基于MOOC的脈沖數字電子技術及應用課程開發及優化的探索與實踐

文優梅

關鍵詞：中國大學MOOC；線上線下相結合；“理、虛、實”合一

2019年2月中共中央、國務院印發了《中國教育現代化2035》，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《加快推進教育現代化實施方案（2018－2022年）》，提出加快信息化時代教育變革，推動教育組織形式和管理模式的變革創新，以信息化推進教育現代化[1] ①。信息化教育的主要措施是建立信息化學習環境，建立網絡課程，資源共建共享。在這樣的大背景下，脈沖數字電子技術及應用課程在中國大學MOOC[2]平臺推出。該課程的主要研究數字邏輯的基本概念、理論和定律，各類邏輯門、觸發器、集成數字芯片的功能及應用，時序邏輯電路和組合邏輯電路的分析與設計，脈沖信號的產生與整形電路等，是電子電氣等專業的一門專業基礎課程[3]，具有很強的理論性和實踐性。在教育信息化的大背景下，基于MOOC的脈沖數字電子技術及應用課程開發及優化的探索與實踐經驗，將為廣大師生的線上線下教與學提供一定的指導與借鑒作用。

1 課程的開發建設

1.1 課程團隊精英化

1） 團隊組成。以該課程教學為基礎，組建70后、80后、90后老中青搭配、專業技術等級分明，知識結構合理、男女比例協調，校企雙師合作的團隊。

2） 團隊培訓。積極參與校級、省級、國家級相關專題的培訓，如精品在線開放課程建設，新形態教材建設，教師職業能力競賽，金課建設、課程思政，課程勞育等，開闊教師視野，提高職業素養，改革教學理念，提升教學水平。

3） 教學實踐。每個團隊成員要求近2年至少教過一次該課程，定期組織集體說課、備課、聽課、磨課，從教學設計、教學內容、教學模式、教學方法、教學評價、教學反饋等方面，進行深度分析與改進，將理論與實踐緊密結合，豐富專業知識，強化專業技能。

4） 科研實踐。督促團隊成員將教學理論、教學實踐進行總結和提升，并轉化成相應的課題和項目、撰寫專業論文和教育教改論文，申報專利、申報教學成果等。

總之，通過課程建設和教學科研實踐的錘煉，打造一支道德高尚、職業素養高、社會服務意識強、專業知識豐富、專業能力過硬、科研能力突出、教學功底深厚、教學能力精湛、信息素養高超的高素質專業化創新型“精英”團隊。

1.2 課程開發有序化

課程團隊根據專業人才培養方案，確定人才培養目標，結合職業面向的主要崗位（技術領域），對接行業企業技術標準和職業資格標準，制定脈沖數字電子技術及應用課程標準，參照布魯姆3H教學目標分類理論，通過學情分析，整合課程內容，進行課程整體設計，確定若干學習情境，以項目為載體，實施“教、學、做”一體化的線上線下翻轉模式研究。根據教學目標，進行課程開發，制作每個學習情境的微視頻、課件、教案、動畫、測試、討論和擴展等資源。將資源上傳至中國大學MOOC平臺，進行推廣和教學實踐，對學習過程和結果進行評價與分析、診斷與反思、最后對課程內容、教學設計、教學模式等進行進一步探索和研究，在不斷的教學和應用實踐中，優化資源，創新教學模式，提高教師的教學、科研、競賽等能力，為學習者提供實用、好用的課程，達到師生的共同進步。總之，按組建課程團隊→制定教學設計→開發教學資源→教學實施及評價→教學分析與優化，有理有序地進行，具體見圖1所示。

