線上線下+虛擬仿真混合教學(xué)模式在數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用探索

曲偉　邱成軍　羅俊琦　曲藝

摘 要：通過結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，混合式教學(xué)模式能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)模式時空限制，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生參與度。為了提高數(shù)字電子技術(shù)實驗課程的教學(xué)效果，本文針對傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)實驗課程教學(xué)中存在的問題，開展了數(shù)字電子技術(shù)實驗線上線下混合式教學(xué)改革，構(gòu)建了線上線下+虛擬仿真的混合式教學(xué)模式，精心設(shè)計了教學(xué)環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學(xué)方法和考核方式，不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。教學(xué)實踐表明通過課程持續(xù)改進(jìn)，實現(xiàn)了以學(xué)生為中心課堂教學(xué)，提升了教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)效果顯著。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)實驗 混合式教學(xué) 教學(xué)環(huán)節(jié) 考核方式

Application Exploration of Online and Offline + Virtual Simulation Hybrid Teaching Mode in Digital Electronic Technology Experimental Teaching

Qu Wei Qiu Chengjun Luo Junqi Qu Yi

Abstract：Mixed teaching mode， combined with modern information technology， can break the time-space limitation of traditional teaching mode， stimulate students learning interest and improve students participation. In this paper， the digital electronic technology experiment online and offline + virtual simulation hybrid teaching reform is carried out according the problems of traditional digital electronic technology experimental course in order to improve the teaching effect. Teaching link is designed based on teaching content ， teaching method and examination method are optimized， and learning initiative of the students are improved. The teaching practice shows that the student-centered classroom teaching is realized， teaching quality is improved， and teaching effect is achieved remarkably.

Key words：digital electronic technology experiment， mixed teaching mode， teaching link， assessment method

1 引言

高等教育已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的強勁推動力，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的背景下，在“中國教育現(xiàn)代化”的新要求的引領(lǐng)下，國內(nèi)高校利用互聯(lián)網(wǎng)積極開展線上課程建設(shè)與應(yīng)用，信息化教學(xué)手段已為各高等院校進(jìn)行課程教學(xué)改革的重要指導(dǎo)方向，也為高等院校的課程教學(xué)改革提供了行動指南。2018年４月教育部出臺了《教育信息化2.0行動》[1，2]文件、2019年中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《中國教育現(xiàn)代化2035》[3]文件，促進(jìn)了教育信息化的實施，推進(jìn)了高等教育現(xiàn)代化的進(jìn)程。這就意味著，結(jié)合信息技術(shù)進(jìn)行線上線下教學(xué)改革滿足“加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強國”的新要求，也給高等院校工科類專業(yè)基礎(chǔ)課程利用信息化技術(shù)實施教學(xué)改革給帶了新機遇。

北部灣大學(xué)是一所特色鮮明的應(yīng)用型本科院校，具有“一帶一路”的地緣優(yōu)勢，學(xué)校近年來大力推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)，鼓勵教師建設(shè)適合本校學(xué)生特點和培養(yǎng)需求的異步SOPC線上線下混合式教學(xué)課程。數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)團隊緊跟時代步伐，滿足我校發(fā)展的實際情況，堅持以工程教育專業(yè)認(rèn)證“以學(xué)生為中心、成果產(chǎn)出、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念為核心[4]，對數(shù)字電子技術(shù)課程進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)的探索與實踐。自2020年以來，開展了基于MOOC的數(shù)字電子技術(shù)線上線下混合教學(xué)模式的改革，同時也進(jìn)行了線上線下混合式實驗教學(xué)模式的探索。

2 數(shù)字電子技術(shù)課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字電子技術(shù)課程是一門理論與實踐緊密結(jié)合的工科類專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強的實踐性[5]，其課程的教學(xué)目標(biāo)之一是使學(xué)生學(xué)會常用電子儀器測量、調(diào)試數(shù)字電路的方法，具備典型數(shù)字電路設(shè)計的初步能力，具備將數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用于工程實踐的初步能力，數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)這些能力重要教學(xué)環(huán)節(jié)。而目前學(xué)生主要特點是學(xué)習(xí)主動性差、缺乏學(xué)習(xí)熱情與興趣、團隊合作意識不強，加之學(xué)生對該課程的實驗重視程度不夠，缺少通過設(shè)計實驗、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)獲取與處理，得到合理有效的實驗結(jié)論的能力[6]。具體表現(xiàn)如下：一是重視程度不夠，多數(shù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)不足，存在對實驗內(nèi)容不熟悉，實驗步驟不清晰，實驗器材與實驗儀器了解不夠。二是線下實驗課課堂教學(xué)時間的限制，教師對實驗操作一般只講一遍，學(xué)生在實驗實際操作中容易出現(xiàn)錯誤。三是課程考核方式單一，學(xué)生過于注重實驗結(jié)果和實驗報告，對實驗過程規(guī)范性重視不夠[7]，獲得合理有效實驗結(jié)論的能力不足，教學(xué)效果不盡理想。

