依托新技术建设移动辅助教学一体化平台

迟宗正， 侯 刚， 赖晓晨， 任志磊， 王 洁， 李大奎

(大连理工大学 软件学院， 辽宁 大连 116621)



依托新技术建设移动辅助教学一体化平台

迟宗正， 侯 刚， 赖晓晨， 任志磊， 王 洁， 李大奎

(大连理工大学 软件学院， 辽宁 大连 116621)

以计算机组成原理实验课程为载体，依托新技术，在智能手机上建设移动辅助教学一体化平台，激发新一代年轻时尚大学生的学习兴趣。建设了计算机组成原理实验微信公众平台，用微信推送讲课课件、教学视频及要点难点内容，更加方便快捷；设计并实现了移动端实验箱配套虚拟仿真系统，学生课下亦可模拟实践；搭建移动预习、测验及考核系统，并实现自动化评分，更加准确地评定学生能力，提高学生学习积极性。

微信； 虚拟仿真系统； 智能手机； 移动辅助教学平台

0 引 言

计算机组成原理是计算机相关专业的核心课程，在整个硬件课程体系中，上承数字电路与模拟电路、单片机、电子技术综合课程，下接嵌入式系统结构、嵌入式操作系统、FPGA等课程，地位重要，意义非凡。而且课程具有抽象性强难以理解，学习难度大不易掌握等特点，因而配套相关实验以帮助学生充分理解和掌握[1-3]。由此可见，为助学生打下坚实基础，课程配套实验实践环节非常重要，不容忽视。

随着建设创新型国家战略的提出，教育部对研究型大学的人才培养定位提出了更高的要求，如何搭建培养高素质创新人才和卓越人才的平台，成为新时代各大高校教育工作者必须认真研究和探索的问题[4-5]。

本文以计算机组成原理实验为载体，依托新技术与时俱进，建设移动辅助教学一体化平台。将微信等新科技手段，移动虚拟仿真系统等应用到实际教学中，激发学生学习兴趣，建设移动端一体化教学辅助系统。在整个教学探索过程中积累了一定的经验，实施过程中取得了较好的效果。

1 建设微信公众平台

传统的教师与学生联络机制，是教师将自己的讲课课件、授课视频、实验效果演示视频、参考资料等上传至FTP供学生下载观摩学习，学生必须借助电脑才能完成下载和学习[6]。教师与学生的联系方式也由电话升级到QQ、QQ群，联系方式的多样化拉近了教师和学生之间的距离，大大提高了教学效果[7-10]。

然而伴随着科技的进步，智能手机等移动设备的普及，且大学生作为一个年轻群体，注重时尚、先进的高科技产品，几乎每个大学生都拥有一部或多部智能移动终端。近年来伴随微信、微信公众平台等工具的出现，传统的教学模式、联络方式已经无法引起当代大学生的兴趣[11-13]。因此，我们提出针对计算机组成原理基础实验课程，建立“理工软院之计算机组成原理实验”微信公众平台。通过平台向选择对应课程的学生下发实验讲课视频、PPT及每次实验操作针对性的注意事项，并通过平台与学生进行互动答疑。

1.1 制作用于推送的图文信息

微信公众平台是一个通用的平台，并不是专门为教育而生，我们将其应用到实际教学中，存在一定的局限。公众平台分订阅号和服务号两种，普通人员只能申请到订阅号，企业法人可以申请服务号，服务号较订阅号具有更大开发权限[14-15]。然而无论是订阅号还是服务号都只能向关注公众平台的“粉丝”推送语音、文本、单图文或者多图文信息，而无法直接下达PPT，因此需要将每堂课的PPT内容转化成可以推送的图文信息，并且在转化过程中，更多地是突出每堂课的重点和难点，PPT就变成了更深层次学习的参考资料。

1.2 录制并制作教学视频库

视频录制在实际讲课中进行，并不刻意为之，因为根据学生的神态，马上就能确定知识点是否阐述清楚，学生是否听懂。且PC屏幕录制与多角度讲课全景录制并行，为后期制作提供充足素材。视频后期制作借助Camtasia Studio完成，制作后的视频焦点可以根据实际需要在PC屏幕录制的视频和讲课全景视频之间切换，并配有字幕，以达到更佳的教学效果。制作好的视频也可以通过微信公众平台推送给广大学生，学生通过移动智能终端可以直接观看学习。如图1为经过Camtasia Studio制作之后的视频截图。

图1 制作之后的视频截图

1.3 建设互动答疑机制

关注微信公众平台的学生可以通过向平台发送问题进行提问，负责值班的课题组成员通过PC端登录微信公众平台后台管理界面之后，可接收到学生提出的疑问，进行有针对性的答疑。此种类型的答疑是师生间的，且其余学生无法看到，经常会有多位同学问同一个问题。采用以课程负责人为主，课题组所有成员参与的轮班制，在线回答同学提出的问题，但是实时性很强，而且为了能够比较集中有效地解决问题，我们都是与学生协商某几个具体的时间段来完成。

