數(shù)字電子技術(shù)課程“MOOC-Inside”混合式教學(xué)改革

張 寶，袁 煒，胡 琦，吳 饒，鄧超凡

（淮南師范學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，安徽 淮南232000）

0 引言

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)日益發(fā)展和普及，教育領(lǐng)域和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的融合度不斷深入，高校的教學(xué)方式也在不斷探索與改革，線上教學(xué)成為高等院校教學(xué)改革的新模式，提升教學(xué)質(zhì)量的重要手段[1-3]。慕課教育思想起源于1962 年的美國(guó)斯坦福大學(xué)，近十年得到快速發(fā)展，中國(guó)高校對(duì)慕課的教育研究與實(shí)踐開(kāi)始于2012 年。根據(jù)教育部統(tǒng)計(jì)，截止到2019 年8 月底，上線慕課數(shù)量增加到1.5 萬(wàn)門，慕課學(xué)習(xí)人數(shù)增加到2.7 億人次。隨著慕課的不斷增加，需要教育工作者利用好慕課配合新工科建設(shè)進(jìn)行深入改革，整合優(yōu)質(zhì)的數(shù)字教育資源，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科類別課程的精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)實(shí)施[4-7]。

本文以電氣類專業(yè)開(kāi)設(shè)的《數(shù)字電子技術(shù)》（簡(jiǎn)稱“數(shù)電”）課程為教學(xué)改革實(shí)施科目，該課程理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，數(shù)字化教育資源豐富，采用“MOOCInside”模式進(jìn)行線上線下混合教學(xué)，依托翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)，促使學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題，激勵(lì)學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)創(chuàng)造力。

1 慕課教學(xué)資源設(shè)計(jì)

數(shù)電課程傳統(tǒng)主要采用教師講學(xué)生聽(tīng)的教學(xué)模式很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)激情[8]，因此，為了提升教學(xué)效果，轉(zhuǎn)變成老師作為引導(dǎo)者，學(xué)生深度參與教學(xué)環(huán)節(jié)的模式教學(xué)。

充分利用現(xiàn)有的數(shù)字教學(xué)資源，加上課堂引導(dǎo)可以增加學(xué)生參與度。靈活收集組織校內(nèi)資源、跨校資源，本人在數(shù)電課程教學(xué)中設(shè)計(jì)的慕課內(nèi)容有：

（1）在教學(xué)平臺(tái)網(wǎng)站中引入本?；蚱渌咝５慕虒W(xué)視頻連接或視頻文件；

（2）數(shù)電PPT 教案，教案中包含教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)、實(shí)踐操作注意事項(xiàng)；

（3）實(shí)驗(yàn)仿真案例搭建與講解視頻，如利用Multisim 軟件選擇74LS151 芯片搭建數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用仿真，并介紹實(shí)驗(yàn)原理、理論與實(shí)踐之間的異同點(diǎn)等；

（4）在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中展示常見(jiàn)的芯片與功能介紹；

（5）展示數(shù)電相關(guān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)案例，如利用數(shù)電知識(shí)解決乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì)等；

（6）任課教師錄制重難點(diǎn)講解視頻，時(shí)間盡量控制在15 min 左右。

MOOC 平臺(tái)應(yīng)包含在線作業(yè)布置，在線測(cè)試，其中作業(yè)和測(cè)試題可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)采用系統(tǒng)根據(jù)習(xí)題庫(kù)自動(dòng)生成，批改的方式可以選擇教師批改或?qū)W生互改相配合的模式，實(shí)現(xiàn)以減輕教師壓力，以及增加學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)的主導(dǎo)作用。

2 線下翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，老師為教學(xué)活動(dòng)中起主導(dǎo)作用，學(xué)生一般不敢及時(shí)向老師反映自己的困惑，主要原因有：數(shù)電課時(shí)緊張，打斷老師的教學(xué)過(guò)程，影響進(jìn)度，擔(dān)心老師發(fā)脾氣；沒(méi)有提前預(yù)習(xí)，課堂上接受新知識(shí)能力不足，還需課下消化鞏固；不能很好的表述自己的困惑；由于知識(shí)的連貫性，前邊知識(shí)沒(méi)掌握，本節(jié)課內(nèi)容聽(tīng)不懂，擔(dān)心會(huì)被諷刺等。

采用“MOOC-Inside”教學(xué)方式，主要傳授知識(shí)的教學(xué)過(guò)程在網(wǎng)絡(luò)中，消化知識(shí)在上課前完成，根據(jù)數(shù)電學(xué)科的實(shí)踐性與應(yīng)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，線下教學(xué)主要是幫學(xué)生解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，鞏固知識(shí)。

本人在數(shù)電課程線下教學(xué)中設(shè)計(jì)如圖1 所示：教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容引入課堂，針對(duì)學(xué)生完成MOOC學(xué)習(xí)后提出的問(wèn)題進(jìn)行解答，講解知識(shí)點(diǎn)并解釋分析應(yīng)用案例，學(xué)生根據(jù)理解掌握情況找出應(yīng)用案例并分組分析討論，學(xué)生組織語(yǔ)言進(jìn)行總結(jié)討論結(jié)果，老師總結(jié)點(diǎn)評(píng)，最后布置任務(wù)。

