新冠時期的數字電路“云課堂”教學模式

侯彥賓， 任愛鋒， 鄧 成， 袁曉光， 孫萬蓉

(西安電子科技大學 電子工程學院，陜西 西安 710071)

0 引言

2020年2月3日，中共中央政治局常務委員會召開會議，聽取中央應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組和有關部門關于疫情防控工作情況的匯報，研究下一步疫情防控工作。習近平總書記主持會議并發表重要講話，號召全國人民“同時間賽跑、與病魔較量，堅決遏制疫情蔓延勢頭，堅決打贏疫情防控阻擊戰”。

2月3日當天，陜西教育系統新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作領導小組緊急下發了《關于做好疫情防控期間高等學校教學工作的通知》(陜教疫控組發[2020]15號)，要求省內各高校堅決執行延期開學，并成立疫情防控教學工作領導小組，按照“一校一策，延期不延教、停課不停學”的原則制定教學方案，確保教學標準不縮水、教學質量不降低，圓滿完成學期教學任務，最大限度減少疫情對教學工作的影響。

2月4日，中國教育部應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組發布了《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》(教高廳[2020]2號)，要求各高校做好疫情防控期間在線教學組織與管理工作，并匯總公布了各在線課程平臺在疫情防控期間支持高校在線教學服務方案信息。

2月5日，按照教育部、省教育廳的意見和通知，結合西安電子科技大學的統一安排部署，電子工程學院本科教學辦公室迅速建立“電院2020春季教學討論組”微信群，召集各系所主任及課程負責人對疫情防控期間的線上教學作出預判，商議課程的線上教學預案。2月7日，通過“電院2020春季教學”微信工作群，向全院輔導員和承擔本科生課程的教師傳達學校開展線上教學的會議精神與政策文件。2月8日，制定發布了《西安電子科技大學電子工程學院本科生2020年春季線上教學工作方案》。2月12日，統計授課教師線上教學平臺的選擇使用情況，并針對雨課堂、微助教、超星學習通等在線教學平臺進行了線上培訓。2月14日到16日，分批實施了所有課程的線上教學測試工作。

“數字電路與系統設計”課程作為電子信息與電氣工程類專業的學科基礎類課程，是我校通信工程、信息工程、電子信息工程、計算機科學與技術、物聯網工程、電氣工程及其自動化、光電信息科學與工程、電子科學與技術、測控技術與儀器、微電子科學與工程、空間科學與技術、人工智能、生物醫學工程等專業本科生必修的專業基礎課。作為承擔電子工程學院授課任務的數字電路教學團隊，充分發揮承擔國家級精品課程建設的資源優勢，針對線上教學的特點，構建了“云課堂”的教學模式，如圖1所示：

圖1 數字電路的“云課堂”教學模式

本文從課程資源、教學工具、質量管控三個方面對數字電路“云課堂”的教學模式進行了討論和探索。并且在實際的教學實踐活動中，根據督導的意見和學生的反饋進行及時的改進與完善，確保教學質量。此外，還與傳統課堂進行了比較。

1 課程現有的線上建設情況

作為西安電子科技大學電子工程學院、通信工程學院和計算機科學與技術學院開設多年的本科生課程“數字電路與系統設計”，早在2004年就被評為國家級精品課程[1]。以此為契機，在課程負責人孫萬蓉教授的帶領下，電子工程學院數字電路教學團隊根據電子、信息、計算機、互聯網等領域的最新發展，不斷在課程內容、教材編著和教學體系等方面銳意改革、探索創新，矢志不渝地踐行著高等教育的“質量工程”，一貫重視網絡教學資源的建設，為學生提供終身學習服務[2][3]。到目前為止，本課程的線上資源建設情況如下：

