基于MOOC+SPOC混合教學(xué)模式在《EDA技術(shù)》教學(xué)中的改革

陳亞妮

摘要：《EDA技術(shù)與基礎(chǔ)》是電子信息類專業(yè)一門實(shí)踐應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，本文針對現(xiàn)有EDA課程教學(xué)中存在的弊端，以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以MOOC+SPOC混合教學(xué)為教學(xué)模式，從理論教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面進(jìn)行改革探討。實(shí)踐證明，此項(xiàng)課程改革激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，有效促進(jìn)了電子信息類創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：EDA;MOOC;SOPC;教學(xué);改革

一、前言

隨著大規(guī)模集成電路和嵌入式技術(shù)的迅速崛起，EDA 技術(shù)（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)）已成為現(xiàn)今電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。EDA 技術(shù)是電子信息工程、通信工程、測控等專業(yè)的專業(yè)必修課，作為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心，以硬件描述語言進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)與開發(fā)，在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號檢測處理、自動(dòng)控制等諸多領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛，是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，因此，在《EDA技術(shù)》課程的教學(xué)中，更為注重鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、系統(tǒng)開發(fā)能力和創(chuàng)新思維能力，從而為社會(huì)培養(yǎng)適用于工程應(yīng)用的創(chuàng)新型與技能型電子設(shè)計(jì)人才。

目前大多數(shù)院校EDA技術(shù)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，缺乏課程設(shè)計(jì)教學(xué)的教學(xué)模式，總體上還是偏重于理論教學(xué)且教學(xué)內(nèi)容多，教學(xué)進(jìn)度快，課堂信息量巨大，學(xué)生無法在課堂內(nèi)對知識(shí)進(jìn)行消化和拓展，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏學(xué)生根據(jù)任務(wù)驅(qū)動(dòng)自主學(xué)習(xí)的氛圍，缺乏以項(xiàng)目教學(xué)方法提高學(xué)生EDA綜合實(shí)踐能力的措施，另學(xué)生利用 EDA 工具進(jìn)行課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的機(jī)會(huì)非常有限，因此大多數(shù)學(xué)生對EDA技術(shù)課程知識(shí)的掌握只停留在書本，缺乏實(shí)踐和創(chuàng)新能力。針對以上問題，從獨(dú)立院校的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，以MOOC+SPOC混合教學(xué)模式為手段，以16級、17級電子信息工程專業(yè) EDA 技術(shù)教學(xué)為改革實(shí)踐對象，以互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽為動(dòng)力，對EDA技術(shù)的課程理論教學(xué)、課程實(shí)踐教學(xué)及課程評價(jià)體系進(jìn)行改革與實(shí)踐。

二、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

EDA技術(shù)應(yīng)用日新月異，而現(xiàn)有的許多教材內(nèi)容上更新慢，難以全面展示EDA技術(shù)的新成果和發(fā)展趨勢，因而在選用最新版本的教程基礎(chǔ)上，理論授課采用“教學(xué)一體”的EDA實(shí)驗(yàn)室機(jī)房多媒體授課方式，結(jié)合MOOC+SPOC平臺(tái)輔以簡單通用的基礎(chǔ)知識(shí)的自主學(xué)習(xí)和最新最前沿技術(shù)的補(bǔ)充學(xué)習(xí)。

1.課前組織學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)。在這一階段教師的首要任務(wù)是“導(dǎo)學(xué)”，即引導(dǎo)學(xué)生完成課前準(zhǔn)備工作。根據(jù)每次教學(xué)任務(wù)的安排，在各大 MOOC 平臺(tái)中篩選出與本次教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容最接近的 MOOC 資源或其他教學(xué)視頻，編寫教案、制作課件、編寫測試題以及錄制微課為學(xué)生提供自學(xué)資源，并設(shè)定好各項(xiàng)資源學(xué)習(xí)完成后所得經(jīng)驗(yàn)值再及時(shí)發(fā)布至SPOC平臺(tái)每個(gè)教學(xué)班所在的藍(lán)慕云班課中作為課前預(yù)習(xí)。教師通過藍(lán)慕云班課平臺(tái)監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展，并在平臺(tái)上與學(xué)生交流互動(dòng)，解答學(xué)生疑難。在此過程中，教師可以進(jìn)行學(xué)情分析，把握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，為下一步課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備。在這一階段，學(xué)生的核心任務(wù)是“自主學(xué)習(xí)”，即線上學(xué)習(xí)教師推薦的課程視頻和資料，并通過設(shè)置的習(xí)題進(jìn)行自測，發(fā)現(xiàn)疑難問題，進(jìn)行在線交流或收集整合后在課堂學(xué)習(xí)中進(jìn)行討論。

