電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐

李曉冬　李淑明

[摘 要]課題組分析了電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，根據(jù)該課程特點(diǎn)，探索構(gòu)建了線上線下教學(xué)有機(jī)融合的混合式教學(xué)模式。實(shí)踐證明，新的教學(xué)模式能夠有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);線上線下;混合式教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2019）07-0112-04

電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是我校電子信息、自動(dòng)化、電氣工程等專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)必修課。作為理論課的延伸與拓展，該課程旨在幫助學(xué)生鞏固并加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，熟悉各種常用儀器的正確使用方法，了解各類常用元器件的識(shí)別測試手段，掌握基本電路的測量、分析方法，在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)實(shí)踐操作能力，提升科學(xué)素養(yǎng)。其教學(xué)效果的好壞直接影響到模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)等后繼實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)[1]。

一、傳統(tǒng)電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

（一）課外教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏及時(shí)有效的引導(dǎo)、監(jiān)督、反饋機(jī)制，學(xué)生課外學(xué)習(xí)效果較差，直接影響課堂教學(xué)

課外教學(xué)環(huán)節(jié)是傳統(tǒng)電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的盲區(qū)。我校該課程開設(shè)的對(duì)象為大一學(xué)生，他們的自學(xué)能力普遍較弱，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，再加上缺乏引導(dǎo)、監(jiān)督，課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的質(zhì)量較差。然而，教師卻不能實(shí)時(shí)了解學(xué)生在課外的學(xué)習(xí)狀況和效果，對(duì)于惰性厭學(xué)的學(xué)生不能及時(shí)介入加以警示，對(duì)于苦學(xué)無效的學(xué)生不能及時(shí)答疑解惑，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生不能及時(shí)引導(dǎo)幫助其提升，這些問題帶到課堂上對(duì)課堂教學(xué)活動(dòng)的順利開展造成了較大影響。

（二）課堂教學(xué)環(huán)節(jié)以教師為中心，講授演示時(shí)間偏多，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的時(shí)間偏少，實(shí)驗(yàn)過程重模仿輕探索

我校電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的總學(xué)時(shí)僅為16學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)偏少。教學(xué)內(nèi)容中屬于記憶性質(zhì)的淺層知識(shí)較多，諸如常用儀器的操作使用方法、各種元器件的識(shí)別及其特性測量、每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的注意事項(xiàng)等，教師都需要花費(fèi)不少時(shí)間講解演示，剩余時(shí)間很難組織起有效的研究活動(dòng)，學(xué)生只能亦步亦趨，跟著教師機(jī)械地模仿完成，學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力得不到發(fā)展。

（三）考核評(píng)價(jià)偏重終結(jié)性評(píng)價(jià)，形成性評(píng)價(jià)比例偏低

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績?cè)u(píng)價(jià)以期末考試這樣的終結(jié)性評(píng)價(jià)為主[2]，雖然也有平時(shí)成績這種名義上的形成性評(píng)價(jià)，但能夠及時(shí)提供有診斷性、反饋性的形成性評(píng)價(jià)[3-4]數(shù)據(jù)的其實(shí)不多。教師們更關(guān)心的是類似“在某一次實(shí)驗(yàn)前，有多大比例的學(xué)生按照要求完成了預(yù)習(xí)內(nèi)容？他們各自花了多少時(shí)間在這件事情上？預(yù)習(xí)效果如何？哪些知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)效果比較差？課后復(fù)習(xí)有什么疑問？對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度如何？有哪些需要改進(jìn)的地方？”這些能夠精確描述個(gè)人及群體在日常的學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)行為及其學(xué)習(xí)效果的數(shù)據(jù)，然而這些數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以量化統(tǒng)計(jì) [5]。

二、混合式教學(xué)的內(nèi)涵及優(yōu)勢

混合式教學(xué)是將傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)與線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有機(jī)融合后形成的新的先進(jìn)的教學(xué)模式[6-7]：學(xué)生首先在線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中利用教師精心制作的教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)及測驗(yàn)，隨后再進(jìn)入線下實(shí)體課堂與老師、同學(xué)通過協(xié)作探究進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，最后回到線上進(jìn)行鞏固、拓展。依托“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，混合式教學(xué)既突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式受到的時(shí)間與空間的限制[8]，又解決了純網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中師生分離嚴(yán)重的問題[9]，將教學(xué)活動(dòng)從單一的傳統(tǒng)課堂延伸到課外，有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)擴(kuò)展有效學(xué)習(xí)時(shí)間，協(xié)助教師和學(xué)生改變自身角色，使教師從單純的“知識(shí)傳遞者”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)過程中的“策劃組織者、監(jiān)督引導(dǎo)者”;使學(xué)生從被動(dòng)的“知識(shí)接收者”轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的“知識(shí)獲取者”甚至是“知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者”[10]。

