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“信息学院云端教学”线上教学案例分享3——《计算机组成原理》

作者:   时间:2022-04-14   点击数:

计算机组成原理课程是计算机科学与技术专业的核心课程,该课程对培养学生掌握计算机硬件系统的基本原理、分析与设计系统的能力具有重要意义。自疫情以来,课程组及时调整授课方案,以超星在线学习中心+腾讯会议+QQ”相结合的方式打造线上教学课堂,依据BOPPPS教学模式进行教学设计,突出“以学生为中心,学生自学与教师教学相融合”的混合式教学模式,确保疫情期间教学活动有序开展。

一、 教学设计思路

本课程依据BOPPPS教学模式进行教学设计,BOPPPS教学模式源于加拿大的教师技能培训,是一种以教学目标为导向、以学生为中心的教学模式,将教学全程设计为“导入(Bridge - in)、目标(Objective)、前测(Pre - Assessment)、参与式学习 (Participatory learning)、后测(Post - Assessment)、总结 (Summery)”六个阶段,从吸引学生学习兴趣入手,在教学之前告知教学目标以实现目标导向,并对学生进行学前摸底测验,了解学生的知识能力储备情况,再根据这一测验结果设计互动的参与式教学活动。教学活动完成后用测验了解掌握情况,最后进行教学小结。基于该教学设计,本课程通过课前、课堂和课后三个环节展开线上线下相结合的混合式教学。

二、 教学设计方案

本部分以《计算机组成原理》课程中第4章 存储器的部分章节作为授课内容,按照14学时授课任务进行教学安排,线上和线下各2学时,具体教学设计方案如下表。

授课内容

存储器分类及存储器层次化结构

课程名称

计算机组成原理

课程性质

专业必修课

学分

3.5

课时

4学时

(线上2+线下2)

教学对象

计算机2020级56班

、教学目标(知识,能力,素质

知识目标

1)掌握不同角度下存储器的分类及各类存储器的基本特点

2)掌握存储系统的层次化结构;

3)掌握主存储器的内部构成及存储原理。

能力目标

1理解存储器层次化结构划分原理能够综合考虑容量价格和速度等因素配置计算机存储系统

2)能够结合存储器的工作原理识别各类存储器在计算机中的应用,并根据原理分析“数据永久存储、数据丢失”等常见问题。

素质目标

1)通过查阅资料了解目前普遍使用的固态硬盘移动硬盘U盘等移动存储设备的工作原理并分析其特点形成调研分析报告

2)通过查阅国外对我国存储器产业实施禁运与制裁,国内存储器厂商的不断崛起,激发学生对存储器行业的兴趣及为国家做贡献的爱国情怀。

二、本次授课基本内容

本次授课知识体系框架如下图所示:

三、教学重难点

本节授课内容包括存储器分类、存储器的层次结构划分以及几种类型主存储器的基本单元电路,计算机存储体系对计算机性能的影响,半导体存储芯片译码驱动方式。

教学重点:存储器的层次结构划分以及几种类型主存储器的基本单元电路及工作原理

教学难点:如何根据需求选择合适的半导体存储芯片译码驱动方式。

、教学方法及手段

Ø 教学方法:

具体有自主学习法、任务驱动法、讨论法和讲授法。

在线上学习阶段,采用自主学习法开展教学,要求学生通过观看视频完成存储器分类、存储器的层次结构划分以及几种类型主存储器的基本单元电路等基础性知识的学习;

在线下课堂教学阶段,将学生进行分组,采用讨论法对计算机存储体系对计算机性能的影响、结合存储器的工作原理识别各类存储器在计算机中的应用等问题进行现场讨论;针对比较抽象、难以理解的半导体存储芯片译码驱动方式这一知识点,采用讲授法进行教学;

在学习主存工作原理之后,采用任务驱动法,给学生布置查阅资料任务,了解固态硬盘移动硬盘U盘等辅助存储器的工作原理并形成分析报告

Ø 教学手段:

在线学习中心(学习通)、分组讨论、多媒体课件、黑板

 

教学设计

环节

教学环节

教学内容

时间

(分钟)

教学方法

及手段

教学目标

课前线上学习

1

发布授课通知

布置线上学习内容、课堂教学内容和需完成的自学任务。

 

线上发布

明确学习任务和要求

2

学生利用在线课程开展学习

1.观看在线课程4.1节、4.2.1-4.2.7部分内容;

75

在线教学资源

掌握知识目标的要求

3

线上自测

1.学生完成在线讨论;

2.完成在线课程4.5本章自测题部分的存储器概述和主存储器前测题

20

在线习题

检验自学效果

课堂活动(90分钟)

1

 线上学习总结

公布在线视频观看、自测题完成情况

5

超星学习通

检验自学成果,督促学生改进

2

答疑解惑

针对线上自学、前测存在问题进行答疑

20

讲授法

讨论法

强化知识目标

3

课堂研讨

研讨内容:

