新工科背景下“數(shù)字電子技術(shù)”課程的混合式教學(xué)模式研究與實(shí)踐

閆德鑫 楊 軍

（湖南交通工程學(xué)院,湖南 衡陽(yáng) 421009）

“數(shù)字電子技術(shù)”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，該課程和科技的聯(lián)系極為密切。在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，原有教學(xué)模式既無法滿足新工科所提出的人才培養(yǎng)要求，又無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。因此，應(yīng)基于混合教學(xué)等新模式，對(duì)該門課程原有教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新。

1 新工科特點(diǎn)介紹

在教育部發(fā)布新工科實(shí)踐相關(guān)通知的背景下，由“北京指南”“復(fù)旦共識(shí)”以及“天大行動(dòng)”所構(gòu)成的新工科建設(shè)“三部曲”，為各大高校指明了人才培養(yǎng)方向，對(duì)工程教育進(jìn)行創(chuàng)新勢(shì)在必行。在人才培養(yǎng)方面，新工科所提出的目標(biāo)是以生為本，強(qiáng)調(diào)學(xué)生為課堂主體，要求教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)及考核模式，通過師生互動(dòng)的方式，打造將學(xué)生置于第一高度的全新教育模式。此外，新工科還提出了以下要求：課堂教學(xué)與信息技術(shù)進(jìn)行充分融合，借助開放性較強(qiáng)的線上課程，最大程度保證教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生訴求的契合度。

研究表明，經(jīng)過數(shù)次修訂的教學(xué)計(jì)劃，有效解決了數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容匱乏的問題，卻帶來了課堂時(shí)間無法滿足教學(xué)需求的新問題。此外，隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)和其他專業(yè)的交叉融合成為大勢(shì)所趨，然而現(xiàn)有教材普遍強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的整體性和系統(tǒng)性，卻忽略了實(shí)際情況所帶來的影響，因此無法被用于對(duì)新工科人才進(jìn)行培養(yǎng)[1]。國(guó)內(nèi)已將相關(guān)研究工作提上日程的高校有首都師范、四川大學(xué)和福建工程學(xué)院等，下文逐一進(jìn)行介紹，以供相關(guān)人員參考。

首都師范大學(xué)將混合教學(xué)的重點(diǎn)提煉為傳授專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)探究能力。但該校少數(shù)學(xué)生反映，采用混合教學(xué)法的課程存在教學(xué)節(jié)奏較快的問題。此外，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)配置水平，同樣會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)成效帶來影響。

四川大學(xué)的目標(biāo)是將自己建設(shè)成世界一流大學(xué)。作為國(guó)內(nèi)首批響應(yīng)新工科建設(shè)倡議的高校，四川大學(xué)所做出的努力主要體現(xiàn)在優(yōu)化教學(xué)條件和推進(jìn)教學(xué)改革方面。在開展數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)時(shí)，教師以過程性評(píng)價(jià)為切入點(diǎn)，充分利用翻轉(zhuǎn)課堂及其他現(xiàn)有技術(shù)，配合小班教學(xué)、口袋實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，使學(xué)生的參與度得到顯著提升，教學(xué)成效自然更接近預(yù)期。

福建工程學(xué)院的教師對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的未來發(fā)展方向進(jìn)行了分析，得出“要想使改革取得理想成果，關(guān)鍵是激發(fā)學(xué)生自學(xué)積極性”的結(jié)論?，F(xiàn)階段，該校所采用的教學(xué)模式著重對(duì)兩方面內(nèi)容進(jìn)行了創(chuàng)新：一是對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行分解，根據(jù)獲得的單元電路完成數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，并確定可為學(xué)生自學(xué)提供幫助的實(shí)驗(yàn)套件；二是以仿真軟件、實(shí)驗(yàn)套件為依托，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)并驗(yàn)證數(shù)字系統(tǒng)的任務(wù)，為其綜合能力的提升做鋪墊。

2 混合教學(xué)目標(biāo)探究

混合教學(xué)以增加學(xué)生思考深度為己任，要求教師將學(xué)生置于主體地位，通過學(xué)生對(duì)自身被賦予的指導(dǎo)職能進(jìn)行充分發(fā)揮的方式，保證教學(xué)質(zhì)效達(dá)到預(yù)期。通過研究可知，要想使混合教學(xué)的價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)，教師應(yīng)以課程特點(diǎn)為依據(jù)，有針對(duì)性地增強(qiáng)自身能力，為學(xué)生的發(fā)展助力。

