電子類課程混合式教學(xué)實踐研究

張連連 郭 偉 龍在云 閆 博

河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000

一、線上教學(xué)特點

2019年10月，教育部發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》中指出，強化現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，解決好教與學(xué)模式創(chuàng)新的問題，杜絕信息技術(shù)應(yīng)用的簡單化、形式化。突如其來的新冠肺炎疫情使得線上教學(xué)成為熱門話題，線上教學(xué)使得教師的教學(xué)由教室轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)、由線下轉(zhuǎn)到線上，學(xué)生的集中學(xué)習(xí)變成了自主學(xué)習(xí)。線下教育與互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源相結(jié)合的教學(xué)方式在今后的教學(xué)過程中將成為常態(tài)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”行動計劃，推動了移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，使得學(xué)校課堂變?yōu)橹悄苷n堂、智慧校園，對高校教學(xué)改革有著重要的意義和價值。隨著教育信息化改革的持續(xù)推進(jìn)及“MOOC”的發(fā)展，各種在線教育平臺發(fā)展迅速，線上課程內(nèi)容形式不斷增加，探索高效的線上線下融合混合式教學(xué)模式成為教學(xué)研究的熱點。但是MOOC也具有師生之間難以互動，個性化學(xué)習(xí)難以實現(xiàn)，知識碎片化易使學(xué)習(xí)流于表面，不利于學(xué)習(xí)者對專業(yè)知識體系的總體把握和綜合應(yīng)用的缺點［1］。

電子類課程具有跨學(xué)科、寬口徑、實用性強、內(nèi)容龐雜、發(fā)展迅速的特點。前續(xù)及后續(xù)課程較多，課程內(nèi)容具有抽象且工程性較強的特點，傳統(tǒng)教學(xué)方式下學(xué)生難以形成完整的知識體系。實驗課程與實際的工程應(yīng)用存在一定差距，學(xué)生實踐創(chuàng)新能力得不到提升。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)可以很好地解決上述傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)倡導(dǎo)以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)方式，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性起到了促進(jìn)作用，實踐證明，對提升傳統(tǒng)課堂教學(xué)的教學(xué)效果有一定的作用。

二、基于超星學(xué)習(xí)通的混合式教學(xué)模式設(shè)計

本文以《模擬電子技術(shù)》課程為例，引入任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)與線上線下混合式教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)方法，借助超星學(xué)習(xí)通平臺展開任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)與混合式教學(xué)相結(jié)合的實踐研究，充分運用在線教學(xué)的特點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。《模擬電子技術(shù)》是電氣、電子信息類專業(yè)本科生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課，具有實踐性和工程性較強的特點。課程的目的是通過放大電路、反饋、信號處理與信號產(chǎn)生電路的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握基本電子電路的分析與設(shè)計方法，以及簡單模擬電子系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試，提高利用模擬電子線路解決實際問題的能力［2］。同時該課程具有內(nèi)容多，理論課時間不足，課程教學(xué)模式單一，學(xué)生被動接受知識，作業(yè)量大，師生溝通的時間少，知識鞏固程度不高等問題［3］。在進(jìn)行混合式教育之前教師團(tuán)隊基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求及一流課程建設(shè)的基本原則，探討如何提升課程教學(xué)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，在完成課程內(nèi)容學(xué)習(xí)后學(xué)生能解決怎樣的實際工程問題。制定出相關(guān)畢業(yè)要求，即能夠利用專業(yè)知識，針對給定需求，設(shè)計滿足要求的系統(tǒng)、軟硬件模塊或工藝流程；在設(shè)計中能夠綜合利用電子信息工程的專業(yè)知識和技術(shù)，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。并根據(jù)畢業(yè)要求，以實際工程問題為導(dǎo)向，將理論課程與實踐課程、教師科研項目和研究成果相融合，讓學(xué)生及時地了解相關(guān)學(xué)科的前沿，掌握理論、科研和實踐融合的思路和方法，鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)作，積極參與競賽活動，提升學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，具體實施過程如下。

（一）成立課程組，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，錄制MOOC視頻，構(gòu)建基于超星學(xué)習(xí)同步的在線課程資源庫，主要包含教學(xué)視頻、課件、教案、試題資源庫、單元測驗等材料。按教學(xué)內(nèi)容劃分將章節(jié)內(nèi)容劃分為知識點，分別制作成MOOC視頻，將《模擬電子技術(shù)》劃分為50個知識點，每個知識點視頻時長不等，不超過15分鐘。在每個章節(jié)設(shè)立章節(jié)測驗，學(xué)生可以隨時隨地觀看視頻，自主學(xué)習(xí)，自主測驗，以提高學(xué)習(xí)效果。通過課程的綜合化和模塊化，提高教師的理論水平，借助實踐課題引領(lǐng)，做實課堂教學(xué)改革，推動廣大教師在實踐中反思、在反思中實踐。

