計算機學科核心專業(yè)課的全英文教學改革探索

1、 計算機學科核心專業(yè)課的全英文教學改革探索 毛愛華,張星明（華南理工大學 計算機科學與工程學院，廣東 廣州 510006）摘要：以計算機學科核心專業(yè)課計算機組成與體系結(jié)構(gòu)課程4年來全英教學經(jīng)驗為基礎(chǔ)，總結(jié)計算機學科核心專業(yè)課的課程國際化建設(shè)和全英文教學方式改革的具體措施和效果。Keys：計算機學科；核心專業(yè)課；全英教學；教學方式改革 0 引言全英文授課方法目前被多數(shù)人認為是一種有效與國際接軌，提高學生綜合素質(zhì)的教學理念，許多非英語國家都紛紛采用。目前亞洲和歐洲很多國家或地區(qū)的一些大學都開設(shè)了全英文授課。這樣既減少了留學生使用當?shù)卣Z言獲得學位的難度，又有力提升了本國學生的英文學習能力與國際競爭能

2、力。近年來，隨著我國高校對世界開放與接軌速度加快，許多知名學府與重點大學都紛紛對傳統(tǒng)教學方法進行改革，在嘗試雙語教學的基礎(chǔ)上，試行和推廣非英文專業(yè)的全英文教學方法。 計算機組成與體系結(jié)構(gòu)課程是高校計算機專業(yè)的核心課程1，是培養(yǎng)學生專業(yè)基礎(chǔ)知識的重要內(nèi)容，目的在于培養(yǎng)學生對計算機產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)知識和基本理念。該課程系統(tǒng)描述了計算機主要組成部件的功能和結(jié)構(gòu)，各組成部件的連接與通信，計算機設(shè)計的最新技術(shù)和趨勢等。通過學習，學生可清晰完整地學習現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的性質(zhì)和特征，并利用所學有關(guān)基本原理解決當代計算機設(shè)計中的問題。在華南理工大學計算機學院近年來雙語教學的出色工作基礎(chǔ)上，該課程于2010年開始采用

3、全英文教學方式。作者在該課程的授課過程中取得了2013年首屆全國高校微課教學比賽廣東省賽區(qū)一等獎和20122013學年華南理工大學青年教師本科課堂教學競賽一等獎。課程的授課對象包括計算機學院本科雙語聯(lián)合班、本碩博全英創(chuàng)新班以及國際教育學院的留學生班。在4年的全英文教學過程中，通過開展課程的國際化建設(shè)和科學的全英文教學方法，幫助學生建立了正確完整的計算機組成和體系結(jié)構(gòu)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和前沿設(shè)計理念，更重要的是在掌握知識的基礎(chǔ)上，提高了學生英文思維能力和綜合運用能力，使其具備國際化工作、交流和合作的能力。1 現(xiàn)狀分析通過對華南理工大學計算機學院全英教學現(xiàn)狀及計算機組成與體系結(jié)構(gòu)課程全英文教學現(xiàn)狀進行

4、分析，可為建立科學的全英文教學方法提供有益的指導。1.1 全英教學現(xiàn)狀華南理工大學在華南地區(qū)乃至全國高校的雙語教學和全英教學工作中，較早就開設(shè)了非英語專業(yè)雙語班，計算機科學與工程學院的雙語班便是其中之一。雙語班的所有學生從入學新生中通過考試選拔，所有課程均采用英文教材和課件，對學生的英文學習能力有著很高要求。學生通過4年的鍛煉和學習，英文能力明顯高于其他班的學生。近年來，計算機學院繼續(xù)大膽創(chuàng)新，進行了全英文教學方法的嘗試和推行，成果顯著。由于英文并非學生的第一語言，通過多個學期的專業(yè)課全英文教學工作的展開，發(fā)現(xiàn)以下問題。（1）學生的英文基礎(chǔ)較好，但仍缺乏使用英文進行思維和表達的能力。學生在全英