1.3 課程內容項目化

課程團隊根據多年的教學經驗，結合中國大學MOOC的平臺特點，打破課程原有的架構，采用“虛、理、實”一體化的教學模式，將課程內容項目化，選取有前沿性和時代性的項目和載體，將原有課程章節中的內容有機融合到各個項目中，每個項目還可以由若干子任務構成。其中，項目載體的選擇最關鍵，課程團隊確定項目載體時，一般遵守三個原則：一是符合行業企業技術標準和職業資格標準；二是與省級技能抽考緊密結合；三是具有實用性、可行性及趣味性、難易程度適中。因此，本課程確定5個項目，13個任務，具體如圖2所示。其中項目1涵蓋數字邏輯基礎部分；項目2涵蓋組合邏輯電路部分；項目3涵蓋觸發器部分；項目4涵蓋時序邏輯電路部分；項目5涵蓋脈沖信號的產生與整形部分。

同時對歷屆學生在知識、技能、素養等方面做學情分析，充分利用慕課堂小程序及平臺大數據，及時了解學生的學習情況，明確教學目標，及時調整教學重點和難點。

1.4 課程資源多樣化

課程中的每個項目，分解成若干個子任務，根據任務的特點，結合MOOC平臺的要求，以及學生的認知規律，對每個子任務或學習情境都配備了豐富的資源類型（視頻、圖形圖像、音頻、文本、虛擬仿真、動畫等），和多種形式（微課、文案、課件、題庫、案例、課程標準、知識拓展等），做到課程資源豐富，形式多樣，質量高、數量全。學生可以自由選擇適合自己的資源類型，隨時隨地自主學習。

視頻或微視頻是MOOC平臺的主要形式，本課程的視頻一般在十分鐘，“短、快、精”，碎片化，貼合學習者的學習規律，而且整個課程的視頻是系統的、完整的。對理論性的知識，制作PPT講解視頻；對仿真項目，直接錄屏，制作電路繪制及調試視頻；對于電路組裝項目，直接錄制現場操作視頻；對一些比較深奧或抽象的點，制作了一些動畫……根據實際情況和學習要求，視頻錄制的方式多種多樣。

課件和教案是對視頻的說明和補充，課件圖文并茂、要素齊全、風格統一。教案講解詳細具體，內含教學設計、教學實施和小結等。

試題資源也很豐富，每一講有隨堂測，每一單元有單元測試和單元作業，整個課程有期末考試。同時還有討論環節，教師發布討論主題，學習者也可以自發主題，進行討論和交流，進一步鞏固所學。

可見，課程資源的呈現方式是全方位、多層次、多樣化的。

1.5“理、虛、實”一體化

該課程既注重理論，也強調實踐，所以將教學內容項目化，模擬真實場景，進行實踐操作，但由于成本、時間、實訓條件等限制，有些不便于實際操作的任務，就可以用虛擬仿真來實現，從而將理論學習、實踐操作和虛擬仿真三者結合起來。

虛擬仿真一般使用美國國家儀器公司推出的NIMultisim 軟件[4]，以項目3 中的四路搶答器的仿真為例，首先選取元件庫中的虛擬電子元器件（觸發器、電阻、發光二極管、電源、開關等），繪制四路搶答器原理圖，再選擇示波器、萬用表等虛擬儀器儀表，進行電路功能演示和調試，還可以人為設置故障，記錄各種狀況、顯示波形及測試數據等。四路搶答器可以用RS觸發器、JK觸發器或D觸發器實現，每種電路都可以仿真調試（如圖3所示），但如果是實踐操作，由于時間成本等原因，一般只制作其中一種電路（如圖4所示）。

所以相對實踐操作，虛擬仿真由于不需要真實耗材，且虛擬電子元器件、虛擬儀器儀表選擇多樣，故效率高、速度快、成本低，仿真成功的電路可以直接在產品中使用。可以看出虛擬仿真能加深對相應理論知識的理解，彌補實踐操作中的一些不足，驗證學習者的很多想法，培養學習者的綜合分析能力、開發和創新的能力。

由于MOOC的特點，線上操作不太方便實施過程監督和考核，所以線上學習的內容主要為理論學習和項目仿真。實踐操作在線下實施和考核，對學校學習者，采取線上線下相結合的模式。

