計算機硬件類課程在線課堂探索與分析

楊曦晨

（南京師范大學，南京 210023）

課堂是學校教育培養(yǎng)人最重要、最有效的陣地[1]。近年來，在線課堂在高校教學中的地位愈發(fā)重要，確保在線課堂質量以實現線上線下課堂的實質等效是高校教學中的重要問題[2]。高校授課教師負責教學的設計、組織和管理，高質量課堂管理是在線課堂教學質量的重要保障[3]。在線課堂管理需要在課堂組織、教學過程、教學資源和質量評價等多個角度進行規(guī)劃。在線課堂需要使用配套的軟件，教師與學生對在線課堂軟件環(huán)境與功能的熟悉程度會影響學生對課堂知識的掌握[4]。在線課堂中授課教師無法直接觀察學生的聽課狀態(tài)，需要借助額外的互動才能了解學生的學習情況，所以必須盡可能地保障學生的課堂關注度以確保學生對課堂知識的接受度。同時，教師需要針對在線課堂設計合理的授課節(jié)奏與講稿來提高學生課堂關注度[5]。

硬件是軟件、人工智能及智慧城市等行業(yè)發(fā)展的基礎，培養(yǎng)優(yōu)質的硬件類人才符合國家發(fā)展需求，能夠有效補充國家相關崗位缺口。計算機硬件類課程相對于其他專業(yè)課存在內容偏難、就業(yè)關注度缺失，以及學生缺少興趣等問題。教師在進行計算機硬件類課程的教授時需要保障學生對硬件類崗位的興趣并協助學生調整職業(yè)生涯規(guī)劃，從根源上加強學生對硬件類課程的興趣。同時，高校育人思想品德為先，在線課堂中教師需要對學生進行適當的引導，以課堂教學為切入點將思政教育融入課程教學和改革中，踐行價值引領和專業(yè)技能傳授的融合思政育人理念[6-7]。

一 問題的提出

（一）在線課堂的軟硬件支持

相對于線下課堂，在線課堂無法直接與學生形成面對面交互，這就需要教師在熟悉相關技術支持的前提下持續(xù)解決課堂中知識傳授以及互動等存在的問題。因此，在線課堂管理中遇見的第一個挑戰(zhàn)就是如何熟練掌握在線教學所涉及的平臺、軟件與課堂中涉及的各類硬件設備[8]。如圖1 所示，教師需要全面考慮在線課堂目標，選擇適用的軟硬件并進行課堂規(guī)則設計。當前存在眾多可用于在線授課的軟件[9]，包括騰訊會議、QQ 群語音、學堂在線及雨課堂等。計算機硬件類課程教師授課前應該充分了解軟件之間的功能差異選定在線課堂軟件。硬件是軟件功能實現的基礎，例如，在線課堂的順利開展需要話筒支持授課語音的傳遞；手寫板支持必要的板書；攝像頭支持課堂交互與簽到。教師只有熟悉硬件才能最大化地發(fā)揮軟件的功能。除了常規(guī)功能，教師還需要針對課程內容配備相關硬件設備以實現必要的文件共享和課堂節(jié)奏的控制。

圖1 在線課堂軟硬件支持

（二）計算機硬件類在線課堂的挑戰(zhàn)

硬件類課程需要大量的演示方能保證相關硬件運行原理的準確講授，在線課堂中教師缺少豐富的演示手段以完全展示硬件的工作原理。當前，大部分高中生不具備較好的硬件基礎，硬件類課程對于大部分學生存在難以理解的問題。即便當前在線課堂已配套大量的軟硬件，在線課堂中教師如何清楚地講授硬件工作流程并準確掌握學生對知識的接受程度是計算機硬件類在線課堂的一個挑戰(zhàn)。當前硬件類崗位的信息在公共平臺熱度較低，學生對硬件類崗位的就業(yè)信息缺乏了解，使得學生對于硬件類課程缺少興趣，進而很難保證學生對課堂的關注度。通過在在線課堂中加入恰當的職業(yè)生涯規(guī)劃能夠喚醒學生的職業(yè)規(guī)劃主體意識，從而在遇見課程難題時能夠擺正心態(tài)更有效地克服困難，主動參與課堂[10]。同時，課堂中知識點講授不清晰會導致學生課堂專注度下降。硬件類在線課堂中如何在課堂方案設計中加入一定的職業(yè)生涯規(guī)劃和硬件類崗位的介紹以提高學生對課堂的主動關注度是硬件類在線課堂的另一個挑戰(zhàn)?？偨Y以上，計算機硬件類在線課堂面臨的挑戰(zhàn)如圖2 所示。在線課堂教師應該明確計算機硬件類課堂面臨的問題，用更豐富的演示手段以確保知識傳授的清晰明確，同時設計更適用的在線課堂方案以提高學生對課堂的關注度。通過解決計算機硬件類課堂所面臨的挑戰(zhàn)，教師能夠有效保障在線和線下課堂的實質等效，確保在線課堂質量。

