如何设计好一门集成电路设计MOOC课程

在过去的一年中，我发布了两门在线MOOC课程，分别是中国大学MOOC平台的“芯动力——硬件加速设计方法”、IC创新学院的“数字集成电路静态时序分析基础”均收到了较好的反馈。

> 芯动力——硬件加速设计方法

> 数字集成电路静态时序分析基础

IC创新学院选课人数最多的课程，选课人数持续排名第一（目前选课人数1200+人；约“IC创新学院”总选课人数的25%，“IC创新学院”总课程数约50+门）。

加之上半年的疫情，使得授课方式也发生了非常大的变化。而在疫情之后，传统的教学方式也较难回归。因此，在此期间我对在线课程做了一些探索和思考，总结为今天的分享，希望能够抛砖引玉，共同为集成电路人才培养努力。

01

现有集成电路MOOC课程数据统计

2020年2月，我国最大的在线教育平台“中国大学MOOC”发表了一篇文章，文章中有如下数据：

> 中国大学MOOC平台运行课程8000余门，其中国家精品在线开放课程916门，课程覆盖本科12大门类的所有专业类和高职18个专业大类；

> 121所双一流高校开设课程3915门，一流大学建设高校系列、一流学科建设高校系列、行业特色院校系列、特色专题系列等130余个。

> 每门课程在MOOC运行学期都有课程建设高校的教学团队提供教学服务支持，辅导和帮助学习者学习。

那么在集成电路设计这个领域，MOOC课程建设的数据又是什么呢？还是今年2月初，爬取了中国大学MOOC、智慧树、学堂在线三大在线教育平台上“集成电路设计”相关课程，共计170门课程，加上ICisC在今年4月份上线的“IC创新学院”上面40门左右的课程，全网共计超过210门课程。

可以说，几乎覆盖了从大一到大四的所有核心课程。

大家注意下这张图，初看是一个集成电路设计专业本科四年的培养计划，实际上这里面白色框中的课程都是现有已经上线的MOOC课程，我们可以看到，这些已有的线上课程几乎覆盖了从大一到大四的所有核心课程。绿色为公共基础课，这些课程在MOOC中已经有非常知名的代表，所以就没有去具体查找。红色的三门课程，目前还没有对应的线上课程。而且比较有意思的时候，连最后一列这种实验课、兴趣课都有对应的MOOC课程。

02

如何选题？

那么如果我们想建设一门集成电路设计相关的MOOC课程，如何选题才能从上述已经交完完备的MOOC课程中脱颖而出呢？

选题之前，我们先来看现有MOOC的建设特点。我对集成电路设计MOOC课程发展历程做了一个简单的总结。首先是神的时代，诞生了多门经典的基础课程，比如浙江大学翁恺老师的C语言，北京理工大学嵩天老师的python。这些课程目前在中国大学MOOC排行榜中持续多年在前十位，课程学习人数在千万甚至亿次，影响力非常大。已经成为中国MOOC课程经典代表。

第二个时代是英雄的时代，在集成电路设计领域，我们可以看到有清华大学刘雷波老师的数字集成电路分析与设计、复旦大学蒋玉龙老师半导体器件物理，这些专业课经典代表层出不穷，得到了学生和老师的广泛认可。

那么，珠玉在前，我们现在建设MOOC课程还有哪些选题是值得探索的呢？

现有教学管理体制下，通常遵循这样管理规范：本科培养大纲一般三年一小改，四年一大改，而且要尽可能避免因人设课；同时，本科四年的总学分基本上一直在不断地缩减，很多原有细分的专业课在学分缩减的趋势中被去除或者合并。因此，现有教学体系中想新增课程会比较困难。

然而，我们左图中现有的课程体系与学科前沿有着非常大的鸿沟。而且，不仅仅与前沿有差距，与工业界主流技术和方法学都有很大的差距。同时，现有的学科竞赛也对课程体系形成了倒逼之势。在集成电路设计领域几个知名的高水平学科竞赛为例，如全国大学生集成电路创新创业大赛、中国研究生“创芯”大赛、EDA精英挑战赛、全国大学生FPGA创新设计竞赛等等，学生参加竞赛所用到的知识基本都是自学。

在现有课程设置体系下，我认为我们重新认识MOOC，MOOC的出现不是为了取代传统教学课程，而是它有辅助、延伸和深化传统课程的优越性。

那么，如何在现有教学体系下做MOOC的选题？我认为，第一，做特色、差异化课程；第二，产教融合，协同育人；第三，结合科研方向与成果的特色课程。同时，也可以考虑课赛结合，学科竞赛也是本科教学的重要推手。

