计算机硬件类课程在线课堂探索与分析

杨曦晨

（南京师范大学，南京 210023）

课堂是学校教育培养人最重要、最有效的阵地[1]。近年来，在线课堂在高校教学中的地位愈发重要，确保在线课堂质量以实现线上线下课堂的实质等效是高校教学中的重要问题[2]。高校授课教师负责教学的设计、组织和管理，高质量课堂管理是在线课堂教学质量的重要保障[3]。在线课堂管理需要在课堂组织、教学过程、教学资源和质量评价等多个角度进行规划。在线课堂需要使用配套的软件，教师与学生对在线课堂软件环境与功能的熟悉程度会影响学生对课堂知识的掌握[4]。在线课堂中授课教师无法直接观察学生的听课状态，需要借助额外的互动才能了解学生的学习情况，所以必须尽可能地保障学生的课堂关注度以确保学生对课堂知识的接受度。同时，教师需要针对在线课堂设计合理的授课节奏与讲稿来提高学生课堂关注度[5]。

硬件是软件、人工智能及智慧城市等行业发展的基础，培养优质的硬件类人才符合国家发展需求，能够有效补充国家相关岗位缺口。计算机硬件类课程相对于其他专业课存在内容偏难、就业关注度缺失，以及学生缺少兴趣等问题。教师在进行计算机硬件类课程的教授时需要保障学生对硬件类岗位的兴趣并协助学生调整职业生涯规划，从根源上加强学生对硬件类课程的兴趣。同时，高校育人思想品德为先，在线课堂中教师需要对学生进行适当的引导，以课堂教学为切入点将思政教育融入课程教学和改革中，践行价值引领和专业技能传授的融合思政育人理念[6-7]。

一 问题的提出

（一）在线课堂的软硬件支持

相对于线下课堂，在线课堂无法直接与学生形成面对面交互，这就需要教师在熟悉相关技术支持的前提下持续解决课堂中知识传授以及互动等存在的问题。因此，在线课堂管理中遇见的第一个挑战就是如何熟练掌握在线教学所涉及的平台、软件与课堂中涉及的各类硬件设备[8]。如图1 所示，教师需要全面考虑在线课堂目标，选择适用的软硬件并进行课堂规则设计。当前存在众多可用于在线授课的软件[9]，包括腾讯会议、QQ 群语音、学堂在线及雨课堂等。计算机硬件类课程教师授课前应该充分了解软件之间的功能差异选定在线课堂软件。硬件是软件功能实现的基础，例如，在线课堂的顺利开展需要话筒支持授课语音的传递；手写板支持必要的板书；摄像头支持课堂交互与签到。教师只有熟悉硬件才能最大化地发挥软件的功能。除了常规功能，教师还需要针对课程内容配备相关硬件设备以实现必要的文件共享和课堂节奏的控制。

图1 在线课堂软硬件支持

（二）计算机硬件类在线课堂的挑战

硬件类课程需要大量的演示方能保证相关硬件运行原理的准确讲授，在线课堂中教师缺少丰富的演示手段以完全展示硬件的工作原理。当前，大部分高中生不具备较好的硬件基础，硬件类课程对于大部分学生存在难以理解的问题。即便当前在线课堂已配套大量的软硬件，在线课堂中教师如何清楚地讲授硬件工作流程并准确掌握学生对知识的接受程度是计算机硬件类在线课堂的一个挑战。当前硬件类岗位的信息在公共平台热度较低，学生对硬件类岗位的就业信息缺乏了解，使得学生对于硬件类课程缺少兴趣，进而很难保证学生对课堂的关注度。通过在在线课堂中加入恰当的职业生涯规划能够唤醒学生的职业规划主体意识，从而在遇见课程难题时能够摆正心态更有效地克服困难，主动参与课堂[10]。同时，课堂中知识点讲授不清晰会导致学生课堂专注度下降。硬件类在线课堂中如何在课堂方案设计中加入一定的职业生涯规划和硬件类岗位的介绍以提高学生对课堂的主动关注度是硬件类在线课堂的另一个挑战。总结以上，计算机硬件类在线课堂面临的挑战如图2 所示。在线课堂教师应该明确计算机硬件类课堂面临的问题，用更丰富的演示手段以确保知识传授的清晰明确，同时设计更适用的在线课堂方案以提高学生对课堂的关注度。通过解决计算机硬件类课堂所面临的挑战，教师能够有效保障在线和线下课堂的实质等效，确保在线课堂质量。

