許紅霞 張利國 奧頓

北京工業(yè)大學信息學部自動化與人工智能學院，北京 100124

2020年春季教育部印發(fā)了《疫情防控期間關(guān)于做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》，要求各高校充分利用MOOC 等優(yōu)質(zhì)在線課程教學資源，并依托各類在線課程平臺、校內(nèi)網(wǎng)絡學習空間等，積極開展線上授課和線上學習等在線教學活動，實現(xiàn)“停課不停教、停課不停學”。北京工業(yè)大學面對短時間內(nèi)教學從線下轉(zhuǎn)移到線上的巨大挑戰(zhàn)，提出“以學為本，多措并舉”，切實保障在線教學質(zhì)量，積極匯總包括雨課堂、學習通、騰訊課堂、中國大學MOOC、智慧樹等在線課堂平臺，幫助教師實現(xiàn)線下授課到線上授課的遷移，并通過校內(nèi)教務管理系統(tǒng)和線上授課平臺、移動端APP 的數(shù)據(jù)，全面支持春季學期的在線教學活動。微機原理與應用作為理論和實踐并重的學位必修課程，遇到的問題尤為突出。一是微機原理與應用課程涉及理論原理、匯編語言程序設計、接口電路硬件設計，是學生反映難度比較大的一門課程，對其進行線上教學面臨諸多未知挑戰(zhàn)。二是實踐部分需要學生親自動手接線、調(diào)試，觀察實驗結(jié)果，而線上學習無法接觸實驗箱，這對硬件實驗提出了挑戰(zhàn)。面對這些問題和挑戰(zhàn)，北京工業(yè)大學信息學部微機原理與應用課程組教師充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，探索混合教學的有效方法，創(chuàng)新教學模式和方法，保證了在線學習與線下課堂教學質(zhì)量實質(zhì)等效。

一、微機原理與應用課程的在線教學流程

微機原理與應用課程在疫情發(fā)生之前一直采取“課堂講授+實驗室軟硬件實驗”的教學方式，考試采取閉卷方式，但教案均已實現(xiàn)數(shù)字化，配有多媒體課件，在接到要求完全遷移到線上教學的通知后，課程組面臨著幾個選擇。一是全部直播，在線上重現(xiàn)課堂教學，但是面臨網(wǎng)速慢、鏈接不可靠的客觀問題。二是采用錄播，教師提前錄制好授課內(nèi)容，然后上傳至在線教學平臺。雖然這樣可保證學生在線觀看，但受在線教學平臺上傳文件大小的限制，教師需要制作、上傳大量的授課視頻片段，工作量較大，授課效果也易受各個教師錄制質(zhì)量的影響。三是充分利用網(wǎng)上優(yōu)質(zhì)教學資源，結(jié)合校內(nèi)在線教學資源定制和平臺建設，打造適于小規(guī)模、特色人群的在線教學新模式。課程組經(jīng)過討論后，采用了第三種在線教學方式，不僅將MOOC 與校園內(nèi)的教學相結(jié)合，在發(fā)揮MOOC 課程低成本、高效率、易普及、開放包容、利于學生利用碎片化時間學習等優(yōu)點的同時，吸收線下課堂在團隊合作、個性化指導方面無可替代的優(yōu)勢，顯著提升了學校教學質(zhì)量。

具體的在線教學流程覆蓋課前準備和引導、課中視頻教學和在線互動、課后答疑和監(jiān)督，如圖1所示。

課前，教師利用微信和校內(nèi)在線平臺日新學堂搭建起線上班級。為了保障在線課堂教學任務的順利進行，教師提前通過日新學堂發(fā)布預習內(nèi)容，讓學生可以自由選擇時間、地點完成預習。這種學習方式促使學生由被動接受向主動學習轉(zhuǎn)變，鍛煉了學生的自主學習能力。同時，教師可利用在線平臺，實時掌握學生的預習情況，上課前通過微信、學習通等點對點的消息發(fā)送方式，提醒仍未進行線上預習的學生，大大提升了預習質(zhì)量。

課中，學生先進行在線簽到，然后根據(jù)教師發(fā)布的本次課堂任務安排，進行MOOC 視頻學習或者騰訊會議直播學習，并完成與教師的在線互動。教師通過學習通、微信等移動端APP，與學生實時互動答疑，有的放矢地指導學生，真正實現(xiàn)因材施教、分層次教學。

課后，學生完成作業(yè)以及章節(jié)測試，教師在線評閱，然后利用騰訊會議向?qū)W生反饋作業(yè)和測試中存在的問題，并利用在線教學平臺的統(tǒng)計分析功能，評價學生的在線學習效果，提出建議反饋，督促學生在后續(xù)的學習過程中予以改進，以保證學習進度和教學質(zhì)量。

