新冠时期的数字电路“云课堂”教学模式

侯彦宾， 任爱锋， 邓 成， 袁晓光， 孙万蓉

(西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071)

0 引言

2020年2月3日，中共中央政治局常务委员会召开会议，听取中央应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组和有关部门关于疫情防控工作情况的汇报，研究下一步疫情防控工作。习近平总书记主持会议并发表重要讲话，号召全国人民“同时间赛跑、与病魔较量，坚决遏制疫情蔓延势头，坚决打赢疫情防控阻击战”。

2月3日当天，陕西教育系统新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作领导小组紧急下发了《关于做好疫情防控期间高等学校教学工作的通知》(陕教疫控组发[2020]15号)，要求省内各高校坚决执行延期开学，并成立疫情防控教学工作领导小组，按照“一校一策，延期不延教、停课不停学”的原则制定教学方案，确保教学标准不缩水、教学质量不降低，圆满完成学期教学任务，最大限度减少疫情对教学工作的影响。

2月4日，中国教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组发布了《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》(教高厅[2020]2号)，要求各高校做好疫情防控期间在线教学组织与管理工作，并汇总公布了各在线课程平台在疫情防控期间支持高校在线教学服务方案信息。

2月5日，按照教育部、省教育厅的意见和通知，结合西安电子科技大学的统一安排部署，电子工程学院本科教学办公室迅速建立“电院2020春季教学讨论组”微信群，召集各系所主任及课程负责人对疫情防控期间的线上教学作出预判，商议课程的线上教学预案。2月7日，通过“电院2020春季教学”微信工作群，向全院辅导员和承担本科生课程的教师传达学校开展线上教学的会议精神与政策文件。2月8日，制定发布了《西安电子科技大学电子工程学院本科生2020年春季线上教学工作方案》。2月12日，统计授课教师线上教学平台的选择使用情况，并针对雨课堂、微助教、超星学习通等在线教学平台进行了线上培训。2月14日到16日，分批实施了所有课程的线上教学测试工作。

“数字电路与系统设计”课程作为电子信息与电气工程类专业的学科基础类课程，是我校通信工程、信息工程、电子信息工程、计算机科学与技术、物联网工程、电气工程及其自动化、光电信息科学与工程、电子科学与技术、测控技术与仪器、微电子科学与工程、空间科学与技术、人工智能、生物医学工程等专业本科生必修的专业基础课。作为承担电子工程学院授课任务的数字电路教学团队，充分发挥承担国家级精品课程建设的资源优势，针对线上教学的特点，构建了“云课堂”的教学模式，如图1所示：

图1 数字电路的“云课堂”教学模式

本文从课程资源、教学工具、质量管控三个方面对数字电路“云课堂”的教学模式进行了讨论和探索。并且在实际的教学实践活动中，根据督导的意见和学生的反馈进行及时的改进与完善，确保教学质量。此外，还与传统课堂进行了比较。

1 课程现有的线上建设情况

作为西安电子科技大学电子工程学院、通信工程学院和计算机科学与技术学院开设多年的本科生课程“数字电路与系统设计”，早在2004年就被评为国家级精品课程[1]。以此为契机，在课程负责人孙万蓉教授的带领下，电子工程学院数字电路教学团队根据电子、信息、计算机、互联网等领域的最新发展，不断在课程内容、教材编著和教学体系等方面锐意改革、探索创新，矢志不渝地践行着高等教育的“质量工程”，一贯重视网络教学资源的建设，为学生提供终身学习服务[2][3]。到目前为止，本课程的线上资源建设情况如下：

(1)2004年建设“数字电路与系统设计”国家级精品课程网站，提供电子教案和多媒体课件的在线阅览与下载服务。

(2)2007年制作完成了全部课堂内容的现场教学录像与上网共享。

(3)2009年更新“数字电路与系统设计”国家级精品课程网站，提供第二版教材的课后习题与解答。

(4)2013年获得教育部国家精品课程共享建设立项，并于2013年12月在“中国大学精品开放课程”爱课程网站(www.icourses.cn)上线。

(5)2015年在西电学堂(http://xt.xidian.edu.cn)开设“数字电路与系统设计MOOC-丝绸之路云课堂”网站，共享了新的教学大纲、教学视频等资料。

(6)2016年受西安电子科技大学出版社委托，为新出版的第三版教材录制知识点串讲与答疑学习辅导视频，供读者免费在线使用。

(7)2017年秋首次在中国大学MOOC(https://www.icourse163.org/)上线开课，现在已有150多所高校累计超过20000名学习者参加。

(8)2018年“数字电路与系统设计”被评为国家级精品在线开放课程。

2 “云课堂”教学的问题与对策

虽然在以往的教学中，教学团队面向教改班、卓越班也开展过线上线下混合教学，使用雨课堂、微助教、课堂派等互动式教学工具进行课前预习提醒、课堂考勤互动、课后作业辅导等活动，但主要是为了更加有效地收集和了解学生的学习行为情况，加强教学过程的管理和控制，改善传统课堂的教学效果，从而保障教学质量[4]。而受到这次新冠疫情的影响，教师和学生都被限制在自己的家中，无法按原定计划开展面对面的课堂教学。并且，出于疫情防控工作常态化的需要，本学期的本科生一到三年级的理论课程，只能通过网络进行线上教学。截止到五月上旬，“数字电路与系统设计”的线上教学已经开展了十七周，课程进度完成80%左右。我们对线上教学实施过程中遇到的问题进行了讨论与总结，并提供了在实践中摸索出的解决方法，供广大同行参考和使用。

