MOOC混合教學(xué)模式及其在數(shù)字邏輯電路課程中的應(yīng)用

朱正東，田靖軒，張小雨

（西安交通大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，陜西 西安 710049）

0 引 言

隨著IT技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代學(xué)生已不滿足于傳統(tǒng)的教學(xué)模式。在20世紀(jì)80—90年代，以廣播電視大學(xué)為代表的傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育模式在進(jìn)行大量試點(diǎn)過程中出現(xiàn)了許多問題。傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式也已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代課程的要求，因此，改革教學(xué)模式成了當(dāng)務(wù)之急。近年來，隨著MOOC的出現(xiàn)，才有了新的轉(zhuǎn)機(jī)[1]。

1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教學(xué)與課堂教學(xué)中存在的主要不足

傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教學(xué)多年實(shí)踐中出現(xiàn)的主要問題[2]：①以面授形式為主，遠(yuǎn)程開放教學(xué)活動有限，主要是教師缺乏使用設(shè)備的技術(shù)，很少有人開發(fā)與制作多媒體教學(xué)資源，使學(xué)生失去許多學(xué)習(xí)材料資源；②教師教學(xué)服務(wù)意識不強(qiáng)，服務(wù)機(jī)制不夠完善，錯(cuò)誤地認(rèn)為“自主學(xué)習(xí)”就是讓學(xué)生自學(xué)，不重視建立健全的支持服務(wù)系統(tǒng)，更談不上完善服務(wù)機(jī)制；③缺乏遠(yuǎn)程教育的標(biāo)準(zhǔn)，很難保證遠(yuǎn)程開放教育保質(zhì)保量進(jìn)行。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)也存在許多不足[3]：①課堂以教師為中心，學(xué)生成為被動的“填鴨”對象，不能按自己的意愿和狀況支配自己的學(xué)習(xí)時(shí)間，扼殺了主動精神；課堂教學(xué)中教師疲憊不堪，學(xué)生卻無動于衷，師生角色錯(cuò)位導(dǎo)致教學(xué)效率低下。②學(xué)校過分強(qiáng)調(diào)最后的成績，不重視學(xué)習(xí)過程，只是強(qiáng)調(diào)知識的重要性和知識的記憶，而不強(qiáng)調(diào)對所學(xué)知識的理解，不探索知識以外更多的新東西；學(xué)生只會照搬照抄，沒有創(chuàng)新意識。

總之，教師必須積極開發(fā)與制作多媒體資源，積極開展遠(yuǎn)程教學(xué)活動，加強(qiáng)服務(wù)意識，完善服務(wù)機(jī)制，同時(shí)加強(qiáng)重視學(xué)習(xí)的過程，強(qiáng)調(diào)對所學(xué)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，最后必須積極參與遠(yuǎn)程開放教育標(biāo)準(zhǔn)的制訂與完善工作并開展教學(xué)模式的研究工作。

2 現(xiàn)代開放教學(xué)模式的優(yōu)勢和不足

近年來，隨著大規(guī)模在線開放課程（MOOC）教學(xué)模式的發(fā)展，教師開始重新構(gòu)想高等教育[4]。MOOC教學(xué)模式中，教師既進(jìn)行課堂教學(xué)，又擔(dān)任MOOC課程的輔導(dǎo)；學(xué)生利用視頻進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，在線下自學(xué)與進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)。這種開放教學(xué)模式是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型教學(xué)方式。

現(xiàn)代開放教學(xué)模式的主要優(yōu)勢：①M(fèi)OOC教學(xué)能將教師從繁重的授課工作中解放出來，將更多的時(shí)間用于教學(xué)模式的創(chuàng)新、教學(xué)內(nèi)容的更新、教學(xué)支持的服務(wù)和管理，使得師生之間有更多的互動，更好地提升教學(xué)效果；②MOOC的整個(gè)學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)，學(xué)生按照自己的身體與心理狀況以及意愿，自由地、自覺地、高效地、有針對性和創(chuàng)造性地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，能充分發(fā)揮學(xué)生的主動精神和創(chuàng)造潛能，成為學(xué)習(xí)的真正主人；③MOOC教學(xué)提供階段性的單元測試等功能，提供對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的跟蹤，學(xué)生學(xué)習(xí)成績決定于平時(shí)對課程內(nèi)容的理解與掌握以及期終考試成績的綜合。

