“通信电子线路”课程线上教学设计与实践

何炜琨 宫峰勋 陈 敏

(中国民航大学 电子信息与自动化学院， 天津 300300)

随着信息与通讯技术尤其是互联网技术的快速发展，在深入而广泛的教育研究推动下，将信息技术与教育教学深度融合已成为世界教育改革发展的潮流。希望在现代信息技术的支撑和帮助下，依据主动学习背后的机制和规律来开展教学设计，促进教学活动对教师能力水平的提高。除此之外，新型的教育技术与教师线上课堂教学相融合，教师运用信息技术帮助学生设计学习活动，创建了全新的学习空间，促进学生的自主学习，增大学生主动权，满足其个性化的学习需求，同时也为培养学生终身学习能力奠定了良好的基础。传统的教学活动是教师与学生的单向交互，针对学生之间以及学生与学习材料之间互动的教学设计还不够，“通信电子线路”课程组通过现代信息技术手段，充分促进学生与学生，以及学生与学习材料之间的互动，更好地跟踪学生的学习行为和效果，从而为及时的教学干预提供依据[1-2]。

1 异步SPOC背景下的“通信电子线路”课程的教学设计

“通信电子线路”课程开展互联网线上教学，给我们带来很多挑战。根据小规模、限制性在线教学SPOC(Small Private Online Courses)的特点[3]，我们期望将线上国家级精品课教学经验与“通信电子线路”课程的课程大纲要求相结合，重新设置该课程教学信息、调整教学结构、采用相应教学方法、建设课程体系。伴随线上异步及同步直播相结合，推进互联网线上教学的开展。

1.1 教学内容设计

我校的“通信电子线路”课程是为通信工程专业大学二年级学生开设的一门专业基础课程，课程共56学时。该课程包括模拟通信系统概述、选频网络、高频小信号放大器、非线性电路分析方法及混频器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制及解调共计八章的教学内容，周学时为4学时，教学时长共计14周。以往学生对于电路类的课程往往有一定的畏难心理，为此课程组教师在中国大学MOOC平台上挑选了国家级精品课程—华中科技大学黄佳庆教授主讲的“通信电子线路”作为源课程，该课程将知识地图引入课程的理论讲授中，同时将52 Hz故事、智慧学习等趣味故事和学习方法、思考技巧，巧妙地融入到学生的课程学习中。除此之外，课程组教师还会结合4G、5G通信的到来以及航空航天应用通信技术的发展，融入该门课程讲授内容、思考技巧，强调其在适应未来通信技术发展中的所起的作用及重要性，进而使学生在重视该门课程学习的同时能够提升其学习兴趣。在源课程资源的基础上，课程组教师建立了异步SPOC课程。在教学内容方面，依据本专业16版(2018年修订版)培养方案及课程大纲，同时针对线上教学的特点，真正落实“以学生为中心、以产出为导向、持续改进”的教学理念，对教学内容进行了调整，见表1所示。

表1 “通信电子线路”课程调整的教学内容

1.2 教学方式设计

自2月初，学校教务处、教师发展中心以及学院通过网络、微信群等方式不断推送诸如中国大学MOOC、智慧树、超星、雨课堂等教学平台信息以及介绍各类线上教学优秀案例。课程组教师充分学习并借鉴上述资源，选择中国大学MOOC作为本课程线上教学主平台，并推出了本校的“通信电子线路”课程的异步SPOC课程，对该课程的教学单元内容、考核方式、课程资源等环节进行了建设。考虑到学生在线上教学中的感受，希望增加教师与学生的互动机会，课程组教师设计了以异步SPOC为主体平台，“慕课堂”及“钉钉”直播为辅的“异步SPOC+慕课堂+直播”教学方式，如图1所示。课前，授课教师将学习任务以公告的形式通过异步SPOC发布给学生，学生提前进行预习，因此SPOC成为学生获取知识及相关学习资料的主要渠道。钉钉直播作为教师梳理知识点、答疑、讲解作业的后台，在钉钉直播中，教师能够与学生面对面，并能够听到对方的声音，实现教师与学生以及学生与相应教学资料的“有声”沟通，增强课堂的真实感。除此之外，教师讲解完教学内容后会在“慕课堂”中发布部分与所教授知识点相关的练习，学生能够在线实时反馈。因此“钉钉”和“慕课堂”也是教师与学生沟通、学生学习状态监控以及学生管理的渠道。除此之外，课后，课程组教师利用“每日交作业”小程序发放及接收作业，并完成在线批改，将存在的问题通过微信群再及时反馈给学生。