图2 计算机硬件类在线课堂的挑战

二 计算机硬件类在线课堂分析

研究者结合高校计算机硬件类在线课堂的教学实践，综合两个学期授课期间对学生的调研结果分析计算机硬件类在线课堂质量的影响因素，具体结果如图3 所示。

（一）软硬件对在线课堂的影响分析

传统线下课堂授课通常采用讲稿结合板书的方式来进行知识点展示，教师同步观察学生在课堂中的学习状况以控制课堂节奏。然而在线课堂无法直接进行板书和及时掌握课堂学生状态。授课教师需要利用合适的软硬件设备以保障课堂授课质量。因此，教师在进行课程教学前需熟悉在线课堂所涉及软件的功能，依据软件功能与课堂实际需求进行在线课堂流程设计实现课堂流畅度的有效提高。本研究课程授课所采用的软件是QQ 群分享和腾讯会议。通过对软件功能的详细了解，这两个软件可以实现课程讲稿的内容分享、课堂语音和文字交流、板书共享、课堂签到以及课堂作业提交。这些功能能够基本满足在线课堂的功能需求。依据研究实践，在基本硬件外设如键盘和鼠标之外，配备写字板和翻页笔能够有效提高课堂中板书和讲稿展示的流畅性。同时对在线课程所涉及硬件设备的熟练使用能够帮助授课教师实现在线课堂节奏的控制。学生作为课堂知识的接受方对软硬件的熟悉程度也会影响课堂知识的接受度。通过相关课程在线课堂实践发现，在线课堂的前几节课会出现学生由于对软件不熟悉所导致的迟到情况。同时，学生不熟悉软件也会导致课程进度的不连贯，影响学生的课堂体验。为了保障在线课堂的授课节奏，在开课前，授课教师需要为学生做好软件使用的辅导工作。实践发现，在对学生进行软件使用辅导后课堂流畅性有了明显提升，课堂互动时由于软件操作导致的等待时间有所减少。

综上所述，在线课堂开展前授课教师应提前熟悉课程所涉及的软件和硬件。同时，授课教师应给班级同学提前做好课程培训，帮助学生掌握软件功能与软件在课堂中的使用流程。授课教师和课堂学生对软件和硬件的熟练掌握会保障在线课堂节奏。

（二）计算机类硬件课程在线课堂讲稿与授课节奏设计

计算机硬件类课程专业知识点较难理解，在线课堂由于缺少直接的板书手段和课堂交互，课堂中学生无法良好地吸收课堂知识点。针对这点，在线课堂授课前需要重新设计授课讲稿，制作硬件结构展示动画。通过在线课堂实践发现适当的讲稿动画可以对硬件结构进行更清楚地展示，并且讲解动画能够在一定程度上替代板书的作用。另一方面，在线课堂中由于学生长期盯着屏幕，容易造成眼部疲劳，难以长时间集中注意力。课后对学生的调研发现，将在线课堂授课环节分解为小时间段能够使学生更好地专注于课堂且不会过度疲劳。同时，互动环节的存在导致学生很少出现挂机的情况。另外，相关行业短视频的播放能够方便学生在短时间内了解课程相关行业的动态，为后续课堂中教师开展职业生涯规划的介绍做好知识储备。

综上所述，在线课堂开展前授课老师应根据在线课堂实际情况调整课堂讲稿，在讲稿中加入适当的动画以便课堂中硬件工作原理讲解。在线课堂组织时应该调整课堂节奏与线下课堂节奏形成区别，通过将原本的长时间连续授课分解为多个小时间段，并在授课间隙中加入适当的互动环节以确保学生课堂的专注度。

（三）计算机类硬件课程兴趣引导

当前计算机方向的热门岗位主要集中在互联网行业，同时计算机方向的网络爆点大部分是人工智能方向的新闻。这就导致高校学生对硬件类相关行业的发展不熟悉，学生的就业规划主要倾向于互联网或人工智能行业。通过课堂实践调研发现学生对于课程兴趣的高低具有一定的就业导向，学生对硬件类课程兴趣不高会影响学生的课堂注意力。因此，授课教师在课堂中应做好学生的兴趣引导，为学生提供有效的信息获取渠道。在线课堂中教师需要结合自身的专业对网络论坛与短视频平台的文字和视频资源进行收集和筛选，在专业内容授课间隙利用在线软硬件平台为学生进行介绍。在线课堂实践表明，相较于教师单方面的讲解，学生对于网络收集的行业视频具有更高的接受度。在了解行业发展趋势之后，学生对课堂内容的求知欲有了明显提升，部分学生针对性调整了自己的职业规划。另一方面，教师对相关内容筛选规则的控制能够为高校课程思政建设提供有效支撑。

