中國大學MOOC與Proteus仿真軟件等平臺在數字電路線上課程中的應用

劉佳潔　李錫豐

一、引言

2019年底，新型冠狀病毒給各行各業帶來了沉重打擊，為有效降低因人員聚集而引發交叉感染的風險，保障師生健康安全，教育部于2020年1月27日發布《教育部關于2020年春季學期延期開學的通知》，要求適當推遲春季學期開學時間。2月17日，教育部又發布了“‘停課不停學該如何教怎么學”的文章，要防止照搬、套用正常課堂教學方式直接用于線上。2月25日，廣東省教育廳印發《關于線上教育安排的通知》，對全省各級各類學校開展線上教育作出明確規定。

本文以中等職業學校電類專業的核心基礎課程《數字電子技能與實訓》為例，以中國大學MOOC、雨課堂、QQ群教學為載體，以學生為中心，對線上教學進行了探索實踐與反思。

二、課程簡介以及學情分析

《數字電子技能與實訓》是中等職業學校電類專業的一門專業基礎課，也是筆者所在學校電子技術應用專業必修課中的專業核心課程，該課程理論與實踐聯系緊密，應用性較強。課程教學目標是掌握數字電路的組成、原理及分析方法，掌握數字電路在生產、生活中的基本應用知識，掌握數字電路的安裝和故障判斷及故障排除的技能。內容涉及各種門電路、組合電路和時序電路的基本概念、數字集成電路的內部電路結構、引腳功能，原理圖繪制，軟件仿真，儀器儀表的使用，電路制作與測試等。

學習本課程的學生為中職一年級第二學期學生，和普通高中生相比，學生思維比較活躍，有強烈的獨立自主需要，但在自理和自控能力方面又不足;同時，他們是跟隨互聯網、智能手機成長的一代，具備一定的信息素養。

三、新冠肺炎疫情下線上教學面臨的挑戰

開展線上教學離不開網絡與教學平臺的支持，由于大規模同時開展，網絡和平臺出現了卡頓不能通暢運行的情況。并且一段時間過后，學生網上學習新鮮期已過，容易產生學習惰性;農村地區的部分學生存在WIFI信號質量差、學習設備不足等問題;部分實驗課程無法通過在線方式開展。另外，教師授課經驗缺乏、教學條件受限、專業課程實訓配套難以跟進、教學內容繁雜、學生學習過程監管和課業評價困難等現實問題，使得線上授課不盡人意。

四、中國大學MOOC、雨課堂、仿真軟件、QQ 群等多平臺在線教學模式

針對線上教育，國內已經存在不少優秀的在線課程平臺，如中國大學 MOOC、學堂在線、智慧樹、雨課堂、超星學習通等。這些平臺各有其特色和優勢，筆者根據教學實際要求與學生總體情況，主要選用了中國大學MOOC、雨課堂、QQ群、Proteus仿真軟件作為教學工具，其中中國大學 MOOC 平臺中的課程設計和編排是依據國標的教學大綱，全面覆蓋知識點，知識點顆粒度大小適中，每個教學視頻長度 5 至 10 分鐘，比較切合學生學習和教師教學的需求。不僅可以在電腦上觀看學習，也提供了手機客戶端 App，讓學生在任何時間、任何地點都可以學習，降低了學習設備的要求。

2016年，學堂在線與清華大學共同研發了混合式教學智慧工具——雨課堂，它的到來是為了全面提升課堂教學體驗，讓師生互動更多、教學更為便捷。雨課堂目前只是PPT中的一個插件，電腦端只需要有2010版本及以上的Microsoft office或者WPS office個人版，即可安裝雨課堂。它是基于微信開發的課堂工具，所以手機端不需要再安裝雨課堂APP，只需要在微信上關注雨課堂公眾號即可使用。

QQ作為一款即時通訊軟件，具有廣泛的使用基礎，最大的優點是不會給學生帶來額外的軟件和硬件負擔。利用QQ群，可以方便地開展課前的學情調研、課中的在線講授和討論，以及課后的輔導答疑等活動。

根據《數字電子技能與實訓》課程理論與實踐聯系緊密的特點，由于疫情期間無法實地指導進行實驗，筆者選用Proteus軟件對課程中的實驗進行仿真教學。仿真又稱模擬，是利用模型模擬現實進行的實驗，利用仿真軟件等系統工具的模擬功能對電路環境和電路過程進行模擬，達到與真實實驗相一致的目的。Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發的EDA工具軟件，已有二十年左右歷史，在全球應用廣泛。Proteus可以實現數字電路、模擬電路及微控制器系統與外設的混合電路系統的電路仿真、軟件仿真、系統協同仿真和PCB設計等全部功能。