2.課中組織學(xué)生開展項(xiàng)目分組討論研學(xué)。根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行分組，每組成員3—5人不等。先結(jié)合SPOC平臺(tái)反饋的學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生提供有針對性的經(jīng)典例題或項(xiàng)目，組織學(xué)生小組討論自主解決問題、組織學(xué)生模仿教師對例題進(jìn)行講解和分析，教師再結(jié)合學(xué)生在解決問題中遇見的困難進(jìn)行重點(diǎn)講解，強(qiáng)化重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，總結(jié)疑難知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)以及表達(dá)能力。實(shí)踐證明這些方法能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，也能促使學(xué)生在參與、體驗(yàn)中分享資源、創(chuàng)新思維、快樂學(xué)習(xí)，從而在輕松愉快的環(huán)境中促成知識(shí)的發(fā)現(xiàn)與獲得，幫助學(xué)生找到課前自學(xué)中遇到的問題的答案，使其對知識(shí)的淺層理解在相互探討中逐漸深化，使原本分散的知識(shí)碎片在教師導(dǎo)引下逐漸完整化、體系化。與此相對應(yīng)，這一階段學(xué)生的任務(wù)是“協(xié)同學(xué)習(xí)”，即在問題意識(shí)支配下專心聽講，積極參與教師組織的各項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，主動(dòng)參與師生間、生生間的合作、交流、辯論、實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)，進(jìn)行深度探究與學(xué)習(xí)，在各項(xiàng)活動(dòng)中深入理解知識(shí)點(diǎn)、建構(gòu)知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化。而學(xué)生能否真正參與到教師組織的各項(xiàng)活動(dòng)中關(guān)鍵在于教師的課堂設(shè)計(jì)是否貼近學(xué)生實(shí)際，是否能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，是否能幫助學(xué)生完成知識(shí)積累與架構(gòu)。課中，教師的“研學(xué)”與學(xué)生的“協(xié)同學(xué)習(xí)”一體兩面，貫穿兩面的主線便是教師的教學(xué)設(shè)計(jì)與組織，這一環(huán)節(jié)需要教師充分發(fā)揮能動(dòng)性和創(chuàng)新性，調(diào)動(dòng)一切有利資源參與教學(xué)過程，只有這樣，才能有效實(shí)現(xiàn)知識(shí)融合、知識(shí)生成、知識(shí)建構(gòu)。

3.課后組織學(xué)生進(jìn)行研學(xué)活動(dòng)。課后階段是一堂課的結(jié)束和下一堂新課開始的銜接階段。在這一環(huán)節(jié)里，教師主要任務(wù)是“促學(xué)”，即總結(jié)反饋前兩個(gè)階段的教學(xué)效果，一方面，采取一定的措施就前兩階段的活動(dòng)進(jìn)行必要的補(bǔ)充、完善，并通過線上小組討論、頭腦風(fēng)暴、隨堂測試、優(yōu)秀成果展示等形式鞏固已學(xué)知識(shí)，拓展新知識(shí)，增強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用實(shí)踐性，運(yùn)用知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐、推動(dòng)實(shí)踐。另一方面，按照課程教學(xué)日歷，安排學(xué)生在課后開展MOOC資源線上學(xué)習(xí)計(jì)劃，這一任務(wù)實(shí)質(zhì)上與新課的課前導(dǎo)學(xué)相重。與此同時(shí)，這一階段學(xué)生的核心任務(wù)是“探究學(xué)習(xí)”，即將已獲取的知識(shí)信息進(jìn)行重組建構(gòu)、整合創(chuàng)新，主動(dòng)進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，完善“知”與“行”的統(tǒng)一，力爭將知識(shí)引向?qū)嵺`，加速知識(shí)向?qū)嵺`地變遷。教師的“促學(xué)”與學(xué)生的“探究學(xué)習(xí)”密切配合，在教師的引導(dǎo)、督促下學(xué)生主動(dòng)探究，積極行動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到知識(shí)拓展、知識(shí)應(yīng)用、知識(shí)轉(zhuǎn)化的目的。