圖2 計算機硬件類在線課堂的挑戰(zhàn)

二 計算機硬件類在線課堂分析

研究者結合高校計算機硬件類在線課堂的教學實踐，綜合兩個學期授課期間對學生的調研結果分析計算機硬件類在線課堂質量的影響因素，具體結果如圖3 所示。

（一）軟硬件對在線課堂的影響分析

傳統(tǒng)線下課堂授課通常采用講稿結合板書的方式來進行知識點展示，教師同步觀察學生在課堂中的學習狀況以控制課堂節(jié)奏。然而在線課堂無法直接進行板書和及時掌握課堂學生狀態(tài)。授課教師需要利用合適的軟硬件設備以保障課堂授課質量。因此，教師在進行課程教學前需熟悉在線課堂所涉及軟件的功能，依據軟件功能與課堂實際需求進行在線課堂流程設計實現課堂流暢度的有效提高。本研究課程授課所采用的軟件是QQ 群分享和騰訊會議。通過對軟件功能的詳細了解，這兩個軟件可以實現課程講稿的內容分享、課堂語音和文字交流、板書共享、課堂簽到以及課堂作業(yè)提交。這些功能能夠基本滿足在線課堂的功能需求。依據研究實踐，在基本硬件外設如鍵盤和鼠標之外，配備寫字板和翻頁筆能夠有效提高課堂中板書和講稿展示的流暢性。同時對在線課程所涉及硬件設備的熟練使用能夠幫助授課教師實現在線課堂節(jié)奏的控制。學生作為課堂知識的接受方對軟硬件的熟悉程度也會影響課堂知識的接受度。通過相關課程在線課堂實踐發(fā)現，在線課堂的前幾節(jié)課會出現學生由于對軟件不熟悉所導致的遲到情況。同時，學生不熟悉軟件也會導致課程進度的不連貫，影響學生的課堂體驗。為了保障在線課堂的授課節(jié)奏，在開課前，授課教師需要為學生做好軟件使用的輔導工作。實踐發(fā)現，在對學生進行軟件使用輔導后課堂流暢性有了明顯提升，課堂互動時由于軟件操作導致的等待時間有所減少。

綜上所述，在線課堂開展前授課教師應提前熟悉課程所涉及的軟件和硬件。同時，授課教師應給班級同學提前做好課程培訓，幫助學生掌握軟件功能與軟件在課堂中的使用流程。授課教師和課堂學生對軟件和硬件的熟練掌握會保障在線課堂節(jié)奏。

（二）計算機類硬件課程在線課堂講稿與授課節(jié)奏設計

計算機硬件類課程專業(yè)知識點較難理解，在線課堂由于缺少直接的板書手段和課堂交互，課堂中學生無法良好地吸收課堂知識點。針對這點，在線課堂授課前需要重新設計授課講稿，制作硬件結構展示動畫。通過在線課堂實踐發(fā)現適當的講稿動畫可以對硬件結構進行更清楚地展示，并且講解動畫能夠在一定程度上替代板書的作用。另一方面，在線課堂中由于學生長期盯著屏幕，容易造成眼部疲勞，難以長時間集中注意力。課后對學生的調研發(fā)現，將在線課堂授課環(huán)節(jié)分解為小時間段能夠使學生更好地專注于課堂且不會過度疲勞。同時，互動環(huán)節(jié)的存在導致學生很少出現掛機的情況。另外，相關行業(yè)短視頻的播放能夠方便學生在短時間內了解課程相關行業(yè)的動態(tài)，為后續(xù)課堂中教師開展職業(yè)生涯規(guī)劃的介紹做好知識儲備。

