電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的混合式學(xué)習(xí)策略探討

粟世瑋　王凌云　王輝　郭攀鋒

摘 要：圍繞“新工科”的建設(shè)目標(biāo)，有必要探索一種混合式學(xué)習(xí)策略，以綜合兼顧并充分發(fā)揮傳統(tǒng)課堂和互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢。對電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的部分或全部內(nèi)容實施傳統(tǒng)教學(xué)或翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式，能充分發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，同時通過科技創(chuàng)新活動、綜合作業(yè)、學(xué)科競賽、創(chuàng)新工程實踐等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)跨學(xué)科交叉融合，有利于培養(yǎng)工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。

關(guān)鍵詞：新工科；混合式學(xué)習(xí)；翻轉(zhuǎn)課堂；創(chuàng)新能力

作者簡介：粟世瑋，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師；王凌云、王輝、郭攀鋒，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院。（湖北 宜昌 443002）

基金項目：本文系三峽大學(xué)教學(xué)研究項目“新工科背景下提升工程創(chuàng)新能力的混合式學(xué)習(xí)策略研究——以電類專業(yè)基礎(chǔ)課為例”（編號：J2018011）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）32-0101-03

當(dāng)前，在地方高校的傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)中，仍然是重理論輕實踐，跨學(xué)科交叉融合不夠，學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等方面的培養(yǎng)都受到了很大限制；且現(xiàn)有的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)大都還是傳統(tǒng)的驗證性實驗，實驗學(xué)時也在逐年遞減，學(xué)生大多是保留跟隨性學(xué)習(xí)習(xí)慣，極大限制了其創(chuàng)新性思維能力培養(yǎng)，阻礙了人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。隨著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、服務(wù)化、協(xié)同化的“互聯(lián)網(wǎng)+”新經(jīng)濟形態(tài)的形成和發(fā)展，為綜合兼顧并充分發(fā)揮傳統(tǒng)課堂和互聯(lián)網(wǎng)二者的優(yōu)勢，學(xué)界借助中國大學(xué)MOOC這一大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)平臺，探索出了一種混合式學(xué)習(xí)策略。本文以我校電類專業(yè)基礎(chǔ)課程為對象，實施混合式教學(xué)，充分發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，從工程實踐技術(shù)、理解評估判斷、創(chuàng)新創(chuàng)造、團隊協(xié)作以及領(lǐng)導(dǎo)力等方面相關(guān)能力對學(xué)生進行開發(fā)和訓(xùn)練，本文就此展開論述。

一、電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的混合式學(xué)習(xí)策略

電類相關(guān)專業(yè)所涉及的專業(yè)基礎(chǔ)課包括“電路原理”“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)專業(yè)核心課程和電路實驗”“電子實驗”“電子系統(tǒng)綜合作業(yè)”等課程。這些課程彼此關(guān)聯(lián)，承前啟后，彼此又有交叉，課程體系如圖1所示。這些課程在專業(yè)培養(yǎng)中起著承上啟下的重要作用，也是培養(yǎng)學(xué)生工程和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。這是在“新工科”背景下，結(jié)合工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)，將基礎(chǔ)課程彼此關(guān)聯(lián)起來，整合課程資源，采取混合式學(xué)習(xí)教學(xué)模式，共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，從而實現(xiàn)高效且優(yōu)質(zhì)的教學(xué)的有益探索。

所謂混合式學(xué)習(xí)，就是將面對面學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)模式有機地整合，在教學(xué)上采用不同的媒體與信息傳遞方式進行學(xué)習(xí)，最終達到效果最優(yōu)化。學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)進度，選擇相應(yīng)的工具、技術(shù)、媒體、教材、設(shè)備等進行自主學(xué)習(xí)。根據(jù)我院學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)及現(xiàn)有的教學(xué)資源，制定混合式學(xué)習(xí)策略如圖2所示。

如圖2所示，可以通過中國大學(xué)慕課網(wǎng)或者其他網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)線上學(xué)習(xí)并完成單元測試，引導(dǎo)學(xué)生完成課程內(nèi)容的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，并搜集學(xué)生在利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，在課堂上進行輔導(dǎo)；對重點、難點內(nèi)容實施翻轉(zhuǎn)課堂或?qū)ｎ}討論的教學(xué)方式，學(xué)生分組討論并完成備課、授課，組與組之間互評，教師負(fù)責(zé)點評與總結(jié)。此外，還可以利用我校自主的網(wǎng)絡(luò)平臺——求索學(xué)堂，輔助傳統(tǒng)理論課程內(nèi)容的教學(xué)。在實踐環(huán)節(jié)，電路實驗和電子實驗等基礎(chǔ)實驗?zāi)茏寣W(xué)生對儀器設(shè)備、電路元件等有基礎(chǔ)認(rèn)識，而電子系統(tǒng)綜合作業(yè)則分別從文獻查閱及應(yīng)用、綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識的能力、團隊協(xié)作及計算機仿真和電路設(shè)計等方面能力對學(xué)生進行培養(yǎng)及提升。

