同时可以促进学校本科教育国际化的发展，更加有利于提高学校的知名度。

专业认证实施以来，工程教育认证工作稳步推进，我国工程教育实现了国际实质等效［2］。随着专业认证在本科高校中的持续深入开展，为了增强我校专业培养的竞争力和影响力，我校对校内开设专业提出了进行专业认证的要求。计算机组成原理课程作为计算机学科的一门重要的专业基础课，对于计算机专业进行专业认证是不可缺少的一个部分。本文以我校计算机科学与技术专业所开设的计算机组成原理课程为例，结合笔者的教学实践探讨了面向专业认证的教学改革过程。

二、面向专业认证的课程教学设计

计算机组成原理课程是面向我校计算机科学与技术专业开设的数量不多的硬件课程之一，因为涉及硬件系统的工作原理，内容抽象枯燥，知识点多，而且由于课时有限，造成学生学习起来比较吃力，不易理解学习内容，学生学习压力大。在以往的教学中，以教师课堂传授讲解为主，对课程设立的教学目标要求不高，而且教学方式比较单一，不能很好地满足专业认证的需要。为了支持专业认证的工作开展，课程从以下几个方面进行了教学设计的改进。

（一）确定专业认证的教学目标

工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求［3］。由于毕业生的培养是在各门课的共同支撑下完成的，因此对于每门课来讲，需要仔细审查计算机科学与技术专业毕业要求被分解后的若干指标点。

根据我校计算机科学与技术专业设置的条件和课程实践，在认证实践中最大程度地选择了计算机组成原理课程能够支撑的指标点并修改了教学大纲，制定了能够支持专业认证的教学目标。其中，课程目标一为学生通过掌握课程中各个章节中各组成部件的基本概念和部件在整机系统中的工作原理，能够复述并解释所学习的相关理论知识。该课程目标支撑学生能够运用所学的专业理论去验证、分析实际的计算机系统的指标点。课程目标二为通过研究具体的计算机系统结构，理解各组成部件在工程上如何实现。该课程目标支撑学生对计算机工程相关的各类软硬件问题具有辨别能力和研究能力的指标点。课程目标三为使学生通过课程中开设的实验项目，根据实验内容要求设计正确的实验方案，深入研究计算机系统和组成部件的连接和工作机制，对实验结果做出合理分析，并正确解释相关的实验现象，该课程目标支撑学生能够根据研究对象设计可行的实验方案，采用科学的方法开展实验，并能够对实验结果进行分析和解释，通过信息综合得到合理有效的结论的指标点。确立教学目标后，将教学内容和教学目标进行比较，必须对每一章节的内容进行研究，将教学内容进行归属于相应的教学目标，确定教学内容能够支撑的课程目标，以改进相应的教学内容。有的章节内容可以同时支撑几个课程目标，比如，存储系统的教学内容可以支撑目标一和目标二，为了便于以后分析课程支撑的指标点达成情况，查看学生的学习状况，提高教学效果，将章节内容再做进一步细化归类是十分必要的。针对每一章节分析原有的教学内容对课程目标的支持程度，对于不能够充分支撑课程目标的章节，找出并改进教学内容中的不足，根据现有技术的发展状况扩充新的内容进来，不拘泥于教材的内容。

（二）加强教学内容的理解

由于计算机组成原理课程具有学习难度大的特点，在以往的教学中，教师在传授教学内容后，学生对课堂中学习的内容总感到不易理解。因为学习效果的累积影响，以及对教学内容中的难点内容缺乏相应的学习，造成有的学生失去了对课程的兴趣，有的学生甚至是放弃了对这门课程的学习。这对专业认证是很不利的。为了解决这个问题，需从以下几方面入手去加强学生对教学内容的理解，提高课程的教学效果：一是知识具体化，通过案例化来讲解较难的教学内容。一些专业性的知识因为很抽象，而且学生平时接触少，在短时间内无法建立对教学内容的认识，因此很难理解。此时通过设计的案例来解释效果较好，案例的设计要合适，不应过于复杂，过于复杂的案例，反而又会增加学生的学习难度。二是引领法。对于设计性的内容，教师带领同学们一起参与活动。比如，在存储器的设计中，教师可以先设计一个完整的例子，当同学们有所领悟后，教师再设计其中一部分，剩下的部分则邀请同学们完成，最后让同学们设计一个完整的例子。三是通过学习通搭建网络教学平台。因为课程课时有限，如果在课堂上就某些问题展开讨论，将会占用很多的时间。将这些问题制作成视频放于学习通上，学生可以反复学习，互相交流。教学平台的设计可以补充重点和难点内容的学时，为专业认证提供了有力的保障。在理论教学课堂中可以充分利用学习通的活动功能，和学生开展互动，从而加强学生对教学内容的思考。比如，为了提高回答问题的参与人数，可以利用平台提供的随机选人功能，而对于平常不积极思考问题的学生，可以选择指定选人功能。为了营造良好的课堂氛围，使每个学生主动参与并且有机会参与课堂活动，可以利用平台提供的抢答功能。同时，利用平台中的主题讨论功能作为课堂教学的补充，对于学生深入思考课堂中所学的内容是十分有益的。四是扩充题库。为了查看学生的学习状况，每一章讲完后会给学生布置作业。传统的作业是抽取书后的习题让学生加以练习，一般以简答题为主，题目类型比较单一，而且教师批阅量有限，但如果要达到专业认证的要求，就必须要求学生平时做大量的练习。为了使学生充分理解教学内容，对题库进行了扩充。在新的题库中，对需要学生掌握的重难点内容增加了很多题目内容，而且题型丰富，选择、判断、分析、计算、论述等各种题型的设计，对学生深入理解教学内容起到了很好的作用。

