“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程混合學(xué)習(xí)教學(xué)形式的建設(shè)

徐靜 文歡 張婧婧 李欣欣 古麗米拉

摘? ?要：近年來，MOOC教學(xué)形式受到國內(nèi)外教育界高度關(guān)注。文章在分析了“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)+課堂”的混合教學(xué)形式，提出了教學(xué)改革的方案。以項目與實驗作為出發(fā)點，使教學(xué)的理論基礎(chǔ)與實踐相結(jié)合，并調(diào)整了總評成績的考核方法及標(biāo)準(zhǔn)，提升了教師的教學(xué)能力，強化過程考核，鍛煉了學(xué)生的動手能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯與數(shù)字電路;混合教學(xué)形式;大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)

1? ? 現(xiàn)狀分析與存在的問題

“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程是新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性較強且注重實踐的課程。該課程理論知識點多，涉及的邏輯門電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、脈沖波形的產(chǎn)生與整形等內(nèi)容較難理解。初學(xué)者無法實現(xiàn)思維的轉(zhuǎn)變，從而在做實驗時一籌莫展。傳統(tǒng)的教學(xué)通常由教師循序漸進地講授知識點，先通過對小型的、簡單的例子的講解來加深學(xué)生對相應(yīng)知識點的理解。這種教學(xué)方法的不足之處在于：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只是掌握部分零散知識點的應(yīng)用，僅對講過的知識點有所理解，沒有建立起系統(tǒng)的思維方式，因此，在應(yīng)用知識時缺乏整體感。

通過單一的幻燈片講稿的灌輸式講授模式，雖然教師講的順，但學(xué)生的參與度不高;內(nèi)容、編排和講授方式還存在照本宣科的情況，缺乏引導(dǎo)學(xué)生認知的教學(xué)過程。

“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程作為計算機、電子信息科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科的專業(yè)課，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)相關(guān)知識點后能夠加以應(yīng)用，有很強的實踐性。傳統(tǒng)的課程教學(xué)受制于教學(xué)內(nèi)容較多但學(xué)時較少，老師多采用傳統(tǒng)的“滿堂灌”填鴨式教學(xué)方法，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)積極性不高，理論到實踐的轉(zhuǎn)換較難。通過實驗課的教學(xué)過程驗證，表現(xiàn)為動手能力較差，一時間無法接受理論到實驗的轉(zhuǎn)換，不知道如何設(shè)計實際電路，達不到應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的教學(xué)目標(biāo)。

1.1? 學(xué)情分析

在傳統(tǒng)教學(xué)中，知識傳授是在課堂上通過教師講授完成的，學(xué)生需要通過完成課后作業(yè)來實現(xiàn)知識的內(nèi)化。實際上，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)較為被動，缺乏學(xué)習(xí)理論知識的興趣，課堂學(xué)習(xí)效率不高，課后學(xué)習(xí)主動性差，以往在課后作業(yè)題目相同的情況下，甚至?xí)谐u現(xiàn)象，教學(xué)效果不理想[1]。其次，傳統(tǒng)教學(xué)以教師傳授為主要過程，以教師為主體，對幾十名學(xué)生同時授課，上課互動效率低，對掌握程度不同的學(xué)生無法因材施教，不能掌握到全班每一名學(xué)生真實的學(xué)習(xí)狀況。最后，傳統(tǒng)的教學(xué)方法使教師在課上教學(xué)過程中對知識點的講解是分章節(jié)分課時的，不利于學(xué)生建立系統(tǒng)的思維方式。

1.2? 考核形式分析

本次課程改革希望通過考試方式和成績計算方法的改變，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力[2]?！皵?shù)字邏輯與數(shù)字電路”是一門理論性和實踐性皆強的課程，傳統(tǒng)的考核方式是期末考試的卷面成績和平時實驗成績的總評，理論考試的比重較高，造成許多學(xué)生平時實驗實踐態(tài)度不認真，只求期末成績過關(guān)，對知識掌握一知半解、不求甚解，還有小部分學(xué)生只會考試，不會實際應(yīng)用[3]。