综上所述，在线课堂的组织过程中，教师在做好专业知识教授的同时应该做好学生的兴趣引导工作，收集最新的行业发展动态，协助学生调整职业生涯规划。同时，课程教师应该做好资源的筛选工作，为课程的思政建设做好支撑。

（四）在线课堂授课质量的控制

在线课堂与线下课堂在课堂组织、互动及成绩评判上均存在差异。因此，需要针对在线课堂设计客观的质量管理方案以控制课堂质量。在线课堂相对于线下课堂能够更多地进行课堂回溯，教师应该针对每一段的授课内容设计相应的阶段性测试并实时统计测试成绩。考虑到在线课堂交互方式与线下课堂存在差异，教师需要在熟悉在线课堂软件的基础上利用语音以及交互等功能设计课堂互动环节，实现更好的知识分享。同时，教师无法在线上直接掌握学生的学习动态，教师应该设计多层管理结构实现学生学习情况的准确掌握。相关课程实践表明，教师与班级班委建立紧密联系能够有效把握班级学生的学习动态。在线课堂中，教师结合课堂内的线上互动及课堂外的班委沟通，能够系统地掌握课堂学生的状态以便及时调整在线授课节奏。另一方面，考虑到计算机硬件类课程都包含实验部分，在线课堂中教师需要规范的实验报告和实验源码质量考查策略。

综上所述，授课教师应该在课堂练习、课堂互动、学习动态掌握及实验规范等多个角度进行针对性设计以保障在线课堂的授课质量。

三 在线课堂管理讨论

传统课堂中教师作为知识的传授者拥有课堂管理的权力，学生作为知识的接受者受到教师所规定课堂行为边界的限制。这种教师主导的课堂管理由传统的师生关系赋予合法性，以下围绕图4 对在线课堂管理进行讨论。

图4 在线课堂管理讨论

（一）在线课堂规则控制

在线下课堂开展的过程中，教师对于课堂规则的制定是被学生自然接受的。学生一直以来在课堂中形成的惯性导致其意识不到控制的存在，学生很少有与教师进行协商以调整课堂规则的想法。在线下课堂教师可以通过学生的实时反馈了解当前课堂行为规则的适用性并进行课堂规则的调整。例如，线下课堂中在进入下一个知识点的讲授之前，教师在未提前通知学生的情况下对课堂知识点进行提问后，教师能够根据学生的回答情况决定是对之前的知识点进行重点回顾还是简单点评。可见，线下授课时教师处于课堂管理的主导地位，课堂的实时反馈可以为课堂管理提供足够的参考信息，协助后续教学工作的顺利开展。

在线课堂中教师与学生处于不同的空间，教师无法实时掌握学生的动态，这就导致教师对课堂掌控力的下降。在线课堂开展的过程中常会发现存在学生课堂挂机、互动参与度低的情况。教师即便通过点名提问发现学生不在课堂，学生总能以网络卡顿或软件问题等理由进行解释，而教师缺乏直接的手段去辨别相关情况的真实性。另外，由于传统课堂中学生习惯由教师掌握课堂节奏，学生很少主动提出意见而是优先选择顺从教师的规则，因此，在线课堂中教师难以从学生处直接获取课堂的真实意见。

综上所述，教师应制定在线课堂的适用规则以保障在线课堂质量。首先，为了确保在线课堂的参与度，教师可以利用软件平台随机不定时打开摄像头观察学生上课状态。同时，教师可以制定平时分评价标准，将每次状态检测的情况转化为学生相应的平时分，以此鼓励学生提高专注度。在线课堂实践发现这种方式能够有效提高学生的实际在线率。其次，教师可以通过制定课堂规则将课堂练习、互动回答等行为全部与学生的平时分建立联系。通过这种方式学生会潜移默化地了解课堂有价值行为，进而提高课堂积极性。通过对在线课堂规则的不断调整，教师能够建立在线课堂的行为标准，并促使学生逐渐接近这些标准，进而控制在线课堂的授课质量。

