“互聯(lián)網(wǎng)+”時代《電路與模擬電子技術(shù)》課程混合教學(xué)模式研究

王昕 周明月 陳戈珩 翟雙 于微波

摘? 要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下，對傳統(tǒng)教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)進(jìn)行了分析，將二者結(jié)合充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，構(gòu)建了《電路與模擬電子技術(shù)》課程的混合教學(xué)模式。詳細(xì)介紹了混合教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實踐及效果，并對目前翻轉(zhuǎn)課堂存在的問題給出了應(yīng)對措施。教學(xué)實踐證明，這些改革和探索取得了較好的教學(xué)效果，可以有效地提高學(xué)生的電路分析、設(shè)計和應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;電路與模擬電子技術(shù);混合教學(xué)模式;翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）09-0016-04

Abstract： In the age of Internet plus， the traditional teaching and flipped classroom teaching are analyzed， and are combined to give full play to their respective advantages. The hybrid teaching mode based on flipped classroom is designed. The process of teaching mode， teaching design and teaching effect are introduced in detail， and the countermeasures are given to solve the problems of the flipped classroom currently. Teaching practice has proved that these reforms and explorations have achieved good teaching results and can effectively improve students' ability in circuit analysis， design and application.

Keywords： internet plus; circuits and analogue electronics; hybrid teaching modes; flipped classroom

隨著信息和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，教育信息化程度不斷提高。2011年，美國青年教育家Salman Khan在TED會議上提出了“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方法，引起了廣大教育工作者的關(guān)注。隨后翻轉(zhuǎn)課堂很快在美國流行起來，并影響了全世界[1，2]。為了積極推進(jìn)我國“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展，國家教育部在2018年4月13日發(fā)布了《教育信息化2.0行動計劃》，計劃指出到2022年建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺，努力構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的人才培養(yǎng)新模式。在此背景下，“翻轉(zhuǎn)課堂”與“混合教學(xué)”也一度成為了研究熱點。目前國內(nèi)對翻轉(zhuǎn)課堂的研究主要集中在教學(xué)模式探討及教學(xué)設(shè)計、與傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)效果相比較等[3]。

“電路與模擬電子技術(shù)”課程是根據(jù)計算機專業(yè)特點，把“電路分析”和“模擬電子技術(shù)”整合成一體的一門重要的硬件基礎(chǔ)課。是“數(shù)字邏輯電路”、“計算機組成原理”、“微機原理”等課程的先導(dǎo)課程。對該課程掌握程度的好壞直接影響到后續(xù)計算機專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。目前傳統(tǒng)教學(xué)中存在三個主要問題。1. “內(nèi)容多，課時少”。這種現(xiàn)象在很多大學(xué)都普遍存在。如何在有限的時間內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量？尋找新的教學(xué)模式才是解決之道。2. “灌疏式的教學(xué)”模式。這種模式下的老師教得很累，而學(xué)生也聽得疲憊不堪，對學(xué)習(xí)容易產(chǎn)生厭倦。學(xué)生和老師很少有時間進(jìn)行互動，學(xué)生不能得到充分有效的指導(dǎo)。3. 強調(diào)理論，忽視實踐。注重理論知識教學(xué)，不注重工程實踐能力的培養(yǎng)。目前對該門課程如何進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂實踐尚未有相關(guān)文獻(xiàn)參考。為了有效解決這些問題，結(jié)合我校實際教學(xué)情況，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的新型混合教學(xué)模式。

一、基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式設(shè)計

翻轉(zhuǎn)課堂仍然保留著信息傳遞和知識內(nèi)化的兩個步驟[4]。然而，與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相反，它將信息傳遞的過程置于課堂之外，主要通過授課視頻和音頻材料，由學(xué)生自己完成課程的學(xué)習(xí)。而知識內(nèi)化通過課堂教學(xué)來完成。“翻轉(zhuǎn)”讓學(xué)生能夠控制自己學(xué)習(xí)的節(jié)奏，也體現(xiàn)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動性、積極性和創(chuàng)造性[5]。但對于“電路與模擬電子技術(shù)課程”來說，完全復(fù)制國外的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式并不合適。多年的教學(xué)經(jīng)驗表明，并不是所有的課程內(nèi)容都適合翻轉(zhuǎn)。因為有的知識點抽象，原理復(fù)雜，學(xué)生很難理解和掌握其內(nèi)涵，尤其是模擬電子技術(shù)部分的內(nèi)容，如半導(dǎo)體器件和晶體管放大電路等。這時“精講多練”的傳統(tǒng)教學(xué)方法是解決此問題的有效途徑。因此，有必要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，對不適合翻轉(zhuǎn)教學(xué)的內(nèi)容仍然采用傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式。而對電路的基本定理、定律等適用于翻轉(zhuǎn)的內(nèi)容，則采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式?；谝陨戏治?，構(gòu)建了“傳統(tǒng)課堂+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合教學(xué)模式，混合教學(xué)總體框架如圖1所示。

