基于SPOC教學(xué)模式的數(shù)字電路課程教學(xué)探索

王云霞，柴志軍，劉明亮

(黑龍江大學(xué) 電子工程學(xué)院，哈爾濱 150080)

1 基于SPOC教學(xué)模式的數(shù)字電路課程概述

數(shù)字電路課程是工科電氣信息大類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)電子科學(xué)與技術(shù)、電子與信息工程、通信工程、自動控制、集成電路設(shè)計、電氣工程及其自動化、計算機工程等方面專業(yè)知識的基礎(chǔ)課程。數(shù)字電路課程的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生以工程應(yīng)用為目的，學(xué)習(xí)數(shù)字電路的構(gòu)成原理、常用邏輯電路的組成、組合邏輯電路和時序邏輯電路應(yīng)用、D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用方式，進(jìn)而形成分析和設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)的基本能力。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)字電路的發(fā)展，本課程教學(xué)內(nèi)容中也涉及了可編程器件的硬件描述語言——VHDL，并用VHDL設(shè)計數(shù)字電路和系統(tǒng)，使學(xué)生具有初步的電路設(shè)計能力，為進(jìn)一步的電路應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

SPOC(Small Private Online Course小規(guī)模限制性在線課程)是一種線上線下教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，既可以有效引入國內(nèi)外名校的優(yōu)秀課程資源，又可以根據(jù)本校的特點設(shè)定目標(biāo)，以免名校MOOC課程資源與本校課程目標(biāo)、教學(xué)對象，課程難度等方面不匹配。這種混合式教學(xué)模式充分發(fā)揮了教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)性，增加了靈活多樣的教學(xué)模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提高了參與度和積極性。

2 基于SPOC的混合教學(xué)模式建立

學(xué)生要掌握的課程內(nèi)容較以前有所增加，但現(xiàn)有的在線課程都是針對特定學(xué)習(xí)層面的學(xué)生制訂的，不是簡單的照搬照抄就能解決的。根據(jù)普通高校學(xué)生的特點，建立一個與高校自身培養(yǎng)方案相匹配的教學(xué)模式是解決這一矛盾的首要方法。

2.1 課前準(zhǔn)備

這一過程有別于傳統(tǒng)課堂的教授模式，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行隨機分組，應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺上完成布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，如觀看教師制作的課前準(zhǔn)備視頻、準(zhǔn)備課上學(xué)習(xí)資料、思考課中提出的問題、檢驗學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生帶著問題和學(xué)習(xí)目標(biāo)走進(jìn)課堂，增加學(xué)習(xí)動力。以學(xué)習(xí)小組為單位的方式可以加強學(xué)生的溝通能力和相互協(xié)作能力。在教學(xué)初期，教師要引導(dǎo)學(xué)生登錄學(xué)習(xí)自助平臺，熟悉使用操作平臺，對課程設(shè)置信息的相關(guān)內(nèi)容加以掌握。

2.2 課上教學(xué)

課上教學(xué)形式有兩種，即教師引導(dǎo)和翻轉(zhuǎn)課堂的形式。課程初期應(yīng)該以教師引導(dǎo)為主，使學(xué)生掌握一定教學(xué)知識，可以在學(xué)生具備一定的分析和設(shè)計能力后再展開翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式。教師引導(dǎo)方式是教師進(jìn)行課上任務(wù)分析，以小組總結(jié)討論的形式把學(xué)習(xí)問題提出，同時分析未考慮周全的原因，解答學(xué)生在課前學(xué)習(xí)中的疑問，指出本次課程中的重難點并進(jìn)行講解。在整個互動教學(xué)過程中，要檢查學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況，并安排下一次的課前學(xué)習(xí)任務(wù)。

翻轉(zhuǎn)課堂方式是學(xué)生小組在課堂上針對某一知識點展開討論，需要學(xué)生小組做好課前準(zhǔn)備，自行設(shè)計課上內(nèi)容方案。整個過程是以學(xué)生為學(xué)習(xí)活動的中心，教師是引導(dǎo)者和仲裁者。

2.3 課后知識延伸

督促學(xué)生在自主學(xué)習(xí)平臺上完成學(xué)習(xí)測試，提出課程設(shè)計項目設(shè)定，并讓學(xué)生思考討論新的解決思路和方案。數(shù)字電路課程是應(yīng)用性很強的課程，隨著時代的發(fā)展，它的電路實現(xiàn)方式也從小規(guī)模集成電路轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模集成電路，甚至是超大規(guī)模集成電路。課程設(shè)計項目的引入讓學(xué)生學(xué)會建立數(shù)字系統(tǒng)的整體觀念，使學(xué)生具備初步的電路設(shè)計能力和利用計算機輔助設(shè)計數(shù)字電路系統(tǒng)的基礎(chǔ)能力。