（二）在线课堂节奏控制

线下课堂按照下课铃被分为授课与休息时间。每节课所需教授的内容按照学期周历进行分解设置，很少需要教师进行突发调整。线下课堂中由教师主动把控节奏，学生被动地接受授课节奏。相关在线课堂实践发现，课堂所涉及的软件、硬件与学生反馈都会形成影响课堂节奏的突发事件。课堂采用的软件平台由于自身或网络原因所形成的卡顿会导致在线课堂几分钟到十几分钟的进度停滞。教师所采用的话筒或摄像头等硬件设备的故障也会导致在线课堂节奏的不连贯。另外，在线课堂无法像线下课堂一样获得学生的实时课堂互动反应，学生开麦、开摄像头等操作也都需要整体课堂停下来进行等待。教师作为课堂节奏的主要控制者需要做出正确的反应以解决这些问题。

在线课堂涉及知识点讲授、知识点回顾、课堂互动以及课后练习等不同环节，教师需要为不同环节分配合理时长以形成更好的课堂节奏。通过课堂实践对学生的访谈了解到，教师设计更好的课堂节奏能够提高学生对课堂节奏的认可度。教师需要足够的认可度以确保能够获得学生足够的配合，实现课堂时间利用率的提高。

（三）在线课堂行为边界管理

教师和学生是课堂的主要参与者，不同参与者在课堂中应该有一定的行为边界。教师的主要行为是教授课程知识、进行课堂互动、设计实验方案、制作课后练习题，以及设计期中期末试卷。学生的主要行为是听课、参与课堂互动、完成课堂实验、完成课后练习，以及参与期中期末考试。教师依靠合理的课堂规则获得课堂边界控制的主动权。学生对课堂行为边界的把控较弱，但是也需要学生提出合理的修改意见实现课堂边界的优化。

在线课堂依然存在学生抵抗课堂边界的个体事件。学生在课堂边界的约束下依旧保有一定的行为自由，其中最典型的是个人注意力的分配。教师可以强制学生参与课堂，但是教师缺乏有效的方式以避免学生“人在心不在”的情况。在线课堂中，受限于软件功能和网络带宽无法实现课堂中所有学生同步打开摄像头，所以教师无法通过观察学生上课状态了解学生的注意力是否在课堂中。在线课堂实践中发现学生注意力属于私人控制范畴，会受到学生自身疲劳程度与当天状态好坏等情况的影响，教师缺乏直接的控制方式。在线课堂教师应通过更多的互动环节与测试环节设置学生行为边界，尽可能保证课堂中学生的专注度。

教师对课堂边界的管理本质是教师个人的经验行为，不可避免地存在考虑不全面的情况。教师设计课堂边界时需要同时考虑学生的个体意见及可能出现的群体调整意见。课堂实践研究发现，常见的群体性意见往往集中在课后工作量和课程内容安排上。线下课堂中，教师能够与学生在课堂进行统一提问，学生可以直接匿名给出回馈。通过这种方式教师可以及时掌握学生对于作业和课程进度的意见。但是在线课堂中教师可以通过账号很容易辨别意见反馈方的身份，这会导致集体意见反馈时学生只说好话。因此，在线课堂组织时应该设计更为合理的意见反馈渠道以保证教师能够真实了解学生的群体意见，进而优化课堂边界。通过在线课堂实践，多层反馈结构是较为合适的方式。教师可以先与班委进行沟通，再由班委收集学生的意见反馈，最后，班委整理好意见与教师进行沟通。通过这样的方式教师无法直接知道是哪位同学的意见，这就达到了匿名方式的效果，最大程度地降低了学生担心课堂意见反馈对自己课程分数造成负面风险，方便学生形成真实的集体意见。这种多层的结构能够避免教师与学生直接交流的尖锐感，更利于教师接受学生的集体意见。

教师和学生是课堂边界制定的参与者，学生的个体反馈和集体反馈都能为边界的制定提供有效意见。教师应该全面权衡学生意见和课堂实际情况以实现课堂边界优化调整。

（四）在线课堂互动体系

课堂中教师与学生互动的主要目的在于进行知识传授和课堂组织，具有知识性和交流性两个特性。在课堂实践中发现学生的初次互动大多是为了获得平时分属于被动的分数驱动，所以课堂互动具有一定的强制特性。教师应该设置合适的课堂规则吸引更多的学生参与课堂互动引导学生参与课堂学习，并通过持续的激励引导学生形成互动习惯。