二、電類專業(yè)基礎(chǔ)課程混合式學(xué)習(xí)方案

在混合式學(xué)習(xí)策略下，電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)將從以下五個方面開展實施，即課前教學(xué)目標(biāo)分析、課前學(xué)習(xí)內(nèi)容分析、課上學(xué)習(xí)活動設(shè)計、課外學(xué)習(xí)延伸和課后學(xué)習(xí)評價。課程的學(xué)習(xí)方案如圖3所示。

1.課前教學(xué)目標(biāo)分析?？紤]到線上學(xué)習(xí)方式的交互性不足，為了確保教學(xué)效果的實現(xiàn)，增加師生之間的交流互動，按照將電路、電子技術(shù)基礎(chǔ)以及相關(guān)的實驗課程的教學(xué)大綱，對照培養(yǎng)方案上的目標(biāo)要求，對課程的每一章、每一節(jié)和每個知識點進行目標(biāo)分析，確定好各個部分的目標(biāo)，并選定各個知識點的學(xué)習(xí)模式（課堂講授、自學(xué)或翻轉(zhuǎn)課堂）。

2.課前學(xué)習(xí)內(nèi)容分析。學(xué)習(xí)內(nèi)容是要求學(xué)生學(xué)習(xí)時應(yīng)掌握的基本知識和基本技能。學(xué)習(xí)內(nèi)容包括課堂內(nèi)容、模塊內(nèi)容、單元內(nèi)容和具體的知識點內(nèi)容。為了適應(yīng)混合式教學(xué)模式，課程組成員通過調(diào)研對比，根據(jù)我校實際，找到合適的線上資源，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.課上學(xué)習(xí)活動設(shè)計。學(xué)習(xí)活動是教學(xué)最重要的組成部分，設(shè)計課堂學(xué)習(xí)活動的成功與否直接關(guān)系著教學(xué)質(zhì)量的高低，因此做好課上學(xué)習(xí)活動設(shè)計是教學(xué)當(dāng)中最重要的環(huán)節(jié)。在專業(yè)核心基礎(chǔ)課程（包括電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)）的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)活動可以采取教師講授為主、師生協(xié)同、學(xué)生協(xié)同、學(xué)生自學(xué)、師生問答、分組討論、總結(jié)匯報等方式。究竟采取哪種學(xué)習(xí)活動，取決于章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的重要性、章節(jié)內(nèi)容的難易、教學(xué)目標(biāo)的要求和學(xué)習(xí)者當(dāng)天的精神狀態(tài)。在專業(yè)拓展課程（包括電路實驗、電子實驗和電子系統(tǒng)綜合作業(yè)）教學(xué)中，通過電路實驗和電子實驗要求學(xué)生能正確使用電壓表、電流表、功率表、萬用表及常用的一些電工設(shè)備；學(xué)會使用示波器、信號發(fā)生器、晶體管穩(wěn)壓電源、晶體管毫伏表；掌握基本的測量技術(shù)，具有查閱電子器件手冊的能力；同時能按電路圖連接實驗線路和合理布線，初步具有分析、尋找和排除常見故障的能力，并能根據(jù)實驗任務(wù)確定實驗方案，選擇合適元器件設(shè)計線路的初步能力。電子系統(tǒng)綜合作業(yè)則是綜合了以上基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容，由指導(dǎo)老師給定探索性、實踐性和整體性較強的研究課題或工程項目，學(xué)生選用常用電路元件或通用的集成電路完成設(shè)計，并用仿真工具對所設(shè)計的電路進行仿真驗證，最后進行實物的制作調(diào)試。綜合作業(yè)能有效地將知識、能力、素質(zhì)進行融合，在問題導(dǎo)向、案例導(dǎo)向、成果導(dǎo)向的驅(qū)使下，既能提高學(xué)生的實踐動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和加強團隊協(xié)作能力，還能使學(xué)生掌握信息獲取、處理的基本理論和應(yīng)用的一般方法，具有設(shè)計、集成、應(yīng)用及計算機模擬信息系統(tǒng)的基本能力。

