“数字逻辑与数字电路”课程混合学习教学形式的建设

徐静 文欢 张婧婧 李欣欣 古丽米拉

摘   要：近年来，MOOC教学形式受到国内外教育界高度关注。文章在分析了“数字逻辑与数字电路”课程教学现状的基础上，结合“网络+课堂”的混合教学形式，提出了教学改革的方案。以项目与实验作为出发点，使教学的理论基础与实践相结合，并调整了总评成绩的考核方法及标准，提升了教师的教学能力，强化过程考核，锻炼了学生的动手能力，激发了学生的学习兴趣。

关键词：数字逻辑与数字电路;混合教学形式;大型开放式网络课程教学

1    现状分析与存在的问题

“数字逻辑与数字电路”课程是新疆农业大学计算机与信息工程学院电子信息科学与技术、计算机科学与技术、物联网工程专业的主干专业基础课，是一门理论性较强且注重实践的课程。该课程理论知识点多，涉及的逻辑门电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形等内容较难理解。初学者无法实现思维的转变，从而在做实验时一筹莫展。传统的教学通常由教师循序渐进地讲授知识点，先通过对小型的、简单的例子的讲解来加深学生对相应知识点的理解。这种教学方法的不足之处在于：学生在学习过程中只是掌握部分零散知识点的应用，仅对讲过的知识点有所理解，没有建立起系统的思维方式，因此，在应用知识时缺乏整体感。

通过单一的幻灯片讲稿的灌输式讲授模式，虽然教师讲的顺，但学生的参与度不高;内容、编排和讲授方式还存在照本宣科的情况，缺乏引导学生认知的教学过程。

“数字逻辑与数字电路”课程作为计算机、电子信息科学与技术等学科的专业课，教学目标是让学生通过学习相关知识点后能够加以应用，有很强的实践性。传统的课程教学受制于教学内容较多但学时较少，老师多采用传统的“满堂灌”填鸭式教学方法，学生处于被动学习状态，学习积极性不高，理论到实践的转换较难。通过实验课的教学过程验证，表现为动手能力较差，一时间无法接受理论到实验的转换，不知道如何设计实际电路，达不到应用所学知识解决实际问题的教学目标。

1.1  学情分析

在传统教学中，知识传授是在课堂上通过教师讲授完成的，学生需要通过完成课后作业来实现知识的内化。实际上，大部分学生学习较为被动，缺乏学习理论知识的兴趣，课堂学习效率不高，课后学习主动性差，以往在课后作业题目相同的情况下，甚至会有抄袭现象，教学效果不理想[1]。其次，传统教学以教师传授为主要过程，以教师为主体，对几十名学生同时授课，上课互动效率低，对掌握程度不同的学生无法因材施教，不能掌握到全班每一名学生真实的学习状况。最后，传统的教学方法使教师在课上教学过程中对知识点的讲解是分章节分课时的，不利于学生建立系统的思维方式。

1.2  考核形式分析

本次课程改革希望通过考试方式和成绩计算方法的改变，能够激发学生的学习动力[2]。“数字逻辑与数字电路”是一门理论性和实践性皆强的课程，传统的考核方式是期末考试的卷面成绩和平时实验成绩的总评，理论考试的比重较高，造成许多学生平时实验实践态度不认真，只求期末成绩过关，对知识掌握一知半解、不求甚解，还有小部分学生只会考试，不会实际应用[3]。

2    “混合”教学模式的形成

针对“数字逻辑与数字电路”课程的特点以及教学过程中、学生学习中存在的问题，通过汲取国内外知名高校的优秀教学理念以及大型开放式网络课程（Massive Open Online Courses，MOOC）教学的优势[4]，将网络教学与课堂教学相融合，形成“数字逻辑与数字电路”的“混合”教学模式。本课程组也在幻灯片的制作上重视对图片、动画、视频等多媒体手段的运用，使教学设计同多媒体手段有一定融合。将培养学生的思维能力作为重点，通过提升学生的学习兴趣和好奇心，对学生的思维模式进行引导。以学生为中心，把“混合式”教学的优点提升到一定层次，教学方向从知识传授型向能力培养型转变、由过去的“教会”学生向引导学生“会学”“会思”进行教学转变。本课程的“混合”教学模式从灌输式变为引导式、启发式和探索式，在课堂讲授中，以问题分析为主线，对知识点内容进行串联讲解。同时，增加实际案例的应用，从生活中引出问题，激发学生的兴趣，以此让学生发现问题。比如在课程中对组合逻辑电路的设计方法进行讲授时，以生活中的输血者和受血者为例，通过2 min的小视频使学生有直观理解，拓宽了学生的知识面的同时，激发了学生的学习兴趣。

