基于“模擬電子電路”課程的教學(xué)模式改革探索

劉圓圓+顧梅園

【摘要】“模擬電子電路”課程教學(xué)中一直存在內(nèi)容多，相對課時少，學(xué)生入門難等問題。近幾年來杭電模電課程組針對這些問題進(jìn)行了持續(xù)的教學(xué)模式改革探索和實(shí)踐，包括小班教學(xué)，探究式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等多種教學(xué)模式的試點(diǎn)，積累總結(jié)了較完整的教學(xué)資料，形成了較為合理的評價體系。通過改革探索，在工科學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)踐動手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)方面取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂 教學(xué)模式改革 模擬電子電路課程

【基金項(xiàng)目】杭州電子科技大學(xué)基于MOOCs/SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂改革項(xiàng)目“模擬電子電路”課程，杭州電子科技大學(xué)教學(xué)模式改革項(xiàng)目“電路與電子線路”課程。

【中圖分類號】TN710-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）45-0225-02

一、改革背景解析

“模擬電子電路”課程，簡稱“模電”，是本科電子通信類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體器件及應(yīng)用，放大器分析與設(shè)計，電源分析與設(shè)計，以及濾波等模擬電路模塊分析與設(shè)計等。課程內(nèi)容具有概念、理論、方法層次多，系統(tǒng)性、相關(guān)性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且隨著新理論、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和迅速發(fā)展，課程內(nèi)容也需要不斷更新和升級。

對于大學(xué)生而言，模電課程的難入門和難掌握，在大學(xué)課程中算是首屈一指的。教師除要完整講授理論知識點(diǎn)和經(jīng)典分析設(shè)計方法之外，更要注重給予學(xué)生工程實(shí)踐方面的引導(dǎo)，更強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐并重的學(xué)習(xí)方法。因此，在有限課時的課堂教學(xué)過程中，每堂課都有大量的新知識涌入，教師難以向?qū)W生深入地傳授課程重點(diǎn)，更難以引導(dǎo)學(xué)生理清知識內(nèi)容和動手實(shí)踐之間的相關(guān)性，學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和興趣很難得到有效激發(fā)。

在杭州電子科技大學(xué)，每年有1000多名學(xué)生會修習(xí)“模擬電子電路”課程。在進(jìn)行教學(xué)模式改革前，該課程一般采用大班授課模式，教師在16周內(nèi)，完成12個章節(jié)內(nèi)容的講授。由于學(xué)生是自由選課的，因此每個教學(xué)班級的規(guī)模一般在80人以上，個別班級還會出現(xiàn)超過100人的超級課堂情況。因此教師在課堂上很難把握學(xué)生當(dāng)時學(xué)習(xí)情況，也就無法做出客觀的評價，對學(xué)生的學(xué)習(xí)激勵和反饋也不夠，最后的課程評價基本以作業(yè)和期末考試成績?yōu)橐罁?jù)。過于簡單的評價體系和標(biāo)準(zhǔn)，也很難給學(xué)生在日后的專業(yè)學(xué)習(xí)過程中提供合理的參考。

作為電子通信類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，“模擬電子電路”課程的學(xué)習(xí)過程是學(xué)生形成適合個人的工程學(xué)習(xí)方法的過程，也是硬件工程師培養(yǎng)的必由之路。因此在模電課程的教學(xué)過程中，進(jìn)行教學(xué)模式改革勢在必行。

二、課程改革實(shí)踐過程

針對教學(xué)內(nèi)容繁多，教學(xué)模式單一，評價體系過于簡單，以及部分班級師生比過低等問題，筆者所在的“模擬電子電路”課程組近幾年來進(jìn)行了教學(xué)模式上的多次改革嘗試，主要分為2012、2013年的小班化探究式教學(xué)階段，以及2014年至今的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式階段。

1.小班化探究式教學(xué)的模式改革

課程組在2012年和2013年進(jìn)行了小班化教學(xué)試點(diǎn)，在選課階段，將教學(xué)班的授課規(guī)模控制在40人左右；同時對課程內(nèi)容進(jìn)行整合，特別是引入軟件仿真環(huán)節(jié)和硬件制作環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握基本的專業(yè)知識和技能，同時減少各課程之間不必要的內(nèi)容重復(fù)，比如刪減了在“通信電子電路”課程中會重點(diǎn)介紹的高頻振蕩器部分。