綜上所述，在線課堂開展前授課老師應根據在線課堂實際情況調整課堂講稿，在講稿中加入適當的動畫以便課堂中硬件工作原理講解。在線課堂組織時應該調整課堂節(jié)奏與線下課堂節(jié)奏形成區(qū)別，通過將原本的長時間連續(xù)授課分解為多個小時間段，并在授課間隙中加入適當的互動環(huán)節(jié)以確保學生課堂的專注度。

（三）計算機類硬件課程興趣引導

當前計算機方向的熱門崗位主要集中在互聯網行業(yè)，同時計算機方向的網絡爆點大部分是人工智能方向的新聞。這就導致高校學生對硬件類相關行業(yè)的發(fā)展不熟悉，學生的就業(yè)規(guī)劃主要傾向于互聯網或人工智能行業(yè)。通過課堂實踐調研發(fā)現學生對于課程興趣的高低具有一定的就業(yè)導向，學生對硬件類課程興趣不高會影響學生的課堂注意力。因此，授課教師在課堂中應做好學生的興趣引導，為學生提供有效的信息獲取渠道。在線課堂中教師需要結合自身的專業(yè)對網絡論壇與短視頻平臺的文字和視頻資源進行收集和篩選，在專業(yè)內容授課間隙利用在線軟硬件平臺為學生進行介紹。在線課堂實踐表明，相較于教師單方面的講解，學生對于網絡收集的行業(yè)視頻具有更高的接受度。在了解行業(yè)發(fā)展趨勢之后，學生對課堂內容的求知欲有了明顯提升，部分學生針對性調整了自己的職業(yè)規(guī)劃。另一方面，教師對相關內容篩選規(guī)則的控制能夠為高校課程思政建設提供有效支撐。

綜上所述，在線課堂的組織過程中，教師在做好專業(yè)知識教授的同時應該做好學生的興趣引導工作，收集最新的行業(yè)發(fā)展動態(tài)，協助學生調整職業(yè)生涯規(guī)劃。同時，課程教師應該做好資源的篩選工作，為課程的思政建設做好支撐。

（四）在線課堂授課質量的控制

在線課堂與線下課堂在課堂組織、互動及成績評判上均存在差異。因此，需要針對在線課堂設計客觀的質量管理方案以控制課堂質量。在線課堂相對于線下課堂能夠更多地進行課堂回溯，教師應該針對每一段的授課內容設計相應的階段性測試并實時統(tǒng)計測試成績。考慮到在線課堂交互方式與線下課堂存在差異，教師需要在熟悉在線課堂軟件的基礎上利用語音以及交互等功能設計課堂互動環(huán)節(jié)，實現更好的知識分享。同時，教師無法在線上直接掌握學生的學習動態(tài)，教師應該設計多層管理結構實現學生學習情況的準確掌握。相關課程實踐表明，教師與班級班委建立緊密聯系能夠有效把握班級學生的學習動態(tài)。在線課堂中，教師結合課堂內的線上互動及課堂外的班委溝通，能夠系統(tǒng)地掌握課堂學生的狀態(tài)以便及時調整在線授課節(jié)奏。另一方面，考慮到計算機硬件類課程都包含實驗部分，在線課堂中教師需要規(guī)范的實驗報告和實驗源碼質量考查策略。

綜上所述，授課教師應該在課堂練習、課堂互動、學習動態(tài)掌握及實驗規(guī)范等多個角度進行針對性設計以保障在線課堂的授課質量。

三 在線課堂管理討論

傳統(tǒng)課堂中教師作為知識的傳授者擁有課堂管理的權力，學生作為知識的接受者受到教師所規(guī)定課堂行為邊界的限制。這種教師主導的課堂管理由傳統(tǒng)的師生關系賦予合法性，以下圍繞圖4 對在線課堂管理進行討論。

