混合創(chuàng)新教學(xué)模式下的模擬電子技術(shù)課程研究

王蕾，倫志新，葛超，宋曉英

（1.唐山學(xué)院，河北唐山 063000；2.華北理工大學(xué)，河北唐山 063000）

2018年，教育部印發(fā)《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》，提出高校要針對各門課程進(jìn)行改革，打造具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度（簡稱“兩性一度”）的“金課”。旨在推進(jìn)現(xiàn)代化信息化技術(shù)與教育教學(xué)深度融合創(chuàng)新，加強(qiáng)以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才。

模擬電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程的特點(diǎn)是基礎(chǔ)概念繁雜、電路模型較多，理論與實(shí)踐結(jié)合緊密，具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用性[2]?，F(xiàn)階段，我院在教學(xué)中仍然采用教師授課為主的傳統(tǒng)單一教學(xué)模式；考核體系過度依賴結(jié)果考核。這種教學(xué)安排過于注重基礎(chǔ)知識(shí)傳授，忽略現(xiàn)代化教學(xué)手段的引入，不利于對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考查和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

鑒于此，本教研組通過深入分析“金課”“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)涵[3]，并且結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，對模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行全面升級改造，將翻轉(zhuǎn)課堂與線上自主學(xué)習(xí)、線下面授有機(jī)結(jié)合，解決教學(xué)過程中存在的主要問題。

翻轉(zhuǎn)課堂是顛覆傳統(tǒng)教學(xué)中知識(shí)學(xué)習(xí)與知識(shí)內(nèi)化兩個(gè)階段的一種教學(xué)方法[4-5]。線上式和線上線下混合式“金課”是“金課”的五大類型之一。基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生利用具有豐富教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過重新分配知識(shí)傳授與知識(shí)內(nèi)化過程的時(shí)間和空間要素，相對獨(dú)立地完成知識(shí)的學(xué)習(xí)與框架的構(gòu)建；教師在線下通過多種教學(xué)手段引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生完成知識(shí)的內(nèi)化、發(fā)散與實(shí)踐[5-7]。

1 翻轉(zhuǎn)課堂與線上線下混合式教學(xué)模式組織形式

1.1 教學(xué)目標(biāo)及內(nèi)容

我校電子信息工程專業(yè)的模擬電子技術(shù)課程以“強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐、推應(yīng)用”為指導(dǎo)，結(jié)合專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方案安排56 個(gè)學(xué)時(shí)的教學(xué)任務(wù)。教學(xué)內(nèi)容是“金課”高階性表現(xiàn)的重要方面[8-9]。將模擬電子技術(shù)課程的九個(gè)章節(jié)內(nèi)容劃分為三個(gè)模塊，即基礎(chǔ)知識(shí)模塊、典型電路模塊和實(shí)踐創(chuàng)新模塊?；A(chǔ)知識(shí)模塊教學(xué)目的是擴(kuò)大內(nèi)容的廣度、深度，夯實(shí)學(xué)生理論邏輯基礎(chǔ)；典型電路模塊覆蓋了電子器件特性、功率放大電路和直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)等；實(shí)踐創(chuàng)新模塊融合了控制、通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的相關(guān)成果，增加了研究性、創(chuàng)新性內(nèi)容。

1.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

為打造模擬電子技術(shù)“金課”，以“學(xué)而思，思而行，行而成”為原則，利用信息化手段，通過翻轉(zhuǎn)課堂緊密聯(lián)系線上、線下教學(xué)和課內(nèi)、課外教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)教學(xué)模式”向“自主學(xué)習(xí)模式”的轉(zhuǎn)變[10-12]。依照混合式教學(xué)的設(shè)計(jì)思路，教學(xué)模式分為課前線上學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課中師生面對面互動(dòng)和課后創(chuàng)新總結(jié)三個(gè)部分。這三個(gè)部分的時(shí)間分配比例約為2:3:5?；旌鲜浇虒W(xué)模式對教師而言，加強(qiáng)了信息化教學(xué)的能力，拓展了培養(yǎng)學(xué)生將多學(xué)科專業(yè)知識(shí)融合的能力；對學(xué)生而言，發(fā)揮了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提高了創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)以及解決復(fù)雜問題的能力。教研組設(shè)計(jì)的基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂與線上線下混合教學(xué)模式