（三）注重实践教学，改进教学方式

工程教育专业认证的逻辑是以学生为中心，通过课程体系等支持毕业要求的达成，并通过各环节的反馈对学生培养过程持续改进［4］。在以往的教学中，理论教学和实践教学相互独立，理论教学和实践教学各自分开进行。为了更好地支撑教学目标以实现专业认证，课程改革将实践教学和理论教学相融合。在课程中配合实践内容，将实践内容和相关的教学内容共同划分为支撑教学目标点的教学内容，在教学中与理论教学内容同步进行。为提高实践教学的质量以更好地支撑相应的课程目标，在网络教学平台上除了理论教学的内容外，还设计了相应的实践模块，制作了实验教学大纲、实验报告、实验指导等内容，方便学生可以随时根据需要在平台中查阅资料。学生通过在每一次实验前预习实验内容，可以更好地结合学习过的理论知识，以配合学生在实验室完成实验内容，加强对实验过程的理解。实验指导针对每次实验独立设计，学生进行实验时可以随时进行参考，启发学生积极思考实验中发生的问题，做好实验数据的处理，提高学生的分析研究能力。实践教学和理论教学互相穿插，增强学生对教学内容的理解。比如在指令系统的理论教学内容中，寻址方式和典型指令部分因为种类较多，而且涉及对内存和中央处理器等抽象内容的理解，学生不易掌握。为了增强学生的学习效果，在存储器实验的教学设计中，增加了对实验中所用指令的内容讲解，不仅使学生掌握半导体存储器的读写特性，而且同时能够将实验中具体应用的指令和理论教学中讲解的数据寻址和指令寻址联系起来，从而增强了实验的教学效果。

三、计算机组成原理课程评价设计

传统的考核方式主要根据期末考试成绩评定学生的学习情况，属于终结性评价，无法满足专业认证的要求。过程性评价强调教学过程体验，克服传统终结性评价忽视过程的弊端［5］。为了达到专业认证的要求，需要计算课程目标支撑毕业要求指标点的达成度，课程进行了考核方式的改革，设计了模块化过程性评价方式，可以方便地根据考核结果改进教学，以支持毕业要求的达成。课程评价把教学考核划分为四个模块，并根据内容的重要性制定详细的分配比例。具体的模块划分和考核依据如下：

（1）系统概述与运算器模块考查学生对计算机的基本组成与整体结构、运算器的基本组成和结构形式的认识程度，对计算机的数据表示、基本运算的掌握程度，对提高运算器性能技术的理解程度，包括复述、分析能力。该模块支撑课程目标一，占比28.5%，其中测试部分占21%，作业部分占2.5%，实验部分占5%。

（2）存储器部分模块考查学生对存储系统的层次结构的认识程度，对主存的组织技术和Cache工作原理的掌握程度，对提高存储系统性能的技术理解程度，包括复述、分析、设计、辨别和研究能力。该模块支撑课程目标一和课程目标二，占比21.5%，其中支持课程目标一的测试部分占7%，支持课程目标二的测试部分占7%，支持课程目标二的作业部分占2.5%，支持课程目标一的实验部分占5%。

（3）指令系统与CPU模块考查学生对指令系统和CPU的基本组成结构及其各组成部件的基本功能的认识程度，对程序执行过程中CPU内部的工作过程和微程序控制器的掌握程度，对操作控制信号和时序系统的理解程度，包括复述、分析、设计、辨别和研究能力。该模块支撑课程目标一和课程目标二，占比28.5%，其中对于支持课程目标一的测试部分占10.5%，支持课程目标二的测试部分占10.5%，支持课程目标二的作业部分占2.5%，支持课程目标一的实验部分占5%。

（4）总线与输入输出模块考查学生对总线的基本概念、功能结构及总线传输数据的基本过程的认识程度，对集中式仲裁和信息交换的四种控制方式的理解程度，包括复述和分析能力。该模块支撑课程目标一和课程目标三，占比21.5%，其中支持课程目标一的测试部分占14%，支持课程目标一的作业部分占2.5%，支持课程目标三的实验部分占5%。

结语

社会对高OOKoQQXiGL0kcxTgbldCWA==等教育的发展提出了新的要求，专业认证作为高等教育评估体系的主要内容之一，正在推动本科教育教学的改革。为了实现计算机科学与技术专业认证的要求，计算机组成原理课程制定了能够支撑毕业生培养要求指标点的教学目标，确立了教学内容所能支撑的课程目标，并根据教学目标对教学内容和教学方式进行了改革。教学改革中以学生培养为中心，全面建立计算机原理课程教学平台，对以往的评价方式进行改进，设计了面向专业认证的考核方式。教学改革探索了能够推进专业认证的教学运行过程，为专业认证提供了有力的课程支持。

参考文献：

［1］宁滨.以专业认证为抓手推动“双一流”建设［J］.中国高等教育，2017（Z1）：2425.

［2］瞿振元.本科专业认证：扣紧提高质量这个生命线［J］.中国高等教育，2020（18）：1.

［3］安勇，王文龙.激发工程教育专业认证“源动力”［J］.中国高等教育，2023（11）：5557.

［4］叶树江，侯宇新.以专业认证为抓手建设高质量工程教育人才培养体系［J］.中国高等教育，2018（Z2）：2122.

［5］李志义，黎青青.过程性评价与形成性评价辨析——工程教育专业认证视角［J］.高等工程教育研究，2022（05）：611.

作者简介：范喆（1972—），女，汉族，河南洛阳人，硕士，副教授，研究方向：计算机应用。