基于雨课堂的《数字逻辑》课程混合式教学研究

孙琦 常丽东 葛雯

（沈阳航空航天大学电子信息工程学院，辽宁沈阳 110136）

0 引言

《数字逻辑》是计算机学院的专业基础课和必修课。通过本课程的学习，掌握数字逻辑电路的基本概念和分析设计方法。将由门电路构成逻辑部件的“经典方法”作为一种基本技能训练，并加强以全加器、译码器、多路选择器、触发器、寄存器、计数器等中小规模逻辑器件来构成更复杂的数字逻辑部件的分析与设计方法的训练，进而掌握数字系统单元电路的逻辑功能。培养学生分析和设计数字逻辑系统的能力，为计算机组成原理、EDA 基础等后续课程的学习打下良好的基础。本课程理论体系严密，逻辑性强，有着广阔的工程应用背景，对培养学生的辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点以及提高学生分析问题和解决问题的能力都有着重要作用。

雨课堂是清华大学和学堂在线共同研发推出的新型智慧教学工具，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果。在《数字逻辑》课程的混合式教学中，利用雨课堂平台能够连接教师和学生的智能终端，借助于PPT 和微信，将课前—课上—课后的每一个环节都赋予全新的体验。操作简单、使用方便，在课堂教学与课外预习之间建立沟通的桥梁，快捷方便的实现了大数据背景下的线上线下混合式智慧教学，使师生之间实现多元化的实时互动交流，能够为《数字逻辑》课程的教学过程提供完整立体的全周期数据的支持。

1 开课前的教学准备

开课前建立课程的师生交流群，参照《数字逻辑》课程的教学大纲，在师生交流群提前上传课程的电子版教材、教学课件、课程说明等相关资料，并提醒学生及时下载保存，保证学生的学习过程顺畅。在电脑端安装雨课堂，手机端通过微信关注公众号，创建课程班级，邀请学生加入，指导学生熟悉雨课堂平台的操作使用。开课前和学生共同进行雨课堂的各项常用功能测试、直播测试以及网络异常预案的测试，对课程中可能出现的问题和各种突发状况做好准备，也使学生熟悉了授课的流程及注意事项。

2 基于雨课堂的理论教学

（1）课前。采用雨课堂提前推送课前导学课件，利用学堂在线的优秀视频资源，并辅以相关测试题引导学生观看学习，随时查看所有学生的导学学习情况。例如课前推送的关于电子技术发展的视频资源，生动形象的介绍了电子器件的发展过程。通过此视频的学习，学生能够回答测试题：模拟电路用连续的模拟电压值表示信息，而数字电路用一个离散的电压序列来表示信息。通过查看学生的作答情况了解到学生对于这部分内容掌握的较好，则此部分内容在课堂上就可以做总结讲解。每次上课的前一天，在课程的师生交流群中发送上课提醒，督促大家做好上课准备，及时完成导学内容的学习[1]。

（2）课上。在授课过程中，根据雨课堂平台中学生对课前推送导学内容的学习和掌握情况，在课堂授课过程中针对重点、难点问题进行细致的讲解。在授课过程中开启雨课堂直播，使雨课堂的授课内容在课后可以无限次回看。整个授课过程中始终开启弹幕，实时通过弹幕注意学生听课时的状态，通过学生发送的弹幕和互动提高学生在课程上的参与度。通过随机点名提问和课堂测试掌握学生的学习情况，积极与学生进行交流沟通。例如在讲授二进制数时，学生发弹幕提问：什么样的“0”不能抹去？这个问题会引起其他同学的疑问，也是接下来要讲解的重点内容，起到了引入后续教学内容的作用。例如在讲解移位寄存器时，设置测验题：一个4 位的移位寄存器，现态为0000，如果串行输入始终为1，则经过4 个移位脉冲后，寄存器的内容是什么？通过学生的作答情况第一时间了解学生是否真正掌握数据的移位过程，掌握学生对移位寄存器的学习情况[2]。

（3）课后。授课结束后，根据雨课堂推送的课后小结，详细了解本次课的到课率、优秀学生和预警学生、课堂测试作答数据、学生的不懂反馈以及互动详情等。精准掌握本次授课的课程数据，为平时成绩的评定提供了依据，针对预警以及不懂反馈的学生可以通过课程交流群或私信等进行单独辅导。课后在课程的师生交流群中与学生进行及时的沟通交流和答疑，耐心细致地回答学生的问题，督促学生的学习进程。了解学生对于授课的建议，进一步完善授课内容和授课方式。

