遲宗正， 侯 剛， 賴曉晨， 任志磊， 王 潔， 李大奎

(大連理工大學 軟件學院， 遼寧 大連 116621)

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依托新技術建設移動輔助教學一體化平臺

遲宗正， 侯 剛， 賴曉晨， 任志磊， 王 潔， 李大奎

(大連理工大學 軟件學院， 遼寧 大連 116621)

以計算機組成原理實驗課程為載體，依托新技術，在智能手機上建設移動輔助教學一體化平臺，激發(fā)新一代年輕時尚大學生的學習興趣。建設了計算機組成原理實驗微信公眾平臺，用微信推送講課課件、教學視頻及要點難點內容，更加方便快捷；設計并實現(xiàn)了移動端實驗箱配套虛擬仿真系統(tǒng)，學生課下亦可模擬實踐；搭建移動預習、測驗及考核系統(tǒng)，并實現(xiàn)自動化評分，更加準確地評定學生能力，提高學生學習積極性。

微信； 虛擬仿真系統(tǒng)； 智能手機； 移動輔助教學平臺

0 引 言

計算機組成原理是計算機相關專業(yè)的核心課程，在整個硬件課程體系中，上承數(shù)字電路與模擬電路、單片機、電子技術綜合課程，下接嵌入式系統(tǒng)結構、嵌入式操作系統(tǒng)、FPGA等課程，地位重要，意義非凡。而且課程具有抽象性強難以理解，學習難度大不易掌握等特點，因而配套相關實驗以幫助學生充分理解和掌握[1-3]。由此可見，為助學生打下堅實基礎，課程配套實驗實踐環(huán)節(jié)非常重要，不容忽視。

隨著建設創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略的提出，教育部對研究型大學的人才培養(yǎng)定位提出了更高的要求，如何搭建培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才和卓越人才的平臺，成為新時代各大高校教育工作者必須認真研究和探索的問題[4-5]。

本文以計算機組成原理實驗為載體，依托新技術與時俱進，建設移動輔助教學一體化平臺。將微信等新科技手段，移動虛擬仿真系統(tǒng)等應用到實際教學中，激發(fā)學生學習興趣，建設移動端一體化教學輔助系統(tǒng)。在整個教學探索過程中積累了一定的經(jīng)驗，實施過程中取得了較好的效果。

1 建設微信公眾平臺

傳統(tǒng)的教師與學生聯(lián)絡機制，是教師將自己的講課課件、授課視頻、實驗效果演示視頻、參考資料等上傳至FTP供學生下載觀摩學習，學生必須借助電腦才能完成下載和學習[6]。教師與學生的聯(lián)系方式也由電話升級到QQ、QQ群，聯(lián)系方式的多樣化拉近了教師和學生之間的距離，大大提高了教學效果[7-10]。

然而伴隨著科技的進步，智能手機等移動設備的普及，且大學生作為一個年輕群體，注重時尚、先進的高科技產品，幾乎每個大學生都擁有一部或多部智能移動終端。近年來伴隨微信、微信公眾平臺等工具的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學模式、聯(lián)絡方式已經(jīng)無法引起當代大學生的興趣[11-13]。因此，我們提出針對計算機組成原理基礎實驗課程，建立“理工軟院之計算機組成原理實驗”微信公眾平臺。通過平臺向選擇對應課程的學生下發(fā)實驗講課視頻、PPT及每次實驗操作針對性的注意事項，并通過平臺與學生進行互動答疑。

1.1 制作用于推送的圖文信息

微信公眾平臺是一個通用的平臺，并不是專門為教育而生，我們將其應用到實際教學中，存在一定的局限。公眾平臺分訂閱號和服務號兩種，普通人員只能申請到訂閱號，企業(yè)法人可以申請服務號，服務號較訂閱號具有更大開發(fā)權限[14-15]。然而無論是訂閱號還是服務號都只能向關注公眾平臺的“粉絲”推送語音、文本、單圖文或者多圖文信息，而無法直接下達PPT，因此需要將每堂課的PPT內容轉化成可以推送的圖文信息，并且在轉化過程中，更多地是突出每堂課的重點和難點，PPT就變成了更深層次學習的參考資料。

1.2 錄制并制作教學視頻庫

視頻錄制在實際講課中進行，并不刻意為之，因為根據(jù)學生的神態(tài)，馬上就能確定知識點是否闡述清楚，學生是否聽懂。且PC屏幕錄制與多角度講課全景錄制并行，為后期制作提供充足素材。視頻后期制作借助Camtasia Studio完成，制作后的視頻焦點可以根據(jù)實際需要在PC屏幕錄制的視頻和講課全景視頻之間切換，并配有字幕，以達到更佳的教學效果。制作好的視頻也可以通過微信公眾平臺推送給廣大學生，學生通過移動智能終端可以直接觀看學習。如圖1為經(jīng)過Camtasia Studio制作之后的視頻截圖。

