基于在线课程开展混合式教学的实践研究——以集成电路原理课程为例

张华斌 杨健君 刘黎明 陈 卉 陈又鲜 胡云峰 文 毅 王红航 江希陵

电子科技大学中山学院 广东中山 528402

随着高校扩招，班级容量显著增大，以传统课堂教学为基础的班级授课制已经难以保障教学的效果和效率[1]。20世纪90年代末以来，网络学习(E-Learning)在教育领域得到了迅速应用和发展，推动了教育革新。人们对E-Learning的反思导致企业培训领域首先出现了“混合式学习”[2]。混合式教学即采用传统课堂教学与远程网上教学相结合的教学方式，通过课堂教学、分组讨论、专题研讨及远程教学相结合的方式进行培训。这种教学方式不仅克服了传统教学中的教师讲授为主、学生参与度不强的缺点，而且可以满足不同学生多样性的要求，从而提高了学生学习的积极性和创造性。因此，基于在线课程的混合式教学研究成为热点，本文以集成电路原理课程为例进行研究。

1 传统的集成电路原理课程教学方式

1.1 集成电路原理理论教学

电子科学与技术专业微电子方向培养目标重点是让学生学会集成电路工艺、技术和应用，其中尤其是数字和模拟双极及MOS集成电路的基本单元结构、工作原理及其电学特性，能进行MOS集成电路的拓扑及版图的分析与设计。

理论教学上为了确保学生在学习的过程中有明确的思路和对比分析电路的能力，内容上采用第一部分：MOS /双极逻辑(数字)集成电路(第5～10章)；第二部分： MOS/双极模拟集成电路(第11～12章)[3]，讲课形式上采用教师课堂统一讲授的方式，教师在黑板上板书列出讲授的章节，以帮助学生获得明确的思路，同时结合PPT中的图像或其他资料，但整个过程都是教师本人通过各种形式传授知识，缺少学生的参与。

反馈环节和练习环节是通过学生完成课后的作业，教师通过作业中出现的问题了解学生掌握知识和应用情况，判断学生对知识的理解度和应用能力。然而，如果学生掌握知识能力欠缺或根本没有学习，补救的方法是辅导，但学生愿不愿接受辅导或辅导的资源是否具备在传统理论教学中成了问题。

1.2 集成电路原理实践教学

在集成电路原理的实践教学中主要采用实验、实习的模式实施。

为了确保学生了解和熟悉本领域内行业，我们组织学生去参观微电子公司，如：深圳方正微电子有限公司(集成电路制造)、深圳金誉半导体有限公司(芯片封装和测试)、讯芯电子科技(中山)有限公司(芯片封装和测试)等。让学生熟悉集成电路的制造与封装测试技术。同时，通过参观学生可以了解公司的架构、制度、企业文化和生活等内容，对公司有个全新的认知。

除此之外，传统上实验教学采用教师讲授，学生在实验仪器设备或计算机上操作的方式。如采用教师先讲授完，然后学生再按照实验指导书步骤操作的方式，将会出现学生问题多，跟不上实验进度的问题；而采用教师讲一步学生做一步的方式，就会使得教授效率低、成绩好的学生觉得进步慢，只能做验证实验，学生思考和创新能力下降。

1.3 项目引导的集成电路原理教学

众所周知，现在各个高校的教学基本上采用按照大纲、指定教材、突出教材重点内容的教学方式。教师依据教材里面的章、节授课，每个小节之间一般是并列关系，如《电流源》《电流镜》《基准源》等。这些在学生看来都是很散的，学习后无法将其与应用联系起来，更不用说将来能不能用于项目工程中，大量的这些知识学习以后，学生会有两种反映：一是知识太枯燥、没有吸引力；二是不知道怎么使用，如何将这些零碎的知识整合起来，因此，为了解决这些学生普遍存在的问题，我们在教学中引入了项目工程。

无论是集成电路原理中的理论教学，还是实践教学，在传统教学中已经引入项目教学方式。这种教学方式尽管能够按照层次的模式将理论和实践知识从单个的单元模块到功能模块再到子系统和系统形成完整的项目，但因为是以讲授为主，学生在整个过程中仍然是被动的，项目引导教学的最好效果还是不能充分发挥出来。

至此，在项目引导的集成电路原理教学中需要结合在线方式，学生通过在线方式，利用在线资源、视频教学将工程师现场实施项目的过程和方法清楚地介绍给学生，让学生学习时有情境感受，这时的知识就可以超出课本变成活生生的生活中的应用，形成学生主动学习的局面，教师主要是主导(主持)的角色。

2 当今集成电路原理课程教学模式的改进

2.1 理论教学模式的改进

当今大学班级课堂人数已经从“精英化”的小班转为“大众化”的大班，而教学必须遵守“突出学生整体，尊重个体差异”的教学原则。由此，将对传统的教学进行改进，引入基于在线网络的混合式教学模式[4]，如图1所示。