2.1 通過資源優(yōu)化培養(yǎng)學(xué)生能力

教師應(yīng)明確該課程對(duì)能力培養(yǎng)的要求，在確定適用網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)上，以能力培養(yǎng)為切入點(diǎn)，調(diào)整原有教學(xué)框架并新增教學(xué)手段，酌情加大實(shí)踐活動(dòng)占比，確保學(xué)生有充足時(shí)間對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行自行探究，真正做到立足“線上視頻+線下課堂”，最大程度提升學(xué)生的能力[2]。

2.2 通過交流合作提升學(xué)生素養(yǎng)

要想使交流合作取得理想效果，關(guān)鍵是保證教師全程參與。一方面，在學(xué)生提出疑惑后，教師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行解答；另一方面，由教師根據(jù)不同階段的特點(diǎn)，針對(duì)性地提供交流合作模式和策略，真正做到線上、線下充分融合。此外，教師的職責(zé)還包括最大程度滿足學(xué)生所提出的需求，并將目標(biāo)放在提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)上，通過給出發(fā)展性評(píng)價(jià)的方式，避免學(xué)生出現(xiàn)積極性被打消的情況。

3 采用混合教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

兼具線上教學(xué)優(yōu)勢(shì)和課堂教學(xué)特點(diǎn)的混合教學(xué)，現(xiàn)已成為諸多西方國(guó)家的首選教學(xué)模式。調(diào)查表明，英國(guó)高校用于購(gòu)買混合教學(xué)所需設(shè)備的經(jīng)費(fèi)，約為用于信息教學(xué)建設(shè)總經(jīng)費(fèi)的1/2；美國(guó)加州已有2/3的學(xué)區(qū)引入了混合教學(xué)模式。2007年至今，參與ICHL會(huì)議的國(guó)家及人員數(shù)量不斷增多，該會(huì)議的主旨是對(duì)混合教學(xué)進(jìn)行研究，希望能夠借助日新月異的技術(shù)，加快該教學(xué)模式的發(fā)展速度。

混合教學(xué)往往將教學(xué)活動(dòng)一分為二：一部分強(qiáng)調(diào)立足項(xiàng)目，通過創(chuàng)設(shè)模擬情境的方式，幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行重構(gòu)；另一部分則要求教師引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有軟件，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)并制作仿真項(xiàng)目的任務(wù)。事實(shí)證明，對(duì)該教學(xué)模式加以應(yīng)用，可使以下問題迎刃而解：首先是需要講解的內(nèi)容較多，但可供教師利用的時(shí)間有限；其次是使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本得以降低，Multisim等軟件均有大量實(shí)驗(yàn)所需元器件和設(shè)備儀器模塊，真正做到了在不額外購(gòu)入器材的前提下，有序推進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)的開展[3]；再次是可為實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性提供保證；最后是可推動(dòng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容朝著更加多元的方向前進(jìn)，這是因?yàn)檐浖軌驇椭鷰熒鷮?duì)常規(guī)儀器所無法觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。由此可見，對(duì)混合教學(xué)模式加以應(yīng)用，不僅對(duì)教育工程創(chuàng)新有重要意義，還能夠增強(qiáng)高校對(duì)人才進(jìn)行培養(yǎng)與輸送的能力，應(yīng)引起重視。

4 數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)實(shí)踐

筆者以認(rèn)知高校所提供資源和學(xué)生情況為依據(jù)，決定在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中引入混合教學(xué)模式。要想使教學(xué)效果達(dá)到預(yù)期，關(guān)鍵是教師要提前梳理教學(xué)內(nèi)容，利用所能收集到的網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)可供學(xué)生下載及觀看的課件進(jìn)行制作，確保教學(xué)全過程可控。

4.1 制作教學(xué)視頻

教育部所發(fā)布的新工科實(shí)踐相關(guān)通知，開啟了高?？蒲谢顒?dòng)的新篇章。當(dāng)前，各大高校的工作側(cè)重點(diǎn)，主要是對(duì)工程教育進(jìn)行改革，為新工科發(fā)展助力。由上述通知所傳遞的信息可知，新工科要求高校為學(xué)生提供可使其個(gè)性得到充分發(fā)展的空間，而學(xué)生應(yīng)以完成學(xué)習(xí)任務(wù)為前提，結(jié)合自身情況選擇相應(yīng)課程，對(duì)自身能力優(yōu)勢(shì)、知識(shí)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行凸顯。