二、基于日新學堂的微機原理與應用線上課前引導

（一）以任務為單位的在線知識體系組織

學習任務、學習資源、學習方式和學習服務是大規(guī)模在線教學的四個基本要素。采用何種方式有效地組織學習資源、提高學生自主學習能動性，是搭建在線教學環(huán)境的首要任務。疫情防控期間，為了支持“停課不停教、停課不停學”，網(wǎng)上教學資源豐富多樣，其中教育部就組織了22個在線課程平臺，免費開放在線課程超過2.4 萬門。為了適應小規(guī)模、特色群體的在線課堂，我們依托日新學堂在線學習平臺，以任務為單位，按照微機原理與應用課程的知識體系，通過優(yōu)選MOOC 視頻片段、自制錄播視頻、騰訊會議直播授課、章節(jié)測試等匯總在線授課的知識點。

以任務為單位的在線課程知識組織方式與加拿大學者George Siemens 的聯(lián)通主義理論相符合。聯(lián)通主義理論認為，知識分布在連接的網(wǎng)絡中，學習是連接的過程，連接的對象是節(jié)點和信息源。聯(lián)通主義理論注重學習者和學習資源各節(jié)點的整合和交互。因此，課程組教師通過多種形式的任務，將網(wǎng)絡碎片化知識點按照課程知識體系進行聚合，構(gòu)建在線課程的知識網(wǎng)絡，對學習資源進行系統(tǒng)設計，將教師角色由課堂的主導者轉(zhuǎn)為引導者、影響者，激發(fā)學生在師生分離狀態(tài)下的內(nèi)生動力，并借助日新學堂在線學習平臺的任務點數(shù)據(jù)分析及發(fā)布功能，增強學生學習的自主性和自律性。

（二）任務驅(qū)動的課前預習與引導

由于在線教學中教師與學生無法進行面對面的交流，教師與學生的及時有效溝通就顯得尤為重要。在線課程的課前引導主要包括以下幾個步驟：首先，在校內(nèi)在線管理平臺日新學堂上建立班級，將所有選課學生添加進來，以便進行統(tǒng)一管理。同時，為了加強學校教務、專家督導組對課程的監(jiān)督管理以及班主任對所在班級學生上課情況的深入了解，也將有關(guān)教師一起添加到班級里。考慮到當前學生移動端APP 使用率更高的特點，我們在學習通APP 和微信上創(chuàng)建班級群，提前將學習通知、授課安排、線上學習要求、騰訊會議上線信息等及時分享給學生。移動端的點對點即時通信，有利于教師對學生進行個性化的指導和監(jiān)督，達到課堂教學不可能完成的精準化教學目標。

其次，進行任務驅(qū)動的課前預習，結(jié)合以任務為單位構(gòu)建的在線知識體系，在每次課前發(fā)布詳細的課堂任務安排，包括課前須知、預習任務、課前思考、在線課堂學習任務、直播騰訊會議預告、課后作業(yè)、章節(jié)測驗安排等，任務覆蓋了“課前—課中—課后”整個在線教學過程。這種任務驅(qū)動式的課前預習與引導，有助于將以教師“教”為中心的傳統(tǒng)課堂教學模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生“學”為中心的在線課堂教學模式。教師提前發(fā)布課程公告，明確要完成的任務，引導學生快速、精準地定位網(wǎng)上學習資源，提高學習效率。任務點的設置也使學生更明確在線學習的目標和進度安排，從而可以靈活地調(diào)整自己的學習計劃：既可自己加強學習深度和難度，利用教師在線的機會進行更多的疑難問題討論，又可充分利用在線課程突破時間和空間限制的優(yōu)點，在課下抓緊利用碎片時間趕上課程進度。

最后，做好在線課堂考勤，督促學生進入線上學習狀態(tài)?？紤]到上網(wǎng)課高峰時段會出現(xiàn)流量擁堵的情況，每次在線課程正式開始之前15 分鐘我們便開啟日新學堂簽到活動。對于缺勤或遲到的學生，教師可以在班級群發(fā)布簽到統(tǒng)計情況，督促學生按時上課；同時由班主任在班級群里通知自己班級缺勤的學生，多渠道監(jiān)督管理課堂。組織課前考勤在疫情開始階段發(fā)揮了很大的作用，很快改變了學生松散的居家學習狀態(tài)。在課程進行中，教師雖然無法查看學生是否在線，但可以通過日新學堂和學習通APP 組織課堂交互活動，譬如隨機提問、搶答等，以此來間接抽查學生的在線課堂出勤率，從而達到通過輔助引導提高學生在居家環(huán)境中的自主學習能力的目的。