五、數字電路技能與實訓課程多平臺在線教學模式的實施——以《組合邏輯電路的設計》為例

課程開展的基礎是建立教師和學生順暢的交流溝通渠道，基于QQ在學生中的廣泛使用及其強大的功能，教師在開課前一周建好課程學習QQ群，與每一位參加學習的學生進行了確認，選定課代表設為管理員，協助教師組織學生的學習;發布群公告，使全體學生了解課程在線教學的開展方式、課程資源的網址和所需軟件等;引導和幫助學生安裝“中國大學MOOC”APP和“雨課堂”微信小程序。

參考廣東省教育廳托底課程的線上教學模式：“線上導學（直播、錄播、答疑）+線下自學的方式進行安排，一般情況下一節課安排10至20分鐘的導學，留出學生自主學習、思考的時間和空間。”本門課的教學過程由課前MOOC視頻預習與問卷星限時作答、課中雨課堂QQ群分享屏幕講解和教師答疑等環節組成，減少視頻時間，增加課堂討論，以降低學生的網絡流量壓力，并促進學生真正參與在線學習。

根據廣東省教育廳的要求，線上課程教師講授（直播、錄播）時間一般不超過20分鐘。筆者以《組合邏輯電路的設計》這一課題為例，分享該課程的線上授課時間分配，如表1 所示。

以下是具體實施過程。

1.課前

將預習教學課件《3.1.3組合邏輯電路的設計》以及視頻鏈接在該講前上傳到QQ群文件，如圖1所示，使學生提前了解教學內容和過程，做好充分準備，也解決了學生學習資料缺乏的問題。

留給學生一定的預習時間之后，通過問卷星發布本節課限時作業，要求學生在規定時間內完成，如圖2所示。

2.課中

經過充分的課前準備，課程按照正常的課表安排時間進行授課。教師在上課前，準備好電腦和手機，上課前5分鐘在雨課堂發布簽到，并在QQ群通知學生準備上課;讓學生掃碼進入課堂，學生簽到完成后，開始上課。

首先，發布課前預習作業的完成情況，如圖3所示，利用QQ群分享屏幕功能對習題進行直播講解，時長5分鐘左右。通過當堂作業點評展示，督促學生更好地完成各項學習任務。也讓學生從理論上再次鞏固組合邏輯電路的設計步驟：變量設定—列真值表—寫表達式—畫邏輯圖，為后續實際問題的設計做好知識鋪墊。

接著，利用QQ群共享屏幕直播通過如何設計一個監視交通燈工作狀態的電路來講解組合邏輯電路的設計步驟。課中，教師通過雨課堂的隨機點名來提問學生檢查其知識掌握情況。被點到名的學生回答教師的問題，同時其他未被點到名的學生可以利用雨課堂發送投稿回答問題，學生遇到困惑時，可以通過發送彈幕、發送投稿、點擊不懂按鈕，及時向教師提出。

畫出實驗電路之后，采用Proteus電子仿真軟件進行模擬實驗教學，如圖4所示。

最后，利用雨課堂推送本次課的思考題：“為什么在進行組合邏輯電路設計的時候，需要對邏輯表達式進行化簡？”設置答題時間為10分鐘，學生在手機雨課堂端進行作答，如圖5、圖6所示。

3.課后

答題時間結束后，教師收題，點擊手機遙控端的作答情況，查看學生詳情，包括已作答人數和未答人數等信息。在下一次課上，教師根據學生的作答情況進行復習和鞏固。

同時，根據雨課堂自動生成的各類學習數據，掌握學生的學習進度和學習難點，及時進行總結，在QQ群中予以反饋，對于進度拖后的學生單獨進行督促;及時解答學生在課后學習中通過QQ提出的問題。

4.教學質量評價

學生不返校期間，家庭成為學生學習的主陣地，線上教育能否取得實效，在很大程度上取決于能否形成家校共育的合力。此外，如何在同學的幫助下通過網絡平臺共享學習資源、共同提高駕馭網絡的能力，也會影響線上教學效果。所以，本門課的課程線上教學評價反饋體系共設置了教師評價（60%）、家長評價（10%）、學生自評（20%）及同學互評（10%）四個部分，其中教師評價采用形成性過程考核，課程考核比例為：平時成績50%+期末50%。平時成績主要包括課前預習限時作業、線上討論加分情況及平時出勤狀況等，進一步確保教學工作有序開展。

六、教學反思與體會

在線教學是疫情下的應急之舉，如何實現在線課程與線下課程實質等效，必須意識到線上教育不等于教師直播授課，應該合理利用已有在線開放課程，特別是國家精品在線開放課程，開展在線翻轉課堂教學實踐，促進學生自主學習。本文利用中國大學MOOC 平臺解決課前自學、利用雨課堂進行課中直播、以QQ群進行課后拓展等學習活動，方便了師生教與學的過程。

責任編輯陳春陽