网络教学平台在《计算机组成原理》教学中的应用探析
胡燕翔 赵晶 李骊 王春霞 郑敏
摘 ?要：基于网络平台，课堂教学与课下自主学习相互结合是本科教学发展的重要趋势。应用ASP.NET编程语言和SQL Sever数据库，文章设计并开发了《计算机组成原理》网络教学平台。该平台突出了师生共用、学生自主出题等功能，较好地实现了课上与课下教学的有效衔接，对于提升课堂教学质量的作用明显。
关键词：网络教学平台;计算机组成原理;师生共用;学生自主出题
中图分類号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）13-0064-03
Abstract： Based on the network platform， the combination of classroom teaching and self-learning under the classroom is an important trend in the development of undergraduate teaching. Using ASP.NET programming language and SQL Sever database， the article designed and developed the "computer composition principle" network teaching platform. The platform highlights the functions of teacher-student sharing， studentself-problem， etc.， and achieves an effective connection between class and class teaching， which has obvious effects on improving the quality of classroom teaching.
Keywords： network learning platform; principle of computer composition; teacher-student sharing; student setting questions
一、概述
随着计算机网络技术和MOOC、SPOC等技术的快速发展与推广普及，网络辅助教学与虚拟仿真实验在本科教学中发挥着越来越重要的作用。准确把握新时代大学生“网络原住民”的时代特征，运用现代网络教学手段，积极探索适应线上线下融合发展的教学新模式对于提升课程教学质量具有重要的作用。
在传统的本科课程教学中，教与学集中在课堂时段，以教师讲授为主，学生的预习时间和深度往往非常有限，导致以下几个问题：
1. 对于当堂讲授的知识，学生没有深入思考、讨论的时间。由于当堂课后答疑的可能性不高，因此课下温习或者知识扩展时产生的疑惑，需要等到下一次上课时才能得到解答。
2. 两次上课之间，需要提供适量的、综合性与重点难点相结合的习题，既加深学生对知识的理解，又要建立起前后所学内容之间的联系;但传统留、收、批改的周期比较长，时效性不佳。
3. 教师通常是通过结课后的学生评教评价与期末考试成绩来评判授课效果并进行总结与改进。但这仅能使下届学生受益。
4. 课程的习试题库需要不断丰富更新，且更为重要是题目都是以任课教师的视角根据课程大纲提出的，往往与学生当前的专业水平或理解角度不一致。
根据以上分析，以构建新的教学模式为目标，设计开发一个师生共用、衔接教与学的综合实用网络课程教学平台是非常必要且可行的。
二、《计算机组成原理》课程网络教学平台的设计思想
《计算机组成原理》是计算机大类专业的一门核心专业课，该课程系统讲述冯·诺依曼体系结构计算机内部结构以及各个主要部分的功能特征、工作原理、交互方式与基本设计方法[1]，既是计算机类专业的难教难学的课程之一[2，3]，也是硕士研究生入学考试的重点考试课程。除具有传统授课存在的共有问题外，该课程还具有以下特点：
1. 课程内容抽象。课程中多数章节的知识点都是在芯片内部发生的，逻辑复杂，内容抽象;仅靠课堂讲授与PPT辅助，大多数学生都难以很快掌握。
2. 与多门课程联系紧密，牵涉专业知识多，课程内容既是理解从高级程序设计语言、操作系统到机器指令和电路功能的计算机工作原理核心，也是培养学生计算机系统能力的基础。
该课程的前导课有《数字电路》、《模拟电子》、《汇编语言程序设计》，后续课程包括《计算机体系结构》、《计算机网络》、《操作系统》与《编译原理》等，承上启下，贯穿前后，专业地位十分重要。但是存在着从高级语言到门电路、从语义到电平变化的巨大跨度，学生理解起来很困难。因此开发一个与课程教学同步、能够为师生提供多层次及时交流的网络学习平台具有重要的价值。
