“講一練二考三”在“電子技術(shù)”線上教學(xué)中的探索

馮 雙， 李 周， 雷家興， 湯 奕

(東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 江蘇 南京 210096)

0 引言

2020年初，一場突如其來的新冠肺炎疫情席卷全球，在此背景下，世界各國的高校紛紛調(diào)整自己的課程安排，將部分或全部課程轉(zhuǎn)為線上教學(xué)[1][2]。我國由于疫情發(fā)現(xiàn)較早，在一月底教育部就提出“停課不停教，停課不停學(xué)”的精神，高等院校緊急響應(yīng)，采用了線上教學(xué)的模式。

而美國因為新冠肺炎單日新增確診病例數(shù)居高不下，哈佛大學(xué)在七月初宣布的2020年秋季學(xué)習(xí)教學(xué)安排中表示，將在線開通所有大學(xué)課程。由于疫情防控需要，并結(jié)合學(xué)校資源，我國部分高校的一些學(xué)生或一些課程在秋季學(xué)期仍然需要采用線上教學(xué)模式，線上教學(xué)的課程建設(shè)任務(wù)比以往更加的迫切[3]。

作為信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的重要環(huán)節(jié)和橋梁，電子技術(shù)在各個應(yīng)用領(lǐng)域都為提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)社會建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐。因此，作為針對工科非電類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，“電子技術(shù)課程”的重要性日益上升。然而，一方面，“電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容同時涵蓋了模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的知識，教學(xué)內(nèi)容多，且知識點分散[4]；另一方面，該課程面向眾多專業(yè)門類的學(xué)生，根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)計劃，機械工程、能源與環(huán)境、土木等等專業(yè)的學(xué)生均可能選修，因此學(xué)生知識儲備背景復(fù)雜，導(dǎo)致了部分學(xué)生學(xué)習(xí)時有一定難度。在線下教學(xué)中“電子技術(shù)”課程尚且存在以上的困難，線上教學(xué)中本課程更是面臨諸多的問題與挑戰(zhàn)，本文將在第1節(jié)中詳細(xì)分析。

“講一練二考三”的基本教學(xué)理念是在教學(xué)過程中控制教師講授量，增加學(xué)生練習(xí)方式和考核手段。從而有效發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，掌握知識，提高能力，全面發(fā)展[5][6]。針對疫情背景下“電子技術(shù)”線上課程存在的師生互動減少、線上考核困難、被動性學(xué)習(xí)難以適應(yīng)線上課程等問題，“講一練二考三”的教學(xué)理念十分適用，因此本文基于“講一練二考三”給出了一個可行的線上教學(xué)方案。

1 “電子技術(shù)”線上教學(xué)面臨的問題與挑戰(zhàn)

1.1 教師層面

1) 線上教學(xué)平面化問題更突顯

傳統(tǒng)的線下教學(xué)采用教師結(jié)合PPT進(jìn)行現(xiàn)場講授的方式，教師可以自由在黑板上進(jìn)行大量發(fā)揮，或根據(jù)電路、芯片等實物進(jìn)行講解。而在線上課程中，由于屏幕大小限制，板書位置十分有限，也無法進(jìn)行一些現(xiàn)場的展示。線下教學(xué)中的PPT、板書以及實物展示等等都不適用于線上教學(xué)，因此線上教學(xué)平面化問題更突顯，對教師授課內(nèi)容的層次化和課程設(shè)計的立體化提出了更高要求。

2) 遠(yuǎn)程教學(xué)給師生互動帶來困難

傳統(tǒng)教學(xué)中師生面對面進(jìn)行交流，教師可實時獲取學(xué)生反饋，并根據(jù)反饋調(diào)整講解內(nèi)容和進(jìn)度。特別是在模擬電路部分中，涉及到較多的原理性推導(dǎo)，而線上課程中師生無法進(jìn)行面對面的溝通交流，教師難以時刻在第一時間準(zhǔn)確掌握學(xué)生的反饋。因此如何充分利用在線教學(xué)平臺和數(shù)字化設(shè)備，并結(jié)合“電子技術(shù)”課程知識點分散、概念抽象的特點，對線上教學(xué)的設(shè)計提出了更高的要求。

3) “一考定音”無法全面衡量線上學(xué)習(xí)效果

傳統(tǒng)考核方式中期末考試占比最高，達(dá)到80%或以上。而與線下條件相比，線上更加難以杜絕期末考試中作弊現(xiàn)象的發(fā)生，完全依賴期末考試可能造成不公平。此外，由于線上條件的限制，教師難以關(guān)注到屏幕后學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，造成部分傳統(tǒng)的考核方式難以展開。

1.2 學(xué)生層面

1) 傳統(tǒng)被動學(xué)習(xí)模式難以適應(yīng)線上教學(xué)

