综合性创新教学方法和分层次分级教学模式作者：王晶牟胜梅史蓓蕾崔良中张伟来源：《计算机教育》2013年第15期摘要：针对计算机硬件教学中存在的不足和缺陷，提出综合性创新教学方法和分层次分级教学模式教学改革的想法，指出通过采用几种基础性创新教学方法进行综合性使用，将具有不同特点的学生进行层次划分，能够很好地改善课堂教学的实施效果，提高教学质量。
关键词：计算机硬件；动画演示；化整为零；以教促学在当今世界，以高速度、多核为代表的处理器芯片层出不穷，高性能的计算机硬件产品不断涌现，这给计算机硬件类课程的教学带来了新的挑战和高的要求。
然而，传统的教学方法和教学模式存在着一些不足和缺陷，需要对其进行创新性的教学改革，才能满足社会发展的需要。
笔者结合计算机硬件类课程实施过程中遇到的问题和实际情况，再结合多年教学经验，提出了采用综合性创新教学方法和分层次分级教学模式教学改革的一些想法。
1 传统教学的不足与缺陷1）理论知识抽象，难以阐述和分析。
计算机硬件类课程主要讲授与计算机相关硬件的性能特点和应用方法。
由于计算机硬件非常小巧，无法将其作为实物进行现场展示，同时，内部采用先进技术，难于理解，因此，造成了相关课程存在理论知识抽象，学生难以理解的问题。
2）理论教学与实践教学无法衔接，相互独立。
教师在理论课上只把理论知识讲授清楚，无法与对应的实践教学联系起来，造成了理论与实践相互独立、无法衔接的问题。
众所周知，要想让学生更好地掌握课程知识点，必须让其做好实践活动，自己动手并且同时开动脑筋才能对课上讲解的理论知识有更加深入的理解和感受，才能有收获，否则，就是让学生走马观花，浪费时间。
3）学生学习兴趣不高，创新能力差。
由于计算机硬件类课程的理论知识非常抽象，能够动手进行开发应用非常困难。
因此，学生会产生严重的畏难情绪，产生“学了到底有什么用”“还不如学一两种软件编程语言更加实用”的想法。
于是，学生学习兴趣不高，做实验的时候应付了事，不自己动脑筋，更不会去创新和摸索，从而引发自主创新能力差的问题。
2 综合性创新教学方法计算机硬件类课程讲授的内容绝大部分是抽象的概念和理论，有公式推导、逻辑分析，内容上不相同，形式上也不一样，那么就必须采用不同的方法针对性地进行教学。
结合传统教学方法的特性，可以采用以下几种基础性的创新教学方法进行综合性使用，更好地改善课堂教学的实施效果，更能达到预期的教学目标。
综合性创新教学方法包含的内容如图1所示。
1）动画演示。
针对计算机硬件类课程中的抽象问题，如芯片的内部结构、机制的工作原理等，尽可能多的将其做成Flash动画，或者三维模型，让课堂讲述的每一个理论知识点尽可能动起来，让学生看到的不再是生硬的文字描述，而是与之对应的动态的流程演示。
这样展示后，学生会感到非常的形象、直观，问题理解起来也非常容易。
例如，在讲计算机硬件的中断机制时，如果仅从概念上讲授，学生一定会感到比较枯燥，而且难以理解，无法建立对新鲜知识的好奇感。
因此，笔者没有仅仅从理论上进行分析和描述，而是将一个计算机外部设备的中断过程，制作成一个Flash小动画，将中断过程的每一个阶段，分别依次表达出来，使一个复杂的工作过程变成一个按时间发展的小故事。
同时，又将计算机中断方式与其他的控制方式进行对比，用直方图或饼图的形式进行比较，让学生非常形象地理解其中的规律以及使用它的原因，达到非常好的教学效果。
学生的学习兴趣也非常高，有的甚至将日常生活中的事物也按照这种动画演示的方式自己表现出来，这给笔者留下了深刻的印象。
2）化整为零。
谚语说：“罗马不是一日建成的”。
笔者在进行计算机硬件类课程的教学实施之前，有很多学生说：“计算机硬件真难学”“计算机硬件就是一座罗马城”，都感觉自己很难在短时间内学会，从而望洋兴叹，甚至有打退堂鼓的意思。
为了消除他们对此课程的畏难情绪，让他们充分感受计算机硬件的乐趣，笔者在课程的实施过程中将比较难懂、复杂生硬的地方进行化整为零的分解。
将一个难的大问题分解成若干个简单的小问题，同时使难度呈阶梯式增长，慢慢地呈现给学生，然后带着学生一步一步地上楼梯。
当将若干个简单问题全部解决后，一个大的问题也就迎刃而解了。
例如，在讲计算机硬件的组成结构时，如果将一个大的硬件框架展示给学生，势必会给他们带来复杂生硬的印象，而且知识内容繁多，无法同时全部理解。
因此，笔者将计算机硬件从功能上进行分解，如可以分为CPU、总线、存储器和外部接口设备等，也可以继续分解下去，让一个非常复杂的难问题，变成一个个简单的小问题，然后再针对这些小问题，逐一进行详细阐述，配合动画演示的方法，让学生非常容易地理解其中的规律和特点。
当所有的小知识点讲解完成以后，学生对计算机硬件的完整结构也就有了一个整体的认识。
这就相当于将一个大馒头掰成很多小份，让学生一口一口吃，最终把大馒头整个吃下去，却并不感觉难以下咽。
3）类比。
在计算机硬件类课程的教学过程中，普遍存在概念生硬、机制难懂的现象，那么如何能够让学生更好地理解其中的原理，这是教师必须要考虑的重要问题。
