基于翻轉(zhuǎn)課堂的“電子技術(shù)”課程教法改革與實(shí)踐

李葉龍 楊娟

摘? ? 要：“電子技術(shù)”課程是大中專(zhuān)院校工科非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)“電子技術(shù)”課程時(shí)所遇困難的特點(diǎn)，文章將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并以翻轉(zhuǎn)課堂教法為主，傳統(tǒng)授課方式為輔進(jìn)行該課程教法改革嘗試。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;模塊化設(shè)計(jì);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2021）06-0025-03

一、引言

翻轉(zhuǎn)課堂（The Flipped Classroom）教學(xué)法起源于美國(guó)，其最早的雛形可追溯至20世紀(jì)90年代初。2004年可汗教育學(xué)院的創(chuàng)立者薩爾曼·可汗開(kāi)始應(yīng)用其幫助學(xué)生課下自學(xué)，之后逐步得到發(fā)展，并在校園內(nèi)得以啟用[1-3]。翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，通過(guò)對(duì)學(xué)生課內(nèi)外時(shí)間的調(diào)整，達(dá)到將學(xué)習(xí)的決定權(quán)移交給學(xué)生的目的。其特征是以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，教師提前上傳學(xué)習(xí)視頻（短視頻）、資料等，學(xué)生自主安排線上學(xué)習(xí)，提前了解并消化課程重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，進(jìn)而能夠在授課過(guò)程中與教師形成良好的互動(dòng)并解決問(wèn)題，由此提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率。我國(guó)教育界對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的研究（理論研究及應(yīng)用于實(shí)踐）始于2011年，經(jīng)過(guò)多年的研究，目前已取得了豐富的成果[4]。

“電子技術(shù)”課程是工科非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，與一般基礎(chǔ)課程的不同點(diǎn)在于其更強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，分析問(wèn)題時(shí)多采用工程問(wèn)題的分析方法[5]。學(xué)生在中學(xué)及大學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中多強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的完整性和邏輯上的嚴(yán)密性，進(jìn)而形成習(xí)慣性的思維方式和學(xué)習(xí)方法，而在工程問(wèn)題分析過(guò)程中如過(guò)分強(qiáng)調(diào)內(nèi)容完整性和邏輯上的嚴(yán)密性，會(huì)增加“電子技術(shù)”課程學(xué)習(xí)的難度，導(dǎo)致一些問(wèn)題復(fù)雜化進(jìn)而無(wú)法解決，這也是部分學(xué)生覺(jué)得“電子技術(shù)”課程難以學(xué)懂的原因之一[6]。基于此，本文利用翻轉(zhuǎn)課堂教法的特點(diǎn)，并融合模塊式教法的特征，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教法的運(yùn)用，使學(xué)生逐步掌握對(duì)待工程問(wèn)題的思維方式及學(xué)習(xí)方法，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)術(shù)水平。

二、教法設(shè)計(jì)

以基本放大電路的工作原理及放大電路分析方法兩節(jié)為例。本次課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及傳統(tǒng)授課過(guò)程的邏輯順序，如圖1所示。傳統(tǒng)的授課方式是從基本放大電路入手，首先進(jìn)行電路的組成及元件作用分析，之后繪出直流通路并列出靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式，并對(duì)基本放大電路的原理及輸出波形進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出直接耦合共射放大電路，并推導(dǎo)其靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式，進(jìn)一步導(dǎo)出阻容耦合共射合放大電路，并推導(dǎo)其靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式;以直接耦合共射放大電路和阻容耦合共射合放大電路為切入點(diǎn)，進(jìn)行放大電路分析方法的學(xué)習(xí)，主要運(yùn)用的是圖解法，逐步進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析、放大倍數(shù)分析、波形非線性失真分析及交直流負(fù)載線分析等，其特點(diǎn)是依據(jù)電路的演變過(guò)程逐層深入。筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)前部分內(nèi)容能夠理解，而后部分（阻容耦合放大電路、電路分析方法）內(nèi)容學(xué)不會(huì)的情況，經(jīng)過(guò)單獨(dú)輔導(dǎo)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的多數(shù)原因?yàn)?，隨著電路的逐漸復(fù)雜，學(xué)生難以在短時(shí)間內(nèi)完全掌握電路（對(duì)電路無(wú)法形成深刻印象，記不?。?，進(jìn)而造成后續(xù)電路分析方法的學(xué)習(xí)成為無(wú)根之萍，無(wú)法深入理解和掌握。

針對(duì)上述問(wèn)題，本次授課方案設(shè)計(jì)如下：首先將授課內(nèi)容進(jìn)行模塊化處理，之后將翻轉(zhuǎn)課堂的授課方式與傳統(tǒng)授課方式相結(jié)合進(jìn)行授課。