圖4 在線課堂管理討論

（一）在線課堂規(guī)則控制

在線下課堂開展的過程中，教師對于課堂規(guī)則的制定是被學生自然接受的。學生一直以來在課堂中形成的慣性導致其意識不到控制的存在，學生很少有與教師進行協商以調整課堂規(guī)則的想法。在線下課堂教師可以通過學生的實時反饋了解當前課堂行為規(guī)則的適用性并進行課堂規(guī)則的調整。例如，線下課堂中在進入下一個知識點的講授之前，教師在未提前通知學生的情況下對課堂知識點進行提問后，教師能夠根據學生的回答情況決定是對之前的知識點進行重點回顧還是簡單點評。可見，線下授課時教師處于課堂管理的主導地位，課堂的實時反饋可以為課堂管理提供足夠的參考信息，協助后續(xù)教學工作的順利開展。

在線課堂中教師與學生處于不同的空間，教師無法實時掌握學生的動態(tài)，這就導致教師對課堂掌控力的下降。在線課堂開展的過程中常會發(fā)現存在學生課堂掛機、互動參與度低的情況。教師即便通過點名提問發(fā)現學生不在課堂，學生總能以網絡卡頓或軟件問題等理由進行解釋，而教師缺乏直接的手段去辨別相關情況的真實性。另外，由于傳統(tǒng)課堂中學生習慣由教師掌握課堂節(jié)奏，學生很少主動提出意見而是優(yōu)先選擇順從教師的規(guī)則，因此，在線課堂中教師難以從學生處直接獲取課堂的真實意見。

綜上所述，教師應制定在線課堂的適用規(guī)則以保障在線課堂質量。首先，為了確保在線課堂的參與度，教師可以利用軟件平臺隨機不定時打開攝像頭觀察學生上課狀態(tài)。同時，教師可以制定平時分評價標準，將每次狀態(tài)檢測的情況轉化為學生相應的平時分，以此鼓勵學生提高專注度。在線課堂實踐發(fā)現這種方式能夠有效提高學生的實際在線率。其次，教師可以通過制定課堂規(guī)則將課堂練習、互動回答等行為全部與學生的平時分建立聯系。通過這種方式學生會潛移默化地了解課堂有價值行為，進而提高課堂積極性。通過對在線課堂規(guī)則的不斷調整，教師能夠建立在線課堂的行為標準，并促使學生逐漸接近這些標準，進而控制在線課堂的授課質量。

（二）在線課堂節(jié)奏控制

線下課堂按照下課鈴被分為授課與休息時間。每節(jié)課所需教授的內容按照學期周歷進行分解設置，很少需要教師進行突發(fā)調整。線下課堂中由教師主動把控節(jié)奏，學生被動地接受授課節(jié)奏。相關在線課堂實踐發(fā)現，課堂所涉及的軟件、硬件與學生反饋都會形成影響課堂節(jié)奏的突發(fā)事件。課堂采用的軟件平臺由于自身或網絡原因所形成的卡頓會導致在線課堂幾分鐘到十幾分鐘的進度停滯。教師所采用的話筒或攝像頭等硬件設備的故障也會導致在線課堂節(jié)奏的不連貫。另外，在線課堂無法像線下課堂一樣獲得學生的實時課堂互動反應，學生開麥、開攝像頭等操作也都需要整體課堂停下來進行等待。教師作為課堂節(jié)奏的主要控制者需要做出正確的反應以解決這些問題。

在線課堂涉及知識點講授、知識點回顧、課堂互動以及課后練習等不同環(huán)節(jié)，教師需要為不同環(huán)節(jié)分配合理時長以形成更好的課堂節(jié)奏。通過課堂實踐對學生的訪談了解到，教師設計更好的課堂節(jié)奏能夠提高學生對課堂節(jié)奏的認可度。教師需要足夠的認可度以確保能夠獲得學生足夠的配合，實現課堂時間利用率的提高。

（三）在線課堂行為邊界管理

教師和學生是課堂的主要參與者，不同參與者在課堂中應該有一定的行為邊界。教師的主要行為是教授課程知識、進行課堂互動、設計實驗方案、制作課后練習題，以及設計期中期末試卷。學生的主要行為是聽課、參與課堂互動、完成課堂實驗、完成課后練習，以及參與期中期末考試。教師依靠合理的課堂規(guī)則獲得課堂邊界控制的主動權。學生對課堂行為邊界的把控較弱，但是也需要學生提出合理的修改意見實現課堂邊界的優(yōu)化。

