“數字邏輯與數字電路”課程混合學習教學形式的建設

徐靜 文歡 張婧婧 李欣欣 古麗米拉

摘? ?要：近年來，MOOC教學形式受到國內外教育界高度關注。文章在分析了“數字邏輯與數字電路”課程教學現狀的基礎上，結合“網絡+課堂”的混合教學形式，提出了教學改革的方案。以項目與實驗作為出發點，使教學的理論基礎與實踐相結合，并調整了總評成績的考核方法及標準，提升了教師的教學能力，強化過程考核，鍛煉了學生的動手能力，激發了學生的學習興趣。

關鍵詞：數字邏輯與數字電路;混合教學形式;大型開放式網絡課程教學

1? ? 現狀分析與存在的問題

“數字邏輯與數字電路”課程是新疆農業大學計算機與信息工程學院電子信息科學與技術、計算機科學與技術、物聯網工程專業的主干專業基礎課，是一門理論性較強且注重實踐的課程。該課程理論知識點多，涉及的邏輯門電路、觸發器、時序邏輯電路、脈沖波形的產生與整形等內容較難理解。初學者無法實現思維的轉變，從而在做實驗時一籌莫展。傳統的教學通常由教師循序漸進地講授知識點，先通過對小型的、簡單的例子的講解來加深學生對相應知識點的理解。這種教學方法的不足之處在于：學生在學習過程中只是掌握部分零散知識點的應用，僅對講過的知識點有所理解，沒有建立起系統的思維方式，因此，在應用知識時缺乏整體感。

通過單一的幻燈片講稿的灌輸式講授模式，雖然教師講的順，但學生的參與度不高;內容、編排和講授方式還存在照本宣科的情況，缺乏引導學生認知的教學過程。

“數字邏輯與數字電路”課程作為計算機、電子信息科學與技術等學科的專業課，教學目標是讓學生通過學習相關知識點后能夠加以應用，有很強的實踐性。傳統的課程教學受制于教學內容較多但學時較少，老師多采用傳統的“滿堂灌”填鴨式教學方法，學生處于被動學習狀態，學習積極性不高，理論到實踐的轉換較難。通過實驗課的教學過程驗證，表現為動手能力較差，一時間無法接受理論到實驗的轉換，不知道如何設計實際電路，達不到應用所學知識解決實際問題的教學目標。

1.1? 學情分析

在傳統教學中，知識傳授是在課堂上通過教師講授完成的，學生需要通過完成課后作業來實現知識的內化。實際上，大部分學生學習較為被動，缺乏學習理論知識的興趣，課堂學習效率不高，課后學習主動性差，以往在課后作業題目相同的情況下，甚至會有抄襲現象，教學效果不理想[1]。其次，傳統教學以教師傳授為主要過程，以教師為主體，對幾十名學生同時授課，上課互動效率低，對掌握程度不同的學生無法因材施教，不能掌握到全班每一名學生真實的學習狀況。最后，傳統的教學方法使教師在課上教學過程中對知識點的講解是分章節分課時的，不利于學生建立系統的思維方式。

1.2? 考核形式分析

本次課程改革希望通過考試方式和成績計算方法的改變，能夠激發學生的學習動力[2]?！皵底诌壿嬇c數字電路”是一門理論性和實踐性皆強的課程，傳統的考核方式是期末考試的卷面成績和平時實驗成績的總評，理論考試的比重較高，造成許多學生平時實驗實踐態度不認真，只求期末成績過關，對知識掌握一知半解、不求甚解，還有小部分學生只會考試，不會實際應用[3]。

2? ? “混合”教學模式的形成

針對“數字邏輯與數字電路”課程的特點以及教學過程中、學生學習中存在的問題，通過汲取國內外知名高校的優秀教學理念以及大型開放式網絡課程（Massive Open Online Courses，MOOC）教學的優勢[4]，將網絡教學與課堂教學相融合，形成“數字邏輯與數字電路”的“混合”教學模式。本課程組也在幻燈片的制作上重視對圖片、動畫、視頻等多媒體手段的運用，使教學設計同多媒體手段有一定融合。將培養學生的思維能力作為重點，通過提升學生的學習興趣和好奇心，對學生的思維模式進行引導。以學生為中心，把“混合式”教學的優點提升到一定層次，教學方向從知識傳授型向能力培養型轉變、由過去的“教會”學生向引導學生“會學”“會思”進行教學轉變。本課程的“混合”教學模式從灌輸式變為引導式、啟發式和探索式，在課堂講授中，以問題分析為主線，對知識點內容進行串聯講解。同時，增加實際案例的應用，從生活中引出問題，激發學生的興趣，以此讓學生發現問題。比如在課程中對組合邏輯電路的設計方法進行講授時，以生活中的輸血者和受血者為例，通過2 min的小視頻使學生有直觀理解，拓寬了學生的知識面的同時，激發了學生的學習興趣。