三、网络教学平台的结构与功能
所开发的网络课程教学平台针对计算机类专业《计算机组成原理》课程的教学，采用ASP.NET编程语言和SQL Sever数据库进行设计开发。平台由教学资源、课后习题、学生自建题库、教师题库与师生留言板等功能模块构成。这些模块在教学功能上构成一个整体，完全能够满足课程辅助功能。所设计开发的网络教学平台主要构成如下：
（一）教学资源模块
该模块中，教师可以在该模块中上传课程的教学资源，如授课PPT与视频、实验课例程、参考教材、科技文献、教学网站等，提供丰富的、多类型的、全面的资料与途径;学生可以在该模块中查阅、下载上述教学资源到个人电脑，也可以在线直接打开进行阅读。图1所示为其中的课件资源下载界面。
（二）学生习题模块
该模块供学生用户进行课后作业练习。图2中，虚线标识学生用户注册与登录功能，实线为学生习题练习子模块。与通常的网络习题库不同，习题不是随机呈现的，而是按照课程进度对学生开放的，由教师按照章->节->难、重点进行开放，学生根据课堂的进度或者自己的强化需求来精准地选择相应知识点进行练习。每一道習题都有答案解析。图3所示为学生习题模块的设计结构与内容。
（三）学生自建题库模块
本平台创新地增加了学生自建题库功能。该功能的设置目的是：1. 学生根据自己的学习体会，选择自认为重要或难理解的知识点出具客观题，从而起到答疑的效果。2. 教师可以根据学生自出题目的分析，了解学生学习中普遍存在的疑难点加以辅导，同时丰富题库。针对每一个难点或重点，学生可以基于对其的理解，遵循题干格式示例，自拟客观型习题（选择与填空题）的题干与答案，并最终提交入库，建立个人题库。图4中，实线标识学生自建题库子模块，以及自建填空题界面;图5所示为自建选择题界面。
（四）教师题库模块
教师可以在此模块中查看并批改学生的课后习题，查看学生自建题库，及时掌握学生对知识点的理解对错与程度，并且可以筛选其中的精品习题补充入教师题库。图6所示为教师审阅学生习题界面;图7中所示为教师可以在审阅同时执行扩充教师命题库的功能。
（五）师生留言板模块
该模块功能是师生的实时对话台。学生可以在这里反馈课堂教学的推进速度、授课形式，教学风格、对知识点的阐述方法、课堂氛围等;也可以就课堂上存有疑惑的教学内容提问。教师可以在这里听取学生对课堂教学的感受、意见与建议，及时调整、及时改进、及时运用，用最为适当的方式与形式进行课堂教学，使学生能够迅速受益;实时解答学生的问题、困惑以及扩展深入时遇到的障碍，并且关注、适时引领学生的学习方向与学习方法。
除教师与学生用户外，该平台管理员具有平台操作最高权限，进行用户管理、课程内容录入与更新、功能维护与升级等。无论是教师用户还是学生用户，登陆后进行的所有操作，都会留有记录，作为学生平时成绩的考核根据之一，也可作为教师教学考核的一部分。此外也便于平台秩序的维护管理。
四、初步应用效果分析
经过近四年的建设开发，目前该网络教学平台的功能已经基本完备，实现了全部功能。迄今为止已正式运行三个学期，使用学生包括了计算机科学与技术、软件工程等专业的学生，共计15个班，共741人，使用效果和学生反馈十分理想，对传统课堂教学的辅助、补充与深化作用显著：
1. 上课学生全部做到了课前预习和课后网上完成习题，网上预习和完成课后习题情况计入平时成绩。这对于学生养成良好的学习习惯起到了很好的督促作用。
2. 学生自主出题采用分小组的模式，每组2-3人。授课教师在课后根据内容难度规定出题数量，由学生根据学习过程的疑难点提出填空题和选择题。根据出题情况分析，疑难点主要出现在存储系统设计中的地址线连接、Cache组相联的映射与变换关系、微控制器中数据通道的变化过程等知识点的基本概念和设计方法。根据分析结果，授课教师有针对性地调整教学方法和实验过程，降低学生理解难度;并从中挑选高质量题目并入试题库。
3. 通过该平台的使用，对于学生学习自觉性和课程疑难点掌握改善效果明显。据统计，多个期末平均卷面成绩提升了约8%，参加专业研究生入学统考的平均成绩较使用该平台前提高约11%。
五、结束语
当今时代，网络已经成为学生学习与生活的必备环境与工具。本系统从学生所处的时代与需求出发，实现《计算机组成原理》课程内外、课堂上下的有效衔接，显著改善了“老师课上讲得寂寞，学生课下学得孤独”的一厢情愿式教学模式，为教师与学生搭建起随时沟通与讨论的便捷通道，同时也为教学质量的提高、课程教资的丰富提供了新的行之有效的方法。
参考文献：
[1]教育部高等学校教学指导委员会.普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[M].高等教育出版社，2018.
[2]唐朔飞，刘旭东，王诚，等.《计算机组成原理》课程教学实施方案[J].中国大学教育，2010.
[3]袁春风.计算机系统基础[M].机械工业出版社，2014.