03

如何建设？

MOOC课程在选题之后，就要考虑建设的问题。

我觉得这里需要考虑一个问题，MOOC的受众是哪类人群？首先，自己的学生是第一批受众。其次，其他高校的学生也是MOOC的人群参与的最大基数。第三，还有一些技术爱好者。我的第二轮MOOC课程最高分获得者就是一名刚参加工作的女工程师。但是，我自己感觉MOOC还有一类非常重要的受众，就是其他授课教师。尤其是在疫情期间，这点体现的淋漓尽致，为了能够让学生在线下自学，大部分教师都会寻找合适的在线课程来让学生看。而这点也将有可能成为今后线下传统教学区别于疫情前传统教学的一个特点。

因此，我们在建设MOOC的时候，除了讲述知识点的同时，还应该考虑到如何让其他教师使用更为方便。总结一句话，就是合理设计课程内容，增强课程的传播力。

首先，如何合理设计课程内容？通常， 2学分-400分钟；4学分：800分钟。同时，要碎片化知识点，确保每个知识点大致在20分钟/节。

其次，如何增强传播力？

> 专题需保持独立性和完整性。方便其他老师来剪辑。授课教师不一定需要整门课程的所有视频，独立、完整的专题更易于教师根据课程需求来选择和剪辑。

> 不要丢弃基础、简单的知识点。这样可以最大化受众。不需要学习基础知识的学生，可以直接跳过。这样也可以方便有不同教学目标的教师使用。

> 重视作业和考试题。这一点其实很有意思，据中国大学MOOC的报道，MOOC的完成率很低，一般都是在个位数百分点，所以大部分参与的学生仅仅是完成了听课。那如何让作业和习题发挥更大的作用？一定要注重教师的体验。使用MOOC课程视频的教师几乎都会使用作业和考试题。配套有好的作业和考试题，才能获得更多教师的青睐。同时，从课程设计的角度来看，作业也非常重要。我们也需要通过设计作业的角度来思考如何对知识点进行碎片化。

> 共享课件和习题解答。这点也很重要，教师使用的时候，往往会考虑资源使用是否方便，所以共享课件和习题答案会有助于课程的传播。这点跟现有教材推广比较相似，如果想让教材销量比较好，最好是有配套的PPT和习题答案。

04

如何给自己MOOC课程的取名？

取名其实就是给自己的课程在MOOC平台中建索引、打标签。个人的一点小体会：尽可能与传统课程名称相近；名称中尽可能包含课程的几个关键词。这样的好处就是容易被其他老师和学生在MOOC系统中搜索到。尽量不要取特别花哨的名字。我的课程名称就是反例，可惜已经不能修改了。

05

线上教学的优缺点思考

> 优点：

> 首先，因为线上教学很难实时获知学生的状态，因此，为了保证教学质量，教师往往会设计设计恰当的练习或者翻转形式，这样反而使得“教”与“学”更加均衡。

> 第二，传统线下课堂中，我国学生普遍参与课堂互动积极性不高，但是网络几乎消除了学生和教师心理隔阂，“师生互动”和“生生互动”均可出现多频次、多轮、深层次互动。MOOC等在线教育网站、直播平台、视频剪辑与标注、教学大数据分析等新型教学手段和资源将大规模并且成体系地融入主流教学中。

> 缺点：

> 这种方式更适合与自制能力强的好学生，如何让差生也能够有效地有所收获，还需要进行合理的教学设计；

> 如何考试？目前还没有看到较好的解决方法；

> 云端实验平台尚无理想的解决方式。目前大部分都采用了快递开发板的方式，但是长远看还需要解决在线实验教学问题。

06

后疫情时代，在线授课与学习方式

是否可以持续地长期开展？

我个人认为单独的线上授课只能适用于自我约束力很高的好学生，据中国大学MOOC的统计数据称，MOOC的完成度只有个位数的百分点。这里完成度指的是，完成了所有的作业和考试。以我个人的MOOC统计数据来看，第一期选课1800多人，只有个位数的同学完成；第二期1600多人，大约有十几位同学完成。所以，用MOOC大神浙江大学翁恺老师的话来说，MOOC很好，但是只适合好学生，不适合差学生。

所以，我认为，单独采用MOOC先线上教学是很难成规模。但是，线上MOOC作为线下教学的补充，而“线上结合线下的混合式教学方法”将会成为一种值得长期推广的方法。

线上MOOC可以给老师提供课后参考教学内容，方便学生反复学习知识；同时，借助各个平台全面的数据统计和分析功能，掌握学生对知识点的学习情况；批改作业也更为方便。因此，建设MOOC课程应该是一个长期开展推动的事情，一方面作为线下课程的教学辅助手段；另一方面，也是现有课程体系的补充，拓展细分专业课和兴趣课。

从MOOC建设的情况来看，疫情推动了线下课程对MOOC的需求，这有助于进一步动员教师建设更加适合自己的MOOC课程，因此应该会涌现更多、更细分的专业课程。