人們?cè)谟龅絾?wèn)題時(shí)思維模式一般可分為兩種類(lèi)型，一種是科學(xué)家型（what-why），其典型特征是遇到問(wèn)題，首先想到的是“為什么”，即問(wèn)題是如何產(chǎn)生的，期望將問(wèn)題的來(lái)龍去脈了解清楚，最后找出解決方法;一種是工程師型（what-how），其典型特征是遇到問(wèn)題，僅針對(duì)問(wèn)題本身尋求解決問(wèn)題的方法[7-8]。通常情況下我們?cè)趯W(xué)校所受到的訓(xùn)練都是科學(xué)家型思維模式。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)“電子技術(shù)”課程時(shí)所遇到的問(wèn)題多數(shù)出在“弄清問(wèn)題”的過(guò)程，而非解決問(wèn)題本身，而“電子技術(shù)”中問(wèn)題的解決則更多呈現(xiàn)工程問(wèn)題的特征，這也是一些未接受過(guò)系統(tǒng)性學(xué)習(xí)的人士卻能很好解決電子技術(shù)中實(shí)際問(wèn)題的原因所在。

為此，本次課程采用“工程師型”思維模式對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合，并將Multisim電路設(shè)計(jì)與仿真引入教學(xué)過(guò)程中，授課內(nèi)容的邏輯順序如圖2所示。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)首先按照工程師的方式來(lái)解決問(wèn)題本身，當(dāng)問(wèn)題本身得以解決后，再去弄清問(wèn)題的來(lái)龍去脈，進(jìn)而自行回歸科學(xué)家式模式。

三、實(shí)施過(guò)程

授課時(shí)間為90分鐘。具體安排如下：前50～60分鐘采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式進(jìn)行授課，后30～40分鐘采用傳統(tǒng)授課方式進(jìn)行授課。

（一）調(diào)研與引導(dǎo)

在授課前通過(guò)微信、QQ、騰訊會(huì)議等形式與學(xué)生進(jìn)行對(duì)話，了解學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)本次課程內(nèi)容所需前導(dǎo)知識(shí)（電路基本原理、半導(dǎo)體器件、電阻、電容特性）的熟悉程度，以及對(duì)接下來(lái)基本放大電路的預(yù)習(xí)情況，做到對(duì)學(xué)生足夠了解，并依據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度有針對(duì)性地準(zhǔn)備自學(xué)材料，同時(shí)依據(jù)學(xué)生的知識(shí)體系特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)等方面的課前指導(dǎo)。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容授課邏輯順序如圖2所示。

1.完成對(duì)三種放大電路圖的認(rèn)知。具體方法是運(yùn)用Multisim電路設(shè)計(jì)與仿真軟件繪制三種放大電路圖，并利用虛擬萬(wàn)用表及示波器對(duì)輸入電流、電壓，輸出電流、電壓及輸入輸出波形等進(jìn)行測(cè)量，并制定相關(guān)表格，將測(cè)量結(jié)果填入表內(nèi)。此環(huán)節(jié)不要求學(xué)生掌握電路的具體原理及演變過(guò)程，僅要求學(xué)生熟悉三種電路結(jié)構(gòu)及區(qū)別。

提供資料：Multisim軟件安裝包、詳細(xì)的軟件安裝與繪制相關(guān)電路的操作視頻;繪制好的表格。學(xué)生只需要按照視頻進(jìn)行操作，并填寫(xiě)表格即可，一般要求學(xué)生此環(huán)節(jié)重復(fù)進(jìn)行三次。最終目標(biāo)是讓學(xué)生熟悉三種電路圖，能將電路圖及各測(cè)量結(jié)果熟記于心。

2.基礎(chǔ)知識(shí)溫習(xí)。重溫基爾霍夫定律（電壓定律、電流定律）、電阻特性、電容的“通交流、阻直流”特性及晶體三極管的特性（截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)），并明確放大電路中晶體三極管工作在放大區(qū)。

提供資料：講解視頻，精煉的PPT講稿。

3.掌握基本放大電路的工作原理。在學(xué)生對(duì)三種放大電路的結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成明確認(rèn)知（牢記），并且重新熟悉前導(dǎo)知識(shí)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)基本放大電路進(jìn)行分析，并依據(jù)基爾霍夫定律列出靜態(tài)工作點(diǎn)方程。

提供資料：圖文并茂的推導(dǎo)過(guò)程（PDF形式提供）和詳細(xì)的講解視頻。學(xué)生可依靠資料反復(fù)學(xué)習(xí)及自行推導(dǎo)。

4.直接耦合共射放大電路的工作原理。通過(guò)視頻的形式講解，為什么會(huì)產(chǎn)生直接耦合共射放大電路、直接耦合共射放大電路的工作原理及與基本放大電路的區(qū)別，分析時(shí)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)為何必須設(shè)置電阻Rb1。

5.阻容耦合共射放大電路的工作原理。對(duì)零點(diǎn)漂移及信號(hào)干擾、直接耦合共射放大電路的優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行初步講解，進(jìn)而闡明阻容耦合共射放大電路產(chǎn)生的必然性，由此對(duì)阻容耦合共射放大電路進(jìn)行分析列出回路方程。