(1)2004年建設“數字電路與系統設計”國家級精品課程網站，提供電子教案和多媒體課件的在線閱覽與下載服務。

(2)2007年制作完成了全部課堂內容的現場教學錄像與上網共享。

(3)2009年更新“數字電路與系統設計”國家級精品課程網站，提供第二版教材的課后習題與解答。

(4)2013年獲得教育部國家精品課程共享建設立項，并于2013年12月在“中國大學精品開放課程”愛課程網站(www.icourses.cn)上線。

(5)2015年在西電學堂(http://xt.xidian.edu.cn)開設“數字電路與系統設計MOOC-絲綢之路云課堂”網站，共享了新的教學大綱、教學視頻等資料。

(6)2016年受西安電子科技大學出版社委托，為新出版的第三版教材錄制知識點串講與答疑學習輔導視頻，供讀者免費在線使用。

(7)2017年秋首次在中國大學MOOC(https://www.icourse163.org/)上線開課，現在已有150多所高校累計超過20000名學習者參加。

(8)2018年“數字電路與系統設計”被評為國家級精品在線開放課程。

2 “云課堂”教學的問題與對策

雖然在以往的教學中，教學團隊面向教改班、卓越班也開展過線上線下混合教學，使用雨課堂、微助教、課堂派等互動式教學工具進行課前預習提醒、課堂考勤互動、課后作業輔導等活動，但主要是為了更加有效地收集和了解學生的學習行為情況，加強教學過程的管理和控制，改善傳統課堂的教學效果，從而保障教學質量[4]。而受到這次新冠疫情的影響，教師和學生都被限制在自己的家中，無法按原定計劃開展面對面的課堂教學。并且，出于疫情防控工作常態化的需要，本學期的本科生一到三年級的理論課程，只能通過網絡進行線上教學。截止到五月上旬，“數字電路與系統設計”的線上教學已經開展了十七周，課程進度完成80%左右。我們對線上教學實施過程中遇到的問題進行了討論與總結，并提供了在實踐中摸索出的解決方法，供廣大同行參考和使用。

2.1 線上課程資源的取舍

無論線上教學還是線下教學，都只是教學的方式和手段，而教學活動的核心依然是課程資源。2月2號，教育部組織了22個在線課程平臺制定了多樣化的在線教學解決方案，免費開放包括1291門國家精品在線開放課程和401門國家虛擬仿真實驗課程在內的在線課程2.4萬余門，覆蓋了本科12個學科門類、?？聘呗?8個專業大類，供高校選擇使用。這些課程完全能夠滿足線上教學的資源需求。2月11日至12日，教育部有關負責人還連續就“停課不停學”指出：開展“停課不停學”、做好網上教學工作沒有必要普遍要求教師去錄播課程。并特別強調：要充分利用好國家、地方、學?，F有的優質網絡課程資源，確有需要的，可由教育部門統籌組織少數優秀骨干教師適當新錄一些網絡課程，作為必要補充，共享優質資源[5]。

得益于過去十幾年的持續性建設，“數字電路與系統設計”除了擁有豐富的自建課程資源，還在愛課程和中國大學MOOC平臺上建有精品開放課程?？紤]到學生同時還有其他課程的在線學習任務，不允許在一門課程上花費太多的精力和時間。而且，居家環境普遍缺乏真實課堂的學習氛圍，容易轉移和分散學生的注意力。因此，我們選擇了以中國大學MOOC上的國家精品課程“數字電路與系統設計”為主，其他課程資源為輔，主要基于以下幾個方面的考慮：