（一）教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

實施混合教學(xué)模式首先要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類，分為“翻轉(zhuǎn)”與“不翻轉(zhuǎn)”兩部分。對不適合翻轉(zhuǎn)教學(xué)的內(nèi)容依然采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，對適合翻轉(zhuǎn)的教學(xué)內(nèi)容則采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容的分類結(jié)果如表1所示，從表1可以看出，在本門課中，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的內(nèi)容約占整個課程內(nèi)容的50%。

表1 教學(xué)內(nèi)容分類

（二）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

為了更好地實施翻轉(zhuǎn)課堂，我們從三個教學(xué)環(huán)節(jié)出發(fā)對教學(xué)過程進(jìn)行了精心設(shè)計，包括：課前、課中、課后。如圖1所示。

1. 上課前

首先制作授課視頻、電子課件、在線測試題庫等混合教學(xué)資源，然后選擇課程支持平臺，我們選擇了本校引進(jìn)的 “超星爾雅”課程平臺。將混合教學(xué)資源上傳到該在線支持平臺上，并在該平臺上設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)并發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)通知，建立在線討論。對學(xué)生進(jìn)行分組，翻轉(zhuǎn)課堂上一共30個學(xué)生，5個學(xué)生一組，一共是6個小組。教師在學(xué)習(xí)平臺上可以進(jìn)行教學(xué)監(jiān)控，收集學(xué)生的在線學(xué)習(xí)信息。學(xué)生可以利用平臺上發(fā)布的混合教育資源進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，并完成在線測試，以小組為單位進(jìn)行課前討論，并記錄遇到的問題。

2. 上課時

在課堂上，教師通過學(xué)生的課前在線學(xué)習(xí)情況，提取課程的重點和疑點進(jìn)行講解，并設(shè)計課堂訓(xùn)練項目，讓學(xué)生進(jìn)行分析和討論。通過研討式學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等方式的結(jié)合，完成課堂訓(xùn)練項目。其中，探究性學(xué)習(xí)可以有效激發(fā)學(xué)生的求知欲。在探究過程中，學(xué)生的自主思維和批判性思維將得到更好的體現(xiàn)。無論探究的結(jié)果如何，探究過程都一定會給學(xué)生帶來莫大的好處[6]。探究過程可以通過設(shè)計一些有針對性的、有啟發(fā)性的、開放式的問題。通過提問，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中獲取知識和發(fā)展能力。從實際生產(chǎn)和生活中提取的問題更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3. 下課后

在課后拓展階段，老師安排學(xué)生的課后作業(yè)或?qū)W習(xí)任務(wù)，進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的知識。小組成員定義自己的分工，查閱資料并進(jìn)行討論。必要時，他們可以利用網(wǎng)絡(luò)資源完成作業(yè)。在這個階段，學(xué)生可以反思存在的問題，以增進(jìn)他們對所學(xué)知識的理解。教師還可以在線發(fā)布實訓(xùn)項目，讓學(xué)生在實驗室動手操練，并利用零碎時間指導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)他們的知識和技能遷移以及分析和解決實際問題的工程實踐能力，真正做到“學(xué)以致用”。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)具體實踐

下面以“電壓比較器”這節(jié)課為例介紹翻轉(zhuǎn)課堂的具體實踐過程。課前，自行錄制該節(jié)課的授課視頻，并制作電子課件上傳到教學(xué)平臺供學(xué)生在線學(xué)習(xí)。在闡述電壓比較器工作原理時，利用Flash Player軟件開發(fā)了動畫并嵌入到PPT里，在該動畫中，學(xué)生通過滑動滾動條給比較器選擇不同的輸入和輸出電壓值，通過點擊“輸出波形”按鈕即可觀看比較器的輸出波形。該動畫可以更好地幫助學(xué)生正確理解比較器的工作原理，并且使得學(xué)習(xí)過程更加生動有趣。課前還根據(jù)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)布置了由淺入深的在線測試題。1. 比較器是否引入了反饋？2. 比較器工作在線性放大區(qū)還是飽和區(qū)？3. 給出四種不同比較器構(gòu)成的電路，求出每個比較器電路輸出電壓值的大??？4. 比較器有幾種？哪種抗干擾能力強？這幾個問題層層深入，前面兩個問題用于考核學(xué)生是否基本了解了比較器的工作原理。正確回答了第一個問題，第二個問題也就迎刃而解。第三個問題則要求學(xué)生在理解原理的基礎(chǔ)上會進(jìn)行比較器的分析計算。第四個問題則要求學(xué)生深入理解不同比較器的性能。最后拋出課堂討論話題“比較器在實際中有哪些典型應(yīng)用？”，要求學(xué)生以小組為單位分工協(xié)作，查閱資料，為課堂討論匯報做準(zhǔn)備?？梢姡詈蟮挠懻撛掝}上升到了實際應(yīng)用的場合，直達(dá)教學(xué)的最終目標(biāo)-活學(xué)活用。學(xué)生帶著問題去思考，既可以檢驗他們對知識的理解程度，也培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考的能力。