图1 集成电路原理课程在线混合教学流程

教师角色的转变，从传统的知识传授者这一核心角色中解放出来，从“导演者”身份向“导演者、参与者、监控者”综合身份转变。学生通过在混合式教学中的参与，在参与中讨论，达到掌握知识的目的，改变了教师“一言堂”的教学模式。克服传统教学中学生在课堂学习中“夹生饭”、课后学生怕麻烦而不去找教师辅导或怕困难而放弃重新学习的问题。

根据混合教学的流程，在现在信息技术的帮助下，学生可以利用网络泛雅平台，确定专题讨论，创立讨论研讨组，及时反馈自己的学习方面的问题，通过当今已经普及的移动终端平台可以随时随地上网，发表自己的问题和意见，获得解决问题的知识和新观点，进而将学习变成了一个目的和任务，不受个人或教师消极情绪的影响。另外，图1中的混合式活动中的视频教学将帮助学生弥补自己上课没弄懂或自己错过的内容，而且视频教学还能集中学生的注意力，除去课堂中其他不利于学生的学习信息[5]。

2.2 实验教学模式的改进

为了提高实验教学效果，解决实验教学中各个学生做实验进度不一致、验证性实验过多的问题，改进措施除了将实验项目从验证性向综合或设计性转化外，还要创造本专业实验项目所对应的情境，让学生在实验室做实验好像在公司的现场做一样。通过在线工程师的视频讲解，让学生借助于视频初次接触公司的现场情况，知道做实验与将来的工程设计应用之间的关系。尤其重要的是如果有问题可以邀请对方工程师在合适的时间加入讨论组，讨论实验过程中的缺陷和出现的问题。

除此之外，为了确保学生做实验之前能够了解集成电路制造工艺流程或封装技术，通过在线技术提供集成电路制造和封装的视频材料，让学生随时随地消化吸收集成电路相关技术带来的困惑，从而帮助学生顺利完成实验。

2.3 实践教学模式的改进

在教学过程中必须将学生的理论水平转化为实际解决问题的能力，通过项目引导的实践教学可以有效地解决这个问题。

集成电路原理的理论教学是将MOS/双极逻辑(数字)或模拟集成电路的基本单元结构、工作原理及其电学特性进行逐个讲解。这种讲解的好处是使得初学者能够清晰地明白各个部分的概念内涵，但学习的过程中学生会困惑怎样才能将各个部分有机地组织起来，形成现实中的各个项目应用或产品。为了解决这个问题，引入了项目教学，项目引导式教学借助于在线方式引入项目工程的情境，使得学生清楚了解理论的具体应用，并借助于计算机设计形成项目设计能力；在实践教学中同样可以借助于在线方式工程师解惑与学生形成联动，帮助学生组合知识，仿真设计，形成产品设计能力。

另外，利用在线方式为实验教学提供录像视频，让学生不会错过实验的步骤，保证学生在学习过程中跟得上、弄得懂。从而解决大班实验中进度不一致的问题。

3 采用在线混合集成电路原理教学效果调研

为了证明采用集成电路原理在线混合式教学方式的效果，我们对微电子专业2014级学生进行该门课程期末的混合式教学问卷调查。

通过对该班学生的问卷调查发现：喜欢线上线下混合式教学模式比例达到59.37%，单纯的线上网络教学模式为12.51%，线下为28.12%。结果表明采用线上线下的混合方式，将二者的优点融合在一起，不仅给学生耳目一新的感觉，而且刺激了学生学习的欲望和动机，激发了学生的积极性和主动性。

对于线上泛雅视频、文字、图片、动画等学生反映效果很好，达到56.26%，持有否定意见的为15.62%，表明在线平台提供的资料得到绝大部分学生的认可。学生除了在课上进行学习以外，在线上也进行资源检索[6]、学习导航、学习记录，通过本次调查发现：感觉良好的占56.25%，不确定为31.25%，剩下12.50%为否定态度。

我们还对平台上的课程信息和内容丰富程度进行了调查，68.75%的学生认为信息量大、内容丰富；只有6.25%的学生持否定态度，剩下的为不确定。在此基础上我们进行了细分，让学生提出哪些资源内容对他的帮助较大， 75%的学生认为是教学课件，59.37%的学生认为是微课，50%的学生认为是练习，37.5%的学生认为是任务书，21.87% 的学生认为是讨论，12.5%的学生认为是问答。

采用线上线下的混合式教学，如果学生仍然很少光顾线上的泛雅平台，主要的原因是：平台内容更新较慢，占56.25%；平台资源不够丰富，占43.75%；平台师生交互不多，占37.5%；学习太忙，没时间，占28.12%。这表明为了实现混合式教学的效果，除了线下的课题教学外，还应该不断强化线上平台资源的管理。

4 结语

混合式教学是在当前的信息技术的潮流下，使用网络技术辅助教学的教学方式，既克服了传统教学的缺点，又提高了教学效果和质量。与传统教学相比，混合式教学侧重于培养学生的创新能力，其教学效果直接体现在学生的自主学习和科研创造能力上。课程应用推广的实践证明，混合式教学更加注重学生的自主性、内容更丰富、满足学业要求与学生兴趣。