2.1 线上课程资源的取舍

无论线上教学还是线下教学，都只是教学的方式和手段，而教学活动的核心依然是课程资源。2月2号，教育部组织了22个在线课程平台制定了多样化的在线教学解决方案，免费开放包括1291门国家精品在线开放课程和401门国家虚拟仿真实验课程在内的在线课程2.4万余门，覆盖了本科12个学科门类、专科高职18个专业大类，供高校选择使用。这些课程完全能够满足线上教学的资源需求。2月11日至12日，教育部有关负责人还连续就“停课不停学”指出：开展“停课不停学”、做好网上教学工作没有必要普遍要求教师去录播课程。并特别强调：要充分利用好国家、地方、学校现有的优质网络课程资源，确有需要的，可由教育部门统筹组织少数优秀骨干教师适当新录一些网络课程，作为必要补充，共享优质资源[5]。

得益于过去十几年的持续性建设，“数字电路与系统设计”除了拥有丰富的自建课程资源，还在爱课程和中国大学MOOC平台上建有精品开放课程。考虑到学生同时还有其他课程的在线学习任务，不允许在一门课程上花费太多的精力和时间。而且，居家环境普遍缺乏真实课堂的学习氛围，容易转移和分散学生的注意力。因此，我们选择了以中国大学MOOC上的国家精品课程“数字电路与系统设计”为主，其他课程资源为辅，主要基于以下几个方面的考虑：

(1)现有数字电路教学团队的任课教师均参与了该课程的课件制作和视频录制，课程资源是集体创作的最新成果。

(2)该课程自2017年秋首次在中国大学MOOC上线以来，累计开课6次，有150多所高校累计超过20000名学习者参加，课程建设趋于完善。

(3)该课程按照知识点划分章节，能够快速定位，便于学生课前预习和课后复习。

(4)每小节的内容只有几分钟到十几分钟，有利于学生全神贯注地沉浸学习。

(5)每小节同时提供教学视频和课件文档，有助于学生做笔记。

(6)课程的讨论区，按照章节进行分类，学生可以查看有无同类问题的解答。如果没有，可以发起新的讨论，等待教师和其他同学的回复。

(7)课程的每个章节还设有测试题，在线作答提交后可以即时看到成绩，而且在截止日期内允许多次作答，既有助于检验学习效果，还能激发学习兴趣。

(8)课程的配套教材和教辅书都是自编的，方便学生获取与使用。

2.2 直播教学工具的选用

教育部有关负责人指出：网上教学是“停课不停学”的方式之一，是利用信息化手段实施教学的一种探索[6]。为了营造良好的课堂氛围和提供便捷的师生互动，高校普遍采用直播软件开展线上教学，常用的直播教学工具有雨课堂、微助教、超星学习通、腾讯课堂、腾讯会议和钉钉等。在正式开始直播教学前，我们学校统一安排了雨课堂、微助教和超星学习通的使用培训，各任课教师可以根据授课的实际需求和操作的熟练程度自行选择。

各直播教学工具各有所长，都能胜任基本的直播教学活动。对于数字电路的直播教学而言，经过长时间的实践检验，我们选用了腾讯课堂极速版，其主要的优点在于：

(1)界面简洁、操作简便，初次使用也能迅速掌握。

(2)在QQ或微信中点击链接或扫码即可加入课堂。

(3)能够播放PPT中的动画和声音，便于演示推导过程。

(4)支持分享屏幕、音画同步，便于教师示范操作。

(5)提供签到、答题、讨论、举手等师生互动功能。

(6)支持回放，错过直播，可以随时看课堂录像。

(7)支持布置文本、图片、音视频形式的作业和在线批阅。

在需要开展生讲师评、生讲生评这些翻转课堂的教学活动时，使用腾讯会议。除了腾讯课堂和腾讯会议外，QQ班级群则作为备用的直播授课工具和课下的师生交流平台，承担发布通知、共享文档、远程协助等任务。

2.3 过程管理与质量保障

与传统的课堂教学相比，在线教学最大的挑战是教学过程的管理和教学质量的控制[7]。在课堂教学中，教师通过现场提问，能够实时、直观地从学生的眼神、形体活动中得到反馈。也可以从课间的面对面答疑中，及时了解学生对知识点的掌握情况。此外，还可以方便地维持课堂纪律，调节学生的精神状态。而在线上直播教学中，教师和学生隔着屏幕，只能通过简单的签到和提问进行有限的互动，大大削弱了交流的效果。虽然，学校和学院成立了教学督导组，对线上教学的过程进行监督。但只能直观地了解教师在如何教，而无法有效地观察学生在如何学。