現(xiàn)代開放教學(xué)模式除了具有很多優(yōu)點(diǎn)以外，它的不足之處在于：①由于選擇同一門課程的學(xué)生可能很多，輔導(dǎo)將成為主要的挑戰(zhàn)；②課程完成的難題是實(shí)踐部分，需要開發(fā)實(shí)踐案例，讓學(xué)生通過實(shí)踐掌握所需的各項(xiàng)技能。

綜上所述，教師在學(xué)前要開發(fā)多媒體學(xué)習(xí)資源，在學(xué)中要加強(qiáng)與學(xué)生的互動，在學(xué)后要提供實(shí)踐實(shí)例。學(xué)生要利用各種學(xué)習(xí)資源、服務(wù)系統(tǒng)自覺地認(rèn)真學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮主動精神和創(chuàng)造潛能，加強(qiáng)對知識的理解，拓寬課程知識的內(nèi)容，有意識地將其所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐實(shí)例，完成階段性目標(biāo)和課程整體目標(biāo)。

3 1+1 MOOC混合教學(xué)模式

教學(xué)模式包括較為穩(wěn)定的教學(xué)活動結(jié)構(gòu)框架和程序。結(jié)構(gòu)框架宏觀上把握教學(xué)活動整體以及各要素之間的關(guān)系和功能；活動程序則規(guī)定模式的有序性和可操作性[4]。兩種經(jīng)典的教學(xué)模式，一種是“傳遞—接受式”，另一種是“自學(xué)—輔導(dǎo)式”。

3.1 教學(xué)模式典范

“傳遞—接受”教學(xué)模式源于國外的四段教學(xué)法，經(jīng)改造傳入我國并廣為流傳，很多教師在教學(xué)中使用這種教學(xué)方法。該模式為了讓學(xué)生掌握知識，充分挖掘人的記憶能力和推理能力，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，實(shí)現(xiàn)傳授系統(tǒng)知識這一目標(biāo)，讓學(xué)生快速有效地掌握更多的信息量。該模式強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用，注重教師的權(quán)威性，認(rèn)為教學(xué)過程是教師到學(xué)生的一種知識的單向傳遞。這種模式的理論基礎(chǔ)是行為心理學(xué)，認(rèn)為只要通過聯(lián)系—反饋—強(qiáng)化這樣反復(fù)的循環(huán)過程就可以塑造有效的行為目標(biāo)。

“自學(xué)—輔導(dǎo)”教學(xué)模式是在教師的指導(dǎo)下自己獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)的模式，這種教學(xué)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，也有很多教師運(yùn)用在教學(xué)實(shí)踐中。這種模式的理論基礎(chǔ)是人本主義，注意發(fā)揮學(xué)生的主體性，以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)。這種教學(xué)模式是先讓學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)，然后教師根據(jù)學(xué)生的具體情況進(jìn)行指導(dǎo)。它承認(rèn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中試錯(cuò)的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和學(xué)會學(xué)習(xí)的能力。

3.2 1+1 MOOC混合教學(xué)模式要素

1+1混合教學(xué)模式基于“傳遞—接受”與“自學(xué)—輔導(dǎo)”這兩種經(jīng)典的教學(xué)模式，并結(jié)合MOOC的特點(diǎn)和現(xiàn)代技術(shù)，其中的 “1+1”表示“學(xué)生+教師”“線上+線下”，教學(xué)分為11個(gè)階段。