(1)現有數字電路教學團隊的任課教師均參與了該課程的課件制作和視頻錄制，課程資源是集體創作的最新成果。

(2)該課程自2017年秋首次在中國大學MOOC上線以來，累計開課6次，有150多所高校累計超過20000名學習者參加，課程建設趨于完善。

(3)該課程按照知識點劃分章節，能夠快速定位，便于學生課前預習和課后復習。

(4)每小節的內容只有幾分鐘到十幾分鐘，有利于學生全神貫注地沉浸學習。

(5)每小節同時提供教學視頻和課件文檔，有助于學生做筆記。

(6)課程的討論區，按照章節進行分類，學生可以查看有無同類問題的解答。如果沒有，可以發起新的討論，等待教師和其他同學的回復。

(7)課程的每個章節還設有測試題，在線作答提交后可以即時看到成績，而且在截止日期內允許多次作答，既有助于檢驗學習效果，還能激發學習興趣。

(8)課程的配套教材和教輔書都是自編的，方便學生獲取與使用。

2.2 直播教學工具的選用

教育部有關負責人指出：網上教學是“停課不停學”的方式之一，是利用信息化手段實施教學的一種探索[6]。為了營造良好的課堂氛圍和提供便捷的師生互動，高校普遍采用直播軟件開展線上教學，常用的直播教學工具有雨課堂、微助教、超星學習通、騰訊課堂、騰訊會議和釘釘等。在正式開始直播教學前，我們學校統一安排了雨課堂、微助教和超星學習通的使用培訓，各任課教師可以根據授課的實際需求和操作的熟練程度自行選擇。

各直播教學工具各有所長，都能勝任基本的直播教學活動。對于數字電路的直播教學而言，經過長時間的實踐檢驗，我們選用了騰訊課堂極速版，其主要的優點在于：

(1)界面簡潔、操作簡便，初次使用也能迅速掌握。

(2)在QQ或微信中點擊鏈接或掃碼即可加入課堂。

(3)能夠播放PPT中的動畫和聲音，便于演示推導過程。

(4)支持分享屏幕、音畫同步，便于教師示范操作。

(5)提供簽到、答題、討論、舉手等師生互動功能。

(6)支持回放，錯過直播，可以隨時看課堂錄像。

(7)支持布置文本、圖片、音視頻形式的作業和在線批閱。

在需要開展生講師評、生講生評這些翻轉課堂的教學活動時，使用騰訊會議。除了騰訊課堂和騰訊會議外，QQ班級群則作為備用的直播授課工具和課下的師生交流平臺，承擔發布通知、共享文檔、遠程協助等任務。

2.3 過程管理與質量保障

與傳統的課堂教學相比，在線教學最大的挑戰是教學過程的管理和教學質量的控制[7]。在課堂教學中，教師通過現場提問，能夠實時、直觀地從學生的眼神、形體活動中得到反饋。也可以從課間的面對面答疑中，及時了解學生對知識點的掌握情況。此外，還可以方便地維持課堂紀律，調節學生的精神狀態。而在線上直播教學中，教師和學生隔著屏幕，只能通過簡單的簽到和提問進行有限的互動，大大削弱了交流的效果。雖然，學校和學院成立了教學督導組，對線上教學的過程進行監督。但只能直觀地了解教師在如何教，而無法有效地觀察學生在如何學。