国内学生的学习成长环境导致学生习惯于沉默地倾听教师授课，被动等待教师提问再进行课堂互动。在线课堂中教师无法直接看见学生的表情和动作以实时了解学生对之前知识点的掌握情况，教师设计课堂互动的可参考信息较少。在线课堂需要设计更为合理的互动规则以提高学生的互动频率与主动性。教师需要为学生提供更充足的发言机会，保障学生的发言自由。在线课堂可以避免采用点名回答问题的互动形式，这种形式会让学生习惯性地形成被动等待点名的习惯。在线课堂实践发现适当的内容扩展往往会更受欢迎，课堂氛围更为热烈。因此，课堂互动问题的设计应该具有一定的开放性以提高学生的互动欲望。同时，当前学生具有更高的自主意识，课堂互动时不应该由教师单方面总结点评，这种单向的互动方式会导致学生的不平等感，降低学生的参与欲望。

在线课堂应该培养学生新的互动交流习惯，利用软硬件平台记录交流数据形成互动体系的动态调整。最终有效提高课堂互动交流的频率与效率，并能够形成有效的质量监督。

四 讨论与分析

依据在线课堂实践发现在线课堂与线下课堂的管理存在一定的差异，图5 列出两类课堂的差异主要存在于课堂签到、课堂状态把控、课堂互动方式、课堂节奏控制和课后回顾。

图5 在线课堂与线下课堂的管理差异

课堂签到：线下课堂的签到通常采用点名方式。在线课堂由于网络和软件的限制无法同步打开所有学生的摄像头，同时，规模较大的群体语音也会导致课堂卡顿。因此，在线课堂难以完全对应到具体的学生以实现学生一对一签到。

课堂状态把控：线下课堂教学时，教师能够通过学生的表情等信息直接了解学生的学习状态。在线课堂中教师由于无法直接面对学生，所以无法直接通过学生的上课状态了解学生是否专注于课堂以及学生对教学内容的掌握情况。

课堂互动方式：线下课堂教师一般通过课堂提问和课堂测试与学生进行直接互动，直接掌握学生的学习状态并了解学生对课堂的建议。在线课堂的互动需要设计合理的课堂规则，在规则边界内借助软件和硬件实现互动。

课堂节奏控制：线下课堂通常按照固定时间间隔进行课程内容安排，通常不会有意外情况需要临时调整课堂节奏。在线课堂由于软硬件限制，课堂中意外事件的产生概率较高，教师常需要依据实际情况临时调整课堂节奏。

课后回顾：线下课堂一般通过开课前的提问以及课后作业的讲解便可以完成所有课程内容的回顾。在线课堂由于条件限制，教师很难实现班级所有学生的内容回顾。教师需要进行多层结构设计，有效把控学生对知识的掌握情况。

在线课堂是本科教学正常进行的必要保障，在线课堂在开展时应该充分考虑与线下课堂的差异，针对授课内容设计恰当的在线课堂规则以保证线上课堂与线下课堂的实质等效。另外，在线课堂需要充分利用相关的软件和硬件并针对知识教授与课堂交流进行专门的流程设计。通过有效的课堂管理能够帮助教师更好地把控课堂中知识传授的质量。同时，在线课堂需要建立更好的课堂质量反馈渠道，约束课堂中教师和学生的行为。

五 总结与反思

全面提高人才培养能力是我国建设高水平本科教育的重点，而提升本科课堂教学质量是提升人才培养能力的重要途径。在线课堂中大部分流程都是通过软件进行展开，所有的文字交流和互动记录都能够被有效记录，所以，在线课堂能够更好地记录课堂过程并进行课堂质量客观评价。在线课堂开展中教师应设置合理的课堂边界，把握课堂节奏，建立合理的课堂体系，提高教师对课堂的控制力，最终实现课堂的有效控制。

计算机硬件类课程涉及软硬件结合，相对较难理解。同时，学生对硬件类相关行业的发展不是很了解，这就导致学生对于相关课程在潜意识里面缺乏重视。在开展计算机类硬件课程时教师应该做好学生的兴趣引导并协助学生了解硬件类行业规划，进而提高学生的课堂兴趣并营造更开放的课堂氛围，最终达到更好的教学效果。

在线课堂在互动、测试与过程记录方面能够作为后疫情时代线下课堂的有效补充。在教师和学生均能熟练使用在线课堂软硬件的前提下，高校后续授课活动中可以深入开展多元化教学，让教学活动突破课堂的限制。教师和学生可以通过设计合适的课堂结构，选用适当的软硬件平台形成课前知识点预习、课中实时练习、课后知识点回顾，以及课后难点互动共同组成的课堂闭环，更好地确保课堂质量。