這種混合教學(xué)模式是一種“先線上后線下”的教學(xué)方式。所謂“先線上后線下”的方式是指先在網(wǎng)上通過MOOC預(yù)習(xí)課程的內(nèi)容，主要是熟悉相關(guān)內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)，基本掌握最基礎(chǔ)性的知識，如概念、定義、定理等，了解本部分內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)；然后通過與授課教師的見面課討論相關(guān)的知識點(diǎn)，解決在線學(xué)習(xí)遺留的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。這種方式下，視頻內(nèi)容可以按課堂內(nèi)容的次序設(shè)置，相關(guān)內(nèi)容講解可以相對簡單，但學(xué)生開始并不太適應(yīng)這種需要改變習(xí)慣的學(xué)習(xí)方式。這種方式類似于讓學(xué)生先預(yù)習(xí)再帶問題上課的事半功倍的方式，但學(xué)生的惰性和習(xí)慣都使得學(xué)生不喜歡。該混合教學(xué)模式的幾個(gè)要素如下。

（1）理論基礎(chǔ)：基于以自學(xué)為主，互動、輔導(dǎo)、講授為輔的原則，理論基礎(chǔ)是以“人本主義”為主，以“行為心理學(xué)”為輔。

（2）基本程序：激發(fā)—自學(xué)—測評—討論—啟發(fā)—講授—練習(xí)—檢查—復(fù)習(xí)—終考—評定。激發(fā)即通過一些實(shí)際的應(yīng)用激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)；自學(xué)就是自主學(xué)習(xí)；測評是指單元學(xué)習(xí)完成后做單元測試題，只有達(dá)到一定的要求才可繼續(xù)之后的內(nèi)容；討論是進(jìn)行小組討論；啟發(fā)是指教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容中的難點(diǎn)和重點(diǎn)對學(xué)生進(jìn)行提問；講授是指教師重點(diǎn)講授難點(diǎn)和重點(diǎn)；練習(xí)指學(xué)生做習(xí)題和實(shí)驗(yàn)；檢查是單元測評；復(fù)習(xí)是為了掌握和鞏固之前所學(xué)的知識，可以間隔性地復(fù)習(xí)；最后進(jìn)行綜合考試和評定。

另外，現(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生的主體作用。如果學(xué)生的活動強(qiáng)度愈強(qiáng)，則愈趨向于創(chuàng)造型教學(xué)模式；反之教師的活動愈強(qiáng)，則愈趨向于傳統(tǒng)教學(xué)模式。因此，要建立新的MOOC混合教學(xué)模式的教學(xué)原則。

（3）教學(xué)原則：加強(qiáng)學(xué)生的主體地位，以學(xué)生線上自學(xué)為主，師生互動，線下課堂以講解重點(diǎn)和難點(diǎn)為輔。不管是線上還是線下，教師要根據(jù)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的認(rèn)知水平對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加工整理，力求使得傳授的知識與學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用而不是主導(dǎo)作用；在傳授知識時(shí)要具有很高的語言表達(dá)能力，同時(shí)能夠憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)覺察學(xué)生在掌握知識時(shí)經(jīng)常遇到的問題。

（4）輔助系統(tǒng)：MOOC學(xué)習(xí)平臺（課程簡介、教學(xué)計(jì)劃、視頻、階段性測試等）、課本、黑板、粉筆、多媒體投影、QQ、微信、郵件、移動電話等。

由此模式帶來的教學(xué)效果優(yōu)點(diǎn)是能夠培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，有利于教師因材施教，有利于發(fā)揮學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生相互合作的精神，使學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi)接受大量的信息，培養(yǎng)紀(jì)律性以及抽象思維能力；缺點(diǎn)是學(xué)生如果對自學(xué)內(nèi)容不感興趣，可能會在學(xué)習(xí)的過程中一無所獲，這需要教師非常敏銳地觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，必要時(shí)啟發(fā)學(xué)生并調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，針對不同學(xué)生進(jìn)行講解和教學(xué)，因此很難在大班教學(xué)中開展。

