慕課攜手“開源硬件” 云端開啟“真刀真槍”實(shí)驗(yàn)
“我們這個(gè)課開了很多年，最大的一個(gè)特點(diǎn)就是‘好玩’，或者說，要帶領(lǐng)學(xué)生跟著自己興趣‘玩起來’。從一開始，我們就覺得這個(gè)課程特色在疫情防控期間的線上教學(xué)里不能丟，這也是我們備課時(shí)最想做、最想保障的事，最終通過開源硬件結(jié)合慕課的方式實(shí)現(xiàn)了！” “數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)”課程的主講教師、清華大學(xué)工程物理系副教授曾鳴感嘆道。
“數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)”課程是清華大學(xué)工程物理系本科生專業(yè)基礎(chǔ)課，是核電子學(xué)方向的主要基礎(chǔ)課程，曾獲得清華大學(xué)年度教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)等。該課程對(duì)應(yīng)的慕課“ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng)”在2017年得到學(xué)校支持完成制作并上線，目前累計(jì)選課3.2萬余人次，國內(nèi)有十余所高校使用該慕課開展混合教學(xué)和學(xué)生科創(chuàng)培訓(xùn)，并于2018年獲評(píng)“國家精品在線開放課程”。春季學(xué)期伊始，面對(duì)疫情帶來的巨大挑戰(zhàn)，該課程充分發(fā)揮國家精品在線開放課程的資源優(yōu)勢(shì)，將慕課與自主設(shè)計(jì)的開源硬件（Open Hardware）相結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)有序上課的同時(shí)，完整開設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，確保線上教學(xué)的高質(zhì)量開展。
國家精品在線開放課程“數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)”
作為一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，“數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)”鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，特別是學(xué)生要在微控制器的系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)際開發(fā)、調(diào)試，完成屬于自己一個(gè)完整創(chuàng)意設(shè)計(jì)。考慮到線上教學(xué)的特殊性，包括授課時(shí)間的組織、課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)的形式等，除了結(jié)合課件的傳統(tǒng)備課，曾鳴每次都會(huì)完完整整地過一遍準(zhǔn)備使用的慕課視頻，充分考慮視頻的在速度、難度上，與清華校內(nèi)教學(xué)的差別，從而控制好教學(xué)節(jié)奏的差異。課程順利開課后，課程團(tuán)隊(duì)開始將開源硬件的教學(xué)系統(tǒng)清點(diǎn)出來，并逐一測試。
為了讓學(xué)生們都可以“真刀真槍”實(shí)驗(yàn)，他們用電子問卷的方式征集了所有校內(nèi)選課同學(xué)的郵寄地址等信息，將教學(xué)系統(tǒng)郵寄過去。通過開源硬件的教學(xué)系統(tǒng)，曾鳴結(jié)合慕課視頻和網(wǎng)絡(luò)講解，重新規(guī)劃了后續(xù)每一節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓這個(gè)“真刀真槍”的實(shí)驗(yàn)課不掉隊(duì)！
全國各地的同學(xué)收到教學(xué)系統(tǒng)
疫情防控期間，“數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)”課程清華校內(nèi)有37人選課（64學(xué)時(shí)），慕課選課有2439人。在保障教學(xué)的同時(shí)，曾鳴大膽嘗試了將兩個(gè)課堂相結(jié)合，并取得了良好的教學(xué)效果。
