疫情下數字邏輯實驗混合式教學實踐＊

蔡春曉，李曉冬，周 巍

（電子電路國家級實驗教學示范中心（桂林電子科技大學），廣西 桂林541004）

在新冠肺炎疫情發生的情況下，教育部提出“停課不停教，停課不停學”的要求，本校提出任課教師應按照課程性質與特點，選擇合適的教學平臺，合理制定教學進程，確保疫情防控期間在線教學活動平穩有序開展。據此，結合數字邏輯實驗課程特點，展開了疫情下數字邏輯實驗混合式教學的探索與實踐，取得了良好的教學效果。

1 線上授課方案

線上實驗課程與線下相比，具有不同的教學模式和實驗方式。線上實驗課程有其自身的特點要求，在保證學生獨立完成實驗操作的前提下，需要線上教師教授、線下學生動手設計、仿真以完成實驗課，具體實施如下。

1.1 線上教師講授

線上直播，主要是由教師講授實驗目的、實驗原理、實驗內容和實驗步驟。首選需要選擇合適的線上教學平臺，釘釘直播或騰訊課堂直播性能穩定，操作簡便，使用方便，界面友好，便于師生互動，是實體課堂的高度仿真，適合非專業用戶使用。實驗面向全校各專業學生開設，實行的是自由選課學分制。釘釘直播只需要發布課堂ID號，學生即可進入課堂，操作方便，組織便捷，因此選擇了釘釘直播作為線上教學平臺。

1.2 線下學生動手

每次直播授課后要求利用Quartus軟件完成實驗功能驗證，內容圍繞授課內容及實驗項目應掌握的內容設計要求，提交實驗仿真驗證結果。采用“云班課”平臺進行實驗過程指導，并在線上每周采用“云班課”平臺進行單元測試和實驗報告提交，及時了解學生知識掌握情況。

2 在線教學課堂組織與實施

區別于傳統線下教學過程中的“以教師為中心”，在線教學模式則強調“以學生為中心”，對在線教學設計的組織與實施等環節提出了更高的要求。將教學計劃中每個實驗的授課與學習過程劃分為三個主要環節，如圖1所示。

圖1 教學組織環節設計

2.1 課前預習

任課教師首先在騰訊QQ群內發布本次實驗內容安排與視頻學習資源，組織學生通過“愛課程”平臺觀看教學視頻及配套的電子講義和PPT等資料。

2.2 在線錄播導學與答疑

任課教師首先通過“云班課”平臺發布簽到通知，組織學生在規定時間內完成在線簽到，確認參與在線錄播學生人數，接著在線講解本次實驗內容的學習重點與難點，并總結學生在錄播教學環節學習過程中遇到的問題。

2.3 在線直播授課與在線作業

首先，任課教師基于“釘釘”平臺發布簽到通知，組織學生在規定時間內完成在線簽到，確認參與在線直播學生人數。講解實驗內容，采用任務驅動學習方式，強化學生對實驗原理的理解與運用。以典型設計問題為例，引導學生熟悉實驗項目的設計方法；通過共享屏幕方式，引導學生熟悉基于Quartus軟件開發平臺的EDA設計流程。在本環節的最后階段，基于“云班課”平臺在線發布課堂作業并組織學生按時完成實驗報告提交。

3 線上線下實驗銜接方案

2020-05下旬高校陸續開學恢復線下教學。線下實驗課程安排，要結合線上已開設的實驗內容和實驗項目特點進行，具體安排參考表1。實驗一：“TTL邏輯門功能與參數測試”，是數字邏輯實驗入門的第一次實驗，需要學生了解實驗箱結構和芯片功能測試方法，學生錯鋒返校后需重點講解引導入門，參數測試方法可以由學生開放時間來選擇。實驗二：“組合邏輯電路設計與測試”，介紹組合邏輯電路設計與測試方法，是數字邏輯實驗的核心和基礎，需要學生熟練掌握并重點講解。實驗一和實驗二合并集體授課在回校后的第一周完成。學生有了基礎之后，后續實驗內容可以合并授課并通過開放實驗加以鞏固。非標準化考核采用“云班課”軟件出測試題，鞏固實驗效果。知識點主要是針對線上授課部分“TTL邏輯門功能與參數測試”“組合邏輯電路設計與測試”“數據選擇器和譯碼器及其應用”。

表1 線下實驗周次安排

4 教學效果

為調查數字邏輯實驗線上教學效果，聽取師生對線上教學工作的意見和建議，特設計了“線上實驗教學的開展形式”“教師的教學態度”“教師的課程準備”“教師的指導效果”“學生的預習情況”“學生的學習效果”“學生總體評價”等設計調查問題。

在“云班課”發布調查問題，收回有效問卷353份，從調查數據中，可以得到以下結論：①線上實驗教學以直播形式開展，以教師講授為主，配合課后答疑。②在線上開展實驗教學中，教師的教學態度工作熱情高、工作較認真；教師能提前到位準備，按時上下課；教師對課程的準備充分，條理清楚；教師的指導效果好。③在線上開展實驗教學前，大部分學生會提前預習；上課時對于沒聽懂的知識，或落下的課程，能通過與教師交流或與學生交流得以解決。④對于線上實驗教學內容，學生整體感覺較有興趣；線上實驗教學的學習效果較好；線上學習效率與原來的在校線下實驗學習效率基本持平。⑤線上實驗時，學生學習的積極性和活躍程度都比較高；對目前開展的線上實驗教學模式的整體評價比較好。

總之，疫情下數字邏輯實驗通過線上采取釘釘直播授課+在線普通作業+線下Quartus功能仿真驗證測試+線下課前自學+Q群在線答疑結合的方式開展，效果良好，但由于硬件條件缺乏，學生難以接觸硬件，線下教學時需要結合實驗特點做進一步復習鞏固，切實提高學生的動手能力。混合式教學模式符合時代發展的需求，有著重要的現實意義。本文提出的混合式教學模式更新了教學理念和傳統課堂教與學的過程，不僅可保證疫情期間線上教學的質量，還可有效提高學生的自主學習能力，有助于提升地方高校教育教學質量。