圖1 制作之后的視頻截圖

1.3 建設互動答疑機制

關注微信公眾平臺的學生可以通過向平臺發(fā)送問題進行提問，負責值班的課題組成員通過PC端登錄微信公眾平臺后臺管理界面之后，可接收到學生提出的疑問，進行有針對性的答疑。此種類型的答疑是師生間的，且其余學生無法看到，經(jīng)常會有多位同學問同一個問題。采用以課程負責人為主，課題組所有成員參與的輪班制，在線回答同學提出的問題，但是實時性很強，而且為了能夠比較集中有效地解決問題，我們都是與學生協(xié)商某幾個具體的時間段來完成。

此微信公眾平臺模式可以推廣至所有實驗課程和理論課程，目前在我院(大連理工大學軟件學院)已經(jīng)推廣至模擬與數(shù)字電路基礎實驗課程、網(wǎng)絡綜合實驗課程以及計算機組織與結構理論課程。

微信公眾平臺具體實施細節(jié)如下：課程負責人負責實施，由各任課老師在講課時推廣，課程負責人組織課題組成員討論發(fā)布(包括PPT和視頻)，由課題組各成員輪班使用管理平臺為學生在線答疑。

1.4 新式機制的成效

(1) 學生通過關注計算機組成原理微信公眾平臺，獲取每堂實驗課要點、難點內容，課上進入狀態(tài)快，少走彎路，能夠快速理解和完成實驗內容。另外，根據(jù)學生實驗報告冊最后實驗心得體會以及課下向學生調查統(tǒng)計，95%以上的同學為借助計算機組成原理微信公眾平臺推送預習要點信息這種新教學方式點贊，其中真正能夠實時查看、學習推送內容并從中獲益的有70%以上。

(2) 學生借助微信公眾平臺和仿真系統(tǒng)提前預習演練，能夠更加快速準確的完成基礎實驗內容，并留有足夠精力探索研究擴展提高實驗內容。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2013-2014年度計算機組織與結構實驗共13個班，作者承擔8個班，目前關注人數(shù)目前為385人。作者所承擔班級每次課基本都有40%～60%的同學有時間和精力去嘗試選做內容，而未關注平臺和使用仿真系統(tǒng)的班級，上課進入狀態(tài)慢，基本只有5%～15%的同學去嘗試選做內容。

2 研發(fā)配套仿真系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡和科技的發(fā)展進步，全球各大高校都在挑戰(zhàn)新的教育模式，并提出“足不出戶上大學”的概念[11]，為實現(xiàn)此目標推出了大規(guī)模網(wǎng)絡開放課程平臺，此平臺對于理論課和實驗課的意義是不一樣的，理論課只需將課程的相關資料都上傳至MOOCs平臺，并完善在線互動和在線考核評價，而實驗課實驗操作環(huán)節(jié)卻無法通過網(wǎng)絡來簡單的實現(xiàn)，用戶在學習了參考資料之后，無法完成對實驗內容的驗證，也就無法通過實驗現(xiàn)象來加深對理論知識的認識和理解[12-13]。必須提出新的在線完成實驗操作來實現(xiàn)實驗驗證的方法。因此我們提出設計并研發(fā)配套實驗箱的虛擬仿真系統(tǒng)，讓學生通過仿真虛擬平臺對實驗內容進行演練和驗證。

2.1 PC端指令級和微體系級仿真

我們設計并實現(xiàn)了TEC-XP實驗箱配套的PC端指令級和微體系級仿真系統(tǒng)。指令級仿真系統(tǒng)可以完成實驗箱聯(lián)機時的監(jiān)控命令和匯編指令功能的虛擬仿真，但只是相當于實驗箱的軟件系統(tǒng)功能，不能同時展現(xiàn)實物實驗箱的各種硬件狀態(tài)指示燈變化。如此虛擬仿真，不夠直觀，與實物相差較大。因此我們提出設計PC端微體系級的虛擬仿真系統(tǒng)，將一些執(zhí)行狀態(tài)指示燈和寄存器、內存等信息顯示到窗口上，更加貼近實物，效果更佳。

2.2 移動端指令級仿真

上述兩種虛擬仿真系統(tǒng)都是基于PC端研發(fā)，在智能手機等移動設備廣泛普及的當下，使用起來不甚方便，且大學生作為一個年輕群體，注重時尚、先進的高科技產品，幾乎每個大學生都擁有一部或多部智能移動終端。因此我們提出將以上兩種虛擬仿真系統(tǒng)移植到智能手機平臺，學生可以根據(jù)自己的興趣和時間安排，在任何時間、任何地點進行實驗模擬演練，如此能夠提高學生的課堂學習效率，留有更多的時間研究和探索提高型實驗內容。移動端指令級仿真系統(tǒng)界面如圖2所示。