一方面，課程基于慕課與在線實(shí)時(shí)互動(dòng)開展“混合式”教學(xué)。慕課平臺(tái)資源向所有選課學(xué)生開放，校內(nèi)外選課學(xué)生教學(xué)進(jìn)度同步，包括更新課件、提醒學(xué)習(xí)內(nèi)容、組織微信群討論等。師生互動(dòng)采用“慕課討論區(qū)+微信群+Zoom討論課”的方式進(jìn)行，激發(fā)了校內(nèi)外學(xué)子自主學(xué)習(xí)的興趣與熱情；另一方面，針對(duì)慕課學(xué)員的廣泛需求，課程團(tuán)隊(duì)深耕教學(xué)資源建設(shè)，認(rèn)真修訂、精心制作了全新的教學(xué)課件，并根據(jù)教學(xué)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂、學(xué)堂在線等平臺(tái)同步更新，在寒假后期加緊打造推出了“Blazar: 慕課開放課程與Open Hardware開源硬件”的專題網(wǎng)站（https://www.blazar.org.cn）。網(wǎng)站在2月底正式上線，硬件圖紙、慕課視頻、課件文件、程序例程源碼等均對(duì)外公開，供學(xué)習(xí)者和愛好者群體結(jié)合慕課自主學(xué)習(xí)，也提供給其它學(xué)校老師們自由使用。課程在服務(wù)社會(huì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)校外兩個(gè)學(xué)習(xí)群體的相互促進(jìn)。
2020年課程新版課件，在慕課平臺(tái)和清華網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂同步更新
Blazar教學(xué)資源網(wǎng)站與全部公開的圖紙課件代碼
遠(yuǎn)程指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，是對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的巨大挑戰(zhàn)。學(xué)生搭建嵌入式開發(fā)工具鏈，計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)各不相同，當(dāng)有些奇怪的問題卡出來時(shí)，曾鳴會(huì)遠(yuǎn)程指導(dǎo)學(xué)生解決，一步步帶著學(xué)生分析。“把多年的經(jīng)驗(yàn)都用上了！”曾鳴說道。雖然線上教學(xué)為這門課程帶來了不少挑戰(zhàn)，但同樣也充滿驚喜。在傳統(tǒng)課堂很難實(shí)現(xiàn)的“圓桌”氛圍，為線上教學(xué)創(chuàng)造了許多額外的互動(dòng)維度。
考慮到線上教學(xué)非常容易“干貨滿滿”，曾鳴充分考慮同學(xué)們的認(rèn)知規(guī)律，在授課過程中特意放慢節(jié)奏，停下來和學(xué)生互動(dòng)，從而更好地掌握整個(gè)課程的教學(xué)節(jié)奏，讓同學(xué)們切實(shí)掌握所學(xué)知識(shí)。針對(duì)疫情防控期間的教學(xué)特點(diǎn)，曾鳴強(qiáng)化了學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)內(nèi)容。比如課程在講完基礎(chǔ)部分后，以“xxx中的嵌入式系統(tǒng)”為題讓學(xué)生自主調(diào)研。
在線上教學(xué)環(huán)境下，同學(xué)們的參與深度和熱情都明顯更高。從“航天器中的嵌入式系統(tǒng)”“大數(shù)據(jù)中的嵌入式系統(tǒng)”到“游戲機(jī)中的嵌入式系統(tǒng)”，有同學(xué)去調(diào)研了各種衛(wèi)星里面的芯片，也有調(diào)研Switch游戲機(jī)里芯片用的是什么、性能怎么樣？加上老師即時(shí)的點(diǎn)評(píng)、提問、討論，這些都加深了同學(xué)們對(duì)課程領(lǐng)域的興趣和認(rèn)知，也為之后相應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容做了非常好的鋪墊。
學(xué)生自主調(diào)研網(wǎng)上討論課報(bào)告
“線上教學(xué)打破了師生固有的‘身份限定’, 形成了一種教室里很難達(dá)到的、大家一起‘同游共學(xué)’的感覺。師生的角色在虛擬的課堂里，不知不覺會(huì)變得更加平等。”曾鳴說道。一學(xué)期的時(shí)間，課程會(huì)帶學(xué)生從數(shù)字電路入門開始，在掌握微控制器原理、編程開發(fā)方法、通訊和各種模塊知識(shí)后，在期末真真正正做一個(gè)自己的“酷炫”作品出來展示。如同學(xué)們所說，基于慕課與開源硬件的混合式教學(xué)為他們提供了“奇妙”的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。“老師通俗易懂、幽默風(fēng)趣的授課方式，讓我們對(duì)課程內(nèi)容有了更加清晰、透徹的理解。”同學(xué)們紛紛表示。
學(xué)生反饋詞云
“作為教師，育人是第一要?jiǎng)?wù)。在這個(gè)特殊的時(shí)間點(diǎn)，學(xué)校全方位推進(jìn)在線教學(xué)，是對(duì)之前投入的一個(gè)很好的檢驗(yàn)，也激勵(lì)著我們?cè)诮虒W(xué)和科研等各個(gè)方面更新理念，讓形式跟上時(shí)代的步伐。總體上，我覺得這是一次非常有意義的嘗試！” 曾鳴表示。
（清華新聞網(wǎng)4月3日電）
供稿：終身教育處
編輯：李晨暉
審核：程曦