5、文學習過程中英文讀寫能力已經(jīng)達到要求，部分學生的口語已經(jīng)非常流利，但相當一部分學生的英文聽說能力還有待提高，思維方式仍然是中文，過多依賴于中文翻譯，且用英文表達的欲望薄弱。（2）學生在學習過程中個體散亂，未能形成社區(qū)性的英文學習氛圍。大部分學生未能參與全英語言環(huán)境的營造，也沒有良好的群體性英文學習的組織形式，不能主動積極與老師和周邊同學進行英文交流，缺少外界環(huán)境對其英文學習的良性影響。（3）全英文授課方式和教學方案還需進一步優(yōu)化。由于英語文化和英文表達方式與中文的巨大差異，對于學生全英文學習與表達能力的培養(yǎng)還需要一個過程，更需要一個合理科學的教學方案去幫助學生建立這種能力。1.2 計算機組成與

6、體系結(jié)構(gòu)課程全英文教學現(xiàn)狀在教育部要求各高校積極使用英語等外語進行公共課和專業(yè)課的教學的推動下2，國內(nèi)許多高校的計算機專業(yè)課程教學都開展了雙語教學，例如計算機組成與體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、匯編語言等。在計算機體系結(jié)構(gòu)的雙語教學中，大部分使用國外原版教材與國內(nèi)中文教材有機結(jié)合的方式。例如郭萍等人使用了MIT課程相同的教材3。通過雙語教學的實施，學生在該領(lǐng)域的知識、教育理念等方面都受到了世界最新文化的影響，具備了檢索英文文獻、閱讀英文專業(yè)技術(shù)資料、進行國際化科學研究和交流的一定能力，但在該課程的全英文教學工作上，目前還鮮有高校進行嘗試，在文獻資料中也未發(fā)現(xiàn)有關(guān)該課程全英文教學的教研論文4。綜

7、上所述，非英語專業(yè)的全英文教學方式具有很多顯著優(yōu)勢，也是國內(nèi)高校與國際接軌、提高國際影響力的必經(jīng)階段。由于英語文化和表達方式與中文的差異，計算機學科專業(yè)課又較為抽象，計算機學科專業(yè)課的全英文教學急需建立針對中國學生的科學合理的教學方案，有效培養(yǎng)學生在專業(yè)課學習過程中的國際視野和英文綜合運用的能力。2 課程內(nèi)容的國際化建設(shè)課程內(nèi)容的國際化建設(shè)是進行成功全英教學的基礎(chǔ)。學生必須通過學習國際化知識內(nèi)容，才能建立領(lǐng)域內(nèi)國際最前沿的知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)趨勢和相關(guān)文化。該課程的國際化建設(shè)主要通過教材國際化、課件素材國際化、實驗內(nèi)容國際化和教研結(jié)合國際化等方面展開，有效地提供學生國際化的學習材料，保證全英教學的質(zhì)

8、量。2.1 教材國際化選用優(yōu)秀的原版英文教材是教材國際化建設(shè)的重要內(nèi)容。與國內(nèi)教材的系統(tǒng)性、嚴謹性、推理性的特點不同，國外教材非常注重當代前沿的技術(shù)發(fā)展和最新的科研成果。國外優(yōu)秀的教材大多由一流的科學家編寫，他們既是學術(shù)前沿的學者，又是經(jīng)驗豐富的教師。這些教材的教學支持非常到位，往往都配有課程網(wǎng)站，提供相關(guān)的文字材料、實驗案例及多媒體資源，并提供豐富的資源鏈接。網(wǎng)站內(nèi)容保持很快的更新速度，及時增加最新內(nèi)容，介紹最新成果，這樣可使教材盡可能接近該領(lǐng)域內(nèi)前沿的知識和學術(shù)成果。本課程在比較國外主要原版教材的基礎(chǔ)上，選用教育部高教司推薦的國外優(yōu)秀經(jīng)典教材原版英文教材，由William Stalling

