中国大学MOOC与Proteus仿真软件等平台在数字电路线上课程中的应用

刘佳洁　李锡丰

一、引言

2019年底，新型冠状病毒给各行各业带来了沉重打击，为有效降低因人员聚集而引发交叉感染的风险，保障师生健康安全，教育部于2020年1月27日发布《教育部关于2020年春季学期延期开学的通知》，要求适当推迟春季学期开学时间。2月17日，教育部又发布了“‘停课不停学该如何教怎么学”的文章，要防止照搬、套用正常课堂教学方式直接用于线上。2月25日，广东省教育厅印发《关于线上教育安排的通知》，对全省各级各类学校开展线上教育作出明确规定。

本文以中等职业学校电类专业的核心基础课程《数字电子技能与实训》为例，以中国大学MOOC、雨课堂、QQ群教学为载体，以学生为中心，对线上教学进行了探索实践与反思。

二、课程简介以及学情分析

《数字电子技能与实训》是中等职业学校电类专业的一门专业基础课，也是笔者所在学校电子技术应用专业必修课中的专业核心课程，该课程理论与实践联系紧密，应用性较强。课程教学目标是掌握数字电路的组成、原理及分析方法，掌握数字电路在生产、生活中的基本应用知识，掌握数字电路的安装和故障判断及故障排除的技能。内容涉及各种门电路、组合电路和时序电路的基本概念、数字集成电路的内部电路结构、引脚功能，原理图绘制，软件仿真，仪器仪表的使用，电路制作与测试等。

学习本课程的学生为中职一年级第二学期学生，和普通高中生相比，学生思维比较活跃，有强烈的独立自主需要，但在自理和自控能力方面又不足;同时，他们是跟随互联网、智能手机成长的一代，具备一定的信息素养。

三、新冠肺炎疫情下线上教学面临的挑战

开展线上教学离不开网络与教学平台的支持，由于大规模同时开展，网络和平台出现了卡顿不能通畅运行的情况。并且一段时间过后，学生网上学习新鲜期已过，容易产生学习惰性;农村地区的部分学生存在WIFI信号质量差、学习设备不足等问题;部分实验课程无法通过在线方式开展。另外，教师授课经验缺乏、教学条件受限、专业课程实训配套难以跟进、教学内容繁杂、学生学习过程监管和课业评价困难等现实问题，使得线上授课不尽人意。

四、中国大学MOOC、雨课堂、仿真软件、QQ 群等多平台在线教学模式

针对线上教育，国内已经存在不少优秀的在线课程平台，如中国大学 MOOC、学堂在线、智慧树、雨课堂、超星学习通等。这些平台各有其特色和优势，笔者根据教学实际要求与学生总体情况，主要选用了中国大学MOOC、雨课堂、QQ群、Proteus仿真软件作为教学工具，其中中国大学 MOOC 平台中的课程设计和编排是依据国标的教学大纲，全面覆盖知识点，知识点颗粒度大小适中，每个教学视频长度 5 至 10 分钟，比较切合学生学习和教师教学的需求。不仅可以在电脑上观看学习，也提供了手机客户端 App，让学生在任何时间、任何地点都可以学习，降低了学习设备的要求。

2016年，学堂在线与清华大学共同研发了混合式教学智慧工具——雨课堂，它的到来是为了全面提升课堂教学体验，让师生互动更多、教学更为便捷。雨课堂目前只是PPT中的一个插件，电脑端只需要有2010版本及以上的Microsoft office或者WPS office个人版，即可安装雨课堂。它是基于微信开发的课堂工具，所以手机端不需要再安装雨课堂APP，只需要在微信上关注雨课堂公众号即可使用。

QQ作为一款即时通讯软件，具有广泛的使用基础，最大的优点是不会给学生带来额外的软件和硬件负担。利用QQ群，可以方便地开展课前的学情调研、课中的在线讲授和讨论，以及课后的辅导答疑等活动。

根据《数字电子技能与实训》课程理论与实践联系紧密的特点，由于疫情期间无法实地指导进行实验，笔者选用Proteus软件对课程中的实验进行仿真教学。仿真又称模拟，是利用模型模拟现实进行的实验，利用仿真软件等系统工具的模拟功能对电路环境和电路过程进行模拟，达到与真实实验相一致的目的。Proteus软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的EDA工具软件，已有二十年左右历史，在全球应用广泛。Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等全部功能。

