1. 案例概述
本案例详细描述了疫情防控期间课程组改变教学思路，着重针对远程教学班级在空间、时间、设备上的局限性，在专注度、浸入感的缺乏，由于与教师、同学有限交流而引起的交互减少，“最近发展区”收缩的诸多问题，结合课程中实践，与当前行业热点易结合的特点。构建了基于问题的学习（PBL）为导向，营造课前、课中、课后稳定有序和学习情境的线上教学模式，保证线上教学的质量。 采用全平台轻量开源Icarus Verilog仿真工具，特别是基于Hdlbits平台进行代码编程练习，通过数据互动的方式使学生们能在一种学习型团体中营造稳定有序的学习情境，稳步建构课程知识。
2. 教学情境
《片上微控制系统原理与项目设计》是2020年春季对通院教改班设专业基础必修课程，基本情况如表1所示。总体上来说，课程内容比较偏工程实践，整个课程重点围绕片上微控制系统设计与应用，课程实验主要有：数字电路设计、CPU设计、片上系统（SOC）构建三个大模块进行。对数字系统的知识点进行删繁就简、去粗存精，注重工程上的实用性。
表1课程基本信息
课程名称 |
学时 |
人数 |
专业 |
年级 |
已有课程资源情况 |
《片上微控制系统原理与项目设计》 |
24（理论）+16（实验）+16（实践） |
38 |
通信工程 |
大二 |
课件 录课资源 |
3. 教学设计
本课程采用预习-讲授-实践-翻转讨论的方式进行，其中老师理论讲授24学时，主要介绍片上微控制系统的基本内容和基本设计方法。在教学中主要激发学生“认知内驱力”，围绕项目为中心，设置好工作检查点和检查内容，学生带着任务预习反馈，教师在直播中主要针对共性问题进行答疑，最后学生独立完成验收内容。实施线上教学的主要平台以学在西电为主（资料存放），配合hdlbits平台（作业及学习数据反馈）钉钉直播（视频语音分享，答疑，反馈，签到），辅以QQ群，学生自主管理以钉钉小组为交流讨论平台（音视频交流，文档共享）。学在西电的特点是提供了完整的课前预习，资料分享、作业提交平台，具有长效性和沉思性，钉钉直播的特点具有直观性和实时性，QQ、钉钉管理平台具有异步性和交互性，三者相辅相成。
着重针对远程教学班级在空间、时间、设备上的局限性，在专注度、浸入感的缺乏，由于与教师、同学有限交流而引起的交互减少，“最近发展区”收缩的诸多问题，教学步骤主要分为课前预习模块、课堂交互模块、课后讨论实践模块。
课前预习模块，营造学习氛围，主要资料包括课程章节PPT，课程相关本文资料，往期课程录像精华片段，课前预习作业，每次课前讨论问题。通过“读资料、看视频、做练习、组讨论”的方式，主要目的是熟悉教学内容，进行初步的学习和思考，进行学生间交流，反馈问题。课前作业中实例设计练习与基础知识练习建议比例为1:1 。
课堂交互模块中教师根据反馈，对重点、难点进行直播阐述，对预习中遇到的共性问题进行解答，好的讨论可以由学生进行分享，作为课后全班的讨论题。
课后以学生小组合作学习为主，根据各组题目进行差异化讨论，同时围绕本周学习的知识要点进行部分设计和实现。
4. 教学实施
根据课表安排，每周一节课，以一周为一个教学周期。
【教师安排】
周日：开放预习资料，包括文档、视频、预习作业、讨论题。通知学生开始预习。
图 1课程资料与视频资源
周一：接收反馈，微调授课内容。
图2预习作业与学生反馈文档
周二：线上授课，主要针对学生的疑惑来讲解和答疑；布置作业和实验任务；
图3线上授课情境
周四：根据学生方案微调下次课程预习资料和作业。
周五：完成作业和报告批改反馈。
【学生安排】
周二前：学生完成预习，个人完成预习作业，以小组形式进行自学讨论，并整理疑惑知识点与DAY2晚上18:00前发送给教师；
图4预习反馈调查
周二：小组讨论作业、实验要求，制定统一的实验方案，复杂的方案需与教师进行必要的沟通以得到认可；
周三：学生独立完成各自不同参数的实验，形成实验报告，并交付小组分析讨论；
图5学生通过Hdlbit平台完成在线实验
周四后：小组讨论完后学生根据情况进行必要的修改（讨论会议纪要需提交），形成改进报告；小组统一完成小组实验任务工作报告，并对组员的贡献度进行评价，与周六下午前提交给教师。
5. 教学效果与反思
案例中课程的教学效果通过每个同学的学习札记进行测量。如图6所示，学生在每周按照计划在进行课程相关学习。通过反馈数据，学生平均每周学习天数达到了4.7天，每次学习的平均时间达到了1.53个小时，学习内容包括课堂内容，也包括相当的扩展内容，呈现出差异化。而且多数同学主动额外完成了作业平台中的没有扩展例题，说明教学总体上获得稳定有序的学习情境。
图6学生札记示例
教学设计中强调了基于问题的学习（PBL）为导向，通过学生的学习札记，可以看到学生主动的进行知识汇总与扩展。部分同学主动提出了进一步参加竞赛和项目的意愿。因此，与实际课程相互结合，设计合理的教学环节和教学内容解决单一课堂教学模式的不足，达到了主动性、持续性教学需求。
图7自主扩展学习内容笔记及课后学习时间记录
