高级计算机系统结构双语交互式教学方法研究

2016-03-21裴颂文

计算机时代 2016年3期

摘要：针对高级计算机系统结构的教学研究了双语交互式教学方法。通过引进英文教材，剖析研究热点和重点，采用双语交互式教学方法组织课堂教学和前沿报告；以及调整课程内容、指导研究生做学术报告等一系列手段。有效提高了研究生的主动研究能力，获得了良好的教学效果。

关键词：双语教学；教学方法；交互式教学；高级计算机系统结构

中图分类号：G40 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）03-56-04

Research on interactive bilingual education on advanced computer architecture

Pei Songwen

（School of Optical-Electrical and Computer Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract： Because the great gap between the requirements of building top disciplines in Shanghai and the drawbacks of current situation at the University of Shanghai for Science and Technology， and the requirements of communication in the mixed class with Chinese and foreign students， we adopt interactive bilingual education on the course of advanced computer architecture. We organize the contents of course and the technical reports of emerging research topic， in terms of classical English textbook and the current research topics， and then optimize the contents of course and encourage students to do research actively， etc. Finally， we get the expected achievements of improving the graduate students' research capability， and gain great benefits for students through interactive bilingual education.

Key words： bilingual education； teaching method； interactive education； advanced computer architecture

0 引言

上海市教委推动和落实国务院的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，在上海理工大学具体实施光学工程高峰学科建设计划（2015-2017），优化光学工程学科和计算机科学的协同发展，创新学科组织模式。在此背景下，上海理工大学研究生院建议为计算机科学与技术相关专业的研究生开设高级计算机系统结构的双语课程。

据调查，美国的麻省理工学院、卡内基-梅隆大学、斯坦福大学、加州大学，以及国内的国防科技大学、清华大学、复旦大学、浙江大学等国内外著名大学都采用最新的计算机系统结构领域内的权威教材，如David A. Patterson等人编写的《Computer Architecture：A Quantitative Approach》。该教材的英文写作通俗易懂、深入浅出、课程内容组织严密、逻辑清晰，因此我校将其作为高级计算机系统结构研究生课程的教材。现代计算机技术和Internet网络信息技术，都是基于英语这个国际性通用语言开发的，英语成为现代信息技术传播的语言支撑。信息时代的今天，因特网上的信息90%是英语的；国际会议上的发言绝大多数是用英语。因此，计算机专业的双语教学显迫切和重要。

从前几年的教学情况来看，在该双语课程设置上的主要需求体现在以下方面：①计算机领域各项技术发展速度快，迭代周期短。特别是近年来急剧出现的新技术众多，包括云计算、大数据、深度学习、类脑计算、异构处理器、代数处理器、数据流处理器等；②研究生需要阅读大量的英文文献，才能保持跟国际前沿研究方向接轨，才有机会接触和学习到最新的研究成果；③最近最新出现的计算机技术大部分都是由英语国家的研究人员和研究机构推进和主导的，研究生学术交流需要使用熟练的英语口语才能与国际研究人员沟通；④近年到上海理工大学学习计算机相关专业的国外留学生日益增加，在他们汉语尚不流利的情况下，用英语教案是一个较好的辅助学习方法。采用英语教学课件，有助于中外学生无障碍的进行技术交流和研讨。同时，由于计算机系统结构课程是计算机专业课程中一门既难教又难学的课程，国内外很多同行一直在通过各种方式提高计算机系统结构课程的教学质量[1]。开设双语教学，使得计算机系统结构的教学难上加难。

结合申请立项时的建设目标和初步成果，统筹规划，持续完善教学条件，及时更新教学内容，切实改进教学方法，注重新的教学手段的运用，争取通过1-2年的努力，把所承担的课程建设成适合研究生创新能力培养、拓宽知识基础、提高国际化能力的优质课程。

1 交互式教学

交互式教学法由美国教育心理学家于上世纪七十年代提出，其核心是通过教学互动的方式调节教师与学生的关系。交互式教学模式的基本思路是将学习看作一个认知交互的过程，强调个体和环境之间的交互作用，将学生作为教学和活动的主体纳入到教学组织的各个环节当中，让学生成为教学活动中的真正主角[2]。交互式教学是建构主义和认知学习理论所共同推崇的一种教学模式，其强调学生的主体地位和教师的主导作用，提倡小组讨论和团队合作的任务型教学法。这种教学模式已在大学英语课程教学中得到广泛应用[3-5]，而在工科类课程教学中尝试不多。