9、s編寫的Computer Architecture and Organization-Design for Performance(7th edition)。該書自上而下描述了計算機的部件和層次結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)清晰地介紹計算機系統(tǒng)、處理器和控制器的工作原理，提供了大量計算機設(shè)計的最新技術(shù)和理念作為范例，每年更新版本，保證了課程的前沿性。同時該教材也配有內(nèi)容豐富的教學資源網(wǎng)站，并有大量的資源鏈接。此外，本課程也選用國內(nèi)外其他優(yōu)秀的相關(guān)教材進行補充和參考，如Comer編寫的Essentials Of Computer Architecture，M. Murdocca 和V. Heuring編寫的Comp

10、uter Architecture and Organization, an integrated approach。2.2 課件素材國際化課件素材是直接向?qū)W生傳授知識的媒體，課件素材的質(zhì)量直接影響知識傳授的質(zhì)量。國際化的課件素材在學生與國際化教材之間、復雜原理與生動學習之間提供了友好界面。課件素材基于課程教材，但不僅限于教材內(nèi)容。充分利用人體平面和立體的感受空間，搭建文字、圖片、動畫和視頻結(jié)合的多維度、多形式的教學素材。以美的、立體的素材給予學生學習的享受，既可提高學生學習的效率與理解深度，又可增強學生學習的樂趣和效果。本課程以英文原版教材和教材配套的教學網(wǎng)站資源為基礎(chǔ)，提煉知識點和關(guān)鍵語句

11、，配以圖片、視頻和Flash制作教學課件素材。所采用圖片和視頻為國內(nèi)外目前計算機產(chǎn)品相關(guān)領(lǐng)域的最新技術(shù)，設(shè)計理念和產(chǎn)品動態(tài)。也可采用動畫的方式，展示課程相關(guān)抽象的理論，如Main Memory（內(nèi)存）的尋址，Hard Disk(硬盤)的磁盤結(jié)構(gòu)等。課件的制作內(nèi)容上保持概念清晰，重點、難點突出，邏輯性強的特點，形式上生動直觀，有文字、有圖片(視頻)、有真相，以理論結(jié)合實際闡述知識的原理和應(yīng)用。此外兼顧知識的系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性，將課程的一些知識點合并講授，補充教材中缺失的部分，克服國外知識點散亂的缺點，如在講授Bus（總線）知識點時，將補充目前市場主板的主要技術(shù)，總線的主要接口等。 2.3 實驗內(nèi)容國

12、際化實踐教學是課堂教學的重要配套，以加深學生對課堂知識的理解，鍛煉學生綜合運用知識的能力。本課程主要講述計算機組成部件的工作原理，抽象復雜且實踐性強。通過實驗實踐能有助于學生較好地理解和掌握計算機系統(tǒng)的基本設(shè)計方法。本課程傳統(tǒng)的實驗方法通常采用實驗平臺進行，實驗的內(nèi)容為固定的設(shè)計，學生必須按單一的結(jié)構(gòu)模式完成，如學生只需將實驗平臺上已有的ALU、存儲器等功能模塊進行導線連接就能完成實驗，不能直觀了解實驗平臺內(nèi)的真正工作方式，局限性非常大，學生實驗缺乏主動性，實驗的效果不明顯。為克服現(xiàn)有實驗平臺的局限性，本課程在學院與商業(yè)公司合作的基礎(chǔ)上，采用了全球領(lǐng)先的可編程邏輯研發(fā)供應(yīng)商Xilinx公司的F

