“電路”課程線上線下混合教學(xué)實(shí)踐

閆 蓓 龔光紅 楊 波 賴?yán)铈戮?唐荻音

(北京航空航天大學(xué) 自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院， 北京 100191)

線上線下混合教學(xué)是線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合的一種教學(xué)模式，是隨著信息技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)的一種新型教學(xué)模式[1-3]，目前在國內(nèi)已廣泛推廣應(yīng)用，是未來教育發(fā)展的新常態(tài)?；旌辖虒W(xué)模式在原有的線下教學(xué)模式基礎(chǔ)上，融合了線上教學(xué)個性化強(qiáng)、時間自由、移動方便、交互性好、資源共享的優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)線下教學(xué)的局限性，是一種創(chuàng)新性的教學(xué)模式。

文獻(xiàn)調(diào)研顯示，混合式教學(xué)模式相對于單一的線上或者線下教學(xué)模式來說，對學(xué)生課程學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用，能夠培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜問題的高階能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度。但是目前教育研究領(lǐng)域的學(xué)者們對于混合教學(xué)的有效性，以及混合教學(xué)的評價方法沒有統(tǒng)一的認(rèn)知[4-5]。線上線下混合教學(xué)的關(guān)鍵是“混合”而不是組合，不是簡單的流于教學(xué)形式的疊加，而是基于教學(xué)內(nèi)容的兩種教學(xué)形式的有機(jī)融合，混合教學(xué)模式既要深度應(yīng)用線上教學(xué)資源，發(fā)揮線上資源的優(yōu)勢，同時又要融合應(yīng)用線下教學(xué)模式，展開深度教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，線下教學(xué)的深度和學(xué)生參與度是混合教學(xué)模式能否取得顯著教學(xué)效果的核心因素。

1 線上線下混合教學(xué)

1.1 線上線下混合教學(xué)流程

混合教學(xué)的線上資源有多種形式，國內(nèi)多數(shù)線上教學(xué)資源來源于中國大學(xué)MOOC平臺[6]。筆者主講的“電路”課程已經(jīng)建設(shè)了中國大學(xué)MOOC課程資源，線上線下混合教學(xué)流程如圖1所示，分為課前-線上-線下-課后四個環(huán)節(jié)。混合教學(xué)模式根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，首先進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，混合教學(xué)不是單純地將教學(xué)內(nèi)容搬移至線上，而是將教學(xué)內(nèi)容合理分配、深度融合在課前-線上-線下-課后四個環(huán)節(jié)，對學(xué)生的知識掌握和能力培養(yǎng)層層遞進(jìn)，完成教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

圖1 線上線下混合教學(xué)流程

1) 課前

研究、細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計，是混合式教學(xué)的基礎(chǔ)。首先編輯慕課視頻文件，設(shè)計覆蓋知識點(diǎn)的線上基礎(chǔ)練習(xí)題和討論題；其次在開展混合教學(xué)前的最后一次線下課，用2～3 min的時間，布置線上學(xué)習(xí)任務(wù)，講解線上學(xué)習(xí)知識的前因后果，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)；最后在慕課堂發(fā)布線上學(xué)習(xí)任務(wù)。

2)線上

學(xué)生完成線上視頻學(xué)習(xí)、慕課堂討論和基礎(chǔ)練習(xí)，教師參與討論區(qū)討論并解答學(xué)生討論區(qū)的問題，通過線上環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)學(xué)生基本掌握了教學(xué)內(nèi)容。

教師根據(jù)慕課堂線上討論和基礎(chǔ)練習(xí)反饋信息，重新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)，細(xì)化線下課內(nèi)容。

3)線下

在線上課教學(xué)成果的基礎(chǔ)上，開展線下課的深度教學(xué)?；旌辖虒W(xué)的線下課教學(xué)以學(xué)生為中心[7]，教學(xué)方式不同于傳統(tǒng)的“滿堂灌”，教師轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂教學(xué)的引領(lǐng)者，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題分析和知識探索，學(xué)生更多地參與課堂教學(xué)，更多地發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

線下課教學(xué)與線上課深度融合，是線上課教學(xué)的補(bǔ)充、繼續(xù)和深入。教師首先對線上課學(xué)習(xí)中的錯誤和疑惑進(jìn)行補(bǔ)偏救弊，進(jìn)而對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更復(fù)雜、更深入和更綜合的全面討論，完成高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的教學(xué)內(nèi)容。