此微信公众平台模式可以推广至所有实验课程和理论课程，目前在我院(大连理工大学软件学院)已经推广至模拟与数字电路基础实验课程、网络综合实验课程以及计算机组织与结构理论课程。

微信公众平台具体实施细节如下：课程负责人负责实施，由各任课老师在讲课时推广，课程负责人组织课题组成员讨论发布(包括PPT和视频)，由课题组各成员轮班使用管理平台为学生在线答疑。

1.4 新式机制的成效

(1) 学生通过关注计算机组成原理微信公众平台，获取每堂实验课要点、难点内容，课上进入状态快，少走弯路，能够快速理解和完成实验内容。另外，根据学生实验报告册最后实验心得体会以及课下向学生调查统计，95%以上的同学为借助计算机组成原理微信公众平台推送预习要点信息这种新教学方式点赞，其中真正能够实时查看、学习推送内容并从中获益的有70%以上。

(2) 学生借助微信公众平台和仿真系统提前预习演练，能够更加快速准确的完成基础实验内容，并留有足够精力探索研究扩展提高实验内容。数据统计，2013-2014年度计算机组织与结构实验共13个班，作者承担8个班，目前关注人数目前为385人。作者所承担班级每次课基本都有40%～60%的同学有时间和精力去尝试选做内容，而未关注平台和使用仿真系统的班级，上课进入状态慢，基本只有5%～15%的同学去尝试选做内容。

2 研发配套仿真系统

随着网络和科技的发展进步，全球各大高校都在挑战新的教育模式，并提出“足不出户上大学”的概念[11]，为实现此目标推出了大规模网络开放课程平台，此平台对于理论课和实验课的意义是不一样的，理论课只需将课程的相关资料都上传至MOOCs平台，并完善在线互动和在线考核评价，而实验课实验操作环节却无法通过网络来简单的实现，用户在学习了参考资料之后，无法完成对实验内容的验证，也就无法通过实验现象来加深对理论知识的认识和理解[12-13]。必须提出新的在线完成实验操作来实现实验验证的方法。因此我们提出设计并研发配套实验箱的虚拟仿真系统，让学生通过仿真虚拟平台对实验内容进行演练和验证。

2.1 PC端指令级和微体系级仿真

我们设计并实现了TEC-XP实验箱配套的PC端指令级和微体系级仿真系统。指令级仿真系统可以完成实验箱联机时的监控命令和汇编指令功能的虚拟仿真，但只是相当于实验箱的软件系统功能，不能同时展现实物实验箱的各种硬件状态指示灯变化。如此虚拟仿真，不够直观，与实物相差较大。因此我们提出设计PC端微体系级的虚拟仿真系统，将一些执行状态指示灯和寄存器、内存等信息显示到窗口上，更加贴近实物，效果更佳。

2.2 移动端指令级仿真

上述两种虚拟仿真系统都是基于PC端研发，在智能手机等移动设备广泛普及的当下，使用起来不甚方便，且大学生作为一个年轻群体，注重时尚、先进的高科技产品，几乎每个大学生都拥有一部或多部智能移动终端。因此我们提出将以上两种虚拟仿真系统移植到智能手机平台，学生可以根据自己的兴趣和时间安排，在任何时间、任何地点进行实验模拟演练，如此能够提高学生的课堂学习效率，留有更多的时间研究和探索提高型实验内容。移动端指令级仿真系统界面如图2所示。

3 移动预习、测验及互动平台

我们将在微信公众平台的基础上，设计实现移动学习、测验、互动、考核一体化平台，建设预习题库与测验考核题库，并实现分数自动化统计；建设课程互动论坛以及“给学生一片天”的课程建议模块。还可以同时将此平台网站部署之后通过PC端访问。图3为移动预习、测验及互动平台的PC端后台管理界面。

3.1 题库建设

题库的建设并不局限于计算机组成原理实验这一门课程，可以根据实际需要添加多门课程。题型包含阅读型题目、填空题、选择题等。由于简答题不易实现自动化评分，我们基本将简答题做成阅读型题目；填空题和选择题根据需要可以组合成课堂练习、课堂测验及结课考核等。课堂练习题配备答案及解释，而测验则没有，学生做完提交之后，系统会接收答案，完成分数统计。

3.2 自动化评分

为方便分数统计，我们将学生提交的答案进行系统比对自动化评分。对于阅读型的题目，学生在加载一段时间之后，屏幕底下的“阅读完毕”按钮才允许点击，系统后台统计根据“已读”或“未读”来给学生评定此部分分数；至于选择题和填空题，则将学生提交的答案和正确答案进行准确对比确定成绩。最后，系统将每名同学的所有成绩汇总确定预习、测验等的分数，再加上学生的课堂实际操作完成情况和实验报告册完成质量来评定学生本门课程的最终成绩。

