常 瑞1，2，谢耀滨1，2，尹 青1，2，刘 威1，2
（1．解放军信息工程大学四院，河南郑州450002；2．数学工程与先进计算国家重点实验室，河南郑州450002）
摘要：依托计算机系统结构课程教学实践，阐述“4S教学法”的基本要素，从满足学员实用心理、了解学员需求、激发学员学习兴趣、满足学员竞争心理等方面，论证该教学法的科学性和适用性，为该教学法的进一步完善及推广提供依据。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：计算机系统结构；4S教学法；以学员为主体
文章编号：1672-5913(2015)17-0026-03
中图分类号：G642
第一作者简介：常瑞，女，讲师，研究方向为体系结构、逆向工程，crix1021@163．com。
1 背景
计算机系统结构课程是计算机科学与技术及相关专业的核心课之一。该课程强调从总体结构和系统分析的角度来研究计算机系统，对于深入理解和掌握提高计算机性能、降低计算机成本与功耗等方面有着非常重要的意义。学员通过学习该课程，能够建立计算机系统的整体概念，为设计、开发计算机系统打下基础，学会设计一个复杂的系统；同时，学员能够把计算机组成原理、操作系统、微机原理、汇编语言等多门课程所学的软、硬件知识有机结合起来，建立关于计算机系统的完整概念。
4S( Structure、Students、Study、Stage)教学法以学员为教学主体，从满足学员实用心理、了解学员需求、激发学习兴趣、满足学员竞争心理等方面优化课程结构，引导学员深度参与课堂，灵活运用多种教学手段，实施阶段性考核方式，使学员成为教学活动的主角，享受学习过程，获得知识积累，提高多方面素质。
2 Structure-优化课程结构，满足学员的实用心理
该部分优化课程结构，分析当前教学中存在的问题，梳理和整合教学内容，以培养系统能力为导向，注重各门课程间的知识融合。通过调研与问卷调查，可以了解学员已有的知识体系概况，教员根据实际情况适时调整教学内容，满足学员个性化的教学需求，形成多层次可自选可扩充的教学内容。
计算机系统结构课程介绍了计算机系统的内部工作原理以及软硬件分界面的权衡策略，对计算机的整体进行评价分析并讨论改进方案。它涉及计算机组成原理、操作系统、微机原理、汇编语言、编译原理等多门计算机专业的软硬件课程，知识体系庞大；对教学内容进行单元划分，每个单元有明确的教学目标，教学目标的设定尽可能明确、可度量且具可行性，学员可自我度量能否达到该目标。
3 Students——突出学员主体，了解学员的需求
该部分要求全方位、多途径体现学员的主体地位，由研究教材为重心转变为研究学员为重心，充分了解学员的需求，研究学员想学什么、想怎样学，而不是单一考虑教员应该教什么以及怎样教。
课堂教学不是教学活动的全部，只是便于师生交流、思想碰撞的场所，因此首先要吸引学员喜欢课堂，然后让学员主动配合教员参与课堂外的其他教学活动；以提高学员学习兴趣为根本出发点，尊重学员，因材施教，找到每个学员的长处和优势，从而调动其乐学的积极性；构筑平等、民主、和谐的师生关系，增进师生互动，创造课堂教学新模式，取得最佳教育品质及效能。以学员为主体的教学，不仅要求教员备好课，更考验师生间的理解与配合。
首先教师要给学生一个值得信赖的环境，教师与学生之间建立起一种信任和坦率的氛围，学生可以任意发问，毫无责难和受窘之虞。只有在学习过程中让学生感到放松和自然，他才有可能喜欢学这门课，从而逐渐产生内在的驱动力。
其次，教员要注意尽量用学生关心、知道或者学生认为他们知道的东西来开讲，而不是一上来就展示蓝图、大纲、数据、理论这些教师早已熟知的内容。教学应从学生本身出发，从学生的需求出发，而不是从学科出发。学生往往会先留心他们认为已知的内容，教师需要了解学生及其需求，再慢慢将他们从熟悉的地方牵引出来，这就是良好的配合。学习本就是个终身的过程，要给学生时间，尊重教育的时间属性，不要试图一下子把所有东西都倒给学生，反而会适得其反。
4 Study——激发学习兴趣，满足学员主动参与教与学的意愿
课堂教学注重学员的参与度，提倡课堂讨论与课下自主学习相结合，课堂讲授形式多样，授课内容充实有吸引力。教员应根据学员情况适时调整内容和进度，注重教学过程中的激励和控制，及时引入学科前沿的内容，激发学员的求知欲，充分发挥学员自主学习的能力，加深其对计算机工作过程的理解；建立一套可重构的教学环节组织模型，包含引入环节、课前调研、课堂讲授、课后评估、总结归纳、课后延展等，遵循学员认知规律设计针对不同授课内容的多样化课堂组织方式；利用互动教学、角色教学、分层教学、体验教学、问题教学、反馈教学、弹性教学等多种方法开展教学活动。
4.1 启发式教学
教员要在教学中启发学员思考与分析计算机提高并行性过程中遇到的问题及解决思路，并结合学员已有的知识结构，构建系统脉络。
中国古代大教育家孔子曾说过“不愤不启，不悱不发”，足以说明“启”在教育中的促进作用古而有之。启，即启发，是教学的各个环节中都可以用到的方法。经常用到的有语言启发、情境启发和原型启发。在观念上，教员要充分相信学生；启发前，做好教学设计工作；启发时，选择最佳的时机；启发中，贵在方法的妙用；启发后，重在广泛迁移。