圖1 線下教學(xué)設(shè)計(jì)模式

如講解數(shù)電中555 定時(shí)器知識(shí)的應(yīng)用時(shí)，引入生活中的案例。555 定時(shí)器的應(yīng)用功能之一為定時(shí)，引出玩具電子槍的設(shè)計(jì)，電子槍的工作過(guò)程為：扳動(dòng)開(kāi)關(guān)，電子槍發(fā)出聲音。電子槍的工作原理為：開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)出信號(hào)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，信號(hào)繼續(xù)輸出一段時(shí)間后停止。其中繼續(xù)輸出信號(hào)的時(shí)間可以采用555 定時(shí)器進(jìn)行控制。在此例中可以提出兩個(gè)問(wèn)題：一是，電子槍發(fā)出聲音時(shí)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)后再次閉合開(kāi)關(guān)，問(wèn)發(fā)出聲音的時(shí)間是定值還是第二次閉合開(kāi)關(guān)后重新計(jì)時(shí)并解釋設(shè)計(jì)原理；二是，如何改變電子槍發(fā)出聲音的時(shí)間。學(xué)生通過(guò)分析討論說(shuō)出答案，老師講評(píng)并引導(dǎo)學(xué)生找出555 定時(shí)器的其他運(yùn)用，學(xué)生經(jīng)過(guò)分析討論總結(jié)利用555 定時(shí)器設(shè)計(jì)一組循環(huán)彩燈。

線下教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生善于思考、主動(dòng)交流、提出問(wèn)題、回答問(wèn)題的能力。課堂上老師與同學(xué)們共同交流、學(xué)習(xí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生更好的吸收知識(shí)、鞏固知識(shí)，為完成實(shí)踐操作做準(zhǔn)備。

3 “MOOC-Inside”混合教學(xué)模式下實(shí)踐教學(xué)

依靠常規(guī)的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為落實(shí)新工科建設(shè)理念，采用理論與實(shí)踐并重的方式教學(xué)，根據(jù)課堂上對(duì)實(shí)踐應(yīng)用的可行性分析結(jié)果，安排學(xué)生課下實(shí)踐調(diào)研、仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)物制作等，學(xué)生自主選擇團(tuán)隊(duì)成員以及人數(shù)。

根據(jù)課堂上學(xué)生提出的循環(huán)彩燈控制器設(shè)計(jì)，老師給出設(shè)計(jì)要求：利用555 定時(shí)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，采用74HC4511 譯碼器驅(qū)動(dòng)7 段式數(shù)字顯示器，利用多色發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮實(shí)現(xiàn)循環(huán)彩燈。在實(shí)踐操作前明確目的、實(shí)踐過(guò)程、操作方法、安全事項(xiàng)等。學(xué)生完成實(shí)物制作如圖2 所示。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)教會(huì)學(xué)生如何處理，如可以采用課堂探討、咨詢同學(xué)老師、利用網(wǎng)絡(luò)資源查找等方式解決，實(shí)踐操作完成后，應(yīng)及時(shí)把實(shí)踐轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)總結(jié)分析報(bào)告，并鼓勵(lì)學(xué)生撰寫專利、論文和參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽、電子設(shè)計(jì)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+比賽等。

圖2 實(shí)物產(chǎn)品展示

4 教學(xué)改革效果

首批進(jìn)行數(shù)電教學(xué)改革的學(xué)生在一年之內(nèi)，已取得階段性成果。

（1）學(xué)生能根據(jù)所學(xué)知識(shí)用于實(shí)踐，工科專業(yè)認(rèn)同感有較大的提升；

（2）在動(dòng)手能力上有較大的提升，表現(xiàn)在可以根據(jù)期間說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)電路、對(duì)數(shù)電相關(guān)電子產(chǎn)品認(rèn)識(shí)并會(huì)設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)并會(huì)使用相關(guān)工具；

（3）經(jīng)教學(xué)改革的學(xué)生通過(guò)培訓(xùn)后參加“西門子杯”智能制造挑戰(zhàn)賽、飛思卡爾智能車競(jìng)賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽等獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、全國(guó)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省特等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、省一等獎(jiǎng)8 項(xiàng)、省二等獎(jiǎng)7 項(xiàng)、省三等獎(jiǎng)3 項(xiàng)的好成績(jī)。

5 結(jié)束語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)建設(shè)新工科的核心思想，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的工科大學(xué)生為目的，教師需轉(zhuǎn)變固有的教育理念，要提高專業(yè)技術(shù)水平，了解社會(huì)科技發(fā)展現(xiàn)狀與方向，熟練運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段。

《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，影響到學(xué)生今后的專業(yè)課學(xué)習(xí)以及專業(yè)興趣和愛(ài)好的培養(yǎng)。為實(shí)現(xiàn)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的教學(xué)改革，需從線上MOOC 設(shè)計(jì)、線下翻轉(zhuǎn)課堂、線下實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握基本理論知識(shí)并具有創(chuàng)新實(shí)踐能力，能很好的應(yīng)用到工程實(shí)踐中。