傳統(tǒng)基礎(chǔ)教育仍然多采用灌輸式、填鴨式的教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)生形成了依賴性的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生學(xué)習(xí)成了純粹被動地接受、記憶的過程。而一方面“電子技術(shù)”課程內(nèi)容多，難度較大，傳統(tǒng)依賴性學(xué)習(xí)方法無法全面掌握課程知識。另一方面對自律性較差的學(xué)生來說，線上課程的方式更使得被動學(xué)習(xí)模式的學(xué)習(xí)效果面臨重大考驗。

2) 弱勢學(xué)生居家學(xué)習(xí)條件無法保障

在校的線下學(xué)習(xí)可以保證學(xué)生擁有較好的學(xué)習(xí)環(huán)境，而線上課程由學(xué)生居家完成，弱勢學(xué)生的家庭環(huán)境和學(xué)習(xí)條件無法保證。如部分學(xué)生沒有一個安靜的學(xué)習(xí)場所，難以隨時接入互聯(lián)網(wǎng)，或沒有電腦只能利用手機。

2 基于“講一練二考三”的線上教學(xué)方案

2.1 重難點線上教學(xué)立體化的“講一”

“講一”要求教師少講，學(xué)生多想，因此其關(guān)鍵在于講什么，怎么講。“電子技術(shù)”課程涉及半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路、基本放大電路、集成運算放大器、電子電路中的反饋、直流穩(wěn)壓電源、門電路和組合邏輯電路、觸發(fā)器和時序邏輯電路、D/A和A/D轉(zhuǎn)換器八大部分，這么多的內(nèi)容，如果每部分按順序泛講，那么在線上課程這種師生交互渠道有限的條件下，學(xué)生將不得要領(lǐng)。因此，需要首先對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行凝練和重點難點進(jìn)行挖掘。本文將以上八大塊內(nèi)容按照知識點的屬性分為前序與輔助知識點、電子電路本體知識點、分析與設(shè)計方法三部分，并對各部分內(nèi)的知識點根據(jù)相互的支撐和聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行串聯(lián)，形成相應(yīng)的知識網(wǎng)絡(luò)圖譜，進(jìn)而以此作為提煉“講一”講授內(nèi)容的前提，每部分知識點的知識網(wǎng)絡(luò)圖譜如圖1所示。

圖1 基于“講一練二考三”的知識網(wǎng)絡(luò)圖譜

其中前序和輔助知識點為先修課程中學(xué)習(xí)過的，或在本課程中對主要知識點起到輔助作用的知識點，如電路知識、微機系統(tǒng)與接口、邏輯代數(shù)等等。這部分內(nèi)容并非本課程重點內(nèi)容，因此在講解時可以根據(jù)需要，有針對性地進(jìn)行簡單回顧性講解，或者讓同學(xué)們根據(jù)相關(guān)課程資料自主回顧。而電子電路本體知識點部分是本課程的基礎(chǔ)知識點，在該部分的知識點學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上，通過對實際生產(chǎn)生活中電子技術(shù)的若干應(yīng)用實例的舉例講解，引入分析與設(shè)計方法部分的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生進(jìn)一步地了解和掌握電子電路本體知識點的具體應(yīng)用和實現(xiàn)，進(jìn)而把枯燥、抽象的元器件運行原理、參數(shù)的學(xué)習(xí)和電子技術(shù)在現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)、生活中精彩紛呈的實際應(yīng)用場景進(jìn)行了有機的結(jié)合，不僅對基本知識點進(jìn)一步復(fù)習(xí)，還提升了學(xué)生的成就感，這兩部分均為教師要著重講解的部分。

本課程采用騰訊課堂進(jìn)行在線直播，由于線上直播課程的特殊性，教學(xué)內(nèi)容的傳播僅能通過電腦或手機，因此還需要著力針對重難點內(nèi)容豐富線上教學(xué)資源，進(jìn)一步增加內(nèi)容的立體度。借助多種多媒體技術(shù)，將原來教師現(xiàn)場講授，根據(jù)學(xué)生互動結(jié)果調(diào)整講解方式和時長的重難點內(nèi)容進(jìn)行生動展現(xiàn)。以內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動態(tài)過程為主的內(nèi)容可以制作FLASH動畫， 第一章中的半導(dǎo)體導(dǎo)電機理可通過制作FLASH展示半導(dǎo)體中自由電子和空穴的產(chǎn)生過程，以及PN結(jié)在加正向電壓或反向電壓的情況下PN結(jié)中的變化過程。以實際應(yīng)用為主的內(nèi)容可以制作案例材料，如555集成定時器，可以通過定時開關(guān)的設(shè)計案例來剖析其原理和應(yīng)用。此外，還有知識點講解為主的內(nèi)容，可以通過制作相應(yīng)的短視頻，如第四章中各種反饋的判別涉及到多個知識點，可以用短視頻的方式集中講解。在課上通過豐富多樣的重難點線上教學(xué)資源，深化學(xué)生的理解，增加線上課程的可觀性。此外將針對重難點的線上教學(xué)資源上傳到課程網(wǎng)站或者課程群內(nèi)，方便學(xué)生隨時查看，有利于做到在少講的同時夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)。