為了保障教學質量和加強教學過程的有效管理，在線上教學過程中，引入了如下的舉措以促進師生之間的互動性和提高學生的積極性：

(1)發布一些判斷、選擇等客觀題目，激發學生的關注度和求知欲。

(2)通過搖號隨機選取學生提問，提高課堂考勤的有效性和趣味性。

(3)被提問者可以擊鼓傳花選擇下一位同學作答，活躍課堂氣氛。

(4)懸賞問答，對第一個正確回答問題的同學進行表揚和適當的獎勵。

(5)生講生評，當一個學生進行講解時，其他學生都參與點評和打分。

(6)雙盲評閱，學生在分組互評時只能看到大作業正文，杜絕人情分。

(7)對分組互評的多個分數，去掉最高值和最低值，取其余的平均值。

以上措施，根據授課內容和課堂時間，自由組合、靈活運用，努力營造良好的課堂學習氛圍，吸引學生的注意力，調動學生的積極性和主動參與性。

3 “云課堂”和傳統課堂的對比

對于學生而言，“云課堂”和傳統課堂相比具有以下的優勢：

1)學習資源更豐富

傳統課堂中，主要的學習資源是教材、教輔用書和教師的課件。而“云課堂”中，不僅有傳統課堂的講授內容，還有豐富的視頻、作業、測試、問答等資料。

2)學習進度更靈活

傳統課堂采用統一的教學安排，所有學生的學習進度相同。云課堂中，除教師直播授課外，所提供的線上課程資源，可幫助自學能力強的學生制訂專屬的學習計劃。

3)學習過程更主動

傳統課堂通常以課后作業的方式，督促學生溫習和鞏固知識點。而“云課堂”采用線上限時答題和題庫隨機選題的方式，有效避免作業抄襲現象。并且學生還可以在截止期內多次答題，取最高成績為有效成績，以激發學習積極性。

4)學習答疑更及時

傳統課堂中，學生只能在課間和專門的習題課上，向授課教師提問。而“云課堂”有專門的答疑模塊，不僅授課教師和提問者本人可以進行留言互動，其他班級的授課教師和同選本門課的同學，都可以發表意見。因此，云課堂的答疑解惑突破了時間、空間和人員的限制，能及時解決學生的疑問。

對于教師而言，與傳統課堂相比，“云課堂”具有以下的優勢：

1)教學模式多元化

傳統課堂主要是教師在講，學生在聽?！霸普n堂”中，直播授課開始前可以向全體學生推送本節課的課件、教案、預習測試題等材料，直播課上可以帶領學生同步進行電路仿真等操作。除了教師主導的講授外，還可以引導學生通過分組討論和翻轉課堂等方式展開教學活動。

2)教學互動全面化

傳統課堂中的師生互動嚴重依賴于當堂提問，集體回答時聽不全，逐個回答時聽不完。而“云課堂”，除了支持一對一的問和答之外，允許群發群收信息，比如考勤、課堂測驗，從而教師可以和全體學生進行實時互動。而線上的答疑模塊，還可以擺脫時間和空間的限制，能與同課程的全體師生進行交流。

3)教學過程可量化

傳統課堂中，學生的作答時間和作答情況無法得到及時有效的統計。而“云課堂”上，能夠直觀地看到回答的用時和結果，有助于了解學生的學習掌握情況。這些量化數據，也有助于針對不同進度的學生進行因材施教。

4)教學評價實時化

傳統課堂中，只有課程全部結束后，才有一份教學評價表提供給學生進行教學評價。由于缺乏時效性，這些評價和反饋無法及時幫助教師了解學情和做出改進。而“云課堂”在每節課結束時都能收集到學生對本次教學效果的評價，有助于教師及時調整教學安排。

當然，與傳統課堂相比，“云課堂”的不足也非常明顯：

(1)備課的工作量顯著增加，需要教師學習和掌握多種教學工具。

(2)授課效果受網絡系統影響較大，需要投入大量的資金和技術進行維護。

(3)無法杜絕學生考勤不出勤的現象，需要探索和采取新的考勤方式。

綜上所述，“云課堂”作為疫情期間的授課方式，雖然相比傳統課堂具有明顯的優勢，但目的并非取代傳統的課堂。在未來正?；慕虒W活動中，如何將“云課堂”和傳統課堂有機結合、優勢互補，提高教學水平和改善教學效果，才是落實高等教育的質量工程關鍵。

4 結語

目前，出于疫情防控工作常態化的需要，各高校仍然以線上教學為主。全國范圍內的大規模線上教學，對于學校和教師，學生和家長，還有在線課程服務商、教學軟件開發商、網絡運營商等都是一次史無前例的挑戰與體驗。如何有效實施“停課不停教、停課不停學”，大家都在結合自身的實際情況進行不斷的探索與嘗試。我們通過構建“數字電路與系統設計”課程的“云課堂”教學模式，討論與總結了開展線上教學活動中遇到的問題和摸索出的對策，供其他同行參考和使用。最后，通過與傳統課堂的比較，希望能夠引發大家的進一步思考，即在疫情結束后如何協同運用線上云課堂和傳統課堂開展教學活動，滿足學生的多元化需求，切實提高教學質量。