教育部高等教育司司長吳巖在2018年第11屆中國大學教學論壇上的報告中強調，要在大學本科生教育的課程建設中，將「水課」轉變成為有深度、有難度、有挑戰度的「金課」。所謂「金課」，是具有「兩性一度」（高階性、創新性和挑戰度）特點，以學生為中心，具有前沿性、時代性、先進性、互動性、探究性、挑戰性和個性化，重在培養學生綜合能力和素質的優秀課程[1]。
「金課」的建設可以有線下、線上、線上線下混合式、虛擬仿真等多種形態[1]。目前，各大高校都在大力研究開展「金課」建設的方法，其中文獻[2]探索了「金課」理念下混合式教學方法，更多的文獻則專門針對某門課探討線上線下混合式「金課」的建設[3-7]。相對於其他形態，線上線下混合式更加吻合「金課」中理論學習和實踐創新相結合的教學理念。
1.1 課程現狀
隨著領軍人才培養的深入，以及「六卓越一拔尖」計劃2.0的開展，在教育部計算機教指委和國家級實驗教學示範中心聯席會計算機學科組的大力倡導和推動下，各校計算機專業都陸續開設了綜合性、實踐性、創新性和學生自主性更強的綜合實踐類課程。比如東南大學計算機學院開設的「計算機系統綜合課程設計」，融入計算機專業幾門主幹課程內容，完成一個嵌入式SOC從硬體、軟體到應用的設計。同濟大學、電子科技大學、北京信息科技大學、黑龍江大學、河北師範大學、天津大學的計算機及相關專業都開展了不同程度的計算機綜合實踐類課程[8-13]。
這些高校所開設的計算機綜合實踐類課程主要分為3種形式：
（1）以軟體工程為主線，結合多門軟體課程知識，綜合設計純軟體應用系統[8-11]。
（2）以嵌入式或單片機課程為主，結合應用，進行一定程度的軟、硬體綜合實踐[12-13]。
（3）以計算機系統設計為主線，結合多門軟、硬體主幹課知識於一身，並進行拓展，著力培養學生的系統觀、實踐能力和創新精神[14]。
1.2 課程特點
（1）跨課程性。綜合實踐類課程包含多門課的知識，需要學生善於總結、聯想，善於將各門課中的知識點關聯，完成設計。
（2）理論和實踐緊密結合。要做綜合性實驗，首先需要具備足夠的理論基礎，並在理論指導下制訂科學的實驗和實踐方案，並加以實施，因此不只看重「做」，還關注「學」與「思」。
（3）屬於任務驅動的綜合設計型實驗。因此綜合力度比較大，對學生分析、解決問題和實踐能力的提高具有很好的培養作用。
（4）通常以解決一個複雜工程問題為導向，比如設計一個完整SOC系統，或者一個大型應用軟體。因此，這類課程設計帶有挑戰性，容易激發學生的學習熱情。
（5）構建以學生為中心的探究性和個性化的課程氛圍。需要打破「滿堂灌」的舊格局，充分培養學生的創新意識和團結合作能力。
（6）採用開放式教學形式。因為跨課程解決複雜工程問題，又是學生自主設計，因此需要給學生提供一個相對寬鬆、開放的環境。充分利用網際網路資源對開展好綜合實踐類課程尤為重要。
總之，計算機綜合實踐類課程非常符合「金課」「兩性一度」的特點。由於綜合實踐類課程的開放性、理論和實踐結合性和綜合性特點，在「金課」的多種形態中，比較適合的是線上線下混合式這種形式。文獻[15]中專門針對實踐類MOOC的特點和如何順利開展與實施進行了探討，而其中一種方法就是線上線下混合的雛形。
2.1 課程架構
線上線下混合型綜合實踐「金課」架構主要分為線上和線下兩部分（如圖1所示）。
1）線上部分。