三、電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中存在的問題，結(jié)合混合式教學(xué)的特點(diǎn)，我們對(duì)教學(xué)組織環(huán)節(jié)和評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

（一）教學(xué)組織環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)為 “課前導(dǎo)學(xué)”“課堂研學(xué)”“課后助學(xué)”三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。如圖1所示。

在“課前導(dǎo)學(xué)”環(huán)節(jié)，教師將實(shí)驗(yàn)所用面包板和元器件提前發(fā)放給學(xué)生，并根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，在線上發(fā)布教學(xué)視頻、電子課件、預(yù)習(xí)思考題等課前學(xué)習(xí)資源和任務(wù)。學(xué)生可在課前自由選擇時(shí)間、地點(diǎn)學(xué)習(xí)并搭建電路，完成學(xué)習(xí)任務(wù)后將搭建的電路以視頻或照片形式上傳到線上由教師評(píng)價(jià)打分，最后通過線上預(yù)習(xí)測驗(yàn)檢查預(yù)習(xí)效果，測驗(yàn)成績由系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)判。在此環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)記錄著每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度及學(xué)習(xí)效果，包括每一份教學(xué)視頻、電子課件的觀看時(shí)間、次數(shù)、先后順序，課前電路搭建任務(wù)完成情況，測驗(yàn)成績等，并實(shí)時(shí)向教師和所有學(xué)生公布。教師可根據(jù)反饋的信息為接下來的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)做出必要的調(diào)整，也可通過QQ群向?qū)W生答疑解惑，督促部分后進(jìn)學(xué)生及時(shí)完成課前預(yù)習(xí)任務(wù);學(xué)生則能通過線上預(yù)習(xí)測驗(yàn)、教師評(píng)價(jià)、班級(jí)同學(xué)的學(xué)習(xí)情況、QQ群上的師生和生生交流，了解自身學(xué)習(xí)問題，提升預(yù)習(xí)質(zhì)量。

在“課堂研學(xué)”環(huán)節(jié)，教師首先根據(jù)學(xué)生在“課前導(dǎo)學(xué)”環(huán)節(jié)暴露的問題進(jìn)行有針對(duì)性的授課與輔導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成基本實(shí)驗(yàn)電路的測試任務(wù)。由于大部分淺層教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)遷移到課前完成，教師可以抽出更多的時(shí)間開展課堂研討等深度教學(xué)活動(dòng)。例如，在直流電路實(shí)驗(yàn)中，組織學(xué)生討論研究疊加定理、基爾霍夫定律、戴維南定理的適用條件，并引導(dǎo)他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)證明自己的推測;在動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)中向?qū)W生展示RC電路的濾波特性，帶領(lǐng)他們利用RC電路設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的低通或高通濾波器;在正弦電路實(shí)驗(yàn)中，與學(xué)生共同探討利用所學(xué)知識(shí)測量未知電容、電感大小的方法;在諧振電路實(shí)驗(yàn)中，與學(xué)生一起研究諧振電路的升壓特性，了解其在升壓電路、無線充電場合中的應(yīng)用。

在“課后助學(xué)”環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，再回到線上完成課后小測驗(yàn)，檢驗(yàn)其對(duì)本次實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，然后依照個(gè)人能力和興趣，自由選擇學(xué)習(xí)線上發(fā)布的課外拓展知識(shí)或選做實(shí)驗(yàn)。選做實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自主設(shè)計(jì)測量步驟，完成數(shù)據(jù)測量，相關(guān)內(nèi)容以視頻、圖片的形式自行上傳到線上且面向班級(jí)所有人公開展示，教師、學(xué)生自己及其他同學(xué)均可參與評(píng)價(jià)打分。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生線上的學(xué)習(xí)行為和評(píng)價(jià)仍由線上系統(tǒng)自動(dòng)記錄，教師、學(xué)生仍然通過QQ群進(jìn)行溝通交流。