其中，类比教学法非常有用，将学生没有接触过的生硬问题与他们日常生活中的切身事物联系起来，进行类比分析。
由于他们能够理解身边事物的规律，借此也能类比理解相同原理的计算机硬件问题。
例如，在讲计算机内部的存储器时，可以将存储单元类比成二个个小房子，每一个房子有一个主人，主人可以进入也可以出去，将其对应为存储器的写和读。
由于存储器的寻址非常复杂，机制繁多，我们可以将其对应成房子的门牌号：寻址就是找门牌号。
门牌的编号方式就是存储器的编址方法。
这样，学生感到一个非常抽象的概念居然和自己身边的房子联系起来了，只要能够正确地找到需要居住的房子，自然就能够找到存储器的地址。
4）案例。
一系列复杂的知识问题如果仅靠生硬的文字和图形进行描述，教学效果未必会很理想。
因此，为了提高教学效果，可以引入一些常见的综合性案例进行辅助教学。
由于案例里面包含了和理论知识类似的基础性知识，因此可以采用类比的方法，只要学生理解了案例，自然就比较容易理解与之对应的理论知识。
例如，在讲计算机硬件中的定时器接口芯片时，可以使用“神州九号”火箭发射的教学案例。
火箭发射过程中需要用到计时功能，尤其是发射前最后30s读数时间，正是大家最关心最紧张的时候。
在课堂上可以播放火箭发射案例的视频，让学生充分地感觉到定时和计数工作的重要性，并很好地理解其中的基本原理。
通过该案例，学生也能比较容易地理解定时器接口芯片的工作原理。
5）以教促学。
“教是最高形式的学习”，这是笔者长期作为教师所深深体会到的。
如果一个人可以达到“教”的水平，就代表他一定学习地非常透彻，非常好。
在教学活动中也可以采用这种教学方法，让若干个学生组成一个小组，将计算机硬件体系中几个小的知识点分配给几个学习小组，让他们在学习过某一知识点一段时间后给全班学生讲授其中的规律和特点。
这种方法会让学生以一种全新的方式来对待学习，大大激发他们的思维活动，使学生充当教师的角色，学生不仅乐于其中，还可以提高自己的自信心和表达能力，在逻辑思维能力和资料搜集能力等很多方面都会有较大的提升。
3 分层次分级教学模式在课程教学过程中，学生的理解层次和自身特点完全不一样。
我们绝不能按照一个层次的标准进行教学，这样做只会满足具有生态分布特点的所有学生中的一部分达到教学目标，而其他大部分的学生却达不到教学要求，因此需要进行分层次分级教学。
1）分层次分级原则。
根据学生自身特点的不同，可以将其分为3级：基础较差的学生作为A级；经过努力能够完成教学要求的学生作为B级；能够轻松理解和消化授课内容的学生作为C级，如图2所示。
2）分层次分级的教学目标。
针对A级学生应该抓住基础、促进巩固，只要求其掌握课程规定的重点内容即可；针对B 级的学生应该抓住深度、融会贯通，要求其除掌握重点内容外，还应适当对与重点有关的知识点内容进行融汇和延伸；针对C级的学生应该立足前沿、拓展思维，要求其除了掌握重难点内容以外，还应加大学科的宽度和深度，以拓展其视野，丰富其知识底蕴。
3）多层次的教学方法。
在教学实施过程中应采用多层次的教学方法。
教学针对面不仅是某一级，而是让各层次各级的学生接受起来都不觉得困难。
对于基础性的内容采用“低起点、多台阶、多反馈”的策略，在方法上要“精讲多练、多反复、多联系”；对于应用性的内容采用“慢变化、重能力、勤反馈”的教学策略，在方法上要“学讲结合，合理兼顾”；对于拓展性的内容采用“多启发、重创新”的教学策略，在方法上要“适当讲解、兼顾自学”。
4）分层次分级教学的实施过程。
在进行分层次分级教学的实施过程中，针对A级学生要尽可能采用动画演示、化整为零和类比的教学方法，将基础性的知识内容形象直观地展示给学生，让其较为容易地理解和掌握。
在进行相对较难的知识内容教学实施时，可以尽可能多的采用化整为零和类比的方法，将较复杂难懂的知识内容分解成一个个容易理解的小的知识块。
同时，将抽象的问题与日常熟悉的生活事物类比起来，引入一些大家都知道的故事、事件作为教学案例。
针对B级或C级学生，可以创设一些合作课题，让其进行协作和交流。
其中，可以选择一些合适的主题，为学生创建一个场景，通过讨论交流、发现问题和解决问题等一系列活动，使学生获得知识、技能和自信心。
但是，根据每一级学生的具体情况，选题难度要适中；讨论分组也需注意人员搭配，保证每组都有一名C级学生；教师需要根据讨论情况分阶段进行小结引导，控制讨论进程，保证讨论效果。
另外，如果教学内容的难度达到了B或者C级学生的自学水平，就可以将若干个学生组成一个小组，让其进行相关内容和资料的搜集和整理并在准备好后上讲台给大家讲解，达到以教促学的教学目的。
4 结语我们正在将综合性创新教学方法和分层次分级教学模式在微机原理与接口技术等相关硬件类课程中进行试点。
如果能把此教学改革的核心思想充分地实践到计算机硬件类课程的实际教学工作中，将会大大地提高课程的教学质量和教学效果，有利于学生综合素质和创新能力的培养和提高。