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)上，教師將“探究式教學(xué)”與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，控制壓縮講授課時的時長，在每次課都穿插安排20分鐘左右的討論和答疑環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生由單純的課堂“聽眾”向課堂“參與者”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，同時加強(qiáng)平時的過程考核，對參與課堂討論，或者提出問題的同學(xué)給予一定的分?jǐn)?shù)獎勵；要求學(xué)生3～5人組成學(xué)習(xí)小組，共同完成課堂討論和課后軟件仿真練習(xí)，實(shí)現(xiàn)同伴互助式學(xué)習(xí)，同時引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力。

普通班學(xué)生實(shí)驗(yàn)是獨(dú)立在實(shí)驗(yàn)箱上完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)，而試點(diǎn)班學(xué)生除幾個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外，還要以2人一組的方式完成一次硬件制作，從原理圖繪制、仿真、PCB版圖繪制，再到PCB制版、焊接、調(diào)試，每位同學(xué)都完整參與一次硬件的基本制作流程。

課程組設(shè)計了過程考核機(jī)制，放棄過去過度依賴最后一考的評價方式，在考核環(huán)節(jié)中引入課堂表現(xiàn)、課后仿真成績、硬件制作成績以及課后作業(yè)成績考核，同時提高平時成績在總評中的比例；考試方式采用開卷方式，題目設(shè)置上增加了實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核，減輕學(xué)生背誦各個概念、公式、指標(biāo)的負(fù)擔(dān)。

課程組希望引導(dǎo)學(xué)生更加注重平時的積累過程，而不僅僅是最后的考前突擊，希望通過這樣的教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)模電課程的過程中，形成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和適合個人的學(xué)習(xí)方法。

2.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

2013年果殼網(wǎng)成立MOOC學(xué)院，慕課開始進(jìn)入中國。課程組教師通過相關(guān)課程的試聽學(xué)習(xí)，開始考慮將這種形式引入模電課程教學(xué)。結(jié)合前期教學(xué)模式改革探索中出現(xiàn)的各種問題（在第三部分將進(jìn)行詳細(xì)闡述），課程組對教學(xué)模式進(jìn)行了重新設(shè)計，并從2014年開始進(jìn)行試點(diǎn)。

（1）課前學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計

課程組為課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)提供了豐富的學(xué)習(xí)資料。

首先教師在每周開放學(xué)習(xí)前，給出設(shè)計好的一周學(xué)習(xí)計劃，讓學(xué)生在開始學(xué)習(xí)之前對本周的任務(wù)有一個明確的認(rèn)識，以便學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，合理安排時間，進(jìn)行有效的課前學(xué)習(xí)。

其次，對教學(xué)內(nèi)容再次進(jìn)行梳理，將知識點(diǎn)進(jìn)行拆分和整合，并錄制成知識點(diǎn)教學(xué)視頻；考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)時有效的持續(xù)時間有限，根據(jù)知識點(diǎn)內(nèi)容的不同，將每段教學(xué)視頻的時長控制在5～10分鐘左右。經(jīng)過幾輪教學(xué)實(shí)踐后，不斷進(jìn)行修改，目前已完成三次完整的教學(xué)視頻錄制，同時也錄制了部分仿真演示視頻。學(xué)生每周的視頻學(xué)習(xí)時長大致在40～50分鐘左右。

第三，為保證學(xué)生視頻學(xué)習(xí)的效果，在視頻中間穿插了對應(yīng)的小測驗(yàn)，通過分析學(xué)生在視頻觀看過程中的測驗(yàn)結(jié)果，教師可以掌握學(xué)生到底在哪個知識點(diǎn)上會產(chǎn)生較長時間的停留，以及最容易出錯的知識點(diǎn)是哪一個，為課堂深化和后期的視頻更新做好數(shù)據(jù)收集。endprint