三、優(yōu)化課程實(shí)踐內(nèi)容

實(shí)踐教學(xué)涵蓋課內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、電子綜合設(shè)計(jì)與制作課程設(shè)計(jì)教學(xué)等。實(shí)驗(yàn)室采用紅蜘蛛教學(xué)管理軟件進(jìn)行學(xué)生操作電腦與授課界面的靈活控制與切換。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講解時(shí)切換至教師機(jī)操作界面，解除學(xué)生電腦控制權(quán)后可同時(shí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生上機(jī)設(shè)計(jì)及基于實(shí)驗(yàn)箱的編程及調(diào)試與下載，有效提高實(shí)踐教學(xué)的效率。

1.課內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。在原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加與工程項(xiàng)目密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使全體同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)確實(shí)掌握利用各種實(shí)用電子設(shè)備及功能電路的設(shè)計(jì)方法與技能，能夠獨(dú)立解決簡單的工程實(shí)際問題。如計(jì)數(shù)器、數(shù)字頻率計(jì)等項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)。

2.課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)室開放課題、大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性科研項(xiàng)目，以授課教師及專業(yè)導(dǎo)師為主體，采取多種形式的科研訓(xùn)練，包括電子裝置的電路板圖設(shè)計(jì)、CPLD數(shù)字系統(tǒng)開發(fā)、基于FPGA的高速數(shù)據(jù)檢測及邏輯控制器設(shè)計(jì);以具體工程應(yīng)用為背景，按工程實(shí)際提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

3.電子綜合設(shè)計(jì)與制作課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革。為提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立解決工程實(shí)際問題能力，使學(xué)生具備獨(dú)立運(yùn)用EDA系統(tǒng)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。設(shè)置兩周時(shí)間進(jìn)行電子綜合設(shè)計(jì)與制作的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)訓(xùn)練。設(shè)計(jì)題目由教師指定或?qū)W生自擬，學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案，并完成設(shè)計(jì)與調(diào)試。通過選題、調(diào)研、方案設(shè)計(jì)論證，硬件及軟件設(shè)計(jì)、焊接調(diào)試和測試整個(gè)過程，培養(yǎng)學(xué)生工程化設(shè)計(jì)思想，調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性。通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用的能力，也使學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。

四、優(yōu)化課程評價(jià)體系

教學(xué)評價(jià)是對學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)結(jié)果的考核評估，既關(guān)乎教師的教學(xué)成效，又關(guān)乎學(xué)生的學(xué)業(yè)成績，其反饋結(jié)果也為改進(jìn)教方法提供了重要的參考依據(jù)?；旌辖虒W(xué)模式下的評價(jià)體系從理論課程和實(shí)踐課出發(fā)，由線上考核與線下考核相結(jié)合，使二者在同一系統(tǒng)內(nèi)相補(bǔ)充、相協(xié)同，進(jìn)而使評價(jià)結(jié)構(gòu)更科學(xué)合理，使評價(jià)結(jié)果更全面客觀。MOOC+SPOC混合教學(xué)模式改變了過去傳統(tǒng)課堂教學(xué)僅以考試成績作為單一標(biāo)準(zhǔn)來評估學(xué)生學(xué)習(xí)成果的局面。開始依據(jù)更多的評價(jià)指標(biāo)來衡量學(xué)生所取得的學(xué)習(xí)成果，一般評價(jià)的依據(jù)有線下考核中：①課堂出勤情況;②課堂合作學(xué)習(xí)能力;③課堂討論參與度;④課堂、課后習(xí)題完成度;⑤實(shí)踐項(xiàng)目完成度;⑥期末的考試成績;線上考核中：①平臺(tái)學(xué)習(xí)記錄經(jīng)驗(yàn)值;②課程平臺(tái)的活躍度（參與問題討論、提問數(shù)量）;③線上習(xí)題過關(guān)度等。

五、總結(jié)

混合教學(xué)模式的應(yīng)用改善了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，一方面學(xué)生可以通過平臺(tái)自主進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，課堂上由教師指導(dǎo)進(jìn)行經(jīng)典習(xí)題和實(shí)際項(xiàng)目分析設(shè)計(jì)，解決學(xué)時(shí)偏少的問題。另一方面，課堂時(shí)間充分用于教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交流探討，完成小組作業(yè)與項(xiàng)目協(xié)作研究，提高了課程講授的深度和廣度，有利于加深學(xué)生對課程的理解和應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高實(shí)踐能力。我校16、17級電子信息工程專業(yè)學(xué)生自教學(xué)改革以來，實(shí)踐創(chuàng)新能力得以大大地加強(qiáng)，在參加的全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽、“藍(lán)橋杯”（電子設(shè)計(jì)與開發(fā)組）、全國大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、ICAN國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”系列賽事等學(xué)科競賽中國屢獲佳獎(jiǎng)。

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