3 移動預習、測驗及互動平臺

我們將在微信公眾平臺的基礎上，設計實現(xiàn)移動學習、測驗、互動、考核一體化平臺，建設預習題庫與測驗考核題庫，并實現(xiàn)分數(shù)自動化統(tǒng)計；建設課程互動論壇以及“給學生一片天”的課程建議模塊。還可以同時將此平臺網(wǎng)站部署之后通過PC端訪問。圖3為移動預習、測驗及互動平臺的PC端后臺管理界面。

3.1 題庫建設

題庫的建設并不局限于計算機組成原理實驗這一門課程，可以根據(jù)實際需要添加多門課程。題型包含閱讀型題目、填空題、選擇題等。由于簡答題不易實現(xiàn)自動化評分，我們基本將簡答題做成閱讀型題目；填空題和選擇題根據(jù)需要可以組合成課堂練習、課堂測驗及結課考核等。課堂練習題配備答案及解釋，而測驗則沒有，學生做完提交之后，系統(tǒng)會接收答案，完成分數(shù)統(tǒng)計。

3.2 自動化評分

為方便分數(shù)統(tǒng)計，我們將學生提交的答案進行系統(tǒng)比對自動化評分。對于閱讀型的題目，學生在加載一段時間之后，屏幕底下的“閱讀完畢”按鈕才允許點擊，系統(tǒng)后臺統(tǒng)計根據(jù)“已讀”或“未讀”來給學生評定此部分分數(shù)；至于選擇題和填空題，則將學生提交的答案和正確答案進行準確對比確定成績。最后，系統(tǒng)將每名同學的所有成績匯總確定預習、測驗等的分數(shù)，再加上學生的課堂實際操作完成情況和實驗報告冊完成質量來評定學生本門課程的最終成績。

3.3 論壇互動交流、答疑

微信公眾平臺里的互動答疑發(fā)生在師生之間，且答疑的內容無法公開，別的同學看不到。因此我們在平臺中加入論壇互動交流功能，將師生間的答疑擴大到師生間和學生間的互動交流，所有的學生都可就有興趣的問題進行提問和解答，并且別的同學也可以根據(jù)論壇帖子內容自行學習。

圖2 移動端指令級仿真系統(tǒng)界面

圖3 移動預習、測驗及互動后臺管理界面

3.4 給學生一片天

課程的教授，任課教師是“供給方”，學生是“需求方”，有的時候學生才是最清楚如何改進課程才能更適合他們的人。因此我們在平臺中建設一塊給學生表達心聲的空間，學生可匿名也可署名提出對課程設置、講課課件、教師授課方式以及課程考核模式等方面提出建議和意見。任課教師匯總所有信息，然后課題組所有成員開會討論如何改進后續(xù)課程。

3.5 使用效果總結

目前，移動預習、測驗與互動平臺已投入到大連理工大學軟件學院的計算機組成原理實驗和數(shù)字與模擬電路實驗中。預習、測驗等題庫由授課教師錄入，學生通過關注微信公眾平臺，能夠使用學號和密碼登陸到該系統(tǒng)進行測驗，后臺可自動化評分，加強了對學生平時的考核，也減輕了教師的繁瑣工作。

4 移動端一體化教學平臺

在智能終端設備如此盛行的當下，讓學生借助新科技手段微信公眾平臺進行隨時隨地的預習講課視頻和PPT，然后借助移動端的仿真系統(tǒng)終端直接進行實驗內容模擬演練，最終再通過移動端預習題、測驗題和互動平臺進行測驗和互動，真正達到了借助移動平臺的學習、測驗和考核一體化，此方式在實際的教學中起到了很好的輔助作用。

5 結 語

通過以大連理工大學軟件學院計算機組成原理實驗為載體實施移動輔助教學一體化平臺，充分發(fā)揮了移動智能設備普及帶來的教學便利，建立以微信和微信公眾平臺為基礎的信息推送及實時互動機制，聯(lián)系更加靈活；將設計研發(fā)的實驗箱配套仿真系統(tǒng)下發(fā)給學生，學生課下能提前完成實驗預習及演練，加速課上進入狀態(tài)，提高課堂效率；移動預習、測驗及互動的一體化平臺實施能夠調動學生學習的積極性，提高教學質量，合理評定學生能力，總之在我院切實踐行移動輔助教學一體化平臺獲益良多。

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[4] 梁 麗．構建分層次實驗教學體系培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實驗室研究與探索,2014,33(1):217-219,242.

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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

國家自然科學青年基金(61403057); 中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助(DUT15QY53)。遼寧省教改項目(UPRP20140893, UPRP20140851);大連理工大學教改基金(ZX201521，MS201558)

遲宗正(1984-)，男，山東青島人，博士生在讀，工程師，主要從事計算機組成原理實驗、嵌入式綜合實驗以及數(shù)字與模擬電路實驗的教學及實驗平臺管理工作。

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

任志磊(1984-)，男，河北石家莊人，博士，講師，研究方向為：軟件工程、啟發(fā)式算法。

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

G 642

A

1006-7167(2016)05-0166-04