图1 课程教学方式设计框图

1.3 教学过程设计及教学组织

基于“异步SPOC+慕课堂+直播”的“通信电子线路”课程教学过程及组织形式如图2所示，具体过程如下所述：

图2 课程教学过程及教学组织形式

(1)课前教师在异步SPOC课程公告中发布所要讲授的课程内容，同时在微信群中发布课程内容对应的ppt及其他相关教学资料供学生预习。

(2)教师在“慕课堂”中进行备课，上传本节课对应的练习题，并以公告的形式上传本节课所讲授知识点总结。

(3)课中教师在“慕课堂”中开启签到功能，学生在“慕课堂”中签到，并进入“钉钉”直播。

(4)教师首先对上一次课程中的知识点进行总结梳理，并针对上一次课中“慕课堂”练习进行讲解。针对本节内容，教师引出问题，学生带着问题在异步SPOC课程中听课程视频。

(5)学生在收看课程视频过程中，教师在“钉钉”中设计板书，给出视频中的关键知识点索引；学生学习视频结束后，返回“钉钉”直播，教师会对所提问题进行提问，并对视频中比较重要或相对较为复杂的知识点进行讲解，并在板书中归纳整理，教师在归纳整理板书的过程中，学生可以根据自身实际情况进行记录、标记笔记。

(6)每个知识点结束后，教师均会在“钉钉”直播中询问学生的掌握情况，对于不清楚的地方，学生会在互动面板中提出，教师进行解答，对于较为复杂的问题，教师可以使用“连麦”功能，引导学生用语言表达出来，实现师生的有效沟通。

(7)本节所有知识点学习结束后，师生会返回“慕课堂”，教师在“慕课堂”中发布课前备课准备的练习题，学生进行解答，并完成相关问卷。最后教师会以公告的形式在“慕课堂”中发布本节知识点的总结文档，供学生课后复习参考。

(8)课后教师会在微信群中发布带有注释本班的本节讲授内容的ppt、板书、习题等资料，同时在今日交作业中发布本节作业。

教师会在作业批改后对作业进行讲解，课后将作业的详细求解过程发布在微信群中，供学生订正时参考。

1.4 考核方式设计

针对线上各教学环节的设计，参加课程的学生需要按时上课，积极参加课上提问及讨论，按规定完成作业及章节测试，参加期中及期末考试。课程的最后成绩构成比例如图3所示，具体按如下规则计算：

图3 课程成绩构成及比例

(1)传统必做工作：作业7%+预习(学习)报告20%+期中考试15%+期末考试50%；

(2)每周例行工作：上课出勤5%+课上提问及讨论3%。

2 异步SPOC在“通信电子线路”课程中的应用

本学期“通信电子线路”课程授课班级为我校通信工程专业18级A、B、C三个班级。作为民用航空类院校，在授课过程中，教师会结合民航通信电子设备的发展总结通信电子线路在空管通信导航监视系统中的应用案例，并引入前沿的通信与信息处理技术，让学生明确努力的方向和肩负的重担，提升能力与素质，增强学习的使命感。

下面以第五章第一节讲授的“高频功率放大器工作原理”为例，介绍“异步SPOC+慕课堂+直播”线上教学在“通信电子线路”课程中的应用。首先在授课前，教师会在异步SPOC课程平台上发布公告，给出所要讲授的教学内容及相应的视频，同时在微信群中给出课件等相应的学习资料(如图4所示)。

图4 课前资料发布示例

学生会在课下针对所讲授内容进行预习。课上教师针对本节重点知识点“高频功率放大器获得高的输出功率及效率需要具备的条件”，结合高频功率放大器原理电路图及输入输出电流电压的波形图进行讲解(如图5所示)。教师在讲解过程中，针对高频功率放大器的性能指标(关注点)、折线分析方法(电路特点及分析方法)、如何获得高输出功率及效率等方面，提出了以下几个问题：

图5 课中对重要知识点进行讲解示例

(1)高频功率放大器的关注点是什么?