現(xiàn)階段，可供教師選用的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)較多，其中，使用頻率較高的平臺(tái)有SPOC和MOOC，切記不可對(duì)上述平臺(tái)直接應(yīng)用，而是要以實(shí)際情況為依據(jù)，對(duì)符合課程特點(diǎn)的線上課程進(jìn)行制作。在制作教學(xué)視頻時(shí)，教師先要細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，在酌情壓縮的基礎(chǔ)上，確定教學(xué)重點(diǎn)并對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行收集，保證視頻發(fā)揮出應(yīng)有的作用。其中，最應(yīng)當(dāng)引起重視的環(huán)節(jié)為確定重點(diǎn)，教師一方面要保證共性知識(shí)與專業(yè)知識(shí)兼顧，另一方面要對(duì)核心知識(shí)加以保留，僅剝離與學(xué)習(xí)聯(lián)系并不緊密的部分，確保知識(shí)既連貫又獨(dú)立，為學(xué)生酌情選取某節(jié)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)提供便利?，F(xiàn)階段，基于上述方法所建設(shè)的SPOC已正式投入使用，為混合教學(xué)模式的推進(jìn)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力支持。

制作教學(xué)視頻時(shí)，以下內(nèi)容需要教師引起重視：其一，結(jié)合學(xué)生能力水平制作視頻，使視頻內(nèi)容呈現(xiàn)出基礎(chǔ)—強(qiáng)化—拓展的遞進(jìn)關(guān)系，保證每位學(xué)生都有符合自身訴求的視頻可供觀看；其二，充分利用板書、聲音還有動(dòng)畫等形式，對(duì)學(xué)生興趣進(jìn)行激發(fā)；其三，在選擇思考題時(shí)，教師同樣應(yīng)以分層理念為指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生通過思考所學(xué)內(nèi)容的方式，對(duì)更深層次的知識(shí)點(diǎn)有所了解。

4.2 前期線上學(xué)習(xí)

混合教學(xué)使教師的身份由最初的傳授者轉(zhuǎn)變成指導(dǎo)者。在學(xué)習(xí)卡諾圖化簡(jiǎn)等數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，教師便可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，利用PC端或手機(jī)終端登錄特定網(wǎng)站，根據(jù)自身情況選擇并觀看相關(guān)視頻，如果在觀看視頻過程中，學(xué)生存在疑惑，可通過在線提問的方式，獲得教師所給出的解答。這樣做可預(yù)留更加充足的課堂時(shí)間，用來對(duì)案例或?qū)嶒?yàn)進(jìn)行研究[4]。

線上學(xué)習(xí)之所以能夠取得理想效果，主要是由當(dāng)代學(xué)生特點(diǎn)所決定的。一方面，作為信息社會(huì)原住民的學(xué)生，普遍希望自身能夠與網(wǎng)絡(luò)保持密切聯(lián)系，被電子產(chǎn)品環(huán)繞的生長(zhǎng)環(huán)境，賦予了該群體可快速了解并掌握電子類信息的能力。另一方面，學(xué)生對(duì)科技產(chǎn)品所提供服務(wù)的接受速度較快，能夠利用不同科技產(chǎn)品或服務(wù)，對(duì)自己所需資料進(jìn)行查找并利用。

4.3 開展課堂教學(xué)

混合教學(xué)能否發(fā)揮出應(yīng)有作用，通常取決于課堂教學(xué)質(zhì)效。在前期準(zhǔn)備階段，學(xué)生已對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有大致了解，這也為課堂時(shí)間的充分利用提供了支持，教師可經(jīng)由情境創(chuàng)設(shè)、互動(dòng)合作等方式，使學(xué)生主體地位得到凸顯。小組合作得到廣泛應(yīng)用的原因有二：一是當(dāng)代學(xué)生普遍十分依賴計(jì)算機(jī)，傾向于通過互動(dòng)交流的方式獲得問題的解決方案；二是學(xué)生對(duì)團(tuán)隊(duì)合作的認(rèn)可度極高，希望能夠以小組為單位，同時(shí)完成多項(xiàng)任務(wù)。