3 線上線下+虛擬仿真混合式實驗教學(xué)模式的構(gòu)建與實施

3.1 構(gòu)建線上線下+虛擬仿真的混合式教學(xué)新模式

目前高校學(xué)生主力軍都是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下成長起來的，具有超強的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)欲望，以MOOC為代表的新型在線教育模式為其提供了前所未有的機會[8]，也為本課程進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)改革的順利實施提供了堅實的基礎(chǔ)條件。參考國內(nèi)外高校工科類數(shù)字電子技術(shù)實驗課的教學(xué)模式，本課程團隊以“以學(xué)生為本，以能力為核心”的教學(xué)改革目標(biāo)，構(gòu)建了一套符合地方應(yīng)用型院校實際情況的數(shù)字電子技術(shù)實驗線上線下+虛擬仿真混合式教學(xué)新模式，如圖1所示。

3.2 線上線下+虛擬仿真的混合式教學(xué)模式的實施

3.2.1 線上自主預(yù)習(xí)

為培養(yǎng)學(xué)生的自覺主動學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)造一個符合信息技術(shù)時代特點的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，本課程組在慕課平臺開展異步SPOC線上教學(xué)資源建設(shè)的基礎(chǔ)上，借助騰訊會議和班級QQ群開展實驗教學(xué)模式的的改革。課前教師提前向?qū)W生發(fā)布電子實驗指導(dǎo)書、實驗大綱、課件、視頻及實驗預(yù)習(xí)要求等教學(xué)資料，學(xué)生可以利用碎片化時間進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解實驗內(nèi)容和實驗要求、實驗步驟和方法、需要記錄的實驗數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

3.2.2 虛擬仿真

數(shù)字電子技術(shù)課程組堅持課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容為主線，并借助EDA技術(shù)將難于理解的電路及工程實踐實例，利用電路仿真軟件進(jìn)行仿真講解有助于學(xué)生對課程難點及重點知識的理解，同時也有助于實驗操作的理解。傳統(tǒng)實驗教學(xué)采用線下實操方式，受實驗條件和實驗場地的限制，而虛擬仿真打破了實驗條件和場地的限制，尤其是2020年疫情期間，實驗教學(xué)多數(shù)是在網(wǎng)上開展，學(xué)生在電腦端就可對實驗內(nèi)容進(jìn)行仿真，按照教師指定任務(wù)及要求完成實驗電路的搭建與實驗數(shù)據(jù)的測試，學(xué)生課前課隨時隨地完成預(yù)做，打破了時空限制。

3.2.3 線下課堂實操

通過課前預(yù)習(xí)和虛擬仿真實驗，學(xué)生對實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗儀器等有了初步的了解，而且在預(yù)習(xí)過程中可能會產(chǎn)生疑問，并將問題帶入線下課堂，教師則可根據(jù)學(xué)生的問題進(jìn)行不同側(cè)重點地講解實驗。課堂實操按照以下教學(xué)活動進(jìn)行：1.實驗開始前教師依據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)提出的問題進(jìn)行引導(dǎo)式解答，目的是引導(dǎo)學(xué)生在實驗中探索問題的答案。2.學(xué)生分組實驗，學(xué)生分組自行討論實驗方案及各自分工，按照實驗步驟進(jìn)行實驗電路的搭建與測試，選擇合適的實驗設(shè)備進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的觀測，并在實驗過程中進(jìn)行拍照記錄數(shù)據(jù)，便于后續(xù)實驗數(shù)據(jù)分析與處理。教師則流動檢查規(guī)范學(xué)生的操作，解答學(xué)生實操過程中產(chǎn)生的新問題。3.每組實驗結(jié)束后，教師檢查實驗的完整性，與學(xué)生探討實驗數(shù)據(jù)等問題，學(xué)生在實驗結(jié)束前最后一項工作是將實驗儀器、實驗器材、實驗桌椅、實驗記錄本等歸位，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實驗素養(yǎng)。

3.2.4 課后總結(jié)

為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析、解決和總結(jié)問題的能力，實驗課后環(huán)節(jié)總結(jié)必不可少。學(xué)生撰寫實驗報告，整理、分析與處理實驗數(shù)據(jù)，實驗總結(jié)和實驗心得與體會，教師審閱實驗報告，了解學(xué)生對本次實驗的掌握程度，為下一步實驗拓展和持續(xù)的教學(xué)改革提供基礎(chǔ)。

