“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程的線上線下混合式教學(xué)模式改革與實(shí)踐

崔旭晶 魏英姿 石征錦

（1.沈陽理工大學(xué) 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，沈陽 110159；2.沈陽理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，沈陽 110159）

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，線上線下混合式教學(xué)模式的探索引起了高校師生的極大興趣，給目前課程教學(xué)改革注入了新的活力和希望。線上教學(xué)從2012年興起的“MOOC風(fēng)暴”開始，引發(fā)了在線學(xué)習(xí)的新熱潮。但是，近幾年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive Open Online Course，MOOC）的應(yīng)用效果并不樂觀，如高輟學(xué)率問題嚴(yán)重、平臺(tái)管理費(fèi)用太高等[1]。針對這種情況，繼MOOC之后出現(xiàn)了小規(guī)模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）。它擁有MOOC在線學(xué)習(xí)所具備的特征，又規(guī)避了一些缺點(diǎn)，因此SPOC開始替代MOOC某些功能，正在邁入后MOOC時(shí)代[2]。除此之外，目前還有微課、PPT、動(dòng)畫等形式。這些線上視頻公開課的使用為翻轉(zhuǎn)課堂（Flip Classroom）的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)對線下課堂教學(xué)提出了新的更高要求。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型的線下教學(xué)形式，實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)教學(xué)模式的顛覆和革新[3]。

本文就沈陽理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)主干課——“集成電路原理與設(shè)計(jì)”，做線上線下混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)與實(shí)施的詳細(xì)介紹。其中，線上線下混合式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)分為線上課堂設(shè)計(jì)、線下課堂設(shè)計(jì)和考核體系設(shè)計(jì)3個(gè)模塊。在這3個(gè)模塊中，線上是線下學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和前提，線下是線上學(xué)習(xí)的鞏固和提高，考核是線上線下學(xué)習(xí)過程的綜合評(píng)價(jià)。三者互相融合，給學(xué)生提供了一個(gè)多維、立體的學(xué)習(xí)環(huán)境。

1 線上線下混合式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

1.1 線上課堂教學(xué)采用各種網(wǎng)絡(luò)在線平臺(tái)

線上資源是開展混合式教學(xué)的前提，把傳統(tǒng)的課堂講授通過視頻上線的形式前移，給予學(xué)生充分的個(gè)性化學(xué)習(xí)時(shí)間，讓學(xué)生帶著知識(shí)基礎(chǔ)走進(jìn)課堂，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。隨著互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、人工智能的快速發(fā)展，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)資源豐富。同時(shí)，國家和各省市在積極推行精品課程建設(shè)，共享各類教學(xué)資源，使得各種慕課、微課、視頻、PPT以及動(dòng)畫等可以免費(fèi)獲得或收取部分費(fèi)用。各種教學(xué)平臺(tái)應(yīng)有盡有，線上教學(xué)擁有越來越廣闊的發(fā)展空間?，F(xiàn)在的大學(xué)生基本上都有電腦筆記本、智能手機(jī)等電子設(shè)備，學(xué)過計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)課程，稍加培訓(xùn)就可以上手。大學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上的自主學(xué)習(xí)相比于教師枯燥的課堂講授，更具趣味性和靈活性，更有助于學(xué)生接受。而在線下的真實(shí)課堂上，教師講授的部分側(cè)重于重點(diǎn)、難點(diǎn)或者在線學(xué)習(xí)過程中學(xué)生反饋的共性問題。

1.2 線下課堂教學(xué)采用SPOC環(huán)境下翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式

在SPOC環(huán)境下，通過線上課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握了有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。在線下課堂上，教師在完成有關(guān)學(xué)習(xí)檢查、查漏缺補(bǔ)、解決重點(diǎn)難點(diǎn)和共性問題后，將進(jìn)行精心設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)活動(dòng)。這時(shí)教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步鞏固和靈活應(yīng)用在線學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)，有助于利用課堂實(shí)現(xiàn)更高的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生在認(rèn)知層面實(shí)現(xiàn)了智慧學(xué)習(xí)，而不是只注重學(xué)生是否坐在教室里認(rèn)真聽課與記筆記，也就是“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)[4]。在這種顛覆性教學(xué)模式下，教師和學(xué)生的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)換，即學(xué)生成為課堂的主體。在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師需要精心設(shè)計(jì)課堂內(nèi)容，構(gòu)建深度知識(shí)，而學(xué)生需要高度參與，互助合作[5]。

