“互联网+”时代《电路与模拟电子技术》课程混合教学模式研究

王昕 周明月 陈戈珩 翟双 于微波

摘  要：在“互联网+”时代背景下，对传统教学和翻转课堂教学进行了分析，将二者结合充分发挥各自的优势，构建了《电路与模拟电子技术》课程的混合教学模式。详细介绍了混合教学模式的教学设计、教学实践及效果，并对目前翻转课堂存在的问题给出了应对措施。教学实践证明，这些改革和探索取得了较好的教学效果，可以有效地提高学生的电路分析、设计和应用能力。

关键词：互联网+;电路与模拟电子技术;混合教学模式;翻转课堂

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）09-0016-04

Abstract： In the age of Internet plus， the traditional teaching and flipped classroom teaching are analyzed， and are combined to give full play to their respective advantages. The hybrid teaching mode based on flipped classroom is designed. The process of teaching mode， teaching design and teaching effect are introduced in detail， and the countermeasures are given to solve the problems of the flipped classroom currently. Teaching practice has proved that these reforms and explorations have achieved good teaching results and can effectively improve students' ability in circuit analysis， design and application.

Keywords： internet plus; circuits and analogue electronics; hybrid teaching modes; flipped classroom

随着信息和互联网技术的飞速发展，教育信息化程度不断提高。2011年，美国青年教育家Salman Khan在TED会议上提出了“翻转课堂”的教学方法，引起了广大教育工作者的关注。随后翻转课堂很快在美国流行起来，并影响了全世界[1，2]。为了积极推进我国“互联网+教育”的发展，国家教育部在2018年4月13日发布了《教育信息化2.0行动计划》，计划指出到2022年建成“互联网+教育”大平台，努力构建“互聯网+”条件下的人才培养新模式。在此背景下，“翻转课堂”与“混合教学”也一度成为了研究热点。目前国内对翻转课堂的研究主要集中在教学模式探讨及教学设计、与传统教学模式和教学效果相比较等[3]。

“电路与模拟电子技术”课程是根据计算机专业特点，把“电路分析”和“模拟电子技术”整合成一体的一门重要的硬件基础课。是“数字逻辑电路”、“计算机组成原理”、“微机原理”等课程的先导课程。对该课程掌握程度的好坏直接影响到后续计算机专业课程的学习。目前传统教学中存在三个主要问题。1. “内容多，课时少”。这种现象在很多大学都普遍存在。如何在有限的时间内提高教学质量？寻找新的教学模式才是解决之道。2. “灌疏式的教学”模式。这种模式下的老师教得很累，而学生也听得疲惫不堪，对学习容易产生厌倦。学生和老师很少有时间进行互动，学生不能得到充分有效的指导。3. 强调理论，忽视实践。注重理论知识教学，不注重工程实践能力的培养。目前对该门课程如何进行翻转课堂实践尚未有相关文献参考。为了有效解决这些问题，结合我校实际教学情况，充分利用互联网技术构建了基于“翻转课堂”的新型混合教学模式。

一、基于翻转课堂的混合教学模式设计

翻转课堂仍然保留着信息传递和知识内化的两个步骤[4]。然而，与传统的课堂教学相反，它将信息传递的过程置于课堂之外，主要通过授课视频和音频材料，由学生自己完成课程的学习。而知识内化通过课堂教学来完成。“翻转”让学生能够控制自己学习的节奏，也体现了学生作为学习主体的主动性、积极性和创造性[5]。但对于“电路与模拟电子技术课程”来说，完全复制国外的翻转课堂教学模式并不合适。多年的教学经验表明，并不是所有的课程内容都适合翻转。因为有的知识点抽象，原理复杂，学生很难理解和掌握其内涵，尤其是模拟电子技术部分的内容，如半导体器件和晶体管放大电路等。这时“精讲多练”的传统教学方法是解决此问题的有效途径。因此，有必要对教学内容进行重构，对不适合翻转教学的内容仍然采用传统课堂的教学模式。而对电路的基本定理、定律等适用于翻转的内容，则采用翻转课堂教学模式。基于以上分析，构建了“传统课堂+翻转课堂”的混合教学模式，混合教学总体框架如图1所示。