3.3 構(gòu)建以學(xué)生為中心的線上線下教學(xué)環(huán)節(jié)

雖然線上短視頻回放和虛擬仿真打破了時空的限制，使學(xué)生學(xué)習(xí)更加便利，但學(xué)生自學(xué)能力存在很大差異，有的學(xué)生缺少理論練習(xí)實際的意識，尤其是在實驗教學(xué)中表現(xiàn)尤為明顯，有的學(xué)生對實驗儀器的使用不熟悉，有的學(xué)生實驗操作不夠規(guī)范，導(dǎo)致實驗結(jié)果獲得的難度增加，這就要求教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中要精心設(shè)計教學(xué)活動，將課前、課中、課后的教學(xué)過程設(shè)計意圖與混合式教學(xué)模式的應(yīng)用形成有機形成一體，確立教學(xué)目標(biāo)。課前預(yù)習(xí)教學(xué)活動中，課前教師既可以借助慕課堂和異步SPOC平臺課程公告方式提前發(fā)布給學(xué)生，也可以借助Q群開課前向?qū)W生推送實踐教學(xué)內(nèi)容部分課程公告。線下課堂教學(xué)活動中教師針對課前預(yù)習(xí)出現(xiàn)比較集中的疑難問題，進(jìn)行針對性地講解，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行實操，在實驗中摸索問題的答案，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地記錄實驗數(shù)據(jù)，掌握實驗操作步驟規(guī)范，養(yǎng)成良好的實驗素養(yǎng)。課后總結(jié)教學(xué)活動中，要求學(xué)生學(xué)會整理、分析與處理實驗獲取的數(shù)據(jù)，能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進(jìn)行理論分析與實驗總結(jié)。這樣設(shè)計的教學(xué)環(huán)節(jié)（如表1所示），學(xué)生能夠預(yù)先知道學(xué)習(xí)目標(biāo)，帶著問題進(jìn)課堂，虛擬仿真實驗的實施使實驗更加直觀化、形象化和實際化，有助于提高課中實操教學(xué)環(huán)節(jié)的實施效果，課后有反思，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率進(jìn)一步提高。

4 線上線下+虛擬仿真教學(xué)考核評價體系的建立

課程考核方式是課程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，也是評價課堂教學(xué)質(zhì)量重要依據(jù)之一[9]。為了更加客觀評價實驗教學(xué)效果，構(gòu)建了混合教學(xué)模式的數(shù)字電子技術(shù)實驗考核評價體系，如表2所示?？己藘?nèi)容由課前實驗預(yù)習(xí)、課中動手實操和課后實驗總結(jié)三部分構(gòu)成，每部分考核內(nèi)容和占比各自不同，從多維度評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)能力，成績的評定更加合理和客觀。

5 總結(jié)與展望

本文從數(shù)字電子技術(shù)課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀、混合式教學(xué)模式的構(gòu)建和評價體系的設(shè)計方面探討了線上線下混合式數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)的改革與實施。對線上線下+虛擬仿真混合式教學(xué)模式、線上自主預(yù)習(xí)、線下課堂實操、課后總結(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)及考核評價方式的創(chuàng)新進(jìn)行了深入分析。在教學(xué)實施過程中形成了一套具有持續(xù)改進(jìn)的混合式教學(xué)模式，創(chuàng)建了完整的線上線下交叉式導(dǎo)引學(xué)習(xí)機制，注重學(xué)生實驗素養(yǎng)的養(yǎng)成。通過教學(xué)改革，更新了授課教師的教育理念，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，促進(jìn)了團隊合作意識的提升，取得了較好的教學(xué)效果，同時促進(jìn)了本專業(yè)本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，同時也為創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了新思路。

基金項目：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目“基于 MOOC《數(shù)字電子技術(shù)》課程混合式信息化教學(xué)模式的研究與實踐”（項目編號：2020JGA244）；廣西學(xué)位與研究生教育改革課題“海洋工程專業(yè)碩士實踐創(chuàng)新平臺構(gòu)建及創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究”（項目編號：JGY2020174）北部灣大學(xué)課程建設(shè)項目，“數(shù)字電子技術(shù)全英文課程”（項目編號：19QYKC09）；北部灣大學(xué)國際平臺英文慕課建設(shè)項目，“數(shù)字電子技術(shù)（Digital Electronics）”（項目編號：gjywpt01）。北部灣大學(xué)2020 年線上線下混合式 一流課程建設(shè)項目（第一批），數(shù)字電子技術(shù)（項目編號：無）。

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