1.3 評價(jià)與考核

本門課程的評價(jià)與考核是展示“金課”創(chuàng)新性的另一個(gè)重要方面，既強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程也重視學(xué)習(xí)效果[13]。模擬電子技術(shù)課程的翻轉(zhuǎn)課堂與線上線下混合式教學(xué)提高了過程評價(jià)比例，過程評價(jià)占50%，結(jié)果評價(jià)占50%，主要涉及對學(xué)生工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、理論知識(shí)應(yīng)用能力以及創(chuàng)新訓(xùn)練能力等方面的評價(jià)。評價(jià)體系采用過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合、線上評價(jià)與線下評價(jià)相結(jié)合、教師評價(jià)與學(xué)生評價(jià)相結(jié)合的方式，目的是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行全方位、多元化的評價(jià)。課程考核成績包括三部分，分別為平時(shí)成績、實(shí)踐成績、結(jié)果成績，分別占總成績的40%、20%和40%。

2 混合式教學(xué)實(shí)踐

教研組選取2020 級電子信息工程專業(yè)80 名學(xué)生作為測試樣本，以同年級人數(shù)相近、前期基礎(chǔ)課程平均成績接近的自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生作為對照樣本，在2021-2022 第一學(xué)期同時(shí)開設(shè)模擬電子技術(shù)課程，設(shè)定相等學(xué)時(shí)，分別采用混合式教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)，對前者進(jìn)行課程教學(xué)改革試點(diǎn)工作。

本文以模擬電子技術(shù)課程第六章第一節(jié)“基本運(yùn)算放大電路”為例進(jìn)行混合式“金課”教學(xué)實(shí)踐。第一，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入超星泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)組建學(xué)習(xí)班級，要求學(xué)生熟練掌握超星學(xué)習(xí)通APP 的功能，這是開展混合式教學(xué)實(shí)踐的前提。第二，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，建立基本運(yùn)算放大電路知識(shí)點(diǎn)的思維導(dǎo)圖。第三，在線下教學(xué)過程中綜合運(yùn)用PBL 教學(xué)法、討論互動(dòng)法和實(shí)踐教學(xué)法等多種方法，幫助學(xué)生對基本放大電路知識(shí)模塊建立閉環(huán)正反饋式模型的認(rèn)知過程。

2.1 課前自主學(xué)習(xí)

首先，教師在超星泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)：（1）掌握基本運(yùn)算放大電路類型；（2）理解反相、同相放大電路、混合運(yùn)算放大電路工作原理；（3）掌握元件參數(shù)選擇過程。其次，教師安排本節(jié)課討論話題：（1）對地平衡電阻是否有存在的必要性；（2）不同類型輸入電阻的推導(dǎo)過程是否一致；（3）常用集成運(yùn)放的類型及供電范圍。最后，教師發(fā)布簡單運(yùn)算放大電路仿真設(shè)計(jì)任務(wù)，要求學(xué)生利用Multisim 虛擬仿真軟件驗(yàn)證信號放大電路原理的正確性，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和自主學(xué)習(xí)能力。

2.2 課中講授互動(dòng)