在翻轉(zhuǎn)課堂上，首先對課程重點難點內(nèi)容進(jìn)行了梳理，然后解答學(xué)生在教學(xué)平臺上留言提出的共性問題，并對在線測試中錯誤較多的題目進(jìn)行答疑解惑。在線測試的第三道題目，求比較器輸出電壓值，有一些同學(xué)總是把輸出電壓的正負(fù)號寫錯，這是對理想運放的電壓傳輸特性記錯導(dǎo)致。通過幫助學(xué)生總結(jié)規(guī)律，即比較器“+”端輸入電壓大，則輸出為正，反之“-”端輸入電壓大，則輸出為負(fù)，很好地避免了類似問題的發(fā)生。接下來組織學(xué)生對課前留的討論話題進(jìn)行分組匯報，每個小組隨機選擇一名同學(xué)進(jìn)行發(fā)言。隨后教師對每個小組的討論結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和評價（評價也可以由各小組互相評價完成）。在了解了比較器的典型應(yīng)用基礎(chǔ)上，再給出由比較器和其他學(xué)過的電子元件構(gòu)成的電冰箱電子溫度控制電路，讓各小組進(jìn)行課堂現(xiàn)場討論，說明該電路的工作原理及比較器在該電路中的作用。通過分析實際案例培養(yǎng)學(xué)生獨立探索能力及綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。討論完畢各小組分別選派一名同學(xué)到講臺上對著電路圖進(jìn)行講解。每組匯報完畢，各小組可以發(fā)表不同意見并進(jìn)行辯論。討論時教師也參與其中并對學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)，最后對各小組討論的結(jié)果進(jìn)行評價。

課后，給學(xué)生留書面作業(yè)習(xí)題和拓展性訓(xùn)練項目。在課后擴(kuò)展階段，書面作業(yè)可以鞏固所學(xué)的知識。而拓展性訓(xùn)練則可以更好地鍛煉學(xué)生的工程實踐能力，團(tuán)隊協(xié)作能力及對知識和技能遷移的能力。拓展性訓(xùn)練項目要求學(xué)生親自動手制作一個簡易溫度監(jiān)控報警裝置，要求當(dāng)溫度超過給定值時，報警指示燈亮。老師給定溫度傳感器的型號，比較器和其他元件由學(xué)生自己選擇，電路也由學(xué)生自行設(shè)計。課后教師利用零散時間對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和答疑。學(xué)生們很樂于參與動手實踐，這激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了他們解決實際問題的能力。

（四）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式存在的問題及應(yīng)對措施

1. 缺乏學(xué)習(xí)主動性的學(xué)生學(xué)習(xí)效果差

應(yīng)對措施：每次翻轉(zhuǎn)課堂的分組都采用隨機分組的方式，討論時也隨機選擇主講人代表本小組進(jìn)行匯報，這樣小組里的每個成員都不能懈怠，因為直接影響到本小組全體成員的成績。而且，教師也可以隨機選擇主講內(nèi)容，讓學(xué)生講。這樣就需要學(xué)生對所學(xué)過的知識點融會貫通，對學(xué)生起到很好的監(jiān)督作用。另外教師在課程的學(xué)習(xí)平臺上隨時監(jiān)控學(xué)生的在線學(xué)習(xí)進(jìn)度，對進(jìn)度差的同學(xué)給予及時提醒。

2. 大班教學(xué)環(huán)境下的翻轉(zhuǎn)課堂難以實施

應(yīng)對措施：國內(nèi)工科大學(xué)授課以合班大課居多，幾乎都在百人以上。而翻轉(zhuǎn)課堂只適合小規(guī)模班級[7]，因為學(xué)生多了即不方便分組管理，師生之間在有限的時間內(nèi)也無法進(jìn)行正常有效的溝通。目前在本學(xué)院學(xué)習(xí)“電路與模擬電子技術(shù)”課程的學(xué)生一共有四個班120多人。由兩名教師授課，每個教師教2個班（共60多人）。如果5個學(xué)生一個小組，60多人至少要分出12個組，顯然這會影響翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果。為了解決這個問題，我們在實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的時候，采取兩名教師互相配合共同完成翻轉(zhuǎn)教學(xué)的手段。通過跟教務(wù)處協(xié)商，安排兩名授課教師的上課時間不沖突。當(dāng)其中一位教師實施翻轉(zhuǎn)教學(xué)時，另一位教師也參與授課，兩位教師每人各負(fù)責(zé)1個班級，在不同的教室同時開展翻轉(zhuǎn)教學(xué)。這樣就有效解決了學(xué)生人數(shù)多而不利于翻轉(zhuǎn)的難題。