同時，為讓學(xué)生對課前學(xué)習(xí)有一個自我測評，教師設(shè)計了相應(yīng)的課前作業(yè)環(huán)節(jié)，難度一般，設(shè)計目標(biāo)是為了讓學(xué)生對課前學(xué)習(xí)有一個明確的評價。同時教師也在作業(yè)中收集學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題，為課堂教學(xué)積累素材。另外為了監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)，課前作業(yè)一般都在上課前設(shè)置截止時間，督促學(xué)生在課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)認(rèn)真學(xué)習(xí)。

（2）課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

學(xué)生在課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)完成了基本的學(xué)習(xí)任務(wù)，帶著收獲和問題走入課堂，因此在課堂環(huán)節(jié)中，知識的深化和拓展將成為主要目標(biāo)。在杭電電子學(xué)院，一次課程包含兩節(jié)課，共90分鐘。

首先教師通過課堂測驗(yàn)的形式，對學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況再次進(jìn)行檢驗(yàn)。由于是在課堂上當(dāng)場完成，數(shù)據(jù)的可信度和準(zhǔn)確度都較高，可以作為平時成績的參考。一般測驗(yàn)時間在10分鐘以內(nèi)。

其次，教師根據(jù)前期收集的問題，整理后就共性問題和典型問題進(jìn)行答疑，或設(shè)計一下游戲環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生來問答這些問題，鼓勵學(xué)生相互答疑，以期營造一個討論學(xué)習(xí)的氛圍。這部分時間控制在15～20分鐘。

第三個環(huán)節(jié)是較為重要的課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，通過這個環(huán)節(jié)，教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、計算、電路設(shè)計及故障排除等方面的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，這個過程中鼓勵學(xué)生2～3人組成一個學(xué)習(xí)小組，可以進(jìn)行小組討論，但必須獨(dú)立完成在作業(yè)本上，完成后請老師檢查結(jié)果驗(yàn)收。這部分訓(xùn)練題目一般是4～5個，難度和深度都比課前作業(yè)有一定程度的加強(qiáng)，時間控制在45分鐘左右。

最后的時間根據(jù)每次課程內(nèi)容的不同進(jìn)行調(diào)整，可以進(jìn)行課堂小結(jié)，也可以進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的仿真演示，或者是組織學(xué)生展示自己的學(xué)習(xí)成果等。

（3）課后環(huán)節(jié)的設(shè)計

經(jīng)過前兩個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)后，課后環(huán)節(jié)的重點(diǎn)放在知識點(diǎn)鞏固和拓展，以及學(xué)生動手能力和研究能力的培養(yǎng)上。

教師要求學(xué)生對課前作業(yè)和課堂練習(xí)部分進(jìn)行梳理，同時根據(jù)情況發(fā)放一些拓展的閱讀材料，以供學(xué)生了解行業(yè)相關(guān)的一些課外知識。

每個學(xué)期有三次仿真大作業(yè)，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析，資料查找和收集，最后要求學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位完成報告，并在截止日期前提交，期末的時候以答辯的方式進(jìn)行課堂交流。

（4）其他教學(xué)設(shè)計

利用學(xué)校提供的教學(xué)平臺，教師在課程的討論區(qū)有意識地定期組織網(wǎng)上討論，引導(dǎo)學(xué)生就某個知識難點(diǎn)或者最新的技術(shù)熱點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)討論和學(xué)習(xí)；另外鼓勵學(xué)生在網(wǎng)上交流筆記和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生之間的互助意識和分工合作意識。

（5）課程評價體系的設(shè)計

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式為全面實(shí)施過程考核提供了可能。教學(xué)平臺網(wǎng)上的記錄，學(xué)生課堂的表現(xiàn)，課后的學(xué)習(xí)記錄，仿真作業(yè)的報告都為考核提供了充實(shí)的數(shù)據(jù)支持，期末考試采用閉卷形式，因此課程組在考核時采取了7：3的考核比例，旨在引導(dǎo)學(xué)生功夫下在平時。