另外，在實(shí)施過程中建議教師不可在任何教學(xué)內(nèi)容上都運(yùn)用這種模式，非常不利于學(xué)生的全面發(fā)展，最好選擇難度適中、學(xué)生比較感興趣的內(nèi)容進(jìn)行自學(xué)，教師要有很高的組織能力和業(yè)務(wù)水平，要少講解而多啟發(fā)。

4 1+1混合教學(xué)模式在數(shù)字邏輯電路課程中的應(yīng)用

在進(jìn)行混合教學(xué)之前，教師必須組織創(chuàng)建MOOC。數(shù)字邏輯電路MOOC創(chuàng)建的具體內(nèi)容包括課程簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)周歷、實(shí)驗(yàn)大綱和教學(xué)中用到的參考文獻(xiàn)，其中教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)大綱應(yīng)包括課程名稱、性質(zhì)、目的、任務(wù)、內(nèi)容、學(xué)時(shí)、類型、教學(xué)模式、適用專業(yè)、先修課程、開課學(xué)期、開課學(xué)院、基本要求、考核方式與考評辦法等。教學(xué)周歷主要指每一周上課的內(nèi)容，同時(shí)包括本學(xué)期的教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃表，可以把周歷當(dāng)作教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃表的模板；另外，還應(yīng)準(zhǔn)備電子教案，即電子書和教學(xué)視頻以及課堂教學(xué)與視頻中的教學(xué)課件；還包括單元測試題、模擬考題、實(shí)驗(yàn)課件、授課教學(xué)團(tuán)隊(duì)所有教師的介紹等。所使用的MOOC平臺必須具有上傳作業(yè)和教師批改的功能，同時(shí)必須具有討論問題的論壇、答疑的功能等。在MOOC建立完成后，學(xué)生方可選課。

開始1+1混合教學(xué)。教學(xué)過程包括激發(fā)—自學(xué)—測評—討論—啟發(fā)—講授—練習(xí)—檢查—復(fù)習(xí)—終考—評定11個(gè)教學(xué)階段。當(dāng)然，混合教學(xué)過程將保持原有的完整內(nèi)容和總體過程。首先是詳細(xì)講解數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識，其次講解組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，第三講述時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，第四介紹可編程邏輯器件和硬件描述語言（VHDL），最后簡單介紹數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法并簡單講解簡易計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)。在教學(xué)過程中，應(yīng)以點(diǎn)帶面進(jìn)行，即以知識點(diǎn)為教學(xué)重點(diǎn)，以教材每章的內(nèi)容為面；整個(gè)混合教學(xué)過程包括課程視頻學(xué)時(shí)32小時(shí)，見面課學(xué)時(shí)24小時(shí)，共計(jì)56學(xué)時(shí)。

以數(shù)字邏輯電路教學(xué)內(nèi)容中數(shù)制與編碼這一小節(jié)的教學(xué)為例說明教學(xué)過程的各個(gè)階段。

（1）激發(fā)：教師給出問題“學(xué)習(xí)數(shù)制與編碼有什么用，為什么學(xué)”。

（2）自學(xué)：學(xué)生熟悉MOOC平臺并在該平臺上觀看知識點(diǎn)“數(shù)制”和“編碼”的視頻。

（3）測評：觀看完知識點(diǎn)后，在平臺上做知識點(diǎn)的階段性測試，直到通過，不能通過就重看視頻。

（4）討論：與小組成員討論所自學(xué)的內(nèi)容，尤其是測評中出錯(cuò)的問題或習(xí)題。

（5）啟發(fā)：有關(guān)本階段學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，如數(shù)制轉(zhuǎn)換時(shí)小數(shù)點(diǎn)確定、編碼運(yùn)算后計(jì)算結(jié)果的調(diào)整，或數(shù)制轉(zhuǎn)換方法的總結(jié)、提升等重點(diǎn)內(nèi)容，給予學(xué)生提示。