1.3 實(shí)行線上和線下混合式教學(xué)評(píng)估體系

1.3.1 線上線下混合式教學(xué)的測試和作業(yè)設(shè)計(jì)

在線上課堂中，教師將視頻資源置于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。學(xué)生在課前的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上觀看視頻資源，完成基本知識(shí)的在線測試和作業(yè)。教師通過網(wǎng)上評(píng)價(jià)系統(tǒng)反饋的學(xué)習(xí)情況，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

在線下課堂中，測試和作業(yè)安排主要是檢查學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果，鞏固線上學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高對知識(shí)的靈活應(yīng)用能力。上課前要有短時(shí)間的小測試，課中和課后作業(yè)設(shè)計(jì)要多樣化，內(nèi)容涵蓋面更加豐富，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，提高學(xué)生的自主探究、自主創(chuàng)新能力[6]。

1.3.2 線上線下混合式教學(xué)評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)

線上線下混合式教學(xué)評(píng)估系統(tǒng)分為線上評(píng)估和線下評(píng)估兩部分。線上評(píng)估系統(tǒng)一般網(wǎng)上資源自帶，屬于自動(dòng)在線評(píng)估，包括學(xué)生線上測試、練習(xí)、作業(yè)等記分，以及出勤、學(xué)習(xí)時(shí)長、互動(dòng)交流等情況。線下評(píng)估系統(tǒng)由教師團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，需涵蓋學(xué)生各方面表現(xiàn)，包括學(xué)生線下的測試與作業(yè)成績、分組學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、實(shí)踐中體現(xiàn)出的個(gè)人動(dòng)手能力與創(chuàng)新思想等。最后，教師根據(jù)各種評(píng)估結(jié)果得出學(xué)生的最終成績。

整個(gè)線上線下考核的各方面占比要合理。線上自主學(xué)習(xí)考核所占比重應(yīng)該適中，不要過重，做到既不增加學(xué)生專業(yè)課程的課外負(fù)擔(dān)，又能夠吸引學(xué)生積極參與線上學(xué)習(xí)。線下以學(xué)生為主體的小組學(xué)習(xí)考核應(yīng)該占有稍大比例，以重點(diǎn)考察學(xué)生的專業(yè)技能掌握情況和實(shí)際應(yīng)用水平的能力。此外，考試占比要適中。教師要把握好教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容與學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容相一致，學(xué)生的作業(yè)和測試內(nèi)容與考試內(nèi)容相一致，以考試為手段來促使學(xué)生掌握知識(shí)和提高能力。

2 線上線下混合式教學(xué)模式的具體實(shí)施

“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程是沈陽理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)主干課。它涉及知識(shí)面廣，涵蓋理論課程較多，是多種學(xué)科交叉的綜合性科目。由于該課程在本專業(yè)的重要性，自開設(shè)以來備受重視。但是，由于教學(xué)內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少，專業(yè)知識(shí)難度較大，采用傳統(tǒng)講授式教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，實(shí)際應(yīng)用能力差，教學(xué)效果不太理想。為了提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，在2017級(jí)、2018級(jí)中采用線上線下混合式教學(xué)模式改革。線上“集成電路原理與設(shè)計(jì)”作為省級(jí)精品資源共享課、“超星”金課網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等已經(jīng)上線，可以方便使用。線上授課資源能夠得到保障，提升了課程品質(zhì)。線下采用SPOC環(huán)境下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，打破了傳統(tǒng)的教師授課式教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性，探索了創(chuàng)新型高質(zhì)量人才的培養(yǎng)途徑。

2.1 圍繞本課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱分兩條主線實(shí)施教學(xué)過程