从分析一个现象或寻找一个原因引入，往往能启发学员主动思考。教学活动中的启发活动，是将学员由被动接受变成主动思索、由客体变主体的过程。运用启发式教学，有助于提高学员在学习中的自主性。启发式教学不仅是教学方法，更是一种教学思想，是教学原则和教学观。
4.2 个性化专题
教员应以“提高计算机系统的并行性”为中心展开教学过程，把流水线技术、指令级并行、数据级并行、多处理机等专题知识有机结合起来，使学员知识脉络更加清晰；为特定的教学内容设定一些有代表性的专题，通过多专题组合教学可满足不同学员对教学内容的钻研程度，挖掘学员的探索精神，真正做到因材施教；全方位、多途径、处处体现学员的主体地位，教学环节设计符合学员认知过程，并根据学员特点进行教学设计。
4.3 立体式研讨
立体式研讨主要包括课堂研讨和自主研讨。课堂上要利用互动教学、角色教学、分层教学、体验教学、问题教学、反馈教学、弹性教学等多种方法开展教学研讨活动；提前布置相关自主研讨内容，由学员自主决定研讨内容和形式，提高学员自主学习的能力；借鉴科研中的研讨方式，由学员相互点评、相互提问、相互提要求。在研讨中可采用“提问一讨论一解决方法一再提问”的方式，也可针对一个“谬误”展开讨论，激发学员对问题的兴趣。
4.4 分组教学法
分组教学法的好处很多：①在小组讨论中，学员可通过与同组学员的沟通形成问题的解决方案；②小组讨论结束后，听取其他小组的意见，有利于互相补充学习；③小组之间的竞争意识，能激发学员课堂上的热情，营造良好的学习氛围。
无论是组内讨论还是组间交流，学员往往会自己主动分析原因，这种求知意识是天然的。采用分组讨论之后，学习活动会很自然地延伸到课下，一旦出现有争议的问题或者课上没解决的困惑，下课后在同组之间、同宿舍之间、好友之间都会继续讨论。经过分组教学，学员不仅强化了相关知识点的记忆，同时也加深了对问题的理解。
5 Stage——注重过程评价，满足学员的竞争心理
该部分应建立科学合理的评价体系，注重阶段性过程评价，部分评价结果可拓展到后续课程中，便于实现其客观性和可持续性；过程评价贯穿始终，打破传统的单一考核方式和一次反馈方式，把期末考试分散到平时的课堂上，并及时把过程考核的阶段性结果及时反馈给学员，满足学员的竞争心理，激励其主动学习。学员通过实时了解过程考核的成绩清醒地意识到自己当前的状态，可以及时发现差距及薄弱之处，适时调整学习方法，合理分配时间。
以计算机系统结构课程为例，其过程评价分为6个部分，如表1所示。
(1)课下作业(Homework)：表1中Hl-Hl0为课下作业，包含对课堂教学内容及课下拓展练习的考核，形式分为手写作业或电子版作业，每次作业占3分，满分30分。
(2)课程报告(Report)：表1中Rl、R2、R3为阶段性课程报告。Rl为指令集结构，R2为流水线技术与指令级并行技术，R3是新型并行结构。报告可以是阶段性总结学习内容、学习方法、学习体会，也可以拓展与本阶段学习有关的课外学习成果。每次课程报告占5分，取两次较高成绩，满分10分。
(3)随堂测试(Quiz)：表1中Ql-Q5为随堂测试，不定期开展，形式为开卷笔试，不提前通知，每次时间8～20分钟不等。
(4)课堂宣讲(Presentation)：表1中Pl-P4为学员根据指定专题内容课下自主学习并课上宣讲，教员提前7～10天通知学员准备。其中Pl、P2主要参考基本教学内容考查学员对课堂教学内容的理解与应用能力；P3为拓展性专题，包含对当前前沿问题的思考，用以了解学员是否在课下对这些问题进行了思考和学习；P4专题涉及与计算机系统结构课程密切相关的课程，用以考核高年级学员是否具备融会贯通的能力。学员可自主选择其中的2～3次，每次15分，取两次较高成绩，满分30分。每次宣讲成绩由全面评价、他人评价和自我评价综合决定。
(5)综合评价：教员根据学员整个课程学习过程的课堂综合表现给分，满分10分。
(6)期末测试：闭卷，笔试，满分100分。
以上1-5项之和占60%，第6项笔试成绩占40%，总成绩百分制。为激励学员平时课堂学习积极参与，教员应注重课堂实施效果并进行过程考核，上述方案可客观检验学员学习过程及学习效果。Hl-Hl0、Q1—Q6、Pl-P4、Rl-R3及综合评价总和100分，5项成绩之和高于85分者可申请免笔试，且成绩直接计入期末总成绩。
6 结语
学习方法有优劣之分，对大学教员而言，教学方法也有优劣之分。“4S教学法”以计算机系统结构为依托，在学校计算机专业进行了初步尝试。经过两年的实践检验，教学法在教学实施过程中注意理论探索和教学实践相结合，取得了较好的效果，也受到了学员好评，但仍不够完善，希望能够与同行分享并共同探讨，总结经验和不足，继续推进以学员为主体的授课方式。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：
[1]张晨曦，王志英．计算机系统结构[M]．2版．北京：高等教育出版社，2014: 4-5．
[2] KenB．如何成为卓越的大学教员[M]．北京：北京大学出版社，2008: 106-108．
[3]常瑞，何红旗．面向系统能力的计算机系统结构课程教学内容设计[J]．计算机教育，2014(10): 58.
[4]曹长德，启发式教学沦[M]．舍肥：中国科学技术大学出版社，2011: 22-48.
[5] Michael P,Keith T.Understanding Ieanung and teaching[M].北京：北京大学出版社，2008: 171-172．
（编辑：孙怡铭）