基于SPOC教学模式的数字电路课程教学探索

2020-01-17王云霞柴志军刘明亮

黑龙江科学 2020年1期

王云霞，柴志军，刘明亮

(黑龙江大学电子工程学院，哈尔滨 150080)

1 基于SPOC教学模式的数字电路课程概述

数字电路课程是工科电气信息大类专业的专业基础课，是学习电子科学与技术、电子与信息工程、通信工程、自动控制、集成电路设计、电气工程及其自动化、计算机工程等方面专业知识的基础课程。数字电路课程的主要任务是引导学生以工程应用为目的，学习数字电路的构成原理、常用逻辑电路的组成、组合逻辑电路和时序逻辑电路应用、D/A和A/D转换电路的应用方式，进而形成分析和设计数字系统的基本能力。根据现有数字电路的发展，本课程教学内容中也涉及了可编程器件的硬件描述语言——VHDL，并用VHDL设计数字电路和系统，使学生具有初步的电路设计能力，为进一步的电路应用打下良好基础。

SPOC(Small Private Online Course小规模限制性在线课程)是一种线上线下教学相结合的混合式教学模式，既可以有效引入国内外名校的优秀课程资源，又可以根据本校的特点设定目标，以免名校MOOC课程资源与本校课程目标、教学对象，课程难度等方面不匹配。这种混合式教学模式充分发挥了教师在教学过程中的主导性，增加了灵活多样的教学模式，学生在学习过程中提高了参与度和积极性。

2 基于SPOC的混合教学模式建立

学生要掌握的课程内容较以前有所增加，但现有的在线课程都是针对特定学习层面的学生制订的，不是简单的照搬照抄就能解决的。根据普通高校学生的特点，建立一个与高校自身培养方案相匹配的教学模式是解决这一矛盾的首要方法。

2.1 课前准备

这一过程有别于传统课堂的教授模式，教师引导学生进行随机分组，应在网络自主学习平台上完成布置的学习任务，如观看教师制作的课前准备视频、准备课上学习资料、思考课中提出的问题、检验学习效果，使学生带着问题和学习目标走进课堂，增加学习动力。以学习小组为单位的方式可以加强学生的沟通能力和相互协作能力。在教学初期，教师要引导学生登录学习自助平台，熟悉使用操作平台，对课程设置信息的相关内容加以掌握。

2.2 课上教学

课上教学形式有两种，即教师引导和翻转课堂的形式。课程初期应该以教师引导为主，使学生掌握一定教学知识，可以在学生具备一定的分析和设计能力后再展开翻转课堂的教学形式。教师引导方式是教师进行课上任务分析，以小组总结讨论的形式把学习问题提出，同时分析未考虑周全的原因，解答学生在课前学习中的疑问，指出本次课程中的重难点并进行讲解。在整个互动教学过程中，要检查学生的课程学习情况，并安排下一次的课前学习任务。

翻转课堂方式是学生小组在课堂上针对某一知识点展开讨论，需要学生小组做好课前准备，自行设计课上内容方案。整个过程是以学生为学习活动的中心，教师是引导者和仲裁者。

2.3 课后知识延伸

督促学生在自主学习平台上完成学习测试，提出课程设计项目设定，并让学生思考讨论新的解决思路和方案。数字电路课程是应用性很强的课程，随着时代的发展，它的电路实现方式也从小规模集成电路转变为大规模集成电路，甚至是超大规模集成电路。课程设计项目的引入让学生学会建立数字系统的整体观念，使学生具备初步的电路设计能力和利用计算机辅助设计数字电路系统的基础能力。

3 基于SPOC混合教学模式的数字电路教学实践

本课程主要借助黑龙江大学自主学习平台、中国大学MOOC网站向学生提供更加丰富的学习资源。2017年9月，黑龙江大学推出了自主学习平台和线上课程交互平台，平台可以提供视频、语音、课件、在线测试等多方面功能。中国大学MOOC网站是国内建立较早的学习网站，具有数千门课程学习资源。根据普通本科学校的学生特点与专业要求，结合学生培养方案，借助丰富的网络资源为学生提供更加“接地气”的学习内容。

以数据选择器为例展开SPOC混合教学模式实践。课前，通过自主学习平台上传与本节课程相关的学习视频，并发布关于数据选择器的学习要求，如工作原理、具体应用、产品型号、基本使用方法。同时，向学生推荐中国大学MOOC网站的学习资源，让学生做好课前学习准备。课堂上，按照不同的分组抽签决定各组讲授内容，随机选定一位学生上前讲解。在整个讲解的过程中，每一位听课的学生应结合自己的准备情况认真记录学习笔记，总结感受。教师由讲授者变成了主持人，应把握课堂大方向，对没有讲清楚的内容加强引导，要对讲解到的问题进行纠正和总结，及时解答学生提出的问题，并对数据选择器的应用进行深入讲解，用具体的应用实例来讲解设计方法。课后，要求学生用Multisim仿真和数据选择器设计出多数表决器电路、家庭火灾报警控制系统，并通过电路实验的方式搭建电路，观察仿真结果和实验结果是否具有一致性。在自主学习平台上，要以小组为单位讨论交流设计方案和设计经验。在以上教学行过程中，要对学生的学习积极性和学习效果进行客观公正地评分，评分由学生与教师共同进行，增加学生的参与性。

4 SPOC教学模式的新特点

SPOC和 MOOC 相比具有更多优点：人数可调控；学生均为同年级的在校生；可实施在线视频作业和设计性作业；可进行线上线下教学和讨论。对于技术的发展不能简单排斥，也不能靠硬性约束，要更新教学模式，使学生由单纯地听课变成课堂的主要参与者，甚至是主导者。

第一，可利用的课程资源丰富。在授课过程中，SPOC可以利用 MOOC资源制作出较好的课程素材，避免由于教师教学水平存在差异而影响教学质量。教师不是MOOC视频中的主要授课教师，教师可以有更多时间投入到课堂教学内容延伸，并进行应用性内容训练。教师要完成的不仅仅是教学内容的传授，更多的是组织课堂分组讨论，帮助学生解决电路分析和设计过程中遇到的难点，为学生提供个性化指导。第二，完课率高。根据网站注册人数与完课人数的统计，在MOOC网站的注册学习者中，真正能做到完课的比例一直很低(小于20%)，而SPOC具有线上线下相结合的教学模式，进行线上学习的同时还要完成校内课程的考核，完课率远远高于MOOC网站。第三，因材施教。SPOC单个课堂的学生人数较少，教师有足够的时间照顾到每个学生。第四，保证出勤率。出勤率是反映教学设计优劣的一面镜子，也是学生学习专注度的重要体现。SPOC可以明确或隐含地给予学生一定压力，这对于自我约束能力不强的学生是有利的。这种课程线下线上相结合的考评方式，使学生不再敢通过挂机方式完成课程学习。