在線課堂依然存在學生抵抗課堂邊界的個體事件。學生在課堂邊界的約束下依舊保有一定的行為自由，其中最典型的是個人注意力的分配。教師可以強制學生參與課堂，但是教師缺乏有效的方式以避免學生“人在心不在”的情況。在線課堂中，受限于軟件功能和網絡帶寬無法實現課堂中所有學生同步打開攝像頭，所以教師無法通過觀察學生上課狀態(tài)了解學生的注意力是否在課堂中。在線課堂實踐中發(fā)現學生注意力屬于私人控制范疇，會受到學生自身疲勞程度與當天狀態(tài)好壞等情況的影響，教師缺乏直接的控制方式。在線課堂教師應通過更多的互動環(huán)節(jié)與測試環(huán)節(jié)設置學生行為邊界，盡可能保證課堂中學生的專注度。

教師對課堂邊界的管理本質是教師個人的經驗行為，不可避免地存在考慮不全面的情況。教師設計課堂邊界時需要同時考慮學生的個體意見及可能出現的群體調整意見。課堂實踐研究發(fā)現，常見的群體性意見往往集中在課后工作量和課程內容安排上。線下課堂中，教師能夠與學生在課堂進行統(tǒng)一提問，學生可以直接匿名給出回饋。通過這種方式教師可以及時掌握學生對于作業(yè)和課程進度的意見。但是在線課堂中教師可以通過賬號很容易辨別意見反饋方的身份，這會導致集體意見反饋時學生只說好話。因此，在線課堂組織時應該設計更為合理的意見反饋渠道以保證教師能夠真實了解學生的群體意見，進而優(yōu)化課堂邊界。通過在線課堂實踐，多層反饋結構是較為合適的方式。教師可以先與班委進行溝通，再由班委收集學生的意見反饋，最后，班委整理好意見與教師進行溝通。通過這樣的方式教師無法直接知道是哪位同學的意見，這就達到了匿名方式的效果，最大程度地降低了學生擔心課堂意見反饋對自己課程分數造成負面風險，方便學生形成真實的集體意見。這種多層的結構能夠避免教師與學生直接交流的尖銳感，更利于教師接受學生的集體意見。

教師和學生是課堂邊界制定的參與者，學生的個體反饋和集體反饋都能為邊界的制定提供有效意見。教師應該全面權衡學生意見和課堂實際情況以實現課堂邊界優(yōu)化調整。

（四）在線課堂互動體系

課堂中教師與學生互動的主要目的在于進行知識傳授和課堂組織，具有知識性和交流性兩個特性。在課堂實踐中發(fā)現學生的初次互動大多是為了獲得平時分屬于被動的分數驅動，所以課堂互動具有一定的強制特性。教師應該設置合適的課堂規(guī)則吸引更多的學生參與課堂互動引導學生參與課堂學習，并通過持續(xù)的激勵引導學生形成互動習慣。

國內學生的學習成長環(huán)境導致學生習慣于沉默地傾聽教師授課，被動等待教師提問再進行課堂互動。在線課堂中教師無法直接看見學生的表情和動作以實時了解學生對之前知識點的掌握情況，教師設計課堂互動的可參考信息較少。在線課堂需要設計更為合理的互動規(guī)則以提高學生的互動頻率與主動性。教師需要為學生提供更充足的發(fā)言機會，保障學生的發(fā)言自由。在線課堂可以避免采用點名回答問題的互動形式，這種形式會讓學生習慣性地形成被動等待點名的習慣。在線課堂實踐發(fā)現適當的內容擴展往往會更受歡迎，課堂氛圍更為熱烈。因此，課堂互動問題的設計應該具有一定的開放性以提高學生的互動欲望。同時，當前學生具有更高的自主意識，課堂互動時不應該由教師單方面總結點評，這種單向的互動方式會導致學生的不平等感，降低學生的參與欲望。