（一）教学内容重构

实施混合教学模式首先要对教学内容进行分类，分为“翻转”与“不翻转”两部分。对不适合翻转教学的内容依然采用传统课堂教学模式，对适合翻转的教学内容则采用翻转课堂的教学模式。教学内容的分类结果如表1所示，从表1可以看出，在本门课中，采用翻转课堂教学的内容约占整个课程内容的50%。

表1 教学内容分类

（二）翻转课堂教学设计

为了更好地实施翻转课堂，我们从三个教学环节出发对教学过程进行了精心设计，包括：课前、课中、课后。如图1所示。

1. 上课前

首先制作授课视频、电子课件、在线测试题库等混合教学资源，然后选择课程支持平台，我们选择了本校引进的 “超星尔雅”课程平台。将混合教学资源上传到该在线支持平台上，并在该平台上设置学习任务并发布学习任务通知，建立在线讨论。对学生进行分组，翻转课堂上一共30个学生，5个学生一组，一共是6个小组。教师在学习平台上可以进行教学监控，收集学生的在线学习信息。学生可以利用平台上发布的混合教育资源进行在线学习，并完成在线测试，以小组为单位进行课前讨论，并记录遇到的问题。

2. 上课时

在课堂上，教师通过学生的课前在线学习情况，提取课程的重点和疑点进行讲解，并设计课堂训练项目，让学生进行分析和讨论。通过研讨式学习、探究学习、协作学习等方式的结合，完成课堂训练项目。其中，探究性学习可以有效激发学生的求知欲。在探究过程中，学生的自主思维和批判性思维将得到更好的体现。无论探究的结果如何，探究过程都一定会给学生带来莫大的好处[6]。探究过程可以通过设计一些有针对性的、有启发性的、开放式的问题。通过提问，引导学生在解决问题的过程中获取知识和发展能力。从实际生产和生活中提取的问题更能激发学生的学习兴趣。

3. 下课后

在课后拓展阶段，老师安排学生的课后作业或学习任务，进一步巩固学生所学的知识。小组成员定义自己的分工，查阅资料并进行讨论。必要时，他们可以利用网络资源完成作业。在这个阶段，学生可以反思存在的问题，以增进他们对所学知识的理解。教师还可以在线发布实训项目，让学生在实验室动手操练，并利用零碎时间指导学生，培养他们的知识和技能迁移以及分析和解决实际问题的工程实践能力，真正做到“学以致用”。

（三）翻转课堂教学具体实践

下面以“电压比较器”这节课为例介绍翻转课堂的具体实践过程。课前，自行录制该节课的授课视频，并制作电子课件上传到教学平台供学生在线学习。在阐述电压比较器工作原理时，利用Flash Player软件开发了动画并嵌入到PPT里，在该动画中，学生通过滑动滚动条给比较器选择不同的输入和输出电压值，通过点击“输出波形”按钮即可观看比较器的输出波形。该动画可以更好地帮助学生正确理解比较器的工作原理，并且使得学习过程更加生动有趣。课前还根据教学任务和目标布置了由浅入深的在线测试题。1. 比较器是否引入了反馈？2. 比较器工作在线性放大区还是饱和区？3. 给出四种不同比较器构成的电路，求出每个比较器电路输出电压值的大小？4. 比较器有幾种？哪种抗干扰能力强？这几个问题层层深入，前面两个问题用于考核学生是否基本了解了比较器的工作原理。正确回答了第一个问题，第二个问题也就迎刃而解。第三个问题则要求学生在理解原理的基础上会进行比较器的分析计算。第四个问题则要求学生深入理解不同比较器的性能。最后抛出课堂讨论话题“比较器在实际中有哪些典型应用？”，要求学生以小组为单位分工协作，查阅资料，为课堂讨论汇报做准备。可见，最后的讨论话题上升到了实际应用的场合，直达教学的最终目标-活学活用。学生带着问题去思考，既可以检验他们对知识的理解程度，也培养了学生独立思考的能力。