1.RAM和ROM有什么区别?内存的存储原理是什么?请根据学过的存储器原理,解释计

算机在掉电后,不保存的数据会丢失,而保存文件之后数据就不会丢失这一现象。

2.计算机为什么要采用层次化存储结构?各级存储器有何特点?假如给你5000元作为购买计算机基金,试从应用需求、性价比、存储容量等角度给出你的购买方案。

45

分组讨论

研讨法

资料查阅法

多媒体教室

网络搜索

培养学生分组合作、文献查阅、沟通与交流、语言表达等能力;培养学生能够运用基础理论分析解决实际问题能力

4

素质拓展

1)以组为单位,查阅固态硬盘移动硬盘U盘等辅助存储器的工作原理并形成分析报告

2)查阅国外对我国存储器产业实施禁运与制裁及对我国信息产业影响的相关资料和国内存储器厂商发展资料。

20

任务驱动法

拓展知识,培养写作

课后学习

1

作业:完成在线课程4.5本章自测题部分的存储器概述和主存储器后测题

20

超星学习通

强化训练

2

答疑解惑

 

授课QQ群

 

六、课堂小结

在整个教学过程中,通过线上自学、课堂讨论、查阅资料等教学方法,突出“以学生为中心”的教学理念,着重培养学生自主学习能力;

线下课堂以学生为主体,教师引导为主导,通过分组讨论、讲授、问答互动、资料查阅等手段,培养学生分析问题解决实际应用问题的能力;

通过学生课堂分享、分组讨论等活动,培养学生团队合作能力、沟通交流与表达能力;

通过查阅资料撰写报告,培养学生写作与综合运用能力。

 

三、 教学实施过程

在教学的具体实施过程中,将 “导入(Bridge - in)、目标(Objective)、前测(Pre - Assessment)、参与式学习 (Participatory learning)、后测(Post - Assessment)、总结 (Summery)”六个阶段贯穿于课前线上学习、课堂活动、课后学习以及课堂小结四个教学环节。

1.线上学习

线上学习阶段主要是学生根据布置的学习任务利用在线课程资源自主完成相关知识点的自学在线讨论学习效果检测前测题等学习任务。具体实施过程及样例设计如下

1.1发布授课通知

为了让学生提前了解学习内容和学习形式,通过超星学习平台在开课前2天发放授课通知,明确指定教学方式、教学手段和教学内容。课程以各种形式发布的通知如图1所示。

 

 

1 授课通知

1.2学生利用在线课程开展学习

学生在超星学习平台上通过网络或者移动端设备观看课程组录制的知识点微视频,任课教师根据访问量和观看时间掌握学生自学情况,并根据学习情况及时督促学生完成学习任务。在线学习情况统计如图2所示。


a)观看时长

(b) 规定日期内学习次数

2 学生在线学习情况统计

1.3线上自测

线上自测部分包括参与线上讨论和完成前测题两部分。主要考查学生利用在线视频资源自学情况,能够针对知识点进行自检,并设置了低于60分有一次重做的机会;同时,学生答题效果将作为教师课堂讲授的依据,也有利于教师掌握学生对知识的掌握程度。线上讨论则考查学生运用知识的能力以及查阅文献能力。线上讨论及自测情况如图3所示。

 

 

3 线上自测情况

2.课堂活动

课堂活动是线下教学的主体,是对线上自主学习的总结与延伸,是实现教学目标中能力和素质培养的必经环节。该过程针对学生自学过程中存在的问题进行答疑解惑,并针对重点问题采用讲授、分组讨论等教学方法进行深化、细化。具体实施过程如下:

2.1线上教学总结

该阶段需要在线下课之前完成,授课教师根据学生在线讨论、前测题完成情况总结学生自学存在的一些误区或者错题,并进行记录,哪些题目错误率较高并分析原因,为课堂教学做前期了解。线上自学总结示例如图4所示。

 

4 课前自测总结

2.2针对线上自学、前测存在问题进行答疑

该部分主要是重点讲解错题及解析错误观点,通常采用讲授法、随堂练习、讨论法等方式开展教学,课堂上注重师生之间、生生之间的互动。为了激励学生参与热情,可以通过设置在线学习奖励积分的方式敦促学生。开展课堂教学活动如图5所示。


5 线上教学活动示

2.3课堂研讨

此教学环节是实现能力培养的重要环节,学生通过分组讨论、查阅资料形成对问题的见解,在理解基础知识的同时,能够结合实际应用给出小组的问题答案或者解决方案。通过问卷调查显示,学生非常喜欢这种教学方式,并乐于参与其中。线上课堂研讨情况如图6所示。


a)第3小组讨论


b)第5小组讨

6 线上课堂研讨


四、 课后辅导

此过程主要利用授课QQ布置的各类作业批改及学习中心讨论主题为学生答疑解惑。通过腾讯会议参会数据统计监督学生出勤情况,并及时向学生反馈。答疑及学习情况反馈方式如图7、图8所示。

 

 

 

7 通过QQ群答疑

 

 

 


8 以线上作业和腾讯会议出勤数据为依据的反馈情况

 

五、 线上教学总结

一路走来线上教学实属当前疫情形势下的无奈之举作为教育工作者应因时而动因令而动,充分发挥课程组的教学优势与时俱进、踔厉奋发,通过不断努力,实现“云端课堂”的教学内容不跑偏、教学方法有创新、学习效果不走样。





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