要想使教學(xué)成果達(dá)到預(yù)期，教師應(yīng)按照以下步驟有序開展教學(xué)活動(dòng)。第一步是教學(xué)交流。教師應(yīng)以學(xué)生觀看教學(xué)視頻所提出的疑惑為依據(jù)，通過整理相關(guān)問題的方式，確定課堂教學(xué)重點(diǎn)，保證共性問題可得到解決。待共性問題徹底解決后，再經(jīng)由典型案例對(duì)更高難度內(nèi)容進(jìn)行引入，鼓勵(lì)學(xué)生自行探究并給出答案。第二步是小組合作。將班級(jí)學(xué)生劃分成不同小組，保證每組人數(shù)相同，通常為3人或4人。由小組成員決定研究模式，可供選擇的研究模式有分工協(xié)作、獨(dú)立研究等，隨后，通過深入探討學(xué)習(xí)內(nèi)容的方式，獲取相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。由于該課程強(qiáng)調(diào)理論結(jié)合實(shí)踐，因此，教師可優(yōu)先選擇“任務(wù)驅(qū)動(dòng)+口袋實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式，利用課堂時(shí)間組織學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)并調(diào)試，真正做到經(jīng)由實(shí)踐對(duì)學(xué)生所遇到的問題加以解決。筆者所在學(xué)校便采取了上述模式，由教師下達(dá)學(xué)習(xí)任務(wù)，再由學(xué)生獨(dú)立完成“分析內(nèi)容—確定方案—模擬電路”環(huán)節(jié)。如果條件允許，還可以利用試驗(yàn)箱對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試，通過小組交流開闊學(xué)生視野，確保教學(xué)成果達(dá)到預(yù)期。這里要注意一點(diǎn)，就是在確定研究課題時(shí)，教師應(yīng)提前和負(fù)責(zé)電工技術(shù)教學(xué)的教師進(jìn)行溝通，確保課題不存在沖突或重復(fù)等情況。第三步是成果交流。待實(shí)踐環(huán)節(jié)告一段落，由學(xué)生以小組或個(gè)人為單位，對(duì)實(shí)踐報(bào)告進(jìn)行撰寫，自行選擇成果展示方式，例如制作PPT[5]。如果存在交流內(nèi)容過多等情況，學(xué)生可選擇課后向平臺(tái)上傳相關(guān)視頻等方式，供教師、其他小組觀看并給出評(píng)價(jià)。

4.4 重視課后評(píng)價(jià)

由學(xué)生自行整理學(xué)習(xí)成果，解決預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)所遇到的問題，并記錄課堂學(xué)習(xí)難點(diǎn)，加深自身對(duì)所學(xué)內(nèi)容的印象。而教師的職責(zé)，主要是指導(dǎo)學(xué)生撰寫報(bào)告，使學(xué)生擁有更加清晰的思路，真正做到將分析問題所得經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。數(shù)字電子技術(shù)課程所構(gòu)建的知識(shí)體系較為復(fù)雜，僅憑借課堂時(shí)間無法保證學(xué)習(xí)效果。基于此，教師可選擇將學(xué)習(xí)活動(dòng)向課后延伸，通過對(duì)知識(shí)點(diǎn)、課后考核進(jìn)行融合，為教學(xué)效果提供保證。例如，學(xué)生可利用Multisim等軟件，獨(dú)立完成仿真并調(diào)試實(shí)踐內(nèi)容的操作，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新的行為持鼓勵(lì)態(tài)度，這對(duì)學(xué)生發(fā)展有極為重要的意義。

關(guān)于反饋評(píng)價(jià)，該環(huán)節(jié)的開展主體為教師和學(xué)生，教師所給出的評(píng)價(jià)，主要圍繞學(xué)生表現(xiàn)，而學(xué)生的評(píng)價(jià)形式較為多元，以自評(píng)和互評(píng)較為常見，內(nèi)容往往集中在任務(wù)完成情況上。將評(píng)價(jià)重心向過程傾斜的目的，主要是確保教師對(duì)學(xué)生有更全面的了解，在鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深入拓展的基礎(chǔ)上，通過全程監(jiān)督的方式，確保每位學(xué)生都能達(dá)成自己預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。而在評(píng)定學(xué)生成績(jī)時(shí)，教師應(yīng)以學(xué)生表現(xiàn)為主要依據(jù)，酌情調(diào)整期末考試和課堂測(cè)試的占比，將小組討論、撰寫報(bào)告等環(huán)節(jié)納入考慮范疇，這樣做對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的激發(fā)有積極作用。

綜上，基于混合教學(xué)模式對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)，將學(xué)生視為課堂主體，可通過“課前自學(xué)+課堂交流+課后評(píng)價(jià)”的方式，使學(xué)生的能力得到顯著提高。在此過程中，不僅教師的啟發(fā)及引導(dǎo)作用可得到發(fā)揮，確保教師對(duì)該課程所遵循的教學(xué)規(guī)律具有更加準(zhǔn)確的認(rèn)知，還使學(xué)生的創(chuàng)造力得到充分調(diào)動(dòng)，其現(xiàn)實(shí)意義有目共睹。

5 結(jié)論

作為電子電氣專業(yè)基礎(chǔ)課程，數(shù)字電子技術(shù)作為改革接入點(diǎn)，一方面可使人才培養(yǎng)得到推進(jìn)，另一方面還能夠?yàn)槠渌n程提供參考。上文便立足新工科背景，結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)課程，對(duì)可使教學(xué)質(zhì)效得到提升的改革策略進(jìn)行了探究，得出“以現(xiàn)有資源為依托，通過‘線上+線下’的方式，使學(xué)生全身心投入學(xué)習(xí)活動(dòng)，對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)有重大意義”的結(jié)論。未來相關(guān)教學(xué)模式仍將是研究的重點(diǎn)，教師應(yīng)對(duì)此有所了解。