2? ? “混合”教學(xué)模式的形成

針對“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程的特點以及教學(xué)過程中、學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，通過汲取國內(nèi)外知名高校的優(yōu)秀教學(xué)理念以及大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive Open Online Courses，MOOC）教學(xué)的優(yōu)勢[4]，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)相融合，形成“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”的“混合”教學(xué)模式。本課程組也在幻燈片的制作上重視對圖片、動畫、視頻等多媒體手段的運用，使教學(xué)設(shè)計同多媒體手段有一定融合。將培養(yǎng)學(xué)生的思維能力作為重點，通過提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，對學(xué)生的思維模式進行引導(dǎo)。以學(xué)生為中心，把“混合式”教學(xué)的優(yōu)點提升到一定層次，教學(xué)方向從知識傳授型向能力培養(yǎng)型轉(zhuǎn)變、由過去的“教會”學(xué)生向引導(dǎo)學(xué)生“會學(xué)”“會思”進行教學(xué)轉(zhuǎn)變。本課程的“混合”教學(xué)模式從灌輸式變?yōu)橐龑?dǎo)式、啟發(fā)式和探索式，在課堂講授中，以問題分析為主線，對知識點內(nèi)容進行串聯(lián)講解。同時，增加實際案例的應(yīng)用，從生活中引出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，以此讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。比如在課程中對組合邏輯電路的設(shè)計方法進行講授時，以生活中的輸血者和受血者為例，通過2 min的小視頻使學(xué)生有直觀理解，拓寬了學(xué)生的知識面的同時，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.1? 隨機小測驗機制的形成

利用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院建立的網(wǎng)絡(luò)MOOC平臺“新農(nóng)慕課”，使“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程上線，建立知識庫，將試題隨機分組，為每一位學(xué)生形成屬于自己的小測驗，盡量確保每一位學(xué)生進行的小測驗都會有不相同之處，以此杜絕抄襲作業(yè)現(xiàn)象，使學(xué)生獨立思考，更好地復(fù)習(xí)、鞏固學(xué)過的知識。在一個學(xué)期的學(xué)習(xí)過程中，有3個教學(xué)班已經(jīng)使用該MOOC平臺學(xué)習(xí)了該課程，同時，“新農(nóng)慕課”平臺可以在時間上滿足不同班級的授課需要，教師可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況及時調(diào)整學(xué)習(xí)進度。MOOC平臺上會同步顯示每一章節(jié)小測驗的截止時間，當(dāng)對應(yīng)章節(jié)的小測驗時間截止，該章節(jié)小測驗關(guān)閉，如有超時的學(xué)生，相應(yīng)的小測驗成績會影響總評成績，對培養(yǎng)學(xué)生的時間觀念有一定益處。

2.2? 課內(nèi)實驗與課后項目相結(jié)合

由于本課程的邏輯性和實踐性較強，學(xué)生學(xué)習(xí)了一定的基礎(chǔ)知識后，要學(xué)會應(yīng)用，明白理論知識為實踐服務(wù)、學(xué)到的理論可以應(yīng)用在哪些實際電路和現(xiàn)實生活中。以此為出發(fā)點，本次課改設(shè)計了9個課內(nèi)實驗與4個課后項目。

實驗內(nèi)容與所學(xué)知識點緊密結(jié)合，理論課時與實驗課時安排得當(dāng)，在學(xué)習(xí)理論知識點后，可以通過設(shè)計型實驗得到鞏固，并且理清思路，真正做到從做中學(xué)，將理論應(yīng)用于實驗。在完成相應(yīng)實驗后，還要能夠融會貫通，項目的提出很好地解決了這一問題。本課程基本上可以做到，學(xué)生在每完成兩個實驗后，會有一個稍大一點的項目，項目的綜合程度更高，更偏向?qū)嶋H生活。