三、改革過程的總結(jié)與反思

教學(xué)是為了培養(yǎng)人才，學(xué)生的產(chǎn)出才是根本目標(biāo)。我們詳細(xì)分析了已有的教學(xué)資料，總結(jié)了不少經(jīng)驗(yàn)和不足。

在小班教學(xué)試點(diǎn)階段，學(xué)生的期末考試成績跟普通班相比略高，但差別不是很大，但參與教學(xué)試點(diǎn)的學(xué)生普遍理論基礎(chǔ)和動手能力較好，多人參與智能車、電子設(shè)計競賽等專業(yè)賽事，并獲得全國一二等獎。

在這個階段，也暴露出一些問題，比如部分學(xué)生課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)因缺乏監(jiān)督，而導(dǎo)致課堂教學(xué)環(huán)節(jié)跟不上；教師課堂講授的時長很容易就拉長，后面的探究性討論時間不夠，也深入不下去；開卷考試的形式引起部分學(xué)生誤解，沒有進(jìn)行有效的復(fù)習(xí)，卷面成績兩極分化嚴(yán)重。另外由于教師個人的時間精力有限和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等問題，學(xué)生的硬件制作實(shí)驗(yàn)無法繼續(xù)進(jìn)行下去。

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)試點(diǎn)階段，我們根據(jù)前期教學(xué)改革的總結(jié)，進(jìn)行了相關(guān)設(shè)置。在課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，利用平臺的統(tǒng)計功能和通知功能，提醒學(xué)生進(jìn)行有效的課前學(xué)習(xí)。平臺設(shè)計時，不允許視頻拖拽，不允許切換窗口；視頻播放期間會插入測驗(yàn)題，如果答錯，則回看視頻；課前作業(yè)上交有截止日期的要求。這些措施都能對學(xué)生學(xué)習(xí)起到一定的監(jiān)督作用，從而保證課前學(xué)習(xí)的效果。課堂上放手讓學(xué)生參與課堂進(jìn)程，學(xué)生可以根據(jù)自己的進(jìn)度，自行安排學(xué)習(xí)；課后的拓展和仿真訓(xùn)練，對硬件設(shè)計實(shí)踐有一定的彌補(bǔ)，為后續(xù)課程的開展打下了良好的基礎(chǔ)。在最近一次的教學(xué)試點(diǎn)中，3個翻轉(zhuǎn)教學(xué)班的期末卷面平均分比普通教學(xué)班高出10～20分，初步驗(yàn)證了目前教改方向的正確性。

這個階段出現(xiàn)的問題主要有以下幾項(xiàng)。在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的初期，教師對教學(xué)模式的把握還不夠好，翻轉(zhuǎn)得不夠徹底；在課堂上，老師要兼顧每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，因此班級的人數(shù)依然不能太多；在整個課程實(shí)施過程中，出現(xiàn)個別學(xué)生蹭分的現(xiàn)象，因平時成績比例過高，考試前依然不復(fù)習(xí)的現(xiàn)象。我們在后期的改革和推廣過程中會繼續(xù)調(diào)整。

四、未來教學(xué)模式的展望

經(jīng)過近幾年的教學(xué)模式改革探索，杭電電子學(xué)院模電課程組積累了大量的教學(xué)資料和素材，已完成了完整的翻轉(zhuǎn)課堂建設(shè)資料，包括已運(yùn)行三年的教學(xué)平臺，完整的教學(xué)視頻、講義、習(xí)題庫、授課計劃、課堂用PPT和拓展學(xué)習(xí)資源等。

未來我們會在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式上集訓(xùn)繼續(xù)磨合教學(xué)視頻，給學(xué)生更好的線上學(xué)習(xí)體驗(yàn)；引入手機(jī)APP等輔助教學(xué)手段，優(yōu)化課堂環(huán)節(jié)，給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)和個人展示機(jī)會；調(diào)整后期的考核比例，給予學(xué)生一個更加完善合理的學(xué)習(xí)評價。同時，嘗試新的模式改革方向，努力將改革的優(yōu)良經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

劉圓圓（1978-），女，湖北鄂州人，副教授。

顧梅園（1979-），女，浙江舟山人，講師。endprint