互聯(lián)網(wǎng)+教育的電子技術(shù)系列課程教學(xué)模式

劉偉強(qiáng)， 王成華， 洪 峰， 王龍軍， 胡志忠

(南京航空航天大學(xué) 電子信息工程學(xué)院， 江蘇 南京 211106)

0 引言

隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)終端等技術(shù)提供了更多開放式的學(xué)習(xí)手段，慕課MOOC(Massive Open Online Course)課程的出現(xiàn)使得實(shí)施新型教學(xué)方式成為可能[1～2]。與此同時(shí)，電子技術(shù)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)踐的工具都在快速更新，突破了原有教學(xué)的局限。此外，航空、航天、民航等國家重點(diǎn)行業(yè)對(duì)研究性和創(chuàng)新型電子信息人才的需求也在高速增長。這些都為在互聯(lián)網(wǎng)+教育的新形勢下高校電子技術(shù)系列課程的教學(xué)模式改革創(chuàng)造了機(jī)遇又帶了挑戰(zhàn)[3]。

電子技術(shù)系列課程強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐并重，在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)+教育的新形勢下，以下三個(gè)基本問題更為突出：

(1)如何依托互聯(lián)網(wǎng)提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性?

(2)如何引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)?

(3)如何提升學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力?

針對(duì)上述問題，我院電子技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在國家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的支撐下,在開展國家級(jí)精品課程、國家規(guī)劃教材建設(shè)的推動(dòng)下,對(duì)電子技術(shù)系列課程的載體、內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等進(jìn)行全面改革，形成了基于互聯(lián)網(wǎng)突出自主性的新型教學(xué)模式。

1 新型電子技術(shù)系列課程教學(xué)模式

我院電子技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出的新型電子技術(shù)系列課程教學(xué)模式如圖1所示。

1.1 創(chuàng)建基于SPOC課程的“自主學(xué)習(xí)”教學(xué)方式

在慕課資源的基礎(chǔ)上，我院電子技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)開展了小型私有在線課程SPOC(Small Private Online Course)的建設(shè)。建設(shè)了SPOC理論學(xué)習(xí)自助平臺(tái)。在愛課程、超星網(wǎng)、中國大學(xué)慕課網(wǎng)上建設(shè)了全面立體的網(wǎng)絡(luò)開放課程及SPOC資源，包括“電子線路”、“數(shù)字電路”、“通信電子線路”等課程。其中“電子線路”課程的SPOC課程及線上知識(shí)點(diǎn)如圖2所示，多層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如圖3所示。

圖1 新型電子技術(shù)系列課程教學(xué)模式

圖2 “電子線路”SPOC課程及線上知識(shí)點(diǎn)

圖3 多層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

學(xué)生可以通過網(wǎng)上視頻進(jìn)行自學(xué)及自我測試，并可以隨時(shí)查看自己的排名，也可通過手機(jī)APP與教師和其他學(xué)生進(jìn)行在線交流討論。網(wǎng)上資源具體包括：系列課程全部內(nèi)容及電子設(shè)計(jì)的授課視頻；各知識(shí)點(diǎn)的教案及思考題作業(yè)；進(jìn)度、通知、作業(yè)、考核、統(tǒng)計(jì)等管理的網(wǎng)絡(luò)體系；教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、教案、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、參考文獻(xiàn)、網(wǎng)上答疑、在線測試等開放資源。

借此建立讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)的理論學(xué)習(xí)模式。以SPOC平臺(tái)為載體，學(xué)生課前在線學(xué)習(xí)，課上在教師的主導(dǎo)下深化、研討、提高、應(yīng)用。根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)和學(xué)生差異性，通過設(shè)置闖關(guān)、順序、開放等不同SPOC模式，通過穿插快速小測試，幫助學(xué)生即時(shí)檢查理解程度；學(xué)生可查看自身學(xué)習(xí)排名等情況，自行調(diào)整學(xué)習(xí)次數(shù)、進(jìn)度、步驟等；學(xué)生在線上線下自由提問討論。教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)反芻比、日志、提問、討論活躍度及表現(xiàn)等數(shù)據(jù)信息。

同時(shí)還改革了考核方式，實(shí)現(xiàn)過程考核。課程的成績考核注重考查學(xué)生全方面表現(xiàn)，包括線上和線下考核兩部分。線上考核包括：視頻短片后的快速小測試、觀看視頻的頻率和時(shí)間以及在線討論等。線下考核包括平時(shí)作業(yè)提交情況、課堂表現(xiàn)、章節(jié)測試、期中考試成績和期末考試成績。

1.2 實(shí)現(xiàn)基于微平臺(tái)的“自主實(shí)踐”培養(yǎng)方式

以微平臺(tái)為載體，建設(shè)自主實(shí)踐平臺(tái)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)與美國DIGILENT公司聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)了便攜式實(shí)驗(yàn)微平臺(tái)，如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)微平臺(tái)實(shí)物圖