以本課程的項目之一—病床呼叫器為例，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，建立多向立體思維，學(xué)生實驗后，一名通過3種不同方法完成本實驗的同學(xué)進行分享，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，通過同班同學(xué)的講解，促進其他學(xué)生提升發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

全部實踐環(huán)節(jié)是通過兩個軟件完成的，9個實驗和前3個項目是通過proteus軟件進行設(shè)計，最后一個項目—基于VHDL的拔河比賽的設(shè)計是由quarters Ⅱ軟件完成，為后續(xù)EDA課程的學(xué)習(xí)承上啟下，綜合性較強。

2.3? 新的考核方式

課程考試是教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)之一，考試形式對教學(xué)具有重要影響[5]。本次課程改革加大了實驗與項目的比重，更加側(cè)重過程考核，為更好地鼓勵學(xué)生學(xué)真本領(lǐng)、掌握真知識，而形成新的考核方式。總成績?nèi)匀挥善綍r成績和期末考試成績組成，但平時成績占70%，期末考試成績占30%，加大了平時成績的比重。平時成績：考勤（10%）+小測驗（20%）+實驗（30%）+項目（40%）。考勤為理論課與實驗課的出勤率，小測驗為基于MOOC學(xué)習(xí)后學(xué)生自主在線評測成績，實驗成績的評定不僅與學(xué)生完成的實驗報告成績有關(guān)，還需要對每個實驗進行演示、答辯。所有的平時成績學(xué)生都可以在MOOC平臺上及時查看。

考試成績?yōu)閷W(xué)生對本課程的基本概念、原理、方法、技能及其應(yīng)用提供反饋。新的考核方式使得學(xué)生更加重視學(xué)習(xí)的過程，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，對良好學(xué)風(fēng)的形成有一定的促進作用，更加注重學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)。但是，同時也存在著一定弊端，比如有些學(xué)生覺得平時成績所占比例較高，對期末考試不夠重視，導(dǎo)致期末考試成績不理想。

3? ? 結(jié)語

在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，計算機與信息工程學(xué)院的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)151班、162班，電子信息工程與技術(shù)專業(yè)162班，物聯(lián)網(wǎng)工程162班進行了“數(shù)字邏輯與數(shù)字電路”課程的改革。本次課程改革通過“混合式”教學(xué)模式，基于MOOC，線上線下教學(xué)進行融合，對課堂教學(xué)模式進行一定創(chuàng)新，由教師講向?qū)W生做進行翻轉(zhuǎn)：在學(xué)習(xí)資源方面，“教材+線上課程+網(wǎng)絡(luò)資源”進行融合;在線上學(xué)習(xí)方面，以學(xué)生自學(xué)，在線小測驗，線上通過MOOC討論模塊、微信、QQ相結(jié)合進行討論、答疑;線下學(xué)習(xí)方面，課上講授、翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)生分享交流、協(xié)作學(xué)習(xí)、合作研究，老師針對實驗中出現(xiàn)的問題，提出創(chuàng)新設(shè)計問題，學(xué)生進行再創(chuàng)新。本課程改革結(jié)合MOOC教學(xué)的內(nèi)容豐富、可擴展性較高的優(yōu)點，同時，發(fā)揮傳統(tǒng)課上教學(xué)的長處，將兩者結(jié)合，形成本課程的“混合式”教學(xué)模式。

通過實踐證明，網(wǎng)絡(luò)與課堂的“混合”教學(xué)模式的形成，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與學(xué)習(xí)效率，增強了學(xué)生的創(chuàng)新精神，開拓了學(xué)生的思路，并且利用網(wǎng)絡(luò)平臺能夠進行在線測試、網(wǎng)上討論、資源下載等，做完的題目可以及時查看分數(shù)，對學(xué)習(xí)產(chǎn)生的促進作用不容小覷。同時，教師可以在線查看學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，及時督促學(xué)生學(xué)習(xí)。今后將進一步在此基礎(chǔ)上改革，形成更加優(yōu)秀的機制，以培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合應(yīng)用型人才為目標(biāo)，力求教學(xué)相長。

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