新工科建設背景下FPGA翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究

曾玖貞，王超，鄧賢君，王明華

摘 要：網(wǎng)絡技術的發(fā)展、教育信息化的推進對傳統(tǒng)的課堂教學模式提出新的挑戰(zhàn)，隨著MOOC資源的豐富，課堂翻轉(zhuǎn)教學成為可能，而且收到了很好的教學效果。文章通過分析總結翻轉(zhuǎn)課堂的研究方法，提出了可行的實施方案和路線，最后總結經(jīng)驗，讓翻轉(zhuǎn)課堂在更多的課程中實踐起來，以提升教師的教學效果和學生的學習能力。

關鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；慕課；教學模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 收稿日期：2018-03-08

基金項目：南華大學船山學院高等教育研究與改革課題（2017CZ004）；南華大學2017年度學位與研究生教育教學改革項目（2017JG012）；南華大學2016年度學位與研究生教育教研教改項目（2016JG007）；2016年湖南省普通高校教學改革研究項目（2016SJG29）。

作者簡介：曾玖貞（1984—），女，南華大學電氣工程學院教師，講師。

*通信作者：王 超（1984—），男，南華大學電氣工程學院教師，講師。

可編程邏輯器件及應用（FPGA）是電子信息工程、通信工程和自動化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，又是一門發(fā)展迅速、工程性強、實踐動手能力要求較高的現(xiàn)代電子設計技術課程。課程在專業(yè)培養(yǎng)目標中起著承上啟下的橋梁作用。根據(jù)以往FPGA的教學經(jīng)驗，筆者發(fā)現(xiàn)學生對這門課程的學習興趣不大，學習效果不理想。因此，將翻轉(zhuǎn)課堂引入到FPGA課堂中來，有利于調(diào)動學生學習的積極性，激發(fā)學生學習先進的電子電路設計技術的興趣，培養(yǎng)學生主動探索、努力進取、團結協(xié)作的精神。

一、傳統(tǒng)FPGA課堂現(xiàn)狀

（1）在FPGA課程設置中，由于是專業(yè)基礎課，難度大，所以理論課時較多。教師在課堂上講的內(nèi)容理論性較強，學生在相關方面的基礎知識不夠就會導致實踐應用更加困難，再加上平時分層次的輔導較少，教學效果就更加難以得到保障。

（2）傳統(tǒng)的FPGA課堂實踐部分的教學往往是設置一些驗證性的實驗，程序的編寫、電路的設計學生一般很難真正掌握和理解，缺乏創(chuàng)新性，開設實踐課程的最初目標沒有達到。

（3）FPGA的學習需要結合其他很多方面的知識，涉及科目較多，比如數(shù)字電路、PCB設計等。所以在教學過程中，教師如果僅僅講FPGA的相關內(nèi)容，那無疑就加大了該門課程的學習難度。

二、什么是翻轉(zhuǎn)課堂教學

隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展、教育信息化的推進，不斷革新的信息技術對傳統(tǒng)教育產(chǎn)生了巨大的沖擊，使我國教育面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。翻轉(zhuǎn)課堂是利用當今信息技術的條件與優(yōu)勢，為改變學生學習方式和教師教學方式的一種教學改革嘗試。翻轉(zhuǎn)課堂以尊重學習者的主動性、反思性、合作性為理念，最顯著的特點是重構了教學結構，將傳統(tǒng)課堂翻轉(zhuǎn)為“課前學習”+“課堂研究”，實現(xiàn)了“知識傳授”與“知識內(nèi)化”的顛倒，這種模式顛覆了人們對傳統(tǒng)教學模式中教師在課堂上授課、課后學生完成作業(yè)練習的認識，而是讓學習者在課下自主學習相應的知識點和概念，課堂上則有充分的時間進行師生互動，以求優(yōu)化教學效果[1]。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學生擁有更多的自主學習權，能發(fā)揮學習的主觀能動性，通過小組的共同努力來解決學習中遇到的問題。教師不再像傳統(tǒng)課堂一樣單純地講授知識，而是將大部分內(nèi)容交給學生學習，讓其在課外通過查閱資料、學習視頻以及和教師溝通自行設計完成，教師根據(jù)學生的學習情況分批次組織課堂討論，突出個性化特點，提高學生學習的能動性和積極性。