交互式教学将传统的以“教师为中心”的教学模式转变为以“以学生为中心”的互动性教学模式，给学生提供了更多的参与机会，提高了学生主动学习的积极性。在交互式交流过程中，既加强了专业理论知识学习，又潜移默化地提高了学生的英语表达能力。

2 双语教学

教育的全球化趋势使得双语教学成为目前许多高校的一项战略性工作。双语教学作为实施多元文化教育的一种有效手段，符合当今社会的发展趋势[6]。现代计算机技术和Internet 网络信息技术，都是基于英语这个国际性通用语言开发的，英语成为现代信息技术传播的语言支撑。信息时代的今天，因特网上的信息90%是英语的；国际会议上的发言绝大多数是用英语。因此，计算机专业的双语教学更显迫切和重要[7]。随着各个学科交叉方向的发展以及软件工程专业的完备与独立，以“计算机设计者”的身份作为课程出发点难以满足各方面的不同需求，因为对于大部分学生而言，学习微体系结构并不是为了设计处理器，而是为了了解处理器的内部结构与工作原理后能写出性能更优的程序[8]。

因此，基于上海理工大学当前的教育教学现状，采用英语和汉语双语教学讲授高级计算机系统结构课程是迫切的需求，为建设上海理工大学高峰学科奠定计算机专业英语教学和研究的理论基础。

3 双语交互式教学方法

3.1 交互式教学的基本要素

本课程基于研究生建立交互式教学是通过教学-反馈-教学的循环形式，构建师生之间、学生之间的互动，鼓励学生自主学习、主动研究的能力，提高研究生研究学习的能力的同时，潜移默化地提高了研究生英语听说读写的能力。主要体现在三个方面。

⑴ 加强学生的主体地位

交互式教学法强调学生的主题地位，非常适合具有一定自学能力和学习基础的硕士研究生学习专业课程。由研究生针对教师设定的学习主题提出问题、讲解专题和小组讨论，教师进一步总结研究的主题。

强调研究生课后的英语阅读能力、阅读范围和专业基础，督促研究生自主研究，练习专题演说和表达能力，进一步进行小组讨论，培养研究生的协作能力和领导力。

⑵ 引导教师的主导地位

教师在交互式教学中配合学生的研究学习兴趣，拟定学习主题，把握研究学习的方向。由于研究生对专业领域的前沿研究和关键技术仍然存在模糊地带、知识结构还不完整，因此教师负责引导学生的研究方向，提供建议和学习方法。

⑶ 团队协作的任务模型

基于高级计算机系统结构课程的基本知识和前沿的研究方向，由教师拟定学习主题，设定学习任务，分配学习团队。

3.2 高级计算机系统结构课程交互式教学设计

高级计算机系统结构是计算机科学与技术专业的研究生专业课。该课程技术融合性强，从软硬件两方面通盘考虑，设计和构建合理的软硬件界面，使计算机系统的软硬件资源在整体上发挥最大效用。随着各个学科交叉方向的发展以及软件工程专业的完备与独立，以“计算机设计者”的身份作为课程出发点难以满足各方面的不同需求，对于大部分学生而言，学习微体系结构并不是为了设计处理器，而是为了了解处理器的内部结构与工作原理后能写出性能更优的程序[5]。

基于交互式教学方法的三个重要方面如图1所示，课程教学和课题讨论的组织流程遵循这三方面的要求。

⑴ 加强学生的主体地位

前期讲授完高级计算机系统结构基础理论知识，包括计算机系统结构发展历史、量化分析指标和性能评价方法、指令流水线技术、分支指令调度策略、RISC指令集系统、分支预测技术、指令并行性的软硬件方法、多处理器的Cache一致性、循环展开和软件流水技术。

在基础理论内容讲授过程中，要求学生阅读相关主题的经典文献，提前预习上课讲授的内容，带着问题来上课。在上课讲授的过程中，采用全英文课件讲授，师生互动交流尽可能采用英语。

⑵ 引导教师的辅助作用

在前沿课题研究式学习阶段，教师拟定计算机系统结构领域内若干个热点研究方向，由研究生分三人一组选择研究课题。要求做到有序分工，分别调研研究背景和当前的热点技术、提出创新点和解决方案并做可行性分析、实践并分析实验结果。教师在关键时间点检查任务进度和目标完成情况，评价课题研究报告和课题完成效果，提出改进思路和研究方向。