（1）MOOC課程。講述課程設計的基本原理、基本任務、基本方法、課程要求和評分標準等。基本方法和基本原理的講述能夠讓學生通過自學快速入門，而將基本任務和要求等放在MOOC中，則可以騰出課堂學時來講解更高階的內容。
（2）課程討論區。學生可以圍繞教師或同學給出的話題進行討論，也可以自由交流。課程討論區打破地域限制，充分體現開放性原則。
（3）學生自評區。可以針對MOOC和線下的具體項目任務，讓學生提交後，各組相互自評。這一步驟能充分調動學生的參與度，也能營造競爭氛圍，促進學生更好地完成課程設計。
（4）智慧教室。智慧教室是線上線下的橋梁，通常可以發布網絡課件、同步線上和線下授課，並在線上提供線下同步課堂練習、課後作業、甚至線下課程的直播工作。彌補了MOOC課程無法針對有時效性的教學內容的問題。
（5）網絡拓展。為學生提供網絡環境的同時，從浩瀚的資料中遴選出有用的部分推薦給學生，這是綜合設計類「金課」中輔助和激勵學生創新與增強挑戰意識不可或缺的一環。
2）線下部分。
（1）課堂講授。主要關注方法論的傳授和「金課」中高階性特色內容的傳授，同時對MOOC課程進行適當補充，尤其是增加具有時效性的課程內容。
（2）課堂研討。相較於線上課程討論區缺乏高效性，課堂研討是面對面展開討論，話題應圍繞學生各組的設計方案展開，避免離題萬裡的空談。類似於企業中的「頭腦風暴」，而不是變換形式的講課、聽課。
（3）開放式實踐。綜合實踐類「金課」的建設一定要遵循開放的原則，不能將學生限制在某天、某幾節課、某個實驗室。應鼓勵學生利用任何可利用的時間，去實驗室、圖書館、討論室等一切可以組織組內研討、研發和上網搜尋資料的地方，打破時間和地域限制展開設計活動。
（4）答疑、驗收與答辯。一般是作為線上線下混合式「金課」中師生線下交互的環節。學生開放式實踐並不是完全放任學生，在這一過程中，教師要做好面對面答疑和評價工作，但不應過多地打擾學生的自主過程。對於驗收和答辯，除非有特殊情況，一般不建議採用線上形式，尤其是有硬體設計的課題，更要以線下為主。因為在驗收和答辯中，可能會出現難以預料的情況，需要教師當面進行問詢和觀察。
2.2 新架構下的教學組織
線上線下混合綜合實踐類「金課」架構不能將線上線下割裂開來，而應該相互配合，相得益彰。
1） 內容組織。
（1）理論部分。主要體現在MOOC課程、課堂講授、智慧課堂和網絡拓展等環節。應分成基礎級、挑戰級和卓越級3種。基礎級，是課程設計中涉及的基礎理論、基本要求，以及各門課程之間相互關聯的比較基礎的部分，通過MOOC呈現，為課程設計的展開打下基礎。挑戰級，是有著更高綜合性和更大難度，學生需要「跳一跳才能夠得著」的部分，需要教師利用智慧課堂的輔助，在線下課堂中講授相關原理和方法，並在網絡拓展區域提供相關資料供學生查詢和探究，啟發和誘導學生完成更高的要求。卓越級，則需要學生充分發揮自主性，利用網際網路和圖書館，搜尋更具有難度的，甚至是超出教師預想範圍的學習內容，通過組員通力合作和與教師交流，依靠群策群力去達到目標。對於卓越級的任務，教師應密切跟蹤，及時糾錯，並協助學生搜尋相關資料，必要的時候給予答疑和提示。
（2）實踐部分。主要依靠線下的開放式實踐環節來實施。由於開放性特點，一定要充分利用線上的課程討論區和學生自評區進行師生之間和學生組與組之間的交流。但如果討論的問題比較複雜，或者教師認為有必要，應及時組織學生進行面對面答疑和課堂研討。
2） 實施步驟。