學(xué)生使用微平臺(tái)，可以通過我校電工電子實(shí)驗(yàn)中心提供的網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)視頻資源自主開展實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間地點(diǎn)的限制。微平臺(tái)設(shè)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫，分為基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)，其中綜合性實(shí)驗(yàn)以復(fù)雜工程問題為主。通過微平臺(tái)，學(xué)生可以在圖書館、宿舍、教室等地點(diǎn)完成實(shí)踐，時(shí)間自主安排，內(nèi)容自由選擇。成績?cè)u(píng)定除常規(guī)檢查內(nèi)容外，還增加作品展示、演示答辯及討論等環(huán)節(jié)。

自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)揮了學(xué)生自主性，轉(zhuǎn)變了教師角色。在教學(xué)方式上采用網(wǎng)絡(luò)授課、自主研學(xué)、課堂研討相結(jié)合的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

1.3 建立基于主題創(chuàng)新區(qū)的“自主創(chuàng)新”培育方式

以現(xiàn)代電子技術(shù)為主題，圍繞通信電路設(shè)計(jì)、功率電路設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等方向，為學(xué)生提供了競賽、科創(chuàng)和科研平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上，創(chuàng)建主題鮮明的科創(chuàng)空間。在主題創(chuàng)新區(qū)，圍繞三個(gè)方向每年設(shè)立大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目，學(xué)生持續(xù)開展科創(chuàng)活動(dòng)，養(yǎng)成科創(chuàng)素養(yǎng)，形成科創(chuàng)積淀。培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

建立廣泛全面的競賽機(jī)制。以電子設(shè)計(jì)競賽為牽引，學(xué)生通過參與競賽，將理論和實(shí)踐融會(huì)貫通，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作和拼搏精神。

創(chuàng)造引導(dǎo)鼓勵(lì)的科研機(jī)會(huì)。依托教師團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的航空航天重大需求的科研課題，吸納優(yōu)秀學(xué)生參與科學(xué)研究，學(xué)生在科研工作中領(lǐng)會(huì)科研精神，掌握科研方法，在高水平論文、發(fā)明專利等方面取得學(xué)術(shù)成果。

學(xué)生可以通過網(wǎng)上預(yù)約，進(jìn)行在線討論交流。還可組建科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，通過自愿參與、自選題目、自定計(jì)劃、自發(fā)協(xié)作及自我評(píng)價(jià)，在平臺(tái)上開展自主創(chuàng)新閉環(huán)研學(xué)活動(dòng)。

2 實(shí)施過程與效果

下面以“電子線路”課程為例，講述課程改革的具體實(shí)施過程?！半娮泳€路”理論課程64學(xué)時(shí)，全部內(nèi)容分割為197個(gè)知識(shí)點(diǎn)視頻，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)視頻不超過15分鐘。學(xué)生注冊(cè)賬號(hào)后需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)預(yù)習(xí)完章節(jié)視頻，可以在課前或課后和教師及其他學(xué)生通過APP進(jìn)行在線討論和交流，如圖5所示。上課后教師根據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況，通過分析、設(shè)計(jì)、問答等環(huán)節(jié)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提高性的講解和討論。學(xué)生可以查看自身學(xué)習(xí)情況及線上成績排名，如圖6所示。

課程的成績考核注重考查學(xué)生全方面表現(xiàn)，包括線上(占比40%)和線下(占比60%)考核兩部分，其中線上成績又分為視頻觀看情況、網(wǎng)上討論情況、訪問數(shù)和課程測試四個(gè)部分。

實(shí)驗(yàn)方面，學(xué)生通過微平臺(tái)，可以自主選擇8個(gè)基礎(chǔ)性和綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題目，成績?cè)u(píng)定通過抽查4個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作為基礎(chǔ)分，此外，通過學(xué)生的代表性實(shí)驗(yàn)作品展示、演示答辯及討論等環(huán)節(jié)可以獲得附加分。

近四年，我校電子技術(shù)系列課程教學(xué)每學(xué)年都涉及到電子信息學(xué)院等8個(gè)學(xué)院17個(gè)專業(yè)的本科生1800余人。SPOC平臺(tái)還以慕課方式對(duì)外開放，課程受益面涵蓋省內(nèi)外(安徽、山東等)高校師生和社會(huì)人員。

圖5 手機(jī)APP應(yīng)用在線討論

圖6 學(xué)生查看自身學(xué)習(xí)情況界面

學(xué)生對(duì)突出自主性的教學(xué)模式改革有清晰理解和高度認(rèn)同，問卷調(diào)查結(jié)果表明：學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式的滿意度高達(dá)94.2%。經(jīng)過新教學(xué)模式培養(yǎng)的本科學(xué)生在課外研學(xué)及學(xué)科競賽中取得了優(yōu)異成績。

3 結(jié)語

通過基于互聯(lián)網(wǎng)+教育的電子技術(shù)系列課程教學(xué)改革，我們建立了“基于SPOC和微平臺(tái)、線上線下有機(jī)結(jié)合”的教學(xué)資源，構(gòu)建了學(xué)生“自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐、自主創(chuàng)新”的教學(xué)模式，并形成了“強(qiáng)化過程考核、激發(fā)主動(dòng)鉆研”的評(píng)價(jià)激勵(lì)機(jī)制。此教學(xué)改革經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐取得了顯著的效果。