2.1  随机小测验机制的形成

利用新疆农业大学计算机与信息工程学院建立的网络MOOC平台“新农慕课”，使“数字逻辑与数字电路”课程上线，建立知识库，将试题随机分组，为每一位学生形成属于自己的小测验，尽量确保每一位学生进行的小测验都会有不相同之处，以此杜绝抄袭作业现象，使学生独立思考，更好地复习、巩固学过的知识。在一个学期的学习过程中，有3个教学班已经使用该MOOC平台学习了该课程，同时，“新农慕课”平台可以在时间上满足不同班级的授课需要，教师可根据学生学习情况及时調整学习进度。MOOC平台上会同步显示每一章节小测验的截止时间，当对应章节的小测验时间截止，该章节小测验关闭，如有超时的学生，相应的小测验成绩会影响总评成绩，对培养学生的时间观念有一定益处。

2.2  课内实验与课后项目相结合

由于本课程的逻辑性和实践性较强，学生学习了一定的基础知识后，要学会应用，明白理论知识为实践服务、学到的理论可以应用在哪些实际电路和现实生活中。以此为出发点，本次课改设计了9个课内实验与4个课后项目。

实验内容与所学知识点紧密结合，理论课时与实验课时安排得当，在学习理论知识点后，可以通过设计型实验得到巩固，并且理清思路，真正做到从做中学，将理论应用于实验。在完成相应实验后，还要能够融会贯通，项目的提出很好地解决了这一问题。本课程基本上可以做到，学生在每完成两个实验后，会有一个稍大一点的项目，项目的综合程度更高，更偏向实际生活。

以本課程的项目之一—病床呼叫器为例，引导学生独立思考，建立多向立体思维，学生实验后，一名通过3种不同方法完成本实验的同学进行分享，培养学生的批判性思维，通过同班同学的讲解，促进其他学生提升发现问题、解决问题的能力。

全部实践环节是通过两个软件完成的，9个实验和前3个项目是通过proteus软件进行设计，最后一个项目—基于VHDL的拔河比赛的设计是由quarters Ⅱ软件完成，为后续EDA课程的学习承上启下，综合性较强。

2.3  新的考核方式

课程考试是教学工作的重要环节之一，考试形式对教学具有重要影响[5]。本次课程改革加大了实验与项目的比重，更加侧重过程考核，为更好地鼓励学生学真本领、掌握真知识，而形成新的考核方式。总成绩仍然由平时成绩和期末考试成绩组成，但平时成绩占70%，期末考试成绩占30%，加大了平时成绩的比重。平时成绩：考勤（10%）+小测验（20%）+实验（30%）+项目（40%）。考勤为理论课与实验课的出勤率，小测验为基于MOOC学习后学生自主在线评测成绩，实验成绩的评定不仅与学生完成的实验报告成绩有关，还需要对每个实验进行演示、答辩。所有的平时成绩学生都可以在MOOC平台上及时查看。

考试成绩为学生对本课程的基本概念、原理、方法、技能及其应用提供反馈。新的考核方式使得学生更加重视学习的过程，发挥学生的主观能动性，对良好学风的形成有一定的促进作用，更加注重学生的综合能力培养。但是，同时也存在着一定弊端，比如有些学生觉得平时成绩所占比例较高，对期末考试不够重视，导致期末考试成绩不理想。

3    结语

在新疆农业大学，计算机与信息工程学院的计算机科学与技术专业151班、162班，电子信息工程与技术专业162班，物联网工程162班进行了“数字逻辑与数字电路”课程的改革。本次课程改革通过“混合式”教学模式，基于MOOC，线上线下教学进行融合，对课堂教学模式进行一定创新，由教师讲向学生做进行翻转：在学习资源方面，“教材+线上课程+网络资源”进行融合;在线上学习方面，以学生自学，在线小测验，线上通过MOOC讨论模块、微信、QQ相结合进行讨论、答疑;线下学习方面，课上讲授、翻转课堂、学生分享交流、协作学习、合作研究，老师针对实验中出现的问题，提出创新设计问题，学生进行再创新。本课程改革结合MOOC教学的内容丰富、可扩展性较高的优点，同时，发挥传统课上教学的长处，将两者结合，形成本课程的“混合式”教学模式。

通过实践证明，网络与课堂的“混合”教学模式的形成，提高了学生学习的积极性与学习效率，增强了学生的创新精神，开拓了学生的思路，并且利用网络平台能够进行在线测试、网上讨论、资源下载等，做完的题目可以及时查看分数，对学习产生的促进作用不容小觑。同时，教师可以在线查看学生的学习进度，及时督促学生学习。今后将进一步在此基础上改革，形成更加优秀的机制，以培养高素质的复合应用型人才为目标，力求教学相长。

[参考文献]

[1]刘俊景，梁桂英.《数字逻辑电路》教学改革研究[J].科技与创新，2016（21）：128.

[2]冯向萍，张太红，陈燕红.数据库系统原理课程教学改革与实践[J].吉林教育，2010（28）：55-56.

[3]郭澎，孙桂玲，任立儒，等.数字电子技术课程教学新模式的探索与实践[J].实验室科学，2017（2）：151-153.

[4]薛玉利.混合教学模式在“电路与数字逻辑”课程中的实践[J].电脑知识与技术，2017（18）：150-151.

[5]蔡春晓，周巍，孟德明，等.适应专业认证的数字逻辑电路实验改革与实践[J].科技视界，2017（26）：82-84.