3 基于雨课堂的实验教学

实验教学采用和理论教学相同的方式，同样按照课前—课上—课后的环节进行。课前采用雨课堂提前推送实验导学课件，主要包括实验目的、实验仪器设备、实验元器件清单以及实验内容等。针对设计性实验要求学生完成理论设计，画出实验电路图，并设置问题让学生思考。例如八路彩灯控制器设计实验，设置问题：555 定时器采用何种电路形式能产生脉冲信号？如何实现脉冲信号的周期可调？电路有几个状态？计数器应设计成多少进制？如何实现八路彩灯的依次点亮到全部熄灭？译码器的使能端是高电平有效还是低电平有效？通过这些问题让学生进行思考，从而得出电路的原理框图，对设计电路有了明确的思路。这个环节培养了学生分析和解决实际问题的能力，有助于挖掘学生的创造潜能。

课前做好充分的准备后，课堂上就可以进行更为有效的实验操作。在实验课堂可以让学生们自行组队，例如3 人一组进行讨论交流，分享实验的体会和收获，讨论实验中所遇到的问题和解决方法等。这种方式有助于加强学生的团结互助精神，培养学生的团队意识。课后要求学生利用雨课堂平台以主观题的形式进行实验报告的提交，教师在雨课堂平台进行批改并进行课程数据的下载统计，为实验报告成绩评定提供了依据，给实验总成绩的评定带来了极大的方便。

4 课程考核

以往有部分学生平时学习散漫，不重视课程平时的学习，只是为了应付考试在期末考试前抓重点，进行突击复习。这部分学生平时学习的主动性和积极性不高，学习效果不理想。为了改变这种情况，学生成绩以期末考试卷面成绩和平时成绩综合评定。其中期末考试卷面成绩满分100 分，占课程总成绩的70%，主要考核学生对数字逻辑电路的基本概念、基本理论、基本电路、基本分析和设计方法等的理解和掌握程度。考试形式为闭卷考试，教考分离。平时成绩满分100分，占课程总成绩的30%，平时成绩根据课前导学学习情况、作业情况、出勤情况、课堂测验情况、实验成绩等综合评定[3]。

在课前学习环节，每节课的导学测验题成绩会折算计入到平时成绩，在以后的授课过程，可以根据实际情况增加导学测验题的比例，适当减少作业量。在课中学习环节，每节课的出勤签到情况、答疑情况、优秀学生和预警学生情况统计、课堂测试作答数据、学生的不懂反馈以及互动详情等也会计入到平时成绩。在课后学习环节，为了全面掌握学生的学习情况，按照课程进程以及教学内容安排三次阶段性测验。利用雨课堂平台推送试卷，题型包括填空题、选择题和主观题等，要求学生限时作答，三次阶段性测验成绩会计入到课堂测验成绩。

例如在时序电路中常用的中规模器件内容授课完毕后，设置阶段测验题：用计数器芯片74LS161 和必要的门电路设计一个十三进制的加法计数器，要求画出状态转换图以及逻辑电路图，并标出进位输出端。部分学生反映学过时序电路的设计后会按照给定的步骤进行常用计数器的设计，但对于为什么要采用与非门？输入端的个数如何来判断？为什么要利用置零端或者是预置端？如何实现的置零或者是预置功能？初始状态和终止状态如何来选择？部分学生对此一知半解。针对学生的阶段测验作答，录制测试题的讲解小视频，可以作为授课内容的补充讲解。将讲解小视频共享到师生交流群中，学生自行下载观看，节省了习题的讲解时间，提高了授课的效率，力求最大限度地把知识传授给学生。这种课程考核方式通过课前导学测试督促引导学生进行自主学习，通过师生交流群随时提出疑问点，以便老师在辅导答疑以及授课过程中能够有针对性；通过阶段测验能够检验学生的阶段知识的掌握情况，全面了解学生的学习状态，动态调整之后的教学进度或方式。

5 结语

总之，学生普遍认为基于雨课堂的混合式教学方式很好，雨课堂的授课内容可以无限次回看，师生交流群的沟通也很方便。有的同学还总结经验，采用雨课堂网页版进行学习的效果更好。在今后的教学过程中要不断总结混合式教学的经验，持续改进教学手段和教学方法。在老师和同学们的共同努力下，努力去探索更科学、更有效的教学模式，满足广大学生的学习需求。