（1）課前準備。由於涉及的理論課程較多，準備好MOOC課程是關鍵。最好能自行錄製MOOC課程，有助於和線下課堂緊密關聯，且重點突出。也可以在網上的MOOC資源中搜索可以使用的MOOC課程，如果選擇了幾門MOOC課程，甚至是不同學校的幾門相關的MOOC課程，教師要挑選出需要觀看的部分告知學生。
線下授課內容要根據MOOC課程展開，或解釋MOOC課程中較難的地方，或增加與課程設計相關的高層次內容，且應按照技術發展變化和每屆學生的變化進行調整。需要注意的是線下授課內容一定要和線上的MOOC關聯，不可另立一套方案。
設計好在課程討論區預設的討論內容，如果是第一次授課，則提前錄製好MOOC並按時發布。
制訂好基本、挑戰和卓越級課程設計任務、過程管理規範和驗收標準，並提前公布。
（2）課中跟蹤。課程開始後，教師要及時跟蹤課程進展。一方面，按照過程管理規範，穩步推進課程。建議至少經過方案論證、中期考核和課程設計總結3個階段。在方案論證和中期考核期間注重利用線下的課堂研討進行面對面交流和進度把控。通過線下答疑和線上的課堂討論區來了解各組問題及各組員參與程度。對挑戰度大的組，教師要及時進行可行性評估，及時跟進，並協助查找相關資料和解答問題。
需要注意的是，在課中跟蹤過程中，學生始終是主導，教師只能協助，這和傳統的教師主導、學生被動學的狀態完全不同。調動學生的主觀能動性和創造性才是課中跟蹤的主要目的。
（3）課後總結。包括課程結束階段的學生自評、驗收與答辯，以及課程全部結束後的課程小結。學生自評主要是在驗收前，讓各組能夠了解其他組的情況，從而調整本組的部分內容，形成學生組與組之間的競爭態勢，進一步激發學生爭先的精神。
驗收和答辯是對學生課程設計的考核和最終評價，「招標式」驗收與答辯方式是值得推薦的，學生不僅要展示自己的作品，更要在眾多作品中設法脫穎而出，這考驗的不僅是專業水平，更是綜合素質。
課後小結對於教師來說更為重要，需要總結MOOC課程內容是否合適、線下課程是否給出有力的補充、相關資料是否合適、任務布置的難易程度是否合理等。對於一些具有挑戰性的課題，對學生的完成度進行評估後，為後續制訂更貼切的任務指標提供依據。
2.3 要防止的問題
國內一些高校在開展線上線下混合教學時容易出現下述問題，需要避免。
（1）課堂上僅簡單播放MOOC，線下缺少講解和互動。
（2）線上與線下完全脫節。有部分教師選用其他學校的MOOC課程作為學生課外學習資料，而線下課堂另講一套，不注意和線上資源的關聯。
（3）線上線下同步不夠。有部分教師上課進度與MOOC進度脫節。
「計算機系統綜合課程設計」是東南大學計算機學院2003年開始建設的「計算機專業本科生系統能力培養」重點課程之一，歷經近20年的不斷探索，成為教育部精品課程。
3.1 課程前期的準備
課題組將課程設計為集數字邏輯電路、計算機組成原理、計算機接口技術、編譯原理、作業系統、系統結構等多門課程知識為一體的，大型綜合類實踐課程。這需要課前做大量的準備工作，包括以下幾個方面。
（1）編 寫 《CPU設計實踐教程——從數電到組成》教材和「SOC設計實踐教程——從硬體到軟體」課件。
（2）錄製計算機系統綜合設計MOOC課程，並在中國大學MOOC上發布。
（3）開發「貫通式計算機系統綜合實踐平臺」[17]。
（4）重新規劃線上線下的教學內容及驗收要求。
（5）建立線上的課程討論區和「雨課堂」智慧教室輔助環境。
由於這門課綜合性強，又有很多兄弟院校的學生參與學習，因此，課題組根據線上線下混合授課的特點，以及在實踐類MOOC教改課題研究中的成果，制訂表1中的線上線下授課內容。