⑶ 提高学生的团队协作能力

选定一名课题小组负责人，由学生自行讨论，落实分工。训练学生的团队组织和协调能力。最后，选定一名学生作课题研究报告。

3.3 课程网站设计

课程网站建设是交互式双语课程教学的关键部分。为了支持前面我们所规划的三个学习层次，本文所建设的网站主要包含了7个模块：课程简介、教学大纲、教学课件、教师队伍、教学视频、课程资料及课程互动。如图2所示。

课程简介部分描述了课程的教学目标和教学内容；教学大纲部分描述了课程的学时、学分、授课对象、先修课程、主要内容、基本要求、参考书目及学时分配等；教学课件给出了该课程的全部多媒体教学课件；教师队伍介绍了课题组所有成员的办公地点、答疑时间及联系方式等；教学视频包含教师授课视频和学生课题报告视频；课程资料保存了该课程所提供的专题讲座论文、前沿研究课题调研报告、整体解决方案和实验方法等。课程互动实现网上答疑功能，整理并发布出常见的学生提问和教师释疑，加强师生的交流和讨论。

3.4 考核方法

考虑到中外学生专业基础和语言基础的差异性，将理论教学和研究教学单独考核，并采用量化考核措施。对于理论教学环节主要考核学生的出勤率（10%）、作业完成情况（10%）、创新性思维（20%）、实验验证环节（20%）、研究课题答辩（20%）、期末考试成绩（20%）。

⑴ 出勤成绩D：按出勤次数计算，每次出勤计2分，总分10分。

⑵ 平时成绩计算方法H：每学期安排5次作业，每次总分计4分。按作业缴纳次数和作业评价结果记分，，每次缴纳作业Ci=1，没有缴纳Ci=0；Si表示每次作业的成绩，如表1所示。

⑶ 创新性思维成绩I：研究生调研前沿研究课题，提交调研报告。选对研究方向的记5分，深入挖据出该课题的研究点的记5分、提出可行的、具有创新性的技术方案的记10分。

⑷ 实验验证环节的成绩E：实现该研究课题经典论文的技术方案记10分，实现自己提出的解决方案记10分。

⑸ 研究课题答辩的成绩R：能正确回答答辩中提出的问题记5分，与同学协商后正确回答问题记3分，其他记2分。

⑹ 期末考试成绩F占总成绩的20%。

课程的最终成绩G=（10%*D）+（10%*H）+（20%*I）+（20%*E）+（20%*R）+（20%*F）。

4 总结

通过双语交互式教学方法，该课程获得了较好的教学效果。将以教师为中心的理论教学模式更迭为以学生为中心的研究型教学模式，增强了学生的学习主动性，教学质量得到了较大的提高。大部分研究生领会了主动研究的重要性，基本掌握了自主研究的方法，提高了英语阅读和口语交流的能力，激发了研究生从事计算机系统结构相关课题的研究兴趣。

在双语交互式教学过程中，仍然存在一些问题。比如：研究生的自身定位和课程要求存在差距；中外学生的学习目标存在差异性；跟踪国际研究前沿的能力欠缺等。下一步将鼓励中外学生个性化研究和学习方法，尽可能兼得课程目标和学生的个人兴趣。帮助学生全面提高学习能力、提升研究水平，跟国际先进研究机构和高校的研究水平接轨，组织学生短期游学和开展中外合作办学，指导并组织研究生参加国内外计算机系统结构学科研究的竞赛等。

参考文献（References）：

[1] 裴颂文，邬春学.计算机组成与体系结构核心课程的创新建

设[J].计算机教育，2011.22：77-80

[2] 柴洁.交互式教学模式在大学英语课堂中的应用研究[J].海

外英语，2015.3：58-59

[3] 江玲.英语交互式教学法探究[J].科教文汇，2013.8：77-78

[4] 张琦.交互式教学法在英语课堂教学中的应用[J].高等教育，

2015.2：107

[5] 王锋.交互式教学模式在大学英语教学中的应用研究报告[J].

语文学刊，2015.2：139-140

[6] 范玉涛.计算机科学与技术专业双语教学体系构建[J].计算

机教育，2011.24：50-53