《模擬電子技術(shù)》作為電子信息類專業(yè)的一門工程性較強的專業(yè)核心課程，涉及電子系統(tǒng)中的典型電路的分析與設(shè)計。在教學(xué)的過程中，如果能將芯片制造典型案例引入到課堂教學(xué)中，結(jié)合當(dāng)前新冠肺炎疫情防控戰(zhàn)中的典型事跡進(jìn)行情感生活，將有助于學(xué)生價值觀的建立，陶冶學(xué)生的思想情操，提升課程的教學(xué)效果，因此在教學(xué)內(nèi)容中引入課程思政。例如，在講解BJT放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題時，抓住主要矛盾，簡化電路分析過程。以基極分壓式射極偏置放大電路為例，在放大電路基極電位的確定過程中，考慮到基極電流很小是“次要矛盾”，因此可以基極的兩個電阻近似看為串聯(lián)，從而確定電路的基極電位。討論該電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理，引出射極偏置電阻對靜態(tài)工作點穩(wěn)定的作用，同時通過動態(tài)分析，引導(dǎo)學(xué)生分析引入射極偏置電阻對放大電路增益的影響，引導(dǎo)學(xué)生辯證統(tǒng)一看到每一個具體電路，如何抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，引導(dǎo)學(xué)生權(quán)衡利弊，根據(jù)具體應(yīng)用采用合適的電路。

同時利用超星學(xué)習(xí)通平臺，要求學(xué)生將課堂上所講電路利用軟件進(jìn)行仿真實現(xiàn)。通過調(diào)整電路靜態(tài)工作點，觀察放大電路輸出波形的在飽和失真和截至失真之間的變化，引導(dǎo)學(xué)生理解什么樣的電路才是“合適”的電路。不僅培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的電路基礎(chǔ)、元件知識及放大器知識，著重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力，更將思政教育貫穿于整個專業(yè)課教育中，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，探索新的教學(xué)方式，實現(xiàn)全方位育人，不斷提高應(yīng)用型人才的質(zhì)量。

（二）課堂教學(xué)前，教師布置教學(xué)任務(wù)、學(xué)習(xí)目標(biāo)、問題討論等。線上教學(xué)把知識學(xué)習(xí)過程放到了學(xué)生的課余時間，使得課堂教學(xué)時學(xué)生和教師交流時間更加充裕，克服了部分課程學(xué)時較少的弊端，通過調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，來提高學(xué)習(xí)效果。學(xué)生根據(jù)教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，利用在線課程資源庫完成自學(xué)，主要包括在線視頻學(xué)習(xí)，在線測驗，課前實踐仿真，完成教師布置的討論問題等。教師、同學(xué)們進(jìn)行線上交流學(xué)習(xí)、問題解答等。教師可以跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)過程，根據(jù)測驗統(tǒng)計及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題進(jìn)而有針對性地調(diào)整課堂講授的流程。圖1為第十章的測驗準(zhǔn)確率百分比，從圖中可以看出8，12題準(zhǔn)確率最低需要進(jìn)一步講解，14～17題準(zhǔn)確率最高說明相關(guān)知識點學(xué)生掌握較好。

圖1 章節(jié)測驗準(zhǔn)確率

（三）課堂教學(xué)時，教師按照教學(xué)進(jìn)度組織相關(guān)教學(xué)活動，可針對學(xué)生線上討論問題進(jìn)行課堂練習(xí)，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，講解問題，完成相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行歸納總結(jié)。同時根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提出實際工程問題，學(xué)生按照分組情況進(jìn)行討論，提出初步設(shè)計方案。教師對設(shè)計方案進(jìn)行點評，結(jié)合課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方案優(yōu)化拓展。線上線下混合式教學(xué)將傳統(tǒng)教學(xué)的“教師講授知識點，學(xué)生被動吸收”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生在線自學(xué)，提出問題，教師答疑解惑，同學(xué)分組討論，完成知識內(nèi)化吸收”；課堂教學(xué)由傳統(tǒng)的教師主講轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒⑸g的互動討論。