在線課堂應該培養(yǎng)學生新的互動交流習慣，利用軟硬件平臺記錄交流數據形成互動體系的動態(tài)調整。最終有效提高課堂互動交流的頻率與效率，并能夠形成有效的質量監(jiān)督。

四 討論與分析

依據在線課堂實踐發(fā)現在線課堂與線下課堂的管理存在一定的差異，圖5 列出兩類課堂的差異主要存在于課堂簽到、課堂狀態(tài)把控、課堂互動方式、課堂節(jié)奏控制和課后回顧。

圖5 在線課堂與線下課堂的管理差異

課堂簽到：線下課堂的簽到通常采用點名方式。在線課堂由于網絡和軟件的限制無法同步打開所有學生的攝像頭，同時，規(guī)模較大的群體語音也會導致課堂卡頓。因此，在線課堂難以完全對應到具體的學生以實現學生一對一簽到。

課堂狀態(tài)把控：線下課堂教學時，教師能夠通過學生的表情等信息直接了解學生的學習狀態(tài)。在線課堂中教師由于無法直接面對學生，所以無法直接通過學生的上課狀態(tài)了解學生是否專注于課堂以及學生對教學內容的掌握情況。

課堂互動方式：線下課堂教師一般通過課堂提問和課堂測試與學生進行直接互動，直接掌握學生的學習狀態(tài)并了解學生對課堂的建議。在線課堂的互動需要設計合理的課堂規(guī)則，在規(guī)則邊界內借助軟件和硬件實現互動。

課堂節(jié)奏控制：線下課堂通常按照固定時間間隔進行課程內容安排，通常不會有意外情況需要臨時調整課堂節(jié)奏。在線課堂由于軟硬件限制，課堂中意外事件的產生概率較高，教師常需要依據實際情況臨時調整課堂節(jié)奏。

課后回顧：線下課堂一般通過開課前的提問以及課后作業(yè)的講解便可以完成所有課程內容的回顧。在線課堂由于條件限制，教師很難實現班級所有學生的內容回顧。教師需要進行多層結構設計，有效把控學生對知識的掌握情況。

在線課堂是本科教學正常進行的必要保障，在線課堂在開展時應該充分考慮與線下課堂的差異，針對授課內容設計恰當的在線課堂規(guī)則以保證線上課堂與線下課堂的實質等效。另外，在線課堂需要充分利用相關的軟件和硬件并針對知識教授與課堂交流進行專門的流程設計。通過有效的課堂管理能夠幫助教師更好地把控課堂中知識傳授的質量。同時，在線課堂需要建立更好的課堂質量反饋渠道，約束課堂中教師和學生的行為。

五 總結與反思

全面提高人才培養(yǎng)能力是我國建設高水平本科教育的重點，而提升本科課堂教學質量是提升人才培養(yǎng)能力的重要途徑。在線課堂中大部分流程都是通過軟件進行展開，所有的文字交流和互動記錄都能夠被有效記錄，所以，在線課堂能夠更好地記錄課堂過程并進行課堂質量客觀評價。在線課堂開展中教師應設置合理的課堂邊界，把握課堂節(jié)奏，建立合理的課堂體系，提高教師對課堂的控制力，最終實現課堂的有效控制。

計算機硬件類課程涉及軟硬件結合，相對較難理解。同時，學生對硬件類相關行業(yè)的發(fā)展不是很了解，這就導致學生對于相關課程在潛意識里面缺乏重視。在開展計算機類硬件課程時教師應該做好學生的興趣引導并協助學生了解硬件類行業(yè)規(guī)劃，進而提高學生的課堂興趣并營造更開放的課堂氛圍，最終達到更好的教學效果。

在線課堂在互動、測試與過程記錄方面能夠作為后疫情時代線下課堂的有效補充。在教師和學生均能熟練使用在線課堂軟硬件的前提下，高校后續(xù)授課活動中可以深入開展多元化教學，讓教學活動突破課堂的限制。教師和學生可以通過設計合適的課堂結構，選用適當的軟硬件平臺形成課前知識點預習、課中實時練習、課后知識點回顧，以及課后難點互動共同組成的課堂閉環(huán)，更好地確保課堂質量。