4)課后

綜合線上線下教學(xué)反饋信息，有針對性地布置適量課后練習(xí)題，進(jìn)一步夯實(shí)基礎(chǔ)知識，加強(qiáng)學(xué)生綜合分析能力和知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

1.2 線上線下混合教學(xué)討論

線上線下混合式教學(xué)模式中，課前-線上-線下-課后四個環(huán)節(jié)是一個有機(jī)的整體，教學(xué)目標(biāo)在各環(huán)節(jié)教學(xué)中逐步達(dá)成。通過課前環(huán)節(jié)和線上環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握基本概念和基礎(chǔ)知識，完成教學(xué)的初級目標(biāo)，并通過線上練習(xí)進(jìn)行初級教學(xué)目標(biāo)的檢測。線下環(huán)節(jié)的教學(xué)是線上教學(xué)基礎(chǔ)上的繼續(xù)和深入，教學(xué)圍繞學(xué)生分析問題能力和綜合應(yīng)用知識能力培養(yǎng)設(shè)計，教師綜合應(yīng)用各種教學(xué)方法，實(shí)施多維度深度教學(xué)，學(xué)生帶著線上課基本認(rèn)知和問題進(jìn)入線下課堂，教學(xué)中發(fā)揮更多的主導(dǎo)作用。課后作業(yè)環(huán)節(jié)是前三個教學(xué)環(huán)節(jié)的補(bǔ)充和加強(qiáng)，幫助學(xué)生內(nèi)化知識，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

顯然線上線下混合教學(xué)改變了傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，教學(xué)資源更加豐富[8]，學(xué)生線上學(xué)習(xí)時間和空間自由，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化需求，方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；線上線下混合教學(xué)流程環(huán)節(jié)多、學(xué)生學(xué)習(xí)效果多維檢測和反饋，教學(xué)內(nèi)容的知識掌握難度增大，教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)提高，混合教學(xué)模式無論是形式還是內(nèi)容都發(fā)生了巨大的變革?；旌辖虒W(xué)對教師自身的教學(xué)能力、專業(yè)能力、工程實(shí)踐能力以及多媒體技術(shù)應(yīng)用能力都提出了更高的要求，教師需要更多的教學(xué)投入。

線上線下混合式教學(xué)模式增加了教學(xué)環(huán)節(jié)，但是并未增加學(xué)生課程學(xué)習(xí)的時間，而是將線下教學(xué)中的課后學(xué)習(xí)時間分配在線上學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)兩個環(huán)節(jié)，取得的教學(xué)效果更佳。

2 “電路”課程混合教學(xué)實(shí)踐

2.1 混合教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容

“電路”課程教學(xué)內(nèi)容多，邏輯性強(qiáng)，課程教學(xué)對知識掌握靈活性要求高。線上線下混合教學(xué)模式雖然有很多優(yōu)勢，但是在教學(xué)實(shí)踐中也不能搞一刀切。關(guān)于如何選擇教學(xué)形式，要根據(jù)課程內(nèi)容、教學(xué)要求和混合教學(xué)的特點(diǎn)來確定，選擇教學(xué)要求高、知識應(yīng)用靈活、學(xué)生學(xué)習(xí)難度大的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行混合教學(xué)模式，目前對電路一般分析方法、戴維寧定理、理想運(yùn)算放大器、正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量法分析方法、二端口網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容進(jìn)行了線上線下混合教學(xué)模式的探索，均取得了較好的教學(xué)效果。下邊以理想運(yùn)算放大器線上線下混合教學(xué)為例，說明課前、線上、線下、課后四個教學(xué)環(huán)節(jié)的具體實(shí)踐方法。

為什么選擇含理想運(yùn)算放大器電路分析進(jìn)行線上線下混合教學(xué)呢？理想運(yùn)算放大器線下課教學(xué)時，課程教學(xué)內(nèi)容簡單，僅對含理想運(yùn)算放大器的電阻電路進(jìn)行了分析，不分析含動態(tài)元件的理想運(yùn)算放大器動態(tài)電路特性，同時課程例題選用電路簡單，與工程實(shí)際應(yīng)用的運(yùn)算放大器電路嚴(yán)重脫節(jié)，通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生無法完全掌握分析實(shí)際電路的能力，不能夠滿足后續(xù)課程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)要求，因此進(jìn)行了混合式教學(xué)改革，混合式教學(xué)設(shè)計如表1所示。

