面向云计算方向的混合式教学模式研究

引言

《计算机组成原理》作为计算机学科的重要基础课程，既承担理论知识传授的任务，又需要大量实验验证来加深学生的理解与应用。但在传统教学中，硬件实验设备购置与维护成本高，且更新迭代缓慢，导致实验教学效果受限。云计算技术的发展为课程改革提供了新的机遇。AWS Educate、阿里云大学、华为云学院等在线平台提供了面向教育的免费资源与虚拟实验环境，使学生能够在云端完成复杂的实验任务。将这些资源融入混合式教学模式，不仅能够突破实验条件限制，还能为课程带来多维度的教学创新。

一、混合式教学模式在《计算机组成原理》课程中的应用价值

1.理论与实验分离导致的教学困境

在《计算机组成原理》教学过程中，教师长期依赖课堂讲授与板书推导，学生在学习指令系统、流水线结构和存储层次时缺乏直观操作机会。实验教学往往依赖固定机房和传统仿真软件，实验数量有限，排课紧张。学生只能被动接受结论，缺乏通过实验验证理论的机会。例如，一些学校使用国产仿真软件进行指令流水线演示，软件版本更新不及时，学生操作界面存在局限性，无法动态调整参数，这使得理论知识与实验体验脱节，导致学生对课程内容的掌握停留在记忆层面。

2.云平台降低实验环境建设成本

借助阿里云大学开放的教育实验资源，学生能够在云端快速创建虚拟机环境，完成存储器分层实验，不再需要高价硬件支持。华为云学院提供的开放实验室允许学生在浏览器中直接构建流水线模型，实时运行指令集模拟程序，避免了实验平台维护成本。AWS Educate 提供的教育免费额度，使学生能够在分布式架构实验中反复操作，无需担心资源不足。教师在教学过程中不必再依赖昂贵的实验箱和本地服务器，而是通过云端统一分发实验账号，实现大规模教学同步，降低了学校长期投资压力。

.学习动力与能力提升的促进作用

学生在完成课堂理论学习后，可以通过华为云 院的在线任务自主完成流水线优化实验，通过阿里云大学的案例课程实现存储层次性能对比， 处理实验。实验过程中，系统会自动生成运行日志与实验报告， 教师在课后组织小组研讨，让学生基于实验数据进行分析与展 学习方式的多样化促进了学生的探索兴趣，也培养了他们利用云 课程中引入混合式教学模式，能够突破传统实验环境的限制，实现理论 ，并有效激发学生的学习动力与实践能力。

二、面向云计算方向的混合式教学模式

1.线下理论学习的系统化安排

教师在课堂中采用模块化教学设计，将复杂的计算机组成原理知识点分解为若干单元。指令系统、流水线结构、存储层次、I/O 子系统等内容分别构建知识框架，利用多媒体课件与微课视频进行讲解。课堂中穿插典型案例，展示指令流水线冲突与存储器访问延迟的实例，使学生在理论阶段形成结构化认知。国产教学软件开发者李强曾提出过基于案例驱动的教学理念，通过场景化的理论学习，有助于学生建立与后续实验任务的认知关联。

2.线上实验操作的多平台支持

阿里云大学开放的云端实验平台为学生提供虚拟环境，学生能够在线完成存储层次的性能测试，通过调整缓存大小与主存延迟参数观察系统表现。华为云学院提供的流水线建模任务使学生能够直接在浏览器环境下配置指令执行单元，测试数据冒险与控制冒险对系统性能的影响。AWS Educate 的教育资源为并行计算实验提供支持，学生可以在虚拟实验室中构建多核模拟环境，运行并行指 trianglelefteq ，记录吞吐率与延迟结果。多个平台的融合使实验覆盖从底层逻辑到分布式架构的全过程，避免了硬件实验环境更新缓慢的问题。

3.线下研讨与成果展示的深度融合

教师组织学生在完成云端实验后进行小组讨论，每组学生需要提交实验报告与分析数据。学生通过对比不同平台实验结果，发现流水线优化与存储结构改进的差异。小组研讨环节中，学生互相交流实验心得，总结出更具针对性的优化方案。部分小组借助国产数据可视化软件生成图表，将实验结论以直观方式展示。教师通过引导学生的成果展示环节，强化了学习者的表达能力与合作精神。课堂研讨反馈表明，学生对课程内容的理解程度显著提高，能够将理论知识转化为面向云计算环境的实践能力。在《计算机组成原理》课程中构建“线下理论学习+线上实验操作+线下研讨深化”的混合式教学模式，能够实现资源共享与能力培养的统一目标，提升学生在云计算方向的学习效果与创新潜力。

混合式教学模式在《计算机组成原理》课程中的应用能够突破传统实验教学的瓶颈，利用云平台提供的开放资源降低了实验环境建设成本， 的问题。AWS Educate、阿里云大学和华为云学院的实验环境使学生能够在 次分析和分布式计算模拟，实验环节的可操作性与灵活性得到显著增强。 上5 下研讨深化”的教学模式下能够形成完整的学习闭环，理论知识在实 研讨中得到反思与升华。学习主动性与探索精神在多样化的任务驱动中得到提升，协作能力与表达能力在成果交流中得到锻炼。

参考文献

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