4.課外學(xué)習(xí)延伸。在專業(yè)核心基礎(chǔ)課程（理論課程）的教學(xué)中，考慮到學(xué)時的壓縮，結(jié)合新的人才培養(yǎng)方案，為讓學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)和物理等自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)知識、相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題、能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法，對電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問題進行研究、能夠在多學(xué)科背景下的團隊中承擔(dān)個體、團隊成員或負(fù)責(zé)人的角色、能夠就本專業(yè)復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，除了理論知識的學(xué)習(xí)外，還將增加以下的課外環(huán)節(jié)：

（1）電路仿真及分析。要求學(xué)生自學(xué)Matlab、Pspice或Multisim等電路仿真軟件，對比較抽象、難于理解的課程內(nèi)容自行做電路仿真，幫助學(xué)生明確系統(tǒng)的性能指標(biāo)并適當(dāng)調(diào)整各項參數(shù)，更準(zhǔn)確地分析電路的工作狀況。如在電路課程中關(guān)于二階電路的時域分析、網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性等課程內(nèi)容時，布置課外作業(yè)，讓學(xué)生應(yīng)用仿真軟件對所學(xué)的電路進行仿真并分析，寫出分析報告；在模擬電子技術(shù)課程中，針對阻容耦合負(fù)反饋放大電路、集成運放構(gòu)成波形產(chǎn)生電路等進行仿真并分析，并寫出報告；在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中，分別要求學(xué)生對組合邏輯電路和時序邏輯電路進行仿真并分析。并將此項學(xué)習(xí)納入平時成績的考核。這不僅能提升學(xué)生的實踐動手能力，同時為后續(xù)的電子系統(tǒng)綜合作業(yè)打好基礎(chǔ)。

（2）資料收集與整理。在學(xué)時大量壓縮的背景下，課程內(nèi)容無法全部講授，因此將部分內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，如電路課程中關(guān)于濾波器、諧振電路的頻率特性、回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器；電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中關(guān)于特殊二極管、集成穩(wěn)壓電源等內(nèi)容。給出幾個關(guān)鍵詞，學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻，并以報告的形式作為學(xué)習(xí)成果上交或者給出幾個討論題，學(xué)生課后收集資料，分組討論，在課堂上交流。納入平時成績的考核。這樣不僅能解決學(xué)時短缺的問題，還能指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課程相關(guān)的內(nèi)容撰寫科研論文，同時還能增強學(xué)生的文獻檢索能力和自學(xué)能力。此外，嘗試引進“創(chuàng)新工程實踐”這一MOOC課程，讓學(xué)生盡快了解和掌握原始創(chuàng)新的方法和實踐過程，投身到原始創(chuàng)新中來，培養(yǎng)一批有原始創(chuàng)新能力并充滿原始創(chuàng)新激情的人才。

5.課程考核。課程考核注重平時各個教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生的表現(xiàn)，總評成績按平時成績（50%）與終期考核（50%）的標(biāo)準(zhǔn)進行折合。其中平時成績由線上作業(yè)、線下作業(yè)、互動討論和課堂考勤四個部分組成。各自所占比例如表1所示，這種混合式學(xué)習(xí)方式不僅可以幫助老師隨時跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況、靈活地調(diào)整課程進度；更可以最大限度地為學(xué)生提供實體課程般的學(xué)習(xí)體驗、保持學(xué)生的課程參與度。

綜上所述，將混合式學(xué)習(xí)策略應(yīng)用到電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中，將名師課堂引入學(xué)校，充分利用現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)資源，并通過基礎(chǔ)實驗、電子系統(tǒng)綜合作業(yè)等環(huán)節(jié)，結(jié)合多元化、混合的教學(xué)模式、多樣化的考核標(biāo)準(zhǔn)，校外優(yōu)質(zhì)資源的有效利用，校內(nèi)老師的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控和考核，從理論到實踐，從校內(nèi)到校外，豐富了學(xué)生的專業(yè)知識，訓(xùn)練文獻檢索及綜述能力，提高了團隊協(xié)作等能力，從而實現(xiàn)跨學(xué)科知識和思維模式的交叉整合，提升學(xué)生們的國際視野和跨學(xué)科整合能力，為未來承擔(dān)新工科和新工程建設(shè)發(fā)展重任奠定良好基礎(chǔ)。

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責(zé)任編輯 陳 莉