五、数字电路技能与实训课程多平台在线教学模式的实施——以《组合逻辑电路的设计》为例

课程开展的基础是建立教师和学生顺畅的交流沟通渠道，基于QQ在学生中的广泛使用及其强大的功能，教师在开课前一周建好课程学习QQ群，与每一位参加学习的学生进行了确认，选定课代表设为管理员，协助教师组织学生的学习;发布群公告，使全体学生了解课程在线教学的开展方式、课程资源的网址和所需软件等;引导和帮助学生安装“中国大学MOOC”APP和“雨课堂”微信小程序。

参考广东省教育厅托底课程的线上教学模式：“线上导学（直播、录播、答疑）+线下自学的方式进行安排，一般情况下一节课安排10至20分钟的导学，留出学生自主学习、思考的时间和空间。”本门课的教学过程由课前MOOC视频预习与问卷星限时作答、课中雨课堂QQ群分享屏幕讲解和教师答疑等环节组成，减少视频时间，增加课堂讨论，以降低學生的网络流量压力，并促进学生真正参与在线学习。

根据广东省教育厅的要求，线上课程教师讲授（直播、录播）时间一般不超过20分钟。笔者以《组合逻辑电路的设计》这一课题为例，分享该课程的线上授课时间分配，如表1 所示。

以下是具体实施过程。

1.课前

将预习教学课件《3.1.3组合逻辑电路的设计》以及视频链接在该讲前上传到QQ群文件，如图1所示，使学生提前了解教学内容和过程，做好充分准备，也解决了学生学习资料缺乏的问题。

留给学生一定的预习时间之后，通过问卷星发布本节课限时作业，要求学生在规定时间内完成，如图2所示。

2.课中

经过充分的课前准备，课程按照正常的课表安排时间进行授课。教师在上课前，準备好电脑和手机，上课前5分钟在雨课堂发布签到，并在QQ群通知学生准备上课;让学生扫码进入课堂，学生签到完成后，开始上课。

首先，发布课前预习作业的完成情况，如图3所示，利用QQ群分享屏幕功能对习题进行直播讲解，时长5分钟左右。通过当堂作业点评展示，督促学生更好地完成各项学习任务。也让学生从理论上再次巩固组合逻辑电路的设计步骤：变量设定—列真值表—写表达式—画逻辑图，为后续实际问题的设计做好知识铺垫。

接着，利用QQ群共享屏幕直播通过如何设计一个监视交通灯工作状态的电路来讲解组合逻辑电路的设计步骤。课中，教师通过雨课堂的随机点名来提问学生检查其知识掌握情况。被点到名的学生回答教师的问题，同时其他未被点到名的学生可以利用雨课堂发送投稿回答问题，学生遇到困惑时，可以通过发送弹幕、发送投稿、点击不懂按钮，及时向教师提出。

画出实验电路之后，采用Proteus电子仿真软件进行模拟实验教学，如图4所示。

最后，利用雨课堂推送本次课的思考题：“为什么在进行组合逻辑电路设计的时候，需要对逻辑表达式进行化简？”设置答题时间为10分钟，学生在手机雨课堂端进行作答，如图5、图6所示。

3.课后

答题时间结束后，教师收题，点击手机遥控端的作答情况，查看学生详情，包括已作答人数和未答人数等信息。在下一次课上，教师根据学生的作答情况进行复习和巩固。

同时，根据雨课堂自动生成的各类学习数据，掌握学生的学习进度和学习难点，及时进行总结，在QQ群中予以反馈，对于进度拖后的学生单独进行督促;及时解答学生在课后学习中通过QQ提出的问题。

4.教学质量评价

学生不返校期间，家庭成为学生学习的主阵地，线上教育能否取得实效，在很大程度上取决于能否形成家校共育的合力。此外，如何在同学的帮助下通过网络平台共享学习资源、共同提高驾驭网络的能力，也会影响线上教学效果。所以，本门课的课程线上教学评价反馈体系共设置了教师评价（60%）、家长评价（10%）、学生自评（20%）及同学互评（10%）四个部分，其中教师评价采用形成性过程考核，课程考核比例为：平时成绩50%+期末50%。平时成绩主要包括课前预习限时作业、线上讨论加分情况及平时出勤状况等，进一步确保教学工作有序开展。

六、教学反思与体会

在线教学是疫情下的应急之举，如何实现在线课程与线下课程实质等效，必须意识到线上教育不等于教师直播授课，应该合理利用已有在线开放课程，特别是国家精品在线开放课程，开展在线翻转课堂教学实践，促进学生自主学习。本文利用中国大学MOOC 平台解决课前自学、利用雨课堂进行课中直播、以QQ群进行课后拓展等学习活动，方便了师生教与学的过程。

责任编辑陈春阳