2.2 學(xué)生被動學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變下的“練二”

“練二”并非簡單地增加學(xué)生的練習(xí)量，在線上授課，學(xué)生在家自主學(xué)習(xí)的條件下，“練二”的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，從傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X主動學(xué)習(xí)的方式。

本課程的“練二”分為橫向的不同時間點的練習(xí)和縱向的不同場景下的練習(xí)兩種。其中橫向練習(xí)按照時間線主要包括三部分，第一部分是課前的練習(xí)，模擬電子部分的內(nèi)容十分抽象晦澀，為了課上更好地理解，需要提供一些課前預(yù)習(xí)資料，讓學(xué)生有準(zhǔn)備地聽課。更重要的是由于線上課程師生互動困難，布置課前問題，可以讓學(xué)生帶著問題來聽課，增加課程內(nèi)容的吸引度。

第二部分是課中的練習(xí)，可以以點面結(jié)合的方式進(jìn)行，即面向所有學(xué)生的選擇題和隨機提問單個學(xué)生的問題。在線授課時，講解完重要知識點之后，設(shè)置一個習(xí)題，可以以選擇題為主，線上授課平臺如騰訊課堂、雨課堂等等均具有發(fā)布選擇題并統(tǒng)計正確率的功能。圖2(a)為騰訊課堂發(fā)布選擇題的界面，圖2(b)為筆者在某次測試中采用騰訊課堂答題卡功能發(fā)布的習(xí)題的統(tǒng)計結(jié)果，軟件能夠?qū)崟r統(tǒng)計正確率和人數(shù)，方便及時掌握學(xué)生理解情況。此外再遇到重要的知識點或綜合性的問題，還可利用在線平臺的舉手回答問題功能隨機提問某個學(xué)生，讓學(xué)生講講分析問題的思路，然后據(jù)此展開討論。這樣點面結(jié)合的課中練習(xí)有助于幫助學(xué)生掌握重難點，增加學(xué)生在線上學(xué)習(xí)中的參與感。

(a)習(xí)題發(fā)布 (b)習(xí)題統(tǒng)計結(jié)果圖2 線上課中習(xí)題發(fā)布及統(tǒng)計結(jié)果

第三部分是課后作業(yè)，課后作業(yè)分為兩種形式，一種是所有同學(xué)必須完成的基本題，第二種是學(xué)有余力的同學(xué)選做的提高題?；绢}采用拍照上傳到課程群作業(yè)，老師或助教在線批改的方式完成交互。提高題無需提交，采用在課程群中直接公布答案，學(xué)生根據(jù)需要單獨與授課教師或助教進(jìn)行交流的方式完成，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

縱向的不同場景下的練習(xí)包括三部分，根據(jù)圖1，電子電路本體知識是本課程的基礎(chǔ)和重點，因此在講解時主要針對電路本身構(gòu)成進(jìn)行基礎(chǔ)練習(xí)；在此基礎(chǔ)上，在分析與設(shè)計部分，通過對電子電路本身的分析以及功能電路設(shè)計方法的講解和練習(xí)，第二次對該部分內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)；此外，本課程有配套的實驗課程，該實驗課程的相關(guān)實驗內(nèi)容的設(shè)計與“講一”中所列舉的實際生產(chǎn)、生活中電子技術(shù)的若干應(yīng)用實例相對應(yīng)，進(jìn)而在實踐過程中完成第三次的練習(xí)，加深學(xué)生對講課內(nèi)容中相關(guān)元件特性參數(shù)、電路分析設(shè)計方法的感性理解[7]。而疫情條件下，實驗無法現(xiàn)場完成，因此可以采用兩種方法進(jìn)行。一方面，可以通過軟件進(jìn)行仿真試驗，如直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)實驗采用Multisim軟件，在軟件中進(jìn)行電路設(shè)計、波形測量以及電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計等等。另一方面，可以反向思維，將原有的簡單的實驗電路設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)檩^復(fù)雜的電路分析，例如計數(shù)器的設(shè)計，可將多種進(jìn)制計數(shù)器電路展現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生在不同進(jìn)制計數(shù)器分析過程中掌握任意進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計方法。實踐的內(nèi)容并非對知識點進(jìn)行簡單的復(fù)現(xiàn)，而是根據(jù)“講一”所基于的知識網(wǎng)絡(luò)，貫穿整個課程，包括四條主線，分別在圖1用四種顏色的箭頭示意，其中半導(dǎo)體器件和放大電路為四條主線的公共基礎(chǔ)。