表1 理想運(yùn)算放大器電路混合教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計

混合式教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了理想運(yùn)算放大器教學(xué)目標(biāo)在四個教學(xué)環(huán)節(jié)中的逐級遞進(jìn)實(shí)現(xiàn)。線上學(xué)習(xí)任務(wù)慕課堂發(fā)布如圖2所示，線上基礎(chǔ)練習(xí)題設(shè)計了5道練習(xí)題，線上練習(xí)題內(nèi)容和正確率如表2所列。根據(jù)表2的反饋信息，學(xué)生基本掌握了理想運(yùn)算放大器的特性，正確率高于84.10%，對兩條規(guī)則以及規(guī)則的綜合應(yīng)用掌握的不夠深入，正確率只有60.30%～74.6%。因此線下課首先要講解線上課基本概念和基礎(chǔ)知識掌握中存在的問題，解決學(xué)生線上課遺留的問題，然后用4個典型的例題，逐步引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用兩條規(guī)則和結(jié)點(diǎn)電壓法分析例題電路的特性，最后教師再總結(jié)運(yùn)算放大器電路分析方法，并對實(shí)際電路的工程應(yīng)用進(jìn)行知識的拓展。線下課的4個例題均來自于實(shí)際的工程應(yīng)用電路，是教師精心選擇的，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器的深度教學(xué)，體現(xiàn)了教學(xué)的高階性。4個例題分別為：①應(yīng)用運(yùn)放兩條規(guī)則分析的雙運(yùn)放恒流源電路；②結(jié)點(diǎn)電壓法分析多運(yùn)放增益可調(diào)的差動放大電路；③負(fù)阻抗變換電路；④含有動態(tài)元件的運(yùn)算放大器特性分析方法。最后的課后習(xí)題設(shè)計可以幫助學(xué)生掌握知識，完成知識的內(nèi)化。

2.2 教學(xué)效果

為了驗(yàn)證線上線下混合教學(xué)模式的教學(xué)效果，進(jìn)行了調(diào)查問卷和期末卷面成績的分析比對。

2021年進(jìn)行理想運(yùn)算放大器內(nèi)容教學(xué)時，該教學(xué)內(nèi)容在A、B兩個平行教學(xué)班級選用了不同的教學(xué)方法， A班采用線上線下混合教學(xué)模式，B班按照傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，兩組課后作業(yè)相同。理想運(yùn)算放大器教學(xué)結(jié)束后，對A、B兩班進(jìn)行了調(diào)查問卷，收集學(xué)生調(diào)查反饋信息，整理歸納如表3所列。

圖2 線上慕課堂學(xué)習(xí)任務(wù)

表2 線上基礎(chǔ)練習(xí)題正確率

從理想運(yùn)算放大器知識的掌握、完成課后習(xí)題的時間、課后作業(yè)的難度以及與前幾章教學(xué)內(nèi)容橫向比較課后題難度評價5個方面來看，A班表現(xiàn)均好于B班，在第2項作業(yè)難度橫向比較中，A班有4.4%的學(xué)生認(rèn)為難度大，B班有19%的學(xué)生認(rèn)為難度大，后者比前者高了14.6%；在第4項對研究性課后習(xí)題5-4題，A班比B班多12.6%的比例評價為容易；在第5項課后作業(yè)難度系數(shù)評價中，A班平均難度系數(shù)3.4，B班平均難度系數(shù)為4.0，可見混合式教學(xué)方式對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有較好的促進(jìn)作用。

將2021年期末卷面成績按照考核內(nèi)容整理，定義考核內(nèi)容卷面平均分與考核分之比為得分率，則A、B兩個班運(yùn)算放大器期末卷面得分率如表3所列。從表3可見，A班期末卷面得分率為75%，B班期末卷面得分率為68.5%，混合教學(xué)的A班比線下教學(xué)的B班得分率高6.5%，從期末卷面成績呈現(xiàn)的結(jié)果來看，同樣驗(yàn)證了混合式教學(xué)比傳統(tǒng)的線下教學(xué)取得了更好的效果，能夠提高學(xué)生的知識的綜合應(yīng)用能力。

表3 線上線下混合教學(xué)模式教學(xué)效果對比

3 結(jié)語

線上線下混合教學(xué)是一種新型教學(xué)方法，比傳統(tǒng)教學(xué)方法具有更多的優(yōu)勢，線上線下教學(xué)的深度混合與遞進(jìn)，以學(xué)生為中心的多維深度線下教學(xué)是混合教學(xué)的核心競爭力?；谥袊髮W(xué)MOOC平臺線上資源，通過課前-線上-線下-課后四個教學(xué)環(huán)節(jié)的深度融合，完成了線上線下混合教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)“兩性一度”的教學(xué)目標(biāo)。