2.1.1 教師主線

教師在整個(gè)教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用體現(xiàn)在課前、課中、課后以及線上、線下的教學(xué)安排。在課前，教師要進(jìn)行全面合理的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，并提出問題和布置任務(wù)。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)要圍繞本課程的教學(xué)大綱和有關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行安排。問題設(shè)計(jì)要考慮所提問題的難度及學(xué)生對問題的認(rèn)可度，讓學(xué)生對問題感興趣并有愿望去努力解決。在課中，教師需要導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)并指導(dǎo)學(xué)生怎樣學(xué)、怎樣做的經(jīng)驗(yàn)和技巧。課后教師要進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。線上教師及時(shí)發(fā)布教學(xué)資源、作業(yè)、測試和評(píng)價(jià)結(jié)果，督促完成各項(xiàng)任務(wù)，關(guān)注學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題。線下教師先進(jìn)行小測試，檢查學(xué)生線上的學(xué)習(xí)情況。該過程時(shí)間不超過10 min，可以是口頭提問檢查或者筆試，然后分析線上學(xué)習(xí)遇到的共性問題，解決重點(diǎn)難點(diǎn)問題，指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法和介紹經(jīng)驗(yàn)技巧，包括實(shí)踐環(huán)節(jié)操作、報(bào)告書和論文的選題、內(nèi)容及文本格式等。

2.1.2 學(xué)生主線

學(xué)生可以在多種終端設(shè)備上，如電腦筆記本、手機(jī)App，隨時(shí)隨地參與教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生課前線上觀看學(xué)習(xí)內(nèi)容并完成作業(yè)、練習(xí)和測試題，了解需要解決的問題，思考解決方法，為線下課堂學(xué)習(xí)準(zhǔn)備資料。課中通過教師導(dǎo)入知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)小組間互動(dòng)互助，探索解決問題的方法。課后線上完成問題任務(wù)，鞏固和拓展知識(shí)，糾正不足，提出新的問題，進(jìn)一步發(fā)散學(xué)生的思維，提升其實(shí)踐能力。

2.2 教學(xué)評(píng)價(jià)和考核的實(shí)施

教學(xué)評(píng)價(jià)采用線上和線下多元化評(píng)價(jià)方式，充分注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程而不是只看考試結(jié)果。教師通過線上、線下評(píng)價(jià)系統(tǒng)和期末考試成績，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。線上評(píng)價(jià)采用自動(dòng)在線評(píng)估系統(tǒng)，包括學(xué)生的出勤次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長、在線討論、互動(dòng)交流等表現(xiàn)，以及線上作業(yè)、練習(xí)、測試等記分情況。線下評(píng)價(jià)包括教師評(píng)價(jià)

和自我評(píng)價(jià)，反映學(xué)生的各方面表現(xiàn)，包括學(xué)生在小組學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、任務(wù)完成情況、生生及師生探討問題、線下大作業(yè)成績等。尤其是學(xué)生在實(shí)踐過程中表現(xiàn)出的分析問題和解決問題能力、實(shí)際動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新性等，要予以重點(diǎn)考察和評(píng)價(jià)。線上和線下評(píng)價(jià)反映了學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，應(yīng)該占據(jù)成績的主要部分。

考核方式包括線上評(píng)價(jià)、線下評(píng)價(jià)和期末考試3個(gè)部分，各部分占比分別為30%、40%和30%。

3 結(jié)語

針對大學(xué)傳統(tǒng)式講授教學(xué)弊端，結(jié)合“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)現(xiàn)狀，對于課程涉及理論內(nèi)容多、課堂時(shí)間不夠、學(xué)生積極性不高以及實(shí)際應(yīng)用能力差等問題，改革傳統(tǒng)的教師填鴨式講授方法，采取翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式，做到以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)。這種方式減少了教師大量的基礎(chǔ)性重復(fù)授課時(shí)間，增加了學(xué)生的有效學(xué)習(xí)時(shí)間，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、實(shí)踐活動(dòng)的積極性和創(chuàng)新性，達(dá)到以學(xué)生為主的深度學(xué)習(xí)和師生互動(dòng)的智慧學(xué)習(xí)。這次教學(xué)改革提升了課程品質(zhì)，提高了教學(xué)質(zhì)量，且學(xué)生的學(xué)習(xí)得到了客觀公正的評(píng)價(jià)，取得了良好的教學(xué)效果。