通過課前、課中和課后的三種不同目的的練習(xí)，和電子電路本體知識練習(xí)，分析與設(shè)計方法練習(xí)以及仿真與實驗三種不同情境下的練習(xí)，轉(zhuǎn)變學(xué)生的被動學(xué)習(xí)方式，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在多場景下積極主動地參與到課程全過程的學(xué)習(xí)中。

2.3 線上考核形式豐富靈活化的“考三”

線上考核的“考三”和傳統(tǒng)考核一樣，在考試內(nèi)容上也要做到知識點的全面性和考題的綜合性。根據(jù)圖1，圍繞課程的基礎(chǔ)內(nèi)容和四條主線展開考核，來保證知識點的全面性。此外，“考三”還要求采用多種方式全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。疫情背景下，線上課程的考核方式也必須線上，因此必須針對線上的特點制定豐富靈活的考核方案。首先充分利用教學(xué)直播平臺的考勤功能，本課程采用的騰訊課堂可以自動記錄每位學(xué)生登錄平臺的時間、方式和時長，為考勤分?jǐn)?shù)的計算提供了便利。課程中，利用騰訊課堂發(fā)起舉手、簽到和答題作為課程的過程考核。課后，利用課程群的群作業(yè)功能，在線布置作業(yè)，學(xué)生可拍照上傳。最終的期末考試也采用線上的形式，利用騰訊會議作為監(jiān)控，同時通過騰訊課堂發(fā)布考題。表1給出了一個線上考核條件下的最終成績的組成示例。

表1 考核方式及占比

由表1可見，最終成績中降低了期末線上考試所占的比重，僅占70%，剩余30%由考勤、課堂參與度、課后作業(yè)和其它加分等多項組成，增加了平時環(huán)節(jié)和學(xué)習(xí)過程所占比例，這種線上考核形式豐富靈活化的“考三”使得線上考核評價更加公平合理。

3 教學(xué)效果分析

經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)實踐，筆者對采用“講一練二考三”模式進(jìn)行教學(xué)改革的學(xué)生成績和采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的學(xué)生成績進(jìn)行了橫向?qū)Ρ?，其對比直方圖如圖3所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)方式教學(xué)的學(xué)生優(yōu)秀率僅為27.6%，而采用所提方式進(jìn)行教學(xué)改革的學(xué)生優(yōu)秀率為53%，優(yōu)秀率明顯提高。但是這也說明對于采用所提方式進(jìn)行教學(xué)改革的學(xué)生試卷過于簡單，后期要對試卷難度進(jìn)行調(diào)整，以保證成績趨于正態(tài)分布。

圖3 成績分布直方圖對比

課程結(jié)束后，筆者對采用“講一練二考三”模式進(jìn)行教學(xué)改革的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，總?cè)藬?shù)79人，反饋人數(shù)71人。調(diào)查結(jié)果如圖4所示。

針對一直以來學(xué)生反映本課程教學(xué)內(nèi)容偏多的問題，采用“講一練二考三”模式之后，70.42%的學(xué)生認(rèn)為課程教學(xué)內(nèi)容適中，相比之前有較大改善。

(a)課程教學(xué)內(nèi)容方面 (b)課堂互動方面圖4 調(diào)查問卷結(jié)果

針對線上教學(xué)給師生互動帶來的困難，85.92%的同學(xué)認(rèn)為本課程的課上互動數(shù)量較為適中，12.68%的同學(xué)希望進(jìn)一步增加互動。此外，還有一些同學(xué)給出了具體的建議，如線上學(xué)習(xí)的不可測因素太多，希望能夠采用錄播與直播相結(jié)合的方式；認(rèn)為課堂參與、課后作業(yè)等平時考核方式對課程的學(xué)習(xí)有很大幫助，建議進(jìn)一步增加平時環(huán)節(jié)和學(xué)習(xí)過程所占比例等等。這些建議為本課程今后的改革提供了很好的參考。

4 結(jié)語

隨著疫情而來的全過程線上教學(xué)給“電子技術(shù)”課程的教學(xué)帶來了諸多的前所未見的困難，本文基于“講一練二考三”的教學(xué)理念對“電子技術(shù)”課程的線上教學(xué)進(jìn)行了實踐，提出了重難點線上教學(xué)立體化的“講一”、學(xué)生被動學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變下的“練二”、線上考核形式豐富靈活化的“考三”的改革方法，對工科課程有一定的參考作用。

隨著疫情防控常態(tài)化和未來信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，線上教學(xué)也將會成為高校教學(xué)中重要的組成部分，課程組也將進(jìn)一步探索“電子技術(shù)”線上課程的教學(xué)質(zhì)量提高和改善的方法。