（6）講授：教師講解難點(diǎn)和重點(diǎn)。

（7）練習(xí)：學(xué)生做書上課后練習(xí)以及教師布置的作業(yè)。

（8）檢查：教師批改作業(yè)，檢查作業(yè)情況。

（9）復(fù)習(xí)：教師幫助學(xué)生溫習(xí)功課，尤其是難點(diǎn)和重點(diǎn)的解決方法，讓學(xué)生深刻領(lǐng)會。

（10）終考：學(xué)生全面復(fù)習(xí)準(zhǔn)備終考，教師組織期終考試、出題等，學(xué)生進(jìn)行考試。

（11）評定：教師給出綜合成績，上報(bào)教務(wù)。

在實(shí)踐中，為了克服學(xué)生自身惰性，可將選修學(xué)生分為若干小組，任用有組織能力的學(xué)生擔(dān)任組長，由組長組織大家集體線上學(xué)習(xí)MOOC、線下集體討論；學(xué)生在線通過電子書學(xué)習(xí)每個(gè)知識點(diǎn)所需要的基礎(chǔ)知識，在線觀看相關(guān)知識點(diǎn)的教學(xué)視頻，在線回答該知識點(diǎn)的相關(guān)問題，完成相關(guān)習(xí)題，通過教材認(rèn)真、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，完成課后作業(yè)以及在線答疑。教師與學(xué)生的見面課，討論重點(diǎn)問題和疑難問題，教師通過MOOC輔導(dǎo)平臺、QQ群、微信、Email等多種方式，積極與選修學(xué)生互動，答疑解惑，保持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；結(jié)合自身的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，為相關(guān)課程提供多個(gè)實(shí)踐案例供學(xué)生研討。從督促學(xué)生學(xué)習(xí)的角度考慮，提倡分散考試，因?yàn)榉稚⒖荚嚤燃锌荚嚫行В茏寣W(xué)生每學(xué)一個(gè)階段都有一次階段性成果的檢驗(yàn)；不僅要加強(qiáng)考試的管理，還需要適當(dāng)加大考試的頻度，成績占比設(shè)置為在線學(xué)習(xí)單元測試30%，課堂討論30%，期末考核40%。

將這種混合教學(xué)模式應(yīng)用于數(shù)字邏輯電路課程教學(xué)中，雖然曾一度受到質(zhì)疑，但是在實(shí)際課程應(yīng)用中，大部分學(xué)生慢慢接受了這種方式，其學(xué)習(xí)熱情相較以前也有了很大提高。這種混合教學(xué)模式也被給予了很好的評價(jià)，學(xué)科評價(jià)從以前的87提升到93，得到絕大多數(shù)同事與學(xué)生的肯定和支持。由此可見，1+1MOOC混合教學(xué)模式可行，并有較好的實(shí)用性[5]。

5 結(jié) 語

MOOC體現(xiàn)了課程呈現(xiàn)方式的變革，促進(jìn)了教師教學(xué)理念的改變和教學(xué)技能的提升。通過這種方式,大學(xué)課堂更加注重師生之間的互動和問題的解決，而不再僅僅是知識的傳授。MOOC需要從教與學(xué)兩個(gè)方面促進(jìn)發(fā)展，最終完成課程體系的改革，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)程序的再生[6]。通過教學(xué)模式的理論研究，人們可以從整體上探討教學(xué)過程中各因素的各種表現(xiàn)形態(tài)及其之間的相互作用，也可以動態(tài)地把握教學(xué)過程的本質(zhì)和規(guī)律，同時(shí)加強(qiáng)教學(xué)設(shè)計(jì)、研究教學(xué)過程的優(yōu)化組合。然而，這種教學(xué)模式在教學(xué)實(shí)踐中也出現(xiàn)了一個(gè)新的也是難于解決的問題，那就是大部分學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了原有的“被動灌輸式”課堂教學(xué)卻并不習(xí)慣于新的自主學(xué)習(xí)方式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的自覺性。解決該問題的方法是進(jìn)一步地讓這些學(xué)生明白這種新的學(xué)習(xí)模式是他們以后包括工作之后獲取知識的主要途徑和方法，也是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物和必然趨勢，不管愿意不愿意都應(yīng)該自覺地適應(yīng)。