1.6 課程思政、課程勞育兩手抓

立德樹人是教育的根本任務。該課程是一門理論性和實踐性很強的課程，在理論教學中，融入社會主義核心價值觀、樹立正確的人生觀和世界觀。挖掘行業內模范人物先進事跡、行業發展中的大事件、大成就等正能量的案例，培養學生的文化自信、科技自信和民族自信。在實踐教學中，通過行業企業規范及標準要求的訓練、教師的潛移默化，培養學生團結協作、實事求是、踏實肯干、精益求精的“大國工匠”精神。

課程勞育貫穿始終。課前整理儀容著裝，準備學習用品、設備和工具等，課中練習、仿真、操作、測試、記錄，按要求完成相應任務，課后打掃場所衛生、按6S要求做到位。通過學生親自勞動、深刻體驗、深入學習，可以避免流于表面、眼高手低，從而提高學習效果，提升綜合能力。

2 課程的應用與優化

2.1 課程的應用與推廣

根據前期課程整體設計，所有課程資源上傳到中國大學MOOC平臺，從2019年至今，已開課六期。報名學習者上萬人，課程惠及本校教師和學生、外校教師和學生以及社會學習者，得到了廣大學習者的一致好評，被認定為省級高等職業教育省級精品在線開放課程。以該課程為藍本，教師團隊獲得了省級職業院校教師職業能力競賽一等獎、省級微課大賽職業教育個人賽三等獎等獎項。

2.2 課程的考核與評價

線上考核：線上考核有隨堂測試，邊學邊測，及時消化所學知識和技能；每個單元設置單元測試，作為階段性考核；待到課程學完，設有期末考試。

具體為：課程總分100分，其中單元測驗占40%、課程討論占20%、期末考試占40%。成績＜60分為不合格；60分≤成績＜85分為合格；成績≥85分為優秀。每個單元測驗，題型含單選題4個，每題10分；含判斷題6個，每題10分，共100分。測驗時間為30分鐘，允許嘗試次數3次，選最高成績為最終成績，期末考試全為客觀題，隨機組題，每個人抽取的試卷不一樣。課程內容可以按照活躍度（回帖數）或內容質量（被贊數）進行積分。

線下考核：每個項目總分100分，對學生的線下學習和實踐進行學生自評和互評20%（團隊協作、學習態度，任務完成情況等）；教師評價60%（理論測試、電路分析與裝調、提交項目報告、書面作業等）和技能大師評價20%（電子產品制作）。5個項目的內容與權重如表1所示。

綜上所述，線上考核和線下考核可以各自獨立進行，對于采用線上線下相結合的教學模式，則采用綜合評價（總成績=線上50%+線下50%） ，把課前資源學習及測試、課后拓展討論情況、項目報告納入評價中，課中引入學生、教師、大師三方評價，對學生的知識、技能、素養進行綜合評價，全面考核學生的學習情況，促進學生全面發展。

2.3 課程的優化與更新

本校班級實施線上線下“教、學、做”一體化的混合式教學模式，借助MOOC平臺，充分利用慕課堂，進行課堂簽到、隨堂練習、點名、討論、分組PK、課件演示等教學活動，收集學生線上課堂與線下課堂的詳細學習數據。

通過學生單元測驗成績和考試成績等數據對比分析，以及學生的反饋，剖析影響教學效果的相關因素，對課程教學模式、教學內容、教學資源，項目載體等進行調整，根據考核與評價結果，進行教學反思與診斷，不斷優化課程、及時更新（課程資源年更新率15%以上）。

3 結束語

西漢·戴圣《禮記·學記》：“是故學然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困然后能自強也。故曰教學相長也。”教和學是相輔相成、互相促進的[5-6]。三教（教師、教材、教法）改革的落地實施，主要是課程的建設開發和應用優化，也是教師和學生之間的交流橋梁。課程開發和優化的最終目標是組建優秀的教學團隊，創建豐富的課程資源，開發新形態教材，創新教學模式，采取多元教學方法，利用網絡平臺（如中國大學MOOC） ，進行線上線下綜合評價，對教與學進行反思、診斷、優化、更新，以學生為中心，注重學生的身心培育，讓教師傳道、授業、解惑，讓學生知學、好學、樂學。