（五）“互聯(lián)網(wǎng)+”在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的輔助作用

即使在不進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的“傳統(tǒng)教學(xué)”中，也可以通過“互聯(lián)網(wǎng)+”提高傳統(tǒng)課堂的教學(xué)效率。超星公司開發(fā)了一款名為“超星學(xué)習(xí)通”的手機APP軟件，師生用手機共同下載該軟件后，教師就可以利用該軟件有效地干預(yù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，提高教學(xué)效率。例如教師可以通過“學(xué)習(xí)通”在上課前一天發(fā)布課前預(yù)習(xí)任務(wù)和授課PPT，讓學(xué)生預(yù)覽。該軟件可以有效地完成對學(xué)生的實時監(jiān)控，看他們是否閱讀了預(yù)習(xí)任務(wù)，這樣就可以對學(xué)生平時表現(xiàn)進(jìn)行客觀的評估。而下課后教師將核心知識點制作成十幾分鐘左右的微視頻上傳供學(xué)生反復(fù)觀看，提高學(xué)習(xí)效率。更有吸引力的是“學(xué)習(xí)通”提供了“考勤”功能。對于傳統(tǒng)課堂的大班授課，考查學(xué)生出勤率都是由老師課堂點名來完成，由于學(xué)生人數(shù)多，一般要浪費10分鐘左右的上課時間，約占一節(jié)課的20%，效率很低。而利用“學(xué)習(xí)通”的考勤功能，點名瞬間完成，顯著提高了教學(xué)效率。

二、考試方式改革

對學(xué)生學(xué)習(xí)成績的評估，傳統(tǒng)的測評方法只依賴于期末試卷的成績，忽略學(xué)習(xí)過程的評估和實踐能力評價。而“電路與模擬電子技術(shù)”課程具有很強的工程應(yīng)用背景。因此，應(yīng)該建立新的多元化的考核方式。如圖2所示?；诜D(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式更有利于對學(xué)生進(jìn)行客觀評價。在翻轉(zhuǎn)課堂上的討論交流環(huán)節(jié)可以體現(xiàn)出學(xué)生課堂的參與度和團(tuán)隊合作意識。學(xué)生在拓展訓(xùn)練中的研究方法和訓(xùn)練成果，例如課外電子產(chǎn)品小制作等可以體現(xiàn)學(xué)生的動手能力并反映學(xué)生分析、解決實際問題的能力。學(xué)生的學(xué)習(xí)行為可以通過在線學(xué)習(xí)時間來體現(xiàn)，系統(tǒng)自動記錄學(xué)習(xí)時長，教師可以隨時通過系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)了解學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況，從而對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度做出客觀評價。在線測試可以記錄學(xué)生完成作業(yè)的情況。圖2可以看出這種多樣化的評價方法可以更好地反映學(xué)生的整體素質(zhì)。

三、教學(xué)實踐的效果

自從采用混合教學(xué)模式授課以來，取得了較好的教學(xué)效果。為了和傳統(tǒng)教學(xué)模式做對比，分別采用混合教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式對兩個不同班級的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。經(jīng)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的班級期末考試平均得分為75.63分，而采用混合教學(xué)模式的班級平均成績達(dá)到85.78分。如表2所示，對比結(jié)果表明，混合教學(xué)模式的教學(xué)效果要優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。不僅如此，在實施混合教學(xué)模式以后，計算機專業(yè)的學(xué)生在授課教師指導(dǎo)下還獲得了本校大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎，對計算機專業(yè)方向的學(xué)生來說，以前是很難獲得電子大賽獎項的。這說明混合教學(xué)模式讓學(xué)生的工程實踐能力也得到了提高。

四、結(jié)束語

基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式將學(xué)生作為主體，真正提高了學(xué)習(xí)的主動性并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力?；旌辖虒W(xué)模式是強調(diào)“以學(xué)生為本”的教學(xué)模式，學(xué)生的課外學(xué)習(xí)時間有所增加，教學(xué)效果和教學(xué)滿意度都得到了提高。教學(xué)實踐結(jié)果表明混合教學(xué)模式在一定程度上激發(fā)了學(xué)生的好奇心和探索欲望，更好地鍛煉了學(xué)生的工程實踐能力，很好地解決了“內(nèi)容多、時間少”的矛盾，讓教師和學(xué)生都能從中受益。

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