基于SPOC教學模式的數字電路課程教學探索

王云霞，柴志軍，劉明亮

(黑龍江大學 電子工程學院，哈爾濱 150080)

1 基于SPOC教學模式的數字電路課程概述

數字電路課程是工科電氣信息大類專業(yè)的專業(yè)基礎課，是學習電子科學與技術、電子與信息工程、通信工程、自動控制、集成電路設計、電氣工程及其自動化、計算機工程等方面專業(yè)知識的基礎課程。數字電路課程的主要任務是引導學生以工程應用為目的，學習數字電路的構成原理、常用邏輯電路的組成、組合邏輯電路和時序邏輯電路應用、D/A和A/D轉換電路的應用方式，進而形成分析和設計數字系統(tǒng)的基本能力。根據現(xiàn)有數字電路的發(fā)展，本課程教學內容中也涉及了可編程器件的硬件描述語言——VHDL，并用VHDL設計數字電路和系統(tǒng)，使學生具有初步的電路設計能力，為進一步的電路應用打下良好基礎。

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相結合的混合式教學模式，既可以有效引入國內外名校的優(yōu)秀課程資源，又可以根據本校的特點設定目標，以免名校MOOC課程資源與本校課程目標、教學對象，課程難度等方面不匹配。這種混合式教學模式充分發(fā)揮了教師在教學過程中的主導性，增加了靈活多樣的教學模式，學生在學習過程中提高了參與度和積極性。

2 基于SPOC的混合教學模式建立

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

2.1 課前準備

這一過程有別于傳統(tǒng)課堂的教授模式，教師引導學生進行隨機分組，應在網絡自主學習平臺上完成布置的學習任務，如觀看教師制作的課前準備視頻、準備課上學習資料、思考課中提出的問題、檢驗學習效果，使學生帶著問題和學習目標走進課堂，增加學習動力。以學習小組為單位的方式可以加強學生的溝通能力和相互協(xié)作能力。在教學初期，教師要引導學生登錄學習自助平臺，熟悉使用操作平臺，對課程設置信息的相關內容加以掌握。

2.2 課上教學

課上教學形式有兩種，即教師引導和翻轉課堂的形式。課程初期應該以教師引導為主，使學生掌握一定教學知識，可以在學生具備一定的分析和設計能力后再展開翻轉課堂的教學形式。教師引導方式是教師進行課上任務分析，以小組總結討論的形式把學習問題提出，同時分析未考慮周全的原因，解答學生在課前學習中的疑問，指出本次課程中的重難點并進行講解。在整個互動教學過程中，要檢查學生的課程學習情況，并安排下一次的課前學習任務。

翻轉課堂方式是學生小組在課堂上針對某一知識點展開討論，需要學生小組做好課前準備，自行設計課上內容方案。整個過程是以學生為學習活動的中心，教師是引導者和仲裁者。

2.3 課后知識延伸

督促學生在自主學習平臺上完成學習測試，提出課程設計項目設定，并讓學生思考討論新的解決思路和方案。數字電路課程是應用性很強的課程，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。課程設計項目的引入讓學生學會建立數字系統(tǒng)的整體觀念，使學生具備初步的電路設計能力和利用計算機輔助設計數字電路系統(tǒng)的基礎能力。

3 基于SPOC混合教學模式的數字電路教學實踐

本課程主要借助黑龍江大學自主學習平臺、中國大學MOOC網站向學生提供更加豐富的學習資源。2017年9月，黑龍江大學推出了自主學習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MOOC網站是國內建立較早的學習網站，具有數千門課程學習資源。根據普通本科學校的學生特點與專業(yè)要求，結合學生培養(yǎng)方案，借助豐富的網絡資源為學生提供更加“接地氣”的學習內容。

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

4 SPOC教學模式的新特點

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

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，避免由于教師教學水平存在差異而影響教學質量。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內容延伸，并進行應用性內容訓練。教師要完成的不僅僅是教學內容的傳授，更多的是組織課堂分組討論，幫助學生解決電路分析和設計過程中遇到的難點，為學生提供個性化指導。第二，完課率高。根據網站注冊人數與完課人數的統(tǒng)計，在MOOC網站的注冊學習者中，真正能做到完課的比例一直很低(小于20%)，而SPOC具有線上線下相結合的教學模式，進行線上學習的同時還要完成校內課程的考核，完課率遠遠高于MOOC網站。第三，因材施教。SPOC單個課堂的學生人數較少，教師有足夠的時間照顧到每個學生。第四，保證出勤率。出勤率是反映教學設計優(yōu)劣的一面鏡子，也是學生學習專注度的重要體現(xiàn)。SPOC可以明確或隱含地給予學生一定壓力，這對于自我約束能力不強的學生是有利的。這種課程線下線上相結合的考評方式，使學生不再敢通過掛機方式完成課程學習。

5 結語

SPOC的教學方式保留了MOOC學習的大部分優(yōu)點，節(jié)約了教學時間。在進行MOOC學習的同時，可以通過其他方式(超星學習通網絡教學平臺在線研討、翻轉課堂、課堂分組討論)來實現(xiàn)SPOC教學，即“SPOC= MOOC+課堂交互”的模式。通過在SPOC課程的學習，使學生的知識內化效率大幅提高。