13、PGA芯片和配套的硬件開發(fā)和仿真的軟件作為實驗平臺。此平臺可快速地設(shè)計和驗證設(shè)計者的電路和電子器件的功能，很大程度上提高了實驗的靈活性，也是目前市場硬件開發(fā)者們使用的主流平臺工具。通過使用VHDL語言描述不同的硬件邏輯,并加載到FPGA芯片進行實驗和驗證，使硬件的開發(fā)變成一種可編程的行為，極大加強了實驗的靈活性和可擴展性。在該平臺上學生可主動地設(shè)計和開發(fā)，同時也接觸到目前市場上最為先進的開發(fā)工具和平臺，讓課程的學習升級到實際的綜合應(yīng)用，激發(fā)了學生的學習熱情，實驗效果顯著。 2.4 教研結(jié)合國際化此外，本課程授課也注重教研的結(jié)合，更加深入地提升教學與科研的結(jié)合、理論教學與實踐教學的結(jié)合，將課堂與

14、實驗室連接起來，實現(xiàn)學生的深入學習與創(chuàng)新。課程的講授過程中將介紹學院在本領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)最新科研成果，通過學生研究項目，進入實驗室團隊等方式，將感興趣的同學以科研項目的形式組織起來，研究一些國內(nèi)外最新的、有益的科研課題，使學生的學習發(fā)生質(zhì)的躍進。 3 課程全英文教學方式的改革為克服全英文教學的現(xiàn)狀問題，提高學生的學習效率、英文思維能力、表達能力與綜合運用能力，本課程在以下方面進行改革。3.1 授課方式的改革通過總結(jié)學生在課堂上容易走神，學習主動性差等問題，課程采用了面向問題，啟發(fā)式、互動式教學方法。以熱點引入提出問題啟發(fā)思考問題分析知識構(gòu)建知識應(yīng)用為教學模式，重點培養(yǎng)學生主動學習的能力。以教師授課

15、為引導，注重以老師提問和學生提問，分組討論和練習，發(fā)言和總結(jié)等形式，激發(fā)學生主動參與教學的過程，把被動的學習變?yōu)橹鲃拥膶W習。學生在主動思維和表達過程中，提高了英文的思維能力和英文表達能力。在此授課方式下，課堂氛圍熱烈，學生的投入感明顯。在具體教學的設(shè)計中，教學內(nèi)容通常分層分點進行，層層推進，逐點深入，讓學生由易到難，由淺入深，從現(xiàn)象到本質(zhì)，由外表到原理，提高學生的求知欲和學習的效果。注重抽象概念與具體實物的對照，讓學生由熟悉的案例入手，映射抽象的原理，然后再給出原理的實際例子以展示和驗證。3.2 組織方式的改革為營造社區(qū)性的全英文教學氛圍，鼓勵學生間的交流與合作，課程開始就將學生進行分組。可按

16、學生自己的選擇進行編排，每組5人分成多個學習小組。以小組為單位的社區(qū)性學習將貫穿整個課程。包括課堂提問、討論和練習可以小組為單位進行；課后復習和答疑也可以小組的單位進行；最重要的是以小組為單位組織學生進行課程項目的實施和演講。以老師提供的選題或者學生自主選題（需老師確認）開展課程項目，小組分工合作，在所學課程知識的基礎(chǔ)上，完成課程的項目并以PPT形式做演示和介紹。既提高學生的自主學習和總結(jié)的能力，又可提高學生項目合作的能力、英文表達能力和溝通能力。3.3 授課途徑的改革將傳統(tǒng)單一的教師課堂講授變?yōu)槎辔灰惑w的授課形式，有利于鞏固學生的學習成果，激發(fā)他們的學習積極性。課程除教師講授，授課的途徑還包括課堂隨機測試，不定期不定時對所學知識進行隨堂測試，以穩(wěn)固學生所學知識，同時也可提高學生出勤率；每章節(jié)的重點和難點設(shè)置課后作業(yè)，同時要求學生用英文手寫完成作業(yè)，提高學生英文的讀寫能力；實踐操作，對照計算機組件的不同內(nèi)容，設(shè)計具體的實驗，以實踐加深原理的理解；網(wǎng)絡(luò)學習和答疑，學生可通過網(wǎng)絡(luò)教學平臺，下載課程的課件，教學視頻、多媒體材料，作業(yè)等，也可以在提供的論壇上進行交流和提問，老師每