由表1可以看到，其內容橫跨組成、系統結構、接口、編譯和作業系統等多門課程。因此，課題組按照基礎級、挑戰級和卓越級3個方案分別安排了線上和線下授課內容。線下授課中合理安排學生提前學習MOOC課程內容的進度，線下是線上的補充、拓展和難點釋義。
對於課程設計的實踐環節，課題組在保持基本設計要求的前提下，一直堅持開放的實踐環境、開放的設計方法、開放的目標要求和開放的評價體系總原則；不限定學生設計的總體結構、具體實施設計的步驟、最終的目標與驗證方法，以及實施自己設計的時間和地點，遵循「個性化設計，多樣化結果」的理念。
3.2 課中的跟蹤環節
課程的目標是「一組一系統」，整個課程設計每5~7人為一組，以組為單位設計和實現一個自主SOC軟硬體系統——嵌入式計算機系統Minisys-1A SoC。
在課程實施中，課題組更關注設計的過程跟蹤。各組根據自己的意願進行調研、查資料、定方案、分任務並提交方案認證報告，教師根據報告與學生進行多輪交流，進行可行性考核；在方案被批准後，各組具體實施，自行組織線下討論，如覺得必要，可以邀請教師參加；課程到中期後，各組統一提交中期進度報告，總結前期工作進度和問題，制訂後期計劃；課程快結束階段，各組可以提交設計到線上自評區，接受其他組的評判；在整個過程中，各組遇到任何問題可以找教師線下求助，也可以在線上課程討論區尋求大家幫助。
3.3 課後總結階段
課程結束時進行「招標式」驗收與答辯，各組完整展示本組的設計，並通過答辯環節充分表明本組設計的特色之處。
課題組給出了明確的評分標準，總評=平時成績25%+驗收與答辯50%+設計報告25%。其中平時成績又包括了MOOC學習情況、參與討論情況、方案認證報告和中期進度報告分數等，體現出線上線下的教學特點。
課程全部結束後，教師對所有組的設計進行再解讀，從中遴選出比較優秀和有創意的設計，進而考慮下一年度該課程的任務和考核標準，不斷將該課程向前推進。
整個過程都將跟蹤個人表現和成果作為對每位學生的最終評價，保證公平性。
建設線上線下混合式計算機綜合實踐類「金課」是新時期教育教學改革的大方向，東南大學計算機學院在多年建設系統能力培養實踐教學體系的基礎上，選擇了「計算機系統綜合課程設計」課作為建設的試點，經過課題組的不懈努力，已經初步建立了比較有效的線上線下混合教學模式。
在「分析與研究能力的培養、綜合設計能力及團隊協作能力的培養、自學能力及創新能力的培養」這三大課程目標的達成度方面，根據抽樣數據統計，全面開展線上線下混合教學後，2019年達成度分別是87%、86%和85%，相比實施前2016年的達成度65%、74%和66%有了明顯的提高。
近兩年，通過MOOC推廣，全國已有近4 000名學生參與了課程學習，參加課程研討的教師達到300餘人。在東南大學計算機學院通過線上線下混合模式，課程的開放度更大，學生的興趣更濃厚，學生的設計能力不斷提高，設計成果的範圍也在擴大，比如從0開始設計了雙核的遊戲機、RISC-V為核心的AI加速系統、從0開始的作業系統Aurora和Minisys OS。越來越多的學生探索動態執行技術、延遲槽技術等當今處理器和編譯器的核心技術，有力地支持了領域專家型和技術全棧型領軍人才的培養。
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第一作者簡介：楊全勝，男，副教授，研究方向為計算機系統結構、智能算法加速器，yangqs@seu.edu.cn。