疫情下数字逻辑实验混合式教学实践＊

蔡春晓，李晓冬，周 巍

（电子电路国家级实验教学示范中心（桂林电子科技大学），广西 桂林541004）

在新冠肺炎疫情发生的情况下，教育部提出“停课不停教，停课不停学”的要求，本校提出任课教师应按照课程性质与特点，选择合适的教学平台，合理制定教学进程，确保疫情防控期间在线教学活动平稳有序开展。据此，结合数字逻辑实验课程特点，展开了疫情下数字逻辑实验混合式教学的探索与实践，取得了良好的教学效果。

1 线上授课方案

线上实验课程与线下相比，具有不同的教学模式和实验方式。线上实验课程有其自身的特点要求，在保证学生独立完成实验操作的前提下，需要线上教师教授、线下学生动手设计、仿真以完成实验课，具体实施如下。

1.1 线上教师讲授

线上直播，主要是由教师讲授实验目的、实验原理、实验内容和实验步骤。首选需要选择合适的线上教学平台，钉钉直播或腾讯课堂直播性能稳定，操作简便，使用方便，界面友好，便于师生互动，是实体课堂的高度仿真，适合非专业用户使用。实验面向全校各专业学生开设，实行的是自由选课学分制。钉钉直播只需要发布课堂ID号，学生即可进入课堂，操作方便，组织便捷，因此选择了钉钉直播作为线上教学平台。

1.2 线下学生动手

每次直播授课后要求利用Quartus软件完成实验功能验证，内容围绕授课内容及实验项目应掌握的内容设计要求，提交实验仿真验证结果。采用“云班课”平台进行实验过程指导，并在线上每周采用“云班课”平台进行单元测试和实验报告提交，及时了解学生知识掌握情况。

2 在线教学课堂组织与实施

区别于传统线下教学过程中的“以教师为中心”，在线教学模式则强调“以学生为中心”，对在线教学设计的组织与实施等环节提出了更高的要求。将教学计划中每个实验的授课与学习过程划分为三个主要环节，如图1所示。

图1 教学组织环节设计

2.1 课前预习

任课教师首先在腾讯QQ群内发布本次实验内容安排与视频学习资源，组织学生通过“爱课程”平台观看教学视频及配套的电子讲义和PPT等资料。

2.2 在线录播导学与答疑

任课教师首先通过“云班课”平台发布签到通知，组织学生在规定时间内完成在线签到，确认参与在线录播学生人数，接着在线讲解本次实验内容的学习重点与难点，并总结学生在录播教学环节学习过程中遇到的问题。

2.3 在线直播授课与在线作业

首先，任课教师基于“钉钉”平台发布签到通知，组织学生在规定时间内完成在线签到，确认参与在线直播学生人数。讲解实验内容，采用任务驱动学习方式，强化学生对实验原理的理解与运用。以典型设计问题为例，引导学生熟悉实验项目的设计方法；通过共享屏幕方式，引导学生熟悉基于Quartus软件开发平台的EDA设计流程。在本环节的最后阶段，基于“云班课”平台在线发布课堂作业并组织学生按时完成实验报告提交。

3 线上线下实验衔接方案

2020-05下旬高校陆续开学恢复线下教学。线下实验课程安排，要结合线上已开设的实验内容和实验项目特点进行，具体安排参考表1。实验一：“TTL逻辑门功能与参数测试”，是数字逻辑实验入门的第一次实验，需要学生了解实验箱结构和芯片功能测试方法，学生错锋返校后需重点讲解引导入门，参数测试方法可以由学生开放时间来选择。实验二：“组合逻辑电路设计与测试”，介绍组合逻辑电路设计与测试方法，是数字逻辑实验的核心和基础，需要学生熟练掌握并重点讲解。实验一和实验二合并集体授课在回校后的第一周完成。学生有了基础之后，后续实验内容可以合并授课并通过开放实验加以巩固。非标准化考核采用“云班课”软件出测试题，巩固实验效果。知识点主要是针对线上授课部分“TTL逻辑门功能与参数测试”“组合逻辑电路设计与测试”“数据选择器和译码器及其应用”。

表1 线下实验周次安排

4 教学效果

为调查数字逻辑实验线上教学效果，听取师生对线上教学工作的意见和建议，特设计了“线上实验教学的开展形式”“教师的教学态度”“教师的课程准备”“教师的指导效果”“学生的预习情况”“学生的学习效果”“学生总体评价”等设计调查问题。

在“云班课”发布调查问题，收回有效问卷353份，从调查数据中，可以得到以下结论：①线上实验教学以直播形式开展，以教师讲授为主，配合课后答疑。②在线上开展实验教学中，教师的教学态度工作热情高、工作较认真；教师能提前到位准备，按时上下课；教师对课程的准备充分，条理清楚；教师的指导效果好。③在线上开展实验教学前，大部分学生会提前预习；上课时对于没听懂的知识，或落下的课程，能通过与教师交流或与学生交流得以解决。④对于线上实验教学内容，学生整体感觉较有兴趣；线上实验教学的学习效果较好；线上学习效率与原来的在校线下实验学习效率基本持平。⑤线上实验时，学生学习的积极性和活跃程度都比较高；对目前开展的线上实验教学模式的整体评价比较好。

总之，疫情下数字逻辑实验通过线上采取钉钉直播授课+在线普通作业+线下Quartus功能仿真验证测试+线下课前自学+Q群在线答疑结合的方式开展，效果良好，但由于硬件条件缺乏，学生难以接触硬件，线下教学时需要结合实验特点做进一步复习巩固，切实提高学生的动手能力。混合式教学模式符合时代发展的需求，有着重要的现实意义。本文提出的混合式教学模式更新了教学理念和传统课堂教与学的过程，不仅可保证疫情期间线上教学的质量，还可有效提高学生的自主学习能力，有助于提升地方高校教育教学质量。