6.放大電路的分析法。此部分包括直流通路、交流通路的形成原理及畫(huà)法，放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析、電壓放大倍數(shù)分析、波形非線性失真分析及交直流負(fù)載線分析等。

提供資料：詳細(xì)的講解視頻，PPT講稿。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

1.小組規(guī)劃。小組規(guī)劃是此環(huán)節(jié)中較為重要的部

分，合理的規(guī)劃將提高小組的討論效果，首先要通過(guò)多種方式（課前）了解班級(jí)里學(xué)生的成績(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度、性格、組織能力等信息，依據(jù)信息進(jìn)行分組，小組成員盡量兼顧性格外向、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)能力弱、性格內(nèi)向、學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)態(tài)度一般等情況，使成員間能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互相帶動(dòng)。小組成員一般4～6人。

2.前導(dǎo)知識(shí)陳述。課程開(kāi)始后，首先進(jìn)行前導(dǎo)知識(shí)陳述，各小組首先自行對(duì)課程所需前導(dǎo)知識(shí)進(jìn)行歸納與總結(jié)，形成文字綱要，之后推薦1人進(jìn)行陳述。此環(huán)節(jié)依據(jù)所需前導(dǎo)知識(shí)量的多寡及復(fù)雜程度靈活調(diào)整時(shí)間，本次內(nèi)容規(guī)劃時(shí)間為5～7分鐘。

3.繪圖比拼。要求每個(gè)小組至少攜帶一臺(tái)筆記本電腦，首先組內(nèi)成員任選一電路圖進(jìn)行成員間繪圖速度及準(zhǔn)確率比拼，選出最優(yōu)者，之后由教師在三種電路圖中任意選中一個(gè)，再由各組最優(yōu)者進(jìn)行比拼。此環(huán)節(jié)目的是讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉3種電路圖。

4.現(xiàn)場(chǎng)討論。教師要密切關(guān)注各組的討論情況，對(duì)于參與度較低、積極性不高的小組要及時(shí)介入，調(diào)節(jié)氣氛，使氣氛高漲起來(lái)。

（1）問(wèn)題總結(jié)與提出。首先各組成員內(nèi)部對(duì)本次課程所涉及的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行討論，之后各成員提出自己的疑問(wèn)及不解之處，并記錄總結(jié)。

（2）組內(nèi)解答。小組內(nèi)部依據(jù)本組成員提出的問(wèn)題，嘗試成員間進(jìn)行解答，同樣形成記錄，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行歸納與總結(jié)。

5.問(wèn)題提出與解答。討論結(jié)束，由小組成員共同推薦1～2人，進(jìn)行本組問(wèn)題闡述，之后由其他組成員嘗試解答（此過(guò)程需控制時(shí)間），并形成記錄。

上述各環(huán)節(jié)所推薦人員要求具備分散性，即不能由一個(gè)或兩個(gè)人完成所有事情，盡量做到每個(gè)成員都能參與，發(fā)言人的分散性作為評(píng)價(jià)此組成績(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

（四）傳統(tǒng)教法式解疑

小組討論結(jié)束后，教師首先對(duì)本次課程內(nèi)容按照傳統(tǒng)授課邏輯順序進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的講解，之后對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)性解答，并對(duì)小組間問(wèn)題的解答情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，同時(shí)給予各小組一定獎(jiǎng)勵(lì)，然后小組將教師對(duì)問(wèn)題及疑問(wèn)的解答結(jié)果與成員間解答結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。由此，進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解深度。

（五）課后交流與改進(jìn)

課后通過(guò)微信、QQ、騰訊會(huì)議等多種形式與學(xué)生進(jìn)行交流，聽(tīng)取學(xué)生對(duì)授課過(guò)程的感受及建議，并在后續(xù)課程中進(jìn)行及時(shí)調(diào)整與改進(jìn)。

四、小結(jié)

本次課程采用翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教法相結(jié)合的方式進(jìn)行授課，并將課程內(nèi)容按照“工程師型”解決問(wèn)題方法進(jìn)行重新整合。總體授課效果較好、課堂氣氛濃烈，在翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)的前期，雖有兩個(gè)組討論氣氛較低，但在教師的及時(shí)參與下討論氣氛逐漸濃烈，特別是小組間互相解答問(wèn)題階段，氣氛特別高漲（達(dá)到了本次課的高潮），原定時(shí)間為20分鐘，實(shí)際用時(shí)接近35分鐘，且多數(shù)問(wèn)題得以解決。而最為意外的收獲是，在課后交流時(shí)學(xué)生不但異常積極，而且還提出了一些具有建設(shè)性的意見(jiàn)，主動(dòng)提問(wèn)題的人數(shù)相比采用傳統(tǒng)方式授課時(shí)明顯增多，一改以往上完課就徹底結(jié)束的狀況。

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