为了保障教学质量和加强教学过程的有效管理，在线上教学过程中，引入了如下的举措以促进师生之间的互动性和提高学生的积极性：

(1)发布一些判断、选择等客观题目，激发学生的关注度和求知欲。

(2)通过摇号随机选取学生提问，提高课堂考勤的有效性和趣味性。

(3)被提问者可以击鼓传花选择下一位同学作答，活跃课堂气氛。

(4)悬赏问答，对第一个正确回答问题的同学进行表扬和适当的奖励。

(5)生讲生评，当一个学生进行讲解时，其他学生都参与点评和打分。

(6)双盲评阅，学生在分组互评时只能看到大作业正文，杜绝人情分。

(7)对分组互评的多个分数，去掉最高值和最低值，取其余的平均值。

以上措施，根据授课内容和课堂时间，自由组合、灵活运用，努力营造良好的课堂学习氛围，吸引学生的注意力，调动学生的积极性和主动参与性。

3 “云课堂”和传统课堂的对比

对于学生而言，“云课堂”和传统课堂相比具有以下的优势：

1)学习资源更丰富

传统课堂中，主要的学习资源是教材、教辅用书和教师的课件。而“云课堂”中，不仅有传统课堂的讲授内容，还有丰富的视频、作业、测试、问答等资料。

2)学习进度更灵活

传统课堂采用统一的教学安排，所有学生的学习进度相同。云课堂中，除教师直播授课外，所提供的线上课程资源，可帮助自学能力强的学生制订专属的学习计划。

3)学习过程更主动

传统课堂通常以课后作业的方式，督促学生温习和巩固知识点。而“云课堂”采用线上限时答题和题库随机选题的方式，有效避免作业抄袭现象。并且学生还可以在截止期内多次答题，取最高成绩为有效成绩，以激发学习积极性。

4)学习答疑更及时

传统课堂中，学生只能在课间和专门的习题课上，向授课教师提问。而“云课堂”有专门的答疑模块，不仅授课教师和提问者本人可以进行留言互动，其他班级的授课教师和同选本门课的同学，都可以发表意见。因此，云课堂的答疑解惑突破了时间、空间和人员的限制，能及时解决学生的疑问。

对于教师而言，与传统课堂相比，“云课堂”具有以下的优势：

1)教学模式多元化

传统课堂主要是教师在讲，学生在听。“云课堂”中，直播授课开始前可以向全体学生推送本节课的课件、教案、预习测试题等材料，直播课上可以带领学生同步进行电路仿真等操作。除了教师主导的讲授外，还可以引导学生通过分组讨论和翻转课堂等方式展开教学活动。

2)教学互动全面化

传统课堂中的师生互动严重依赖于当堂提问，集体回答时听不全，逐个回答时听不完。而“云课堂”，除了支持一对一的问和答之外，允许群发群收信息，比如考勤、课堂测验，从而教师可以和全体学生进行实时互动。而线上的答疑模块，还可以摆脱时间和空间的限制，能与同课程的全体师生进行交流。

3)教学过程可量化

传统课堂中，学生的作答时间和作答情况无法得到及时有效的统计。而“云课堂”上，能够直观地看到回答的用时和结果，有助于了解学生的学习掌握情况。这些量化数据，也有助于针对不同进度的学生进行因材施教。

4)教学评价实时化

传统课堂中，只有课程全部结束后，才有一份教学评价表提供给学生进行教学评价。由于缺乏时效性，这些评价和反馈无法及时帮助教师了解学情和做出改进。而“云课堂”在每节课结束时都能收集到学生对本次教学效果的评价，有助于教师及时调整教学安排。

当然，与传统课堂相比，“云课堂”的不足也非常明显：

(1)备课的工作量显著增加，需要教师学习和掌握多种教学工具。

(2)授课效果受网络系统影响较大，需要投入大量的资金和技术进行维护。

(3)无法杜绝学生考勤不出勤的现象，需要探索和采取新的考勤方式。

综上所述，“云课堂”作为疫情期间的授课方式，虽然相比传统课堂具有明显的优势，但目的并非取代传统的课堂。在未来正常化的教学活动中，如何将“云课堂”和传统课堂有机结合、优势互补，提高教学水平和改善教学效果，才是落实高等教育的质量工程关键。

4 结语

目前，出于疫情防控工作常态化的需要，各高校仍然以线上教学为主。全国范围内的大规模线上教学，对于学校和教师，学生和家长，还有在线课程服务商、教学软件开发商、网络运营商等都是一次史无前例的挑战与体验。如何有效实施“停课不停教、停课不停学”，大家都在结合自身的实际情况进行不断的探索与尝试。我们通过构建“数字电路与系统设计”课程的“云课堂”教学模式，讨论与总结了开展线上教学活动中遇到的问题和摸索出的对策，供其他同行参考和使用。最后，通过与传统课堂的比较，希望能够引发大家的进一步思考，即在疫情结束后如何协同运用线上云课堂和传统课堂开展教学活动，满足学生的多元化需求，切实提高教学质量。