新工科建设背景下FPGA翻转课堂教学模式研究

曾玖贞，王超，邓贤君，王明华

摘 要：网络技术的发展、教育信息化的推进对传统的课堂教学模式提出新的挑战，随着MOOC资源的丰富，课堂翻转教学成为可能，而且收到了很好的教学效果。文章通过分析总结翻转课堂的研究方法，提出了可行的实施方案和路线，最后总结经验，让翻转课堂在更多的课程中实践起来，以提升教师的教学效果和学生的学习能力。

关键词：翻转课堂；慕课；教学模式

中图分类号：G642 文献标识码：A 收稿日期：2018-03-08

基金项目：南华大学船山学院高等教育研究与改革课题（2017CZ004）；南华大学2017年度学位与研究生教育教学改革项目（2017JG012）；南华大学2016年度学位与研究生教育教研教改项目（2016JG007）；2016年湖南省普通高校教学改革研究项目（2016SJG29）。

作者简介：曾玖贞（1984—），女，南华大学电气工程学院教师，讲师。

*通信作者：王 超（1984—），男，南华大学电气工程学院教师，讲师。

可编程逻辑器件及应用（FPGA）是电子信息工程、通信工程和自动化等专业的一门重要的专业基础课，又是一门发展迅速、工程性强、实践动手能力要求较高的现代电子设计技术课程。课程在专业培养目标中起着承上启下的桥梁作用。根据以往FPGA的教学经验，笔者发现学生对这门课程的学习兴趣不大，学习效果不理想。因此，将翻转课堂引入到FPGA课堂中来，有利于调动学生学习的积极性，激发学生学习先进的电子电路设计技术的兴趣，培养学生主动探索、努力进取、团结协作的精神。

一、传统FPGA课堂现状

（1）在FPGA课程设置中，由于是专业基础课，难度大，所以理论课时较多。教师在课堂上讲的内容理论性较强，学生在相关方面的基础知识不够就会导致实践应用更加困难，再加上平时分层次的辅导较少，教学效果就更加难以得到保障。

（2）传统的FPGA課堂实践部分的教学往往是设置一些验证性的实验，程序的编写、电路的设计学生一般很难真正掌握和理解，缺乏创新性，开设实践课程的最初目标没有达到。

（3）FPGA的学习需要结合其他很多方面的知识，涉及科目较多，比如数字电路、PCB设计等。所以在教学过程中，教师如果仅仅讲FPGA的相关内容，那无疑就加大了该门课程的学习难度。

二、什么是翻转课堂教学

随着经济全球化的发展、教育信息化的推进，不断革新的信息技术对传统教育产生了巨大的冲击，使我国教育面临着前所未有的机遇和挑战。翻转课堂是利用当今信息技术的条件与优势，为改变学生学习方式和教师教学方式的一种教学改革尝试。翻转课堂以尊重学习者的主动性、反思性、合作性为理念，最显著的特点是重构了教学结构，将传统课堂翻转为“课前学习”+“课堂研究”，实现了“知识传授”与“知识内化”的颠倒，这种模式颠覆了人们对传统教学模式中教师在课堂上授课、课后学生完成作业练习的认识，而是让学习者在课下自主学习相应的知识点和概念，课堂上则有充分的时间进行师生互动，以求优化教学效果[1]。在翻转课堂中，学生拥有更多的自主学习权，能发挥学习的主观能动性，通过小组的共同努力来解决学习中遇到的问题。教师不再像传统课堂一样单纯地讲授知识，而是将大部分内容交给学生学习，让其在课外通过查阅资料、学习视频以及和教师沟通自行设计完成，教师根据学生的学习情况分批次组织课堂讨论，突出个性化特点，提高学生学习的能动性和积极性。

与传统课堂相比，翻转课堂彻底颠覆了其教学模式，包括课堂管理、教学流程以及师生在教学过程中的角色地位，调动了学生的学习能动性，提高了教学效果[2]。

三、翻转课堂研究手段分析

通过文献搜索、阅读、整理，以可编程逻辑器件及应用课程为例，了解其国内外翻转课堂教学现状，吸收研究经验和成果，确定科学的研究方法，以便积极有效地开展翻转课堂实践教学；通过实验手段，挑选成绩相当的两个班级，分别采用翻转课堂和传统课程教学，通过听课积极性观察、课后作业以及考试成绩进行比对，以此来了解实际效果；通过问卷手段，在课程教学的前后，采取不记名方式调查学生的学习动机、技术能力水平以及学习态度等情况，来了解学生翻转课堂前后的学习主观能动性的转变以及翻转课堂对不同层次水平学生的教学效果；通过与学生交谈来辅证问卷调查表中的数据，使理论依据更加真实充分，并将学习者翻转课堂前后的学习态度、学习习惯作对比，总结当前教学中的经验，解决存在的问题[3]。

四、翻转课堂教学实施方案研究

通过采取文献研究法分析国内外翻转课堂的研究现状、概念界定和理论基础，了解国内外关于可编程逻辑器件及应用课程中翻转课堂的研究现状和研究成果。通过问卷调查法、访谈法、实验法与行动研究法实施课堂翻转，包括翻转课堂教学实践前期准备（如课程二次开发、教学环境准备以及教学资源的设计等）、学习者前期知识水平与技能分析、构建翻转课堂模式的学习流程与教学活动的设计、教学目标与教学内容设计、翻转课堂教学法的实施等，研究思路与技术路线图如图1所示。翻转课堂的基本教学流程设计从时间上来看包括课前、课中和课后的设计，设计主体包括教师教学活动设计和学生学习活动设计，具体如图2所示[4]。最后分析总结经验，让翻转课堂在更多的课程中实践，以提升教师的教学效果和学生的学习能力。

五、翻转课堂教学效果反馈与总结

通过对南华大学电气工程学院通信专业可编程逻辑器件及应用课程的82名学生进行翻转课堂的教学，课程结束后通过问卷调查法随机对其中的60名学生进行了调查，其中79%的学生认可翻转课堂教学模式，认为翻转课堂教学模式提高了他们的学习能动性，改善了学习效果；13%的学生认为效果并不明显；还有8%的学生更喜欢传统的课堂教学。

从数据结果分析可知，在慕课资源越来越丰富的教育背景下，翻转课堂使得学生课内学习的注意力提高了，学生的主动参与意识提高了。学生不再用手机来玩玩游戏、浏览新闻了，而是用于课堂互动和限时提交习题答案，这样知识的掌握程度肯定比传统课堂听听睡睡要高得多。与传统课堂相比，翻转课堂在创新训练、课堂交互和学习灵活性方面具有无可比拟的优越性。

参考文献：

[1]朱桂萍，于歆杰.“电路原理”MOOC资源的多种应用形式实践[J].电气电子教学学报，2017（3）：6-8，28.

[2][3]张 强，张海峰，唐 岩，等.电路原理基于SPOC翻转课堂教学模式的实施[J].实验技术与管理，2016（1）：187-190.

[4]于歆杰.在线开放课程需要建以致用[J].中国高等教育，2015（24）：9-10.