3.3 论坛互动交流、答疑

微信公众平台里的互动答疑发生在师生之间，且答疑的内容无法公开，别的同学看不到。因此我们在平台中加入论坛互动交流功能，将师生间的答疑扩大到师生间和学生间的互动交流，所有的学生都可就有兴趣的问题进行提问和解答，并且别的同学也可以根据论坛帖子内容自行学习。

图2 移动端指令级仿真系统界面

图3 移动预习、测验及互动后台管理界面

3.4 给学生一片天

课程的教授，任课教师是“供给方”，学生是“需求方”，有的时候学生才是最清楚如何改进课程才能更适合他们的人。因此我们在平台中建设一块给学生表达心声的空间，学生可匿名也可署名提出对课程设置、讲课课件、教师授课方式以及课程考核模式等方面提出建议和意见。任课教师汇总所有信息，然后课题组所有成员开会讨论如何改进后续课程。

3.5 使用效果总结

目前，移动预习、测验与互动平台已投入到大连理工大学软件学院的计算机组成原理实验和数字与模拟电路实验中。预习、测验等题库由授课教师录入，学生通过关注微信公众平台，能够使用学号和密码登陆到该系统进行测验，后台可自动化评分，加强了对学生平时的考核，也减轻了教师的繁琐工作。

4 移动端一体化教学平台

在智能终端设备如此盛行的当下，让学生借助新科技手段微信公众平台进行随时随地的预习讲课视频和PPT，然后借助移动端的仿真系统终端直接进行实验内容模拟演练，最终再通过移动端预习题、测验题和互动平台进行测验和互动，真正达到了借助移动平台的学习、测验和考核一体化，此方式在实际的教学中起到了很好的辅助作用。

5 结 语

通过以大连理工大学软件学院计算机组成原理实验为载体实施移动辅助教学一体化平台，充分发挥了移动智能设备普及带来的教学便利，建立以微信和微信公众平台为基础的信息推送及实时互动机制，联系更加灵活；将设计研发的实验箱配套仿真系统下发给学生，学生课下能提前完成实验预习及演练，加速课上进入状态，提高课堂效率；移动预习、测验及互动的一体化平台实施能够调动学生学习的积极性，提高教学质量，合理评定学生能力，总之在我院切实践行移动辅助教学一体化平台获益良多。

[1] 王晓岗，高 英，史 良，等．开放实验教学的理论与实践[J].实验室科学,2011,14(4):73-75.

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[3] 彭 灿．基于Android的计算机组成原理教辅程序的设计与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学,2013.

[4] 梁 丽．构建分层次实验教学体系培养创新型人才[J].实验室研究与探索,2014,33(1):217-219,242.

[5] 钱小明．高校实验室开放管理机制的探索与实践[J].实验技术与管理,2013,30(11):40-42,49.

[6] 刘乔寿，黄沛昱．电子信息类开放实验教学模式[J].实验室研究与探索,2013,32(7):157-160,201.

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[9] 彭 灿. 基于Android的计算机组成原理教辅程序的设计与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学,2013.

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[12] 陈红梅，马永强，何 蓉. 基于EDA 的计算机组成实验课程教学[J].计算机教育， 2011,25(13)：132-134.

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[14] 迟宗正,赖晓晨,惠 煌,等.计算机组成原理实验新教学模式研究实践[J].实验技术与管理，2015,32(5):232-235.

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Construction of a Mobile Assistant Teaching Platform Based on New Technology

CHIZong-zheng,HOUGang,LAIXiao-chen,RENZhi-lei,WANGJie,LIDa-kui

(School of Software, Dalian University of Technology, Dalian 116621, China)

Taking the courses of computer composition principle experiment as an instance, with the help of intelligent mobile device, in order to inspire the college students’ interest in learning, an assistant teaching integration platform is constructed. We build up a wechat platform of computer composition principle experiment, which can deliver the PPT and teaching video etc to the students, make the study process more convenient. Design and implement can be completed in the mobile virtual simulation system so that the students can practise after class. The platform can construct the mobile preparation, test and evaluation system which makes the evaluation of the students more accurate. The application of the platform improves students' study enthusiasm.

wechat platform; virtual simulation system; intelligent mobile phone; mobile assisted teaching platform

2015-06-11

国家自然科学青年基金(61403057); 中央高校基本科研业务费专项资金资助(DUT15QY53)。辽宁省教改项目(UPRP20140893, UPRP20140851);大连理工大学教改基金(ZX201521，MS201558)

迟宗正(1984-)，男，山东青岛人，博士生在读，工程师，主要从事计算机组成原理实验、嵌入式综合实验以及数字与模拟电路实验的教学及实验平台管理工作。

Tel.:13591169937; E-mail：czz.dut@163.com

任志磊(1984-)，男，河北石家庄人，博士，讲师，研究方向为：软件工程、启发式算法。

Tel.:13610863182; E-mail：ren@mail.dlut.edu.cn

G 642

A

1006-7167(2016)05-0166-04