三、基于“MOOC+騰訊會議”的微機原理與應用在線課中傳授

（一）理論部分的在線授課與管理

微機原理與應用課程理論部分的學時占總學時的85%，為了從多維度構(gòu)建在線教學體系，我們以“MOOC+騰訊會議”的視頻教學和直播教學相結(jié)合為主要在線授課方式，同時輔以課前的在線資料庫、題庫、作業(yè)庫。教師制作并上傳多媒體課件、教材電子版、實驗講義電子版、匯編語言集成開發(fā)環(huán)境、實驗仿真安裝軟件等建立課程資料庫，以支撐學生課下預習和復習。此外，為了支持作業(yè)、章節(jié)測驗、考試等環(huán)節(jié)，必須提前建設題庫。雖然中國大學MOOC 課程也設置了一些測試題，但題量不足，類型也不夠豐富，尤其是缺乏針對性。為了提高本專業(yè)學生對微機原理與應用課程的掌握程度，更好地查漏補缺，也為了使教師對學生有一個直觀的考核，建設在線題庫是非常有必要的。題庫應類型豐富，包括單選、多選、判斷等客觀題，也包括簡答、論述、應用、綜合等主觀題，填空題根據(jù)評分方法的不同，既可作為客觀題也可作為主觀題。作業(yè)庫建設一般和課程章節(jié)設置保持一致，以主觀題目為主，但不局限于主觀題，也可從題庫中選取。

根據(jù)教育部要求各高校充分利用MOOC 等優(yōu)質(zhì)在線課程教學資源的精神，微機原理與應用的在線授課采用“MOOC+騰訊會議”的組合方式。中國大學MOOC是國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的中文MOOC 學習平臺，西安交通大學的國家精品課程微機原理與接口技術(shù)已經(jīng)開設在線課程9 次，有近萬人參加了學習，雖然每次開課用的教材不同，但知識體系與微機原理與應用課程相似度很高。因此，我們就根據(jù)課程大綱，選取相關(guān)視頻片段進行二次編輯，共享給學生，形成小規(guī)模的SPOC 課程。考慮到大學MOOC 是針對重要知識點的概括性講授，對于知識點之間的銜接以及次要知識點的介紹缺少翔實的講解，我們通過騰訊會議直播授課來彌補這一不足。而課程大綱中沒有的部分內(nèi)容，則通過錄播或直播的形式進行內(nèi)容補充，最終形成和課程大綱一致的、完整的在線授課體系。

（二）實驗部分的在線仿真與演示

微機原理與應用有8 學時的實驗，是在實驗室的GX-8000 實驗箱上進行的實操物理實驗。在疫情期間，由于學生無法到學校，如何實施在線實驗教學成了我們面臨的一個挑戰(zhàn)。課程組經(jīng)過廣泛調(diào)研之后，確定使用仿真軟件Proteus 7.5 進行8086 系列的可編程接口實驗。Proteus 軟件是英國Lab Center Electronics 公司出版的EDA 工具軟件，集成了原理圖布圖、PCB 自動或人工布線、代碼調(diào)試、微處理器與外圍電路協(xié)同仿真等功能，支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086 和MSP430 等多種處理器模型，擁有超過27000 種元器件的仿真器件庫。利用Proteus7.5 開展線上微處理器可編程接口的綜合實驗，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)和計算機多媒體技術(shù)，引導學生歷經(jīng)從元器件選擇、線路圖設計與繪制、接口匯編程序設計與調(diào)試，到實驗仿真運行過程和狀態(tài)觀察的整個實踐過程，在一定程度上取得了實物演示實驗的效果，是疫情期間開展在線實驗一個比較好的解決方案。在線實驗的授課方式主要是利用騰訊會議進行直播，教師演示仿真軟件的使用和實驗操作過程，學生遇到調(diào)試問題也可通過騰訊會議的共享屏幕功能進行課堂在線互動。

四、基于移動端APP 的微機原理與應用在線課后評價與監(jiān)督

考核評價是量化學生學習效果的重要方式，同時也能為教師反饋學生的學習情況，有助于教師及時調(diào)整授課方式和改進教學方案。日新學堂在線平臺具有良好的過程管理和統(tǒng)計分析功能，包括在線任務學生完成情況統(tǒng)計與分析、章節(jié)學習次數(shù)統(tǒng)計、章節(jié)測驗和作業(yè)成績統(tǒng)計、課堂活動與課堂積分統(tǒng)計等。這些功能便于輔助教師進行學情分析，在無法進行面對面教學的環(huán)境下不但可以對學生聽課和復習起到督促作用，也可以激勵班級學生間相互學習和競爭，從而積極完成各項教學活動，提高自己在班級中的排名。

五、結(jié)語

2020 年春季學期雖然以一種特殊的“打開方式”啟動，但我們要善于在危機中育新機、于變局中開新局，抓住機會積極探索信息技術(shù)與教育教學的深度融合，提升教師的在線教學能力，并且要長期堅持推進教與學新模式的探索，使其能夠在更廣泛的教學領(lǐng)域發(fā)揮作用，為提高教育教學質(zhì)量服務。