3 基于SPOC混合教學(xué)模式的數(shù)字電路教學(xué)實踐

本課程主要借助黑龍江大學(xué)自主學(xué)習(xí)平臺、中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站向?qū)W生提供更加豐富的學(xué)習(xí)資源。2017年9月，黑龍江大學(xué)推出了自主學(xué)習(xí)平臺和線上課程交互平臺，平臺可以提供視頻、語音、課件、在線測試等多方面功能。中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站是國內(nèi)建立較早的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，具有數(shù)千門課程學(xué)習(xí)資源。根據(jù)普通本科學(xué)校的學(xué)生特點與專業(yè)要求，結(jié)合學(xué)生培養(yǎng)方案，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生提供更加“接地氣”的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

以數(shù)據(jù)選擇器為例展開SPOC混合教學(xué)模式實踐。課前，通過自主學(xué)習(xí)平臺上傳與本節(jié)課程相關(guān)的學(xué)習(xí)視頻，并發(fā)布關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器的學(xué)習(xí)要求，如工作原理、具體應(yīng)用、產(chǎn)品型號、基本使用方法。同時，向?qū)W生推薦中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生做好課前學(xué)習(xí)準(zhǔn)備。課堂上，按照不同的分組抽簽決定各組講授內(nèi)容，隨機選定一位學(xué)生上前講解。在整個講解的過程中，每一位聽課的學(xué)生應(yīng)結(jié)合自己的準(zhǔn)備情況認(rèn)真記錄學(xué)習(xí)筆記，總結(jié)感受。教師由講授者變成了主持人，應(yīng)把握課堂大方向，對沒有講清楚的內(nèi)容加強引導(dǎo)，要對講解到的問題進(jìn)行糾正和總結(jié)，及時解答學(xué)生提出的問題，并對數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用進(jìn)行深入講解，用具體的應(yīng)用實例來講解設(shè)計方法。課后，要求學(xué)生用Multisim仿真和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計出多數(shù)表決器電路、家庭火災(zāi)報警控制系統(tǒng)，并通過電路實驗的方式搭建電路，觀察仿真結(jié)果和實驗結(jié)果是否具有一致性。在自主學(xué)習(xí)平臺上，要以小組為單位討論交流設(shè)計方案和設(shè)計經(jīng)驗。在以上教學(xué)行過程中，要對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行客觀公正地評分，評分由學(xué)生與教師共同進(jìn)行，增加學(xué)生的參與性。

4 SPOC教學(xué)模式的新特點

SPOC和 MOOC 相比具有更多優(yōu)點：人數(shù)可調(diào)控；學(xué)生均為同年級的在校生；可實施在線視頻作業(yè)和設(shè)計性作業(yè)；可進(jìn)行線上線下教學(xué)和討論。對于技術(shù)的發(fā)展不能簡單排斥，也不能靠硬性約束，要更新教學(xué)模式，使學(xué)生由單純地聽課變成課堂的主要參與者，甚至是主導(dǎo)者。

第一，可利用的課程資源豐富。在授課過程中，SPOC可以利用 MOOC資源制作出較好的課程素材，避免由于教師教學(xué)水平存在差異而影響教學(xué)質(zhì)量。教師不是MOOC視頻中的主要授課教師，教師可以有更多時間投入到課堂教學(xué)內(nèi)容延伸，并進(jìn)行應(yīng)用性內(nèi)容訓(xùn)練。教師要完成的不僅僅是教學(xué)內(nèi)容的傳授，更多的是組織課堂分組討論，幫助學(xué)生解決電路分析和設(shè)計過程中遇到的難點，為學(xué)生提供個性化指導(dǎo)。第二，完課率高。根據(jù)網(wǎng)站注冊人數(shù)與完課人數(shù)的統(tǒng)計，在MOOC網(wǎng)站的注冊學(xué)習(xí)者中，真正能做到完課的比例一直很低(小于20%)，而SPOC具有線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，進(jìn)行線上學(xué)習(xí)的同時還要完成校內(nèi)課程的考核，完課率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MOOC網(wǎng)站。第三，因材施教。SPOC單個課堂的學(xué)生人數(shù)較少，教師有足夠的時間照顧到每個學(xué)生。第四，保證出勤率。出勤率是反映教學(xué)設(shè)計優(yōu)劣的一面鏡子，也是學(xué)生學(xué)習(xí)專注度的重要體現(xiàn)。SPOC可以明確或隱含地給予學(xué)生一定壓力，這對于自我約束能力不強的學(xué)生是有利的。這種課程線下線上相結(jié)合的考評方式，使學(xué)生不再敢通過掛機方式完成課程學(xué)習(xí)。

5 結(jié)語

SPOC的教學(xué)方式保留了MOOC學(xué)習(xí)的大部分優(yōu)點，節(jié)約了教學(xué)時間。在進(jìn)行MOOC學(xué)習(xí)的同時，可以通過其他方式(超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺在線研討、翻轉(zhuǎn)課堂、課堂分組討論)來實現(xiàn)SPOC教學(xué)，即“SPOC= MOOC+課堂交互”的模式。通過在SPOC課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生的知識內(nèi)化效率大幅提高。