在翻转课堂上，首先对课程重点难点内容进行了梳理，然后解答学生在教学平台上留言提出的共性问题，并对在线测试中错误较多的题目进行答疑解惑。在线测试的第三道题目，求比较器输出电压值，有一些同学总是把输出电压的正负号写错，这是对理想运放的电压传输特性记错导致。通过帮助学生总结规律，即比较器“+”端输入电压大，则输出为正，反之“-”端输入电压大，则输出为负，很好地避免了类似问题的发生。接下来组织学生对课前留的讨论话题进行分组汇报，每个小组随机选择一名同学进行发言。随后教师对每个小组的讨论结果进行总结和评价（评价也可以由各小组互相评价完成）。在了解了比较器的典型应用基础上，再给出由比较器和其他学过的电子元件构成的电冰箱电子温度控制电路，让各小组进行课堂现场讨论，说明该电路的工作原理及比较器在该电路中的作用。通过分析实际案例培养学生独立探索能力及综合运用所学知识解决实际问题的能力。讨论完毕各小组分别选派一名同学到讲台上对着电路图进行讲解。每组汇报完毕，各小组可以发表不同意见并进行辩论。讨论时教师也参与其中并对学生进行正确引导，最后对各小组讨论的结果进行评价。

课后，给学生留书面作业习题和拓展性训练项目。在课后扩展阶段，书面作业可以巩固所学的知识。而拓展性训练则可以更好地锻炼学生的工程实践能力，团队协作能力及对知识和技能迁移的能力。拓展性训练项目要求学生亲自动手制作一个简易温度监控报警装置，要求当温度超过给定值时，报警指示灯亮。老师给定温度传感器的型号，比较器和其他元件由学生自己选择，电路也由学生自行设计。课后教师利用零散时间对学生进行指导和答疑。学生们很乐于参与动手实践，这激发了他们的学习热情和学习兴趣，锻炼了他们解决实际问题的能力。

（四）翻转课堂教学模式存在的问题及应对措施

1. 缺乏学习主动性的学生学习效果差

应对措施：每次翻转课堂的分组都采用随机分组的方式，讨论时也随机选择主讲人代表本小组进行汇报，这样小组里的每个成员都不能懈怠，因为直接影响到本小组全体成员的成绩。而且，教师也可以随机选择主讲内容，让学生讲。这样就需要学生对所学过的知识点融会贯通，对学生起到很好的监督作用。另外教师在课程的学习平台上随时监控学生的在线学习进度，对进度差的同学给予及时提醒。

2. 大班教学环境下的翻转课堂难以实施

应对措施：国内工科大学授课以合班大课居多，几乎都在百人以上。而翻转课堂只适合小规模班级[7]，因为学生多了即不方便分组管理，师生之间在有限的时间内也无法进行正常有效的沟通。目前在本学院学习“电路与模拟电子技术”课程的学生一共有四个班120多人。由两名教师授课，每个教师教2个班（共60多人）。如果5个学生一个小组，60多人至少要分出12个组，显然这会影响翻转课堂的教学效果。为了解决这个问题，我们在实施翻转课堂教学的时候，采取两名教师互相配合共同完成翻转教学的手段。通过跟教务处协商，安排两名授课教师的上课时间不冲突。当其中一位教师实施翻转教学时，另一位教师也参与授课，两位教师每人各负责1个班级，在不同的教室同时开展翻转教学。这样就有效解决了学生人数多而不利于翻转的难题。