2.1? 隨機小測驗機制的形成

利用新疆農業大學計算機與信息工程學院建立的網絡MOOC平臺“新農慕課”，使“數字邏輯與數字電路”課程上線，建立知識庫，將試題隨機分組，為每一位學生形成屬于自己的小測驗，盡量確保每一位學生進行的小測驗都會有不相同之處，以此杜絕抄襲作業現象，使學生獨立思考，更好地復習、鞏固學過的知識。在一個學期的學習過程中，有3個教學班已經使用該MOOC平臺學習了該課程，同時，“新農慕課”平臺可以在時間上滿足不同班級的授課需要，教師可根據學生學習情況及時調整學習進度。MOOC平臺上會同步顯示每一章節小測驗的截止時間，當對應章節的小測驗時間截止，該章節小測驗關閉，如有超時的學生，相應的小測驗成績會影響總評成績，對培養學生的時間觀念有一定益處。

2.2? 課內實驗與課后項目相結合

由于本課程的邏輯性和實踐性較強，學生學習了一定的基礎知識后，要學會應用，明白理論知識為實踐服務、學到的理論可以應用在哪些實際電路和現實生活中。以此為出發點，本次課改設計了9個課內實驗與4個課后項目。

實驗內容與所學知識點緊密結合，理論課時與實驗課時安排得當，在學習理論知識點后，可以通過設計型實驗得到鞏固，并且理清思路，真正做到從做中學，將理論應用于實驗。在完成相應實驗后，還要能夠融會貫通，項目的提出很好地解決了這一問題。本課程基本上可以做到，學生在每完成兩個實驗后，會有一個稍大一點的項目，項目的綜合程度更高，更偏向實際生活。

以本課程的項目之一—病床呼叫器為例，引導學生獨立思考，建立多向立體思維，學生實驗后，一名通過3種不同方法完成本實驗的同學進行分享，培養學生的批判性思維，通過同班同學的講解，促進其他學生提升發現問題、解決問題的能力。

全部實踐環節是通過兩個軟件完成的，9個實驗和前3個項目是通過proteus軟件進行設計，最后一個項目—基于VHDL的拔河比賽的設計是由quarters Ⅱ軟件完成，為后續EDA課程的學習承上啟下，綜合性較強。

2.3? 新的考核方式

課程考試是教學工作的重要環節之一，考試形式對教學具有重要影響[5]。本次課程改革加大了實驗與項目的比重，更加側重過程考核，為更好地鼓勵學生學真本領、掌握真知識，而形成新的考核方式?？偝煽內匀挥善綍r成績和期末考試成績組成，但平時成績占70%，期末考試成績占30%，加大了平時成績的比重。平時成績：考勤（10%）+小測驗（20%）+實驗（30%）+項目（40%）。考勤為理論課與實驗課的出勤率，小測驗為基于MOOC學習后學生自主在線評測成績，實驗成績的評定不僅與學生完成的實驗報告成績有關，還需要對每個實驗進行演示、答辯。所有的平時成績學生都可以在MOOC平臺上及時查看。

考試成績為學生對本課程的基本概念、原理、方法、技能及其應用提供反饋。新的考核方式使得學生更加重視學習的過程，發揮學生的主觀能動性，對良好學風的形成有一定的促進作用，更加注重學生的綜合能力培養。但是，同時也存在著一定弊端，比如有些學生覺得平時成績所占比例較高，對期末考試不夠重視，導致期末考試成績不理想。

3? ? 結語

在新疆農業大學，計算機與信息工程學院的計算機科學與技術專業151班、162班，電子信息工程與技術專業162班，物聯網工程162班進行了“數字邏輯與數字電路”課程的改革。本次課程改革通過“混合式”教學模式，基于MOOC，線上線下教學進行融合，對課堂教學模式進行一定創新，由教師講向學生做進行翻轉：在學習資源方面，“教材+線上課程+網絡資源”進行融合;在線上學習方面，以學生自學，在線小測驗，線上通過MOOC討論模塊、微信、QQ相結合進行討論、答疑;線下學習方面，課上講授、翻轉課堂、學生分享交流、協作學習、合作研究，老師針對實驗中出現的問題，提出創新設計問題，學生進行再創新。本課程改革結合MOOC教學的內容豐富、可擴展性較高的優點，同時，發揮傳統課上教學的長處，將兩者結合，形成本課程的“混合式”教學模式。

通過實踐證明，網絡與課堂的“混合”教學模式的形成，提高了學生學習的積極性與學習效率，增強了學生的創新精神，開拓了學生的思路，并且利用網絡平臺能夠進行在線測試、網上討論、資源下載等，做完的題目可以及時查看分數，對學習產生的促進作用不容小覷。同時，教師可以在線查看學生的學習進度，及時督促學生學習。今后將進一步在此基礎上改革，形成更加優秀的機制，以培養高素質的復合應用型人才為目標，力求教學相長。

[參考文獻]

[1]劉俊景，梁桂英.《數字邏輯電路》教學改革研究[J].科技與創新，2016（21）：128.

[2]馮向萍，張太紅，陳燕紅.數據庫系統原理課程教學改革與實踐[J].吉林教育，2010（28）：55-56.

[3]郭澎，孫桂玲，任立儒，等.數字電子技術課程教學新模式的探索與實踐[J].實驗室科學，2017（2）：151-153.

[4]薛玉利.混合教學模式在“電路與數字邏輯”課程中的實踐[J].電腦知識與技術，2017（18）：150-151.

[5]蔡春曉，周巍，孟德明，等.適應專業認證的數字邏輯電路實驗改革與實踐[J].科技視界，2017（26）：82-84.