與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂徹底顛覆了其教學模式，包括課堂管理、教學流程以及師生在教學過程中的角色地位，調(diào)動了學生的學習能動性，提高了教學效果[2]。

三、翻轉(zhuǎn)課堂研究手段分析

通過文獻搜索、閱讀、整理，以可編程邏輯器件及應用課程為例，了解其國內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂教學現(xiàn)狀，吸收研究經(jīng)驗和成果，確定科學的研究方法，以便積極有效地開展翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學；通過實驗手段，挑選成績相當?shù)膬蓚€班級，分別采用翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課程教學，通過聽課積極性觀察、課后作業(yè)以及考試成績進行比對，以此來了解實際效果；通過問卷手段，在課程教學的前后，采取不記名方式調(diào)查學生的學習動機、技術能力水平以及學習態(tài)度等情況，來了解學生翻轉(zhuǎn)課堂前后的學習主觀能動性的轉(zhuǎn)變以及翻轉(zhuǎn)課堂對不同層次水平學生的教學效果；通過與學生交談來輔證問卷調(diào)查表中的數(shù)據(jù)，使理論依據(jù)更加真實充分，并將學習者翻轉(zhuǎn)課堂前后的學習態(tài)度、學習習慣作對比，總結當前教學中的經(jīng)驗，解決存在的問題[3]。

四、翻轉(zhuǎn)課堂教學實施方案研究

通過采取文獻研究法分析國內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀、概念界定和理論基礎，了解國內(nèi)外關于可編程邏輯器件及應用課程中翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀和研究成果。通過問卷調(diào)查法、訪談法、實驗法與行動研究法實施課堂翻轉(zhuǎn)，包括翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐前期準備（如課程二次開發(fā)、教學環(huán)境準備以及教學資源的設計等）、學習者前期知識水平與技能分析、構建翻轉(zhuǎn)課堂模式的學習流程與教學活動的設計、教學目標與教學內(nèi)容設計、翻轉(zhuǎn)課堂教學法的實施等，研究思路與技術路線圖如圖1所示。翻轉(zhuǎn)課堂的基本教學流程設計從時間上來看包括課前、課中和課后的設計，設計主體包括教師教學活動設計和學生學習活動設計，具體如圖2所示[4]。最后分析總結經(jīng)驗，讓翻轉(zhuǎn)課堂在更多的課程中實踐，以提升教師的教學效果和學生的學習能力。

五、翻轉(zhuǎn)課堂教學效果反饋與總結

通過對南華大學電氣工程學院通信專業(yè)可編程邏輯器件及應用課程的82名學生進行翻轉(zhuǎn)課堂的教學，課程結束后通過問卷調(diào)查法隨機對其中的60名學生進行了調(diào)查，其中79%的學生認可翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，認為翻轉(zhuǎn)課堂教學模式提高了他們的學習能動性，改善了學習效果；13%的學生認為效果并不明顯；還有8%的學生更喜歡傳統(tǒng)的課堂教學。

從數(shù)據(jù)結果分析可知，在慕課資源越來越豐富的教育背景下，翻轉(zhuǎn)課堂使得學生課內(nèi)學習的注意力提高了，學生的主動參與意識提高了。學生不再用手機來玩玩游戲、瀏覽新聞了，而是用于課堂互動和限時提交習題答案，這樣知識的掌握程度肯定比傳統(tǒng)課堂聽聽睡睡要高得多。與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂在創(chuàng)新訓練、課堂交互和學習靈活性方面具有無可比擬的優(yōu)越性。

參考文獻：

[1]朱桂萍，于歆杰.“電路原理”MOOC資源的多種應用形式實踐[J].電氣電子教學學報，2017（3）：6-8，28.

[2][3]張 強，張海峰，唐 巖，等.電路原理基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的實施[J].實驗技術與管理，2016（1）：187-190.

[4]于歆杰.在線開放課程需要建以致用[J].中國高等教育，2015（24）：9-10.