首先，教師根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)進(jìn)展及狀態(tài)及時(shí)調(diào)整教學(xué)任務(wù)，對基本放大電路和混合運(yùn)算電路組成原理、元件參數(shù)測試及多級混合放大電路的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納；采用由電路輸出結(jié)果倒推分析過程的倒序方法展開講解電路的組成、作用和功能，并鼓勵(lì)學(xué)生展示反比例、同相比例典型電路仿真作品，拋出設(shè)計(jì)過程中遇到的疑問。其次，利用超星學(xué)習(xí)通APP 開展計(jì)時(shí)測試環(huán)節(jié)，以選擇題、判斷題形式考查學(xué)生對放大電路、加減混合運(yùn)算電路課程內(nèi)容的理解程度。最后，通過組織小組討論，快速發(fā)現(xiàn)學(xué)生的疏漏知識(shí)點(diǎn)，并進(jìn)行集中講授。學(xué)生通過線下作品展示、小組討論環(huán)節(jié)對本節(jié)課相關(guān)知識(shí)進(jìn)一步內(nèi)化吸收，提高邏輯判斷能力、綜合分析能力。

2.3 課后創(chuàng)新實(shí)踐

課后創(chuàng)新實(shí)踐的主要目的是使學(xué)生扎實(shí)掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)、探索電子技術(shù)前沿知識(shí)，是課堂理論知識(shí)的補(bǔ)充和實(shí)踐，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的有效途徑[14]。首先，教師在線上平臺(tái)解答學(xué)生課后疑難問題、發(fā)布拓展文獻(xiàn)閱讀任務(wù)、批改作業(yè)等。其次，引導(dǎo)學(xué)生以興趣小組為單位開發(fā)共射放大電路、共集放大電路與共基放大電路的多級組合形式的電路，并驗(yàn)證原理的正確性。最后，教師根據(jù)測驗(yàn)、學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新作品及參加比賽獲獎(jiǎng)等級給出平時(shí)成績。例如，課后學(xué)生利用虛擬仿真軟件設(shè)計(jì)了兩級放大的3D仿真效果圖，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與IN ELVIS Ⅱ設(shè)備軟硬件協(xié)同仿真調(diào)試。學(xué)生已根據(jù)此創(chuàng)意成功申請了以《寬頻大功率放大電路設(shè)計(jì)》為題目的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，由此學(xué)生對知識(shí)達(dá)到“學(xué)-思-行-成”閉環(huán)反饋式。

3 教學(xué)效果

教研組經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的混合式改革實(shí)踐，獲得了良好的教學(xué)效果。首先，通過超星泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對測試組成績的數(shù)字化管理。從測試樣本組與對照樣本組在各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)中的數(shù)據(jù)可以看出，測試組在出勤率、課前章節(jié)預(yù)習(xí)率、仿真作品提交率、作業(yè)完成率、資料下載率等各個(gè)方面的表現(xiàn)均優(yōu)于對照組。其次，從期末理論測試結(jié)果對比來看，測試樣本組平均成績?yōu)?6.5 分，高于對照樣本組67 分的成績，不及格率僅為5%，遠(yuǎn)低于對照樣本組的不及格率。測試樣本組學(xué)生在學(xué)期內(nèi)參與學(xué)科競賽的人數(shù)達(dá)到56人，占總?cè)藬?shù)的80%，遠(yuǎn)高于對照樣本組35%的比例。其中，取得了國家級競賽二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)、省級競賽一等獎(jiǎng)3 項(xiàng)、省級競賽二等獎(jiǎng)5 項(xiàng)、省級三等獎(jiǎng)3 項(xiàng)的優(yōu)秀成績。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下，借助超星泛雅平臺(tái)完備的功能，構(gòu)建基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)模式，有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)中的諸多問題，是教學(xué)改革與創(chuàng)新的嘗試。基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式的“金課”教學(xué)改革從教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容、教學(xué)模式設(shè)計(jì)、評價(jià)和考核體系三方面展開，體現(xiàn)了教學(xué)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的深度融合。教學(xué)實(shí)踐證明以學(xué)生為主體的模式改革對模擬電子技術(shù)課程有顯著成效，切實(shí)提高了教育教學(xué)質(zhì)量，有效培養(yǎng)了適應(yīng)地方發(fā)展的創(chuàng)新型人才，可以為其他專業(yè)課程改革提供參考。