數字電子技術課程“MOOC-Inside”混合式教學改革

張 寶，袁 煒，胡 琦，吳 饒，鄧超凡

（淮南師范學院機械與電氣工程學院，安徽 淮南232000）

0 引言

近年來，隨著互聯網技術和信息技術日益發展和普及，教育領域和網絡信息技術的融合度不斷深入，高校的教學方式也在不斷探索與改革，線上教學成為高等院校教學改革的新模式，提升教學質量的重要手段[1-3]。慕課教育思想起源于1962 年的美國斯坦福大學，近十年得到快速發展，中國高校對慕課的教育研究與實踐開始于2012 年。根據教育部統計，截止到2019 年8 月底，上線慕課數量增加到1.5 萬門，慕課學習人數增加到2.7 億人次。隨著慕課的不斷增加，需要教育工作者利用好慕課配合新工科建設進行深入改革，整合優質的數字教育資源，實現不同學科類別課程的精準化設計實施[4-7]。

本文以電氣類專業開設的《數字電子技術》（簡稱“數電”）課程為教學改革實施科目，該課程理論性和實踐性較強，數字化教育資源豐富，采用“MOOCInside”模式進行線上線下混合教學，依托翻轉課堂的優勢，促使學生主動思考問題，激勵學生發揮主動創造力。

1 慕課教學資源設計

數電課程傳統主要采用教師講學生聽的教學模式很難引起學生的學習激情[8]，因此，為了提升教學效果，轉變成老師作為引導者，學生深度參與教學環節的模式教學。

充分利用現有的數字教學資源，加上課堂引導可以增加學生參與度。靈活收集組織校內資源、跨校資源，本人在數電課程教學中設計的慕課內容有：

（1）在教學平臺網站中引入本校或其他高校的教學視頻連接或視頻文件；

（2）數電PPT 教案，教案中包含教學目標、重難點、實踐操作注意事項；

（3）實驗仿真案例搭建與講解視頻，如利用Multisim 軟件選擇74LS151 芯片搭建數據選擇器的應用仿真，并介紹實驗原理、理論與實踐之間的異同點等；

（4）在網絡平臺中展示常見的芯片與功能介紹；

（5）展示數電相關項目設計案例，如利用數電知識解決乒乓球比賽游戲機的設計等；

（6）任課教師錄制重難點講解視頻，時間盡量控制在15 min 左右。

MOOC 平臺應包含在線作業布置，在線測試，其中作業和測試題可以利用網絡平臺的優勢采用系統根據習題庫自動生成，批改的方式可以選擇教師批改或學生互改相配合的模式，實現以減輕教師壓力，以及增加學生在教學環節的主導作用。

2 線下翻轉課堂設計

在傳統的教學模式中，老師為教學活動中起主導作用，學生一般不敢及時向老師反映自己的困惑，主要原因有：數電課時緊張，打斷老師的教學過程，影響進度，擔心老師發脾氣；沒有提前預習，課堂上接受新知識能力不足，還需課下消化鞏固；不能很好的表述自己的困惑；由于知識的連貫性，前邊知識沒掌握，本節課內容聽不懂，擔心會被諷刺等。

采用“MOOC-Inside”教學方式，主要傳授知識的教學過程在網絡中，消化知識在上課前完成，根據數電學科的實踐性與應用性較強的特點，線下教學主要是幫學生解決問題，引導學生學以致用，鞏固知識。

本人在數電課程線下教學中設計如圖1 所示：教師根據教學內容引入課堂，針對學生完成MOOC學習后提出的問題進行解答，講解知識點并解釋分析應用案例，學生根據理解掌握情況找出應用案例并分組分析討論，學生組織語言進行總結討論結果，老師總結點評，最后布置任務。

圖1 線下教學設計模式

如講解數電中555 定時器知識的應用時，引入生活中的案例。555 定時器的應用功能之一為定時，引出玩具電子槍的設計，電子槍的工作過程為：扳動開關，電子槍發出聲音。電子槍的工作原理為：開關閉合，發出信號，打開開關，信號繼續輸出一段時間后停止。其中繼續輸出信號的時間可以采用555 定時器進行控制。在此例中可以提出兩個問題：一是，電子槍發出聲音時，打開開關后再次閉合開關，問發出聲音的時間是定值還是第二次閉合開關后重新計時并解釋設計原理；二是，如何改變電子槍發出聲音的時間。學生通過分析討論說出答案，老師講評并引導學生找出555 定時器的其他運用，學生經過分析討論總結利用555 定時器設計一組循環彩燈。

線下教學培養學生善于思考、主動交流、提出問題、回答問題的能力。課堂上老師與同學們共同交流、學習，最終實現學生更好的吸收知識、鞏固知識，為完成實踐操作做準備。

3 “MOOC-Inside”混合教學模式下實踐教學

依靠常規的數字電子技術實驗很難培養學生的創新能力、實踐能力以及團隊協作能力，為落實新工科建設理念，采用理論與實踐并重的方式教學，根據課堂上對實踐應用的可行性分析結果，安排學生課下實踐調研、仿真實驗、實物制作等，學生自主選擇團隊成員以及人數。

根據課堂上學生提出的循環彩燈控制器設計，老師給出設計要求：利用555 定時器實現定時功能，采用74HC4511 譯碼器驅動7 段式數字顯示器，利用多色發光二極管循環點亮實現循環彩燈。在實踐操作前明確目的、實踐過程、操作方法、安全事項等。學生完成實物制作如圖2 所示。在設計過程中遇到問題時教會學生如何處理，如可以采用課堂探討、咨詢同學老師、利用網絡資源查找等方式解決，實踐操作完成后，應及時把實踐轉化為設計總結分析報告，并鼓勵學生撰寫專利、論文和參加創新創業比賽、電子設計大賽、互聯網+比賽等。

圖2 實物產品展示

4 教學改革效果

首批進行數電教學改革的學生在一年之內，已取得階段性成果。

（1）學生能根據所學知識用于實踐，工科專業認同感有較大的提升；

（2）在動手能力上有較大的提升，表現在可以根據期間說明書設計電路、對數電相關電子產品認識并會設計、認識并會使用相關工具；

（3）經教學改革的學生通過培訓后參加“西門子杯”智能制造挑戰賽、飛思卡爾智能車競賽、大學生電子設計大賽等獲得全國一等獎1 項、全國二等獎2項、省特等獎1 項、省一等獎8 項、省二等獎7 項、省三等獎3 項的好成績。

5 結束語

為實現建設新工科的核心思想，為培養具有創新實踐能力的工科大學生為目的，教師需轉變固有的教育理念，要提高專業技術水平，了解社會科技發展現狀與方向，熟練運用現代技術手段。

《數字電子技術》課程作為工科專業的一門基礎課，影響到學生今后的專業課學習以及專業興趣和愛好的培養。為實現《數字電子技術》課程的教學改革，需從線上MOOC 設計、線下翻轉課堂、線下實踐教學等方面進行設計，使學生掌握基本理論知識并具有創新實踐能力，能很好的應用到工程實踐中。