于 洋，余彥君，熊聰聰，李孝忠，侯 琳，嚴(yán) 可

（1.天津科技大學(xué)人工智能學(xué)院，天津300457；2.天津科技大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院，天津300299）

1 研究背景

2019-04，教育部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于實(shí)施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計(jì)劃”的通知》，統(tǒng)籌規(guī)劃國家級和省級一流課程培育與建設(shè)，打造高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度“金課”。大力發(fā)展慕課，建設(shè)線上“金課”，推動優(yōu)質(zhì)課程資源廣泛共享，為實(shí)施高等教育質(zhì)量“變軌超車”奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一流課程建設(shè)以支持扶優(yōu)、扶特、扶需、扶新為原則。線上線下混合式一流課程要求：線上精品開放課程占比20%～50%，線上線下資源優(yōu)勢互補(bǔ)，大膽創(chuàng)新等。旨在全面提升本科教學(xué)質(zhì)量，使高校辦學(xué)實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展。

以“計(jì)算機(jī)組成原理”課程為例，課程的教師團(tuán)隊(duì)共5人，具有18 年的合作教學(xué)基礎(chǔ)，每年面向21 個班級同步開課。如何才能有效地保證線上線下的教學(xué)質(zhì)量？課程團(tuán)隊(duì)每周展開兩次研討會，線上線下協(xié)同開展教學(xué)工作，著力探索“實(shí)質(zhì)等效、提質(zhì)增效”的辦法。在線上線下混合式金課建設(shè)中，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)新模式，緊密聯(lián)系課程思政（中美貿(mào)易戰(zhàn)的核心芯片自主研發(fā)的必要性與重要性），深入做好學(xué)生的愛國主義教育工作。

2 混合式教學(xué)模式和課程資源建設(shè)

2.1 線上課程資源建設(shè)

“計(jì)算機(jī)組成原理”選用中國大學(xué)慕課上的國家精品課——哈爾濱工業(yè)大學(xué)的計(jì)算機(jī)組成原理作為課程拓展，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，在課程知識點(diǎn)的深度和廣度上提供給學(xué)生更加寬闊的視野。通過線上課程資源的搭建，學(xué)生們提前預(yù)習(xí)，參與課堂討論以及課后單元測試，配合線下教師歸納總結(jié)和解析重點(diǎn)難點(diǎn)，使學(xué)生達(dá)到舉一反三的閉環(huán)式教育效果，總體上提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 線下課程資源建設(shè)，直播與互動

本課程使用了QQ群中的屏幕共享或者群課堂方式作為直播和錄播交互平臺，教師發(fā)起直播和錄播的同時(shí)，勾選上“直播回放”功能，待下課后，便可自動生成直播回放視頻文件，互動課堂展示如圖1 所示。學(xué)生們可以隨時(shí)通過手機(jī)或者電腦等回放，這使得學(xué)生們降低了找教師答疑的頻率，提高了課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)效率和效果。

此外，在直播中，本課程還輔以微信小程序“慕課堂”進(jìn)行師生間的課堂互動。學(xué)生們只要在手機(jī)上或者電腦端打開微信，就可以參與教師課前設(shè)置并發(fā)布的“慕課堂”中的討論、分組、簽到、問卷和課堂練習(xí)等互動項(xiàng)目?；迎h(huán)節(jié)有別于傳統(tǒng)的說教模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)了以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)理念。教師通過小程序了解到學(xué)生的聽課狀態(tài)、對知識點(diǎn)的掌握情況、學(xué)生對授課方式的適應(yīng)程度的反饋?；贚ogisim 的硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)過程展示如圖2 所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

原始狀態(tài)下始終采用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行連線和硬件測試與設(shè)計(jì)等工作，一個小部件、一個LED 燈泡壞了都會影響學(xué)生看到真實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。于是教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師開拓思路，選用教育部推薦的Educoder 虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺。華中科技大學(xué)的“計(jì)算機(jī)組成原理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，依托Logisim開源的仿真軟件，類似闖關(guān)游戲的模式，激發(fā)了學(xué)生的興趣和動手能力，如圖2 所示。任課教師能進(jìn)行二次開發(fā)和在線輔導(dǎo)，從邏輯門開始逐步打造屬于學(xué)生自己的CPU，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容詳盡，邊學(xué)邊做，讓學(xué)生如在游戲中積累經(jīng)驗(yàn)值。采用在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決了硬件實(shí)驗(yàn)長期依賴?yán)吓f的實(shí)驗(yàn)箱，缺乏經(jīng)費(fèi)更新新設(shè)備的窘境。同時(shí)也對更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容搭建了平臺，為培養(yǎng)學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力提供了源動力。

2.4 作業(yè)與練習(xí)

為了進(jìn)行過程化考核的教學(xué)改革，本課程采用QQ 群里的小程序——作業(yè)。通過QQ 群小程序發(fā)布作業(yè)和練習(xí)題，學(xué)生們可以用紙和筆計(jì)算和畫圖練習(xí)主觀題，拍照上傳到小程序里面，教師使用手機(jī)便可批改作業(yè)，不依賴設(shè)備方便快捷，有利于收發(fā)和統(tǒng)計(jì)作業(yè)。

3 潤物無聲將硬核技術(shù)融入課程思政

在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程內(nèi)容中，涉及到很多硬核技術(shù)和瓶頸問題。如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部件CPU 的設(shè)計(jì)制造等，與愈演愈烈的貿(mào)易戰(zhàn)和國際形勢緊密相關(guān)。因此，課程組通過定期召開研討會，設(shè)置了一些討論題目。在專業(yè)必修課中，任課教師首先要旗幟鮮明，通過專業(yè)課程思政建設(shè)，為黨育人，為國育才。設(shè)置的思政討論題目如下：每一個題目均為開放性的論題，讓課程思政與愛國主義、家國情懷、國家安全等多方面專業(yè)課程緊密結(jié)合起來，潤物無聲。

4 結(jié)論

本文將硬核核心課程“計(jì)算機(jī)組成原理”打造成線上線下混合式課程，逐步搭建課程資源，改革教學(xué)方法和手段，嘗試多種多樣的課堂互動，課程過程化考核統(tǒng)計(jì)如圖3、圖4 所示。同時(shí)，理論課與實(shí)踐課程相輔相成，創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，以O(shè)BE 理念為核心開展教學(xué)改革，將枯燥且抽象的芯片硬核專業(yè)課程打造成學(xué)生愛不釋手的虛擬仿真實(shí)操項(xiàng)目，項(xiàng)目驅(qū)動的過程類似電子游戲中的闖關(guān)環(huán)節(jié)，真正抓住了學(xué)生的興趣。將傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式徹底轉(zhuǎn)換為以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心的新模式。在實(shí)踐教學(xué)改革中，達(dá)到了課程建設(shè)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。課程改革內(nèi)容全面、完整，形成了“三全育人”的創(chuàng)新格局，特別是后疫情時(shí)代，有利于改革與創(chuàng)新工科類課程，易于推廣和應(yīng)用。

圖3 課堂活動統(tǒng)計(jì)圖

圖4 基于中國大學(xué)MOOC 平臺的學(xué)生線上學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)圖