超星學(xué)習(xí)通的統(tǒng)計功能，可以跟蹤學(xué)生線上學(xué)習(xí)的全過程，包括MOOC視頻學(xué)習(xí)次數(shù)，學(xué)習(xí)時段等。從圖2學(xué)生學(xué)習(xí)次數(shù)統(tǒng)計中可以看出，學(xué)生在線視頻學(xué)習(xí)與線下課堂教學(xué)具有較強的關(guān)聯(lián)性，在線下課堂教學(xué)前后視頻學(xué)習(xí)次數(shù)達(dá)到頂峰。以10月28日為例，如圖3所示，線下課堂教學(xué)時間為10時到12時，學(xué)生線上學(xué)習(xí)時段主要集中在下午4點以后，說明學(xué)生在線下課堂學(xué)習(xí)完成后，進(jìn)行了線上學(xué)習(xí)的鞏固及新知識的預(yù)習(xí)。

圖2 10月份學(xué)生線上學(xué)習(xí)次數(shù)統(tǒng)計

圖3 學(xué)生分時段學(xué)習(xí)次數(shù)統(tǒng)計

（四）實踐教學(xué)過程以小組為單位。學(xué)生根據(jù)實踐任務(wù)進(jìn)度表及分工查找資料并討論總結(jié)，并將每周的小組任務(wù)進(jìn)度及成員分工進(jìn)度、討論情況、總結(jié)內(nèi)容及問題上傳到在線平臺。教師根據(jù)學(xué)生上傳資料及時對任務(wù)進(jìn)度進(jìn)行檢查，更正方向偏差，并幫助學(xué)生解決問題，指導(dǎo)學(xué)生完成下一步工作計劃。每個學(xué)生都能夠參與實踐任務(wù)的具體實施過程中，提高了獨立思考及解決問題的能力，并通過討論總結(jié)能夠?qū)⒄n程內(nèi)容與實踐工程相聯(lián)系。通過學(xué)習(xí)通平臺增強教師與學(xué)生的交流與聯(lián)系。加強了教師對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的監(jiān)督與管理，對進(jìn)度較慢學(xué)習(xí)消極的學(xué)生及小組進(jìn)行多次提醒，并進(jìn)行個性化鼓勵，鼓勵學(xué)生自建演示視頻，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及主動性。目前學(xué)生已完成多個優(yōu)秀學(xué)生課題主要包括基于二維碼的實驗設(shè)備溯源系統(tǒng)、遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、圖像檢索系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、光立方的制作及上位機軟件的開發(fā)等在電子設(shè)計大賽及計算機設(shè)計大賽中獲得多個獎項。

（五）制定全方位的課程評價體系，傳統(tǒng)的學(xué)生成績由平時成績、實驗成績、考試成績?nèi)糠謽?gòu)成?；旌鲜浇虒W(xué)模式實施后，學(xué)生平時成績增加了課程視頻學(xué)習(xí)時長，課上課下討論情況，章節(jié)測驗、期中考試、課題練習(xí)、線上作業(yè)等內(nèi)容。通過成績權(quán)重設(shè)置可以靈活調(diào)節(jié)線上各類學(xué)習(xí)活動的權(quán)重，超星學(xué)習(xí)通統(tǒng)計學(xué)生的各類學(xué)習(xí)活動次數(shù)、成績等給出學(xué)生綜合成績，方便教師及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，建立更加合理的成績評定體系。從圖4所示的學(xué)生綜合成績分布圖可以看出85%以上的學(xué)生都能夠積極參與到線上教學(xué)活動中，但仍有部分自主學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生參與線上教學(xué)活動較少，實踐說明，線上教學(xué)活動增強了大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

圖4 學(xué)生綜合成績分布

三、結(jié)束語

本文提出了線上線下混合式教學(xué)模式與任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)的新模式，將理論課程與課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、教師課題相融合，可以使學(xué)生利用課余時間隨時隨地自主地完成線上教學(xué)任務(wù)。實踐說明，混合式教學(xué)給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)的權(quán)利，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，從而提高學(xué)習(xí)效率。此教學(xué)模式要求教師對課程體系具有深入理解并具有工程實踐的經(jīng)驗，推動廣大教師以“教研一體”的理念拓展實踐教學(xué)，進(jìn)行科研及教學(xué)項目，形成教學(xué)與科研的雙重提升，建設(shè)高水平的教師團(tuán)隊。本文提出教學(xué)模式具有一定的推廣價值，同時還存在許多不足，如實踐教學(xué)環(huán)節(jié)與課堂聯(lián)系仍不夠緊密，需要在后續(xù)教學(xué)實踐中進(jìn)一步完善。