（二）評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)

為了客觀、全面、及時(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)和效果，為教師提供有診斷性的數(shù)據(jù)，有效激勵(lì)學(xué)生，我們對(duì)原有評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了完善與擴(kuò)展。在考慮可操作性的前提下，適當(dāng)增加了形成性評(píng)價(jià)項(xiàng)目比重，具體內(nèi)容見表1，主要增加了學(xué)生線上學(xué)習(xí)的參與度、課前與課后線上測驗(yàn)、應(yīng)用創(chuàng)新能力等評(píng)價(jià)項(xiàng)目。評(píng)價(jià)方式上除了傳統(tǒng)的教師評(píng)價(jià)，還引入了線上系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)判、學(xué)生自評(píng)與互評(píng)?？紤]到學(xué)生能力和評(píng)價(jià)的公正性，學(xué)生自評(píng)與互評(píng)所占比例不宜過高，在應(yīng)用創(chuàng)新能力項(xiàng)目中，自評(píng)占20%，互評(píng)占10%，70%的評(píng)價(jià)成績?nèi)杂山處煱芽?。同時(shí)，整個(gè)評(píng)價(jià)內(nèi)容必須在第一次實(shí)驗(yàn)課上向?qū)W生公布，評(píng)價(jià)過程及數(shù)據(jù)要保證實(shí)時(shí)性和透明性，教師和學(xué)生能夠隨時(shí)隨地查看評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，為教與學(xué)的及時(shí)反饋和調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。

四、電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式的實(shí)踐與效果

我們于2017～2018學(xué)年第2學(xué)期隨機(jī)選擇了我校電氣工程、自動(dòng)化、電子信息、生物醫(yī)學(xué)工程四個(gè)專業(yè)2017級(jí)部分班級(jí)135名學(xué)生開展了試點(diǎn)教學(xué)。線上教學(xué)平臺(tái)選用的是藍(lán)墨云班課，這是一款優(yōu)秀的免費(fèi)移動(dòng)教學(xué)APP，具有豐富的功能。利用該軟件，教師可以便捷地管理自己的實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)現(xiàn)在線發(fā)布教學(xué)視頻、課件，布置批改作業(yè)，推送測驗(yàn)，組織討論，自評(píng)與互評(píng)等線上教學(xué)活動(dòng)，如圖2所示。藍(lán)墨云班課還能自動(dòng)跟蹤記錄學(xué)生在線上的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)成效，為考核評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐，所有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)教師和學(xué)生實(shí)行雙向透明，方便師生利用反饋數(shù)據(jù)診斷教與學(xué)過程中遇到的共性或個(gè)性問題，以及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，如圖3所示。同時(shí)，我們還建立了教學(xué)交流QQ群，作為課外教學(xué)環(huán)節(jié)的溝通渠道。

在整個(gè)教學(xué)實(shí)施過程中，可以感受到試點(diǎn)班學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與學(xué)習(xí)質(zhì)量都明顯高于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的平行班學(xué)生。學(xué)期結(jié)束后我們向試點(diǎn)班135名學(xué)生發(fā)放了問卷調(diào)查，回收有效問卷126份，占93.3%。在有效問卷中，79.4%的學(xué)生認(rèn)同新的教學(xué)模式，認(rèn)為該模式能夠有效地激勵(lì)自己進(jìn)行有針對(duì)性的主動(dòng)學(xué)習(xí);91.3%的學(xué)生對(duì)基于QQ群的教學(xué)互動(dòng)交流方式持歡迎態(tài)度;80.2%的學(xué)生對(duì)評(píng)價(jià)體系較為滿意。同時(shí)，我們還對(duì)試點(diǎn)班與平行班的期終考試成績進(jìn)行了對(duì)比，如圖4所示，可以看到，各專業(yè)試點(diǎn)班的成績均顯著高于平行班，總體平均成績提升9.6%，具體各專業(yè)成績提升比例分別為：電氣工程專業(yè)7.9%，電子信息專業(yè)15.9%，自動(dòng)化專業(yè)9.5%，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)5.2%。

實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)類課程引入混合式教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，降低教師重復(fù)性教學(xué)勞動(dòng)量，增進(jìn)師生交流互動(dòng)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程“以教師為中心”的教學(xué)模式向“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變提供了新的思路和解決途徑。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]