(2)对于动态范围较大的高频功放而言，需要用到哪种非线性电路分析方法？

(3)对于非线性的高频功放而言，此时输出的集电极电流具有什么特点？为此会带来什么问题？

(4)为实现高频功放所关注的高输出和高效率，需要满足什么条件？

在教师的引导下，学生便开始思考、讨论、争辩，同时也会有学生提出自己的问题，与教师进行互动(如图6所示)，并最终能够得出高频功放晶体管基极为负的偏置电压、高频功放工作在丙类工作状态以及负载为谐振回路的条件等正确结论。这样的教学方法使学生能够充分参与到课堂教学中，教师也能够通过学生的回答及表现对其学习状态进行初步评价。教师同时会在板书中将刚刚教授的知识点进行总结，此时学生也会跟随教师节奏记录笔记。

图6 教师与学生互动示例

最后，教师会让学生回到“慕课堂”，发布课堂练习(图7所示)，学生针对刚刚讲授的知识点进行解答，答题准确率基本在79%左右，对于第二个多选题，部分同学没有看到要求，选择答案不全面导致准确率较低。教师在课程结束后将本节知识点整理以公告的形式在“慕课堂”发布，本次课程教师共发布签到1次，练习2个，公告1个(如图8所示)。

图7 “慕课堂”练习题示例

图8 “慕课堂”活动记录

课程结束后，教师将本节课板书及注释版本的课件及相关教学资料在微信群中发布，(如图9所示)，学生可自行下载，在课后复习及做作业时可以参考。同时在每日交作业小程序端上传本章作业，学生在课下复习的基础上完成作业，并拍照上传。

图9 课后发布学习资料

为突出“以学生为中心”的主旨，对授课学生进行了问卷调查，到目前为止，问卷调查分为四个阶段(如图10所示)。首先是开学初，针对学生线上学习经验的调查，本次共收到79份有效问卷。通过问卷调查表明：79.8%的学生之前接触过线上教学，同时对线上教学较为期待。第二阶段是在授课一周的时候进行调查，主要针对学生课上接受程度的调研，本次调查共收到76份问卷，结果表明：81.2%的学生可以能够掌握一半以上，18.9%的学生能够掌握所讲授内容的八成以上。同时对目前授课形式也进行了调研，70%的学生认为授课形式完全可以接受，且听课效果较好，28.9%的学生认为授课性能能够接受，但听课效果需要进一步提升。第三阶段是在授课2个月，对应图10(c)以后进行的问卷调查，主要针对与开学初相比，目前听课效果是否有改善。此次共收到问卷76份，78.9%的学生认为听课效果较开学初有较大改善或有改善。第四阶段在结课前针对本课程的课程目标的达成情况进行问卷调查，100%的同学达到第一个课程目标，后四个课程目标的达到率分别为95.4%，84.6%，89.2%以及81.5%。可以看出，学生在开学初整体状态较好，知识掌握率较高，而对于最后讲解的课程目标：“调制解调电路及混频电路”掌握程度相对较低，分析原因主要由以下两方面的因素：一是在课程后期部分学生失去了线上学习的新鲜度，自控能力相对较弱的同学听课效果有待提升；二是调制解调电路讲解中涉及较多的非线性电路分析方法，理解较为困难。针对这些因素，后期期末复习中增加了大量的习题及讲解，帮助学生掌握此知识点。

(a)开学初调查结果

(b)授课一周后调查结果

(c)授课两个月后调查结果

(d) 结课前调查结果图10 针对教学效果学生问卷调查结果

3 结语

对于一线教师而言，改变传统的教学模式需要有一个过程，常常会面临巨大的挑战。如今受“新冠肺炎”疫情的影响以及教育部“停课不停学”的倡导[9-10]，课程组教师以开放的心态对“通信电子线路”线上课程的教学模式和教学设计进行了大胆的探索与尝试，通过采集分析学生主体反馈的数据，对教学效果进行评价，从而进一步调整教学方式和教学设计，真正做到以“学生为中心”的教学模式。随着线上教学模式的不断完善，能够在学生学习效果及教师教学效率方面得到更好的均衡，提升教师教学能力，为学生自主学习提供更加轻松、创新意识更强的教学生态。