（五）“互联网+”在传统课堂教学中的辅助作用

即使在不进行翻转的“传统教学”中，也可以通过“互联网+”提高传统课堂的教学效率。超星公司开发了一款名为“超星学习通”的手机APP软件，师生用手机共同下载该软件后，教师就可以利用该软件有效地干预学生的学习过程，提高教学效率。例如教师可以通过“学习通”在上课前一天发布课前预习任务和授课PPT，让学生预览。该软件可以有效地完成对学生的实时监控，看他们是否阅读了预习任务，这样就可以对学生平时表现进行客观的评估。而下课后教师将核心知识点制作成十几分钟左右的微视频上传供学生反复观看，提高学习效率。更有吸引力的是“学习通”提供了“考勤”功能。对于传统课堂的大班授课，考查学生出勤率都是由老师课堂点名来完成，由于学生人数多，一般要浪费10分钟左右的上课时间，约占一节课的20%，效率很低。而利用“学习通”的考勤功能，点名瞬间完成，显著提高了教学效率。

二、考试方式改革

对学生学习成绩的评估，传统的测评方法只依赖于期末试卷的成绩，忽略学习过程的评估和实践能力评价。而“电路与模拟电子技术”课程具有很强的工程应用背景。因此，应该建立新的多元化的考核方式。如图2所示。基于翻转课堂的混合教学模式更有利于对学生进行客观评价。在翻转课堂上的讨论交流环节可以体现出学生课堂的参与度和团队合作意识。学生在拓展训练中的研究方法和训练成果，例如课外电子产品小制作等可以体现学生的动手能力并反映学生分析、解决实际问题的能力。学生的学习行为可以通过在线学习时间来体现，系统自动记录学习时长，教师可以随时通过系统的统计数据了解学生自主学习的情况，从而对学生的学习态度做出客观评价。在线测试可以记录学生完成作业的情况。图2可以看出这种多样化的评价方法可以更好地反映学生的整体素质。

三、教学实践的效果

自从采用混合教学模式授课以来，取得了较好的教学效果。为了和传統教学模式做对比，分别采用混合教学模式和传统教学模式对两个不同班级的学生进行教学。经过一个学期的学习，采用传统教学模式的班级期末考试平均得分为75.63分，而采用混合教学模式的班级平均成绩达到85.78分。如表2所示，对比结果表明，混合教学模式的教学效果要优于传统教学模式。不仅如此，在实施混合教学模式以后，计算机专业的学生在授课教师指导下还获得了本校大学生电子设计竞赛一等奖，对计算机专业方向的学生来说，以前是很难获得电子大赛奖项的。这说明混合教学模式让学生的工程实践能力也得到了提高。

四、结束语

基于翻转课堂的混合教学模式将学生作为主体，真正提高了学习的主动性并激发学生的学习兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力。混合教学模式是强调“以学生为本”的教学模式，学生的课外学习时间有所增加，教学效果和教学满意度都得到了提高。教学实践结果表明混合教学模式在一定程度上激发了学生的好奇心和探索欲望，更好地锻炼了学生的工程实践能力，很好地解决了“内容多、时间少”的矛盾，让教师和学生都能从中受益。

参考文献：

[1]Robert Talbert. Inverted Classroom[J].Colleagues.2012，9（1）， PP.1-7.

[2]Jon Bergmann， Jerry Overmyer and Brett Wilie. The Flipped Class：What It Is and What It Is Not[J]. The Daily Riff. 2012，PP.1-2.

[3]王国华，俞树煜，黄慧芳，等.国内混合式学习研究现状分析[J].中国远程教育，2015（2）：25-31.

[4]张新明，何文涛.支持翻转课堂的网络教学系统模型探究[J].现代教育技术，2013，23（8）：21-25.

[5]于歆杰.以学生为中心的教与学——利用慕课资源实施翻转课堂的实践[M].北京：高等教育出版社，2015：5-7.

[6]吴宁，房琛琛，任燕飞.大班教学环境下基于SPOC的混合教学设计与效果[J].中国大学教学，2016（5）：32-37.

[7]胡文龙.基于CDIO的工科探究式教学改革研究[J].高等工程教育研究，2014（1）：163-168.