一流课程模拟电子技术的建设与实践

苏士美，樊好义

（郑州大学，河南 郑州 450001）

一、背景

随着信息技术的发展，互联网教育给传统教育行业带来极大影响，大规模在线开放课程MOOC（Massive Open Online Courses，中文简称“慕课”）的发展是21 世纪最显著的变革。MOOC 是一种新的互联网教学模式，2008 年由加拿大学者戴夫·科米尔和布莱恩·亚历山大提出，这一教学模式2013 年在我国开始启动并迅速得到发展。至此，线上MOOC 学习进入人们的视野，它改变了传统教学模式中学生只能从书本、课堂获取知识的方式，使得学生的学习在时间和空间上都有了更大的自由度。互联网技术和资源也促使教师对传统的教学模式进行变革。但慕课的低完成率及高流失率均对慕课的可持续发展提出了挑战，无论是国内还是国外，均把基于慕课资源的混合式教学看为慕课在高等教育领域的突破口。英国学者Thorne 认为混合式学习是将在线学习与更多的传统学习和开发方法混合起来；李克东教授认为混合学习是把面对面的课堂学习和在线学习两种方式有机整合起来，针对不同的问题及要求，采用不同的方式来解决问题，教学上采用不同的媒体与信息传递方式进行学习。可见，基于MOOC 资源的混合式教学获得了大多数教师和学习者的认可。2019 年教育部印发《关于一流本科课程建设的实施意见》中明确了对广大教师基于慕课开展混合式教学政策层面的推动和支持，使得混合式教学在国内得到了长足的发展。

模拟电子技术课程是自动化类、电子信息类、电气工程类等传统专业的核心基础课程，也是许多热门“新工科”专业，如医工交叉类、人工智能类、大数据类、智能科学与技术类等学科的核心基础课程；其在专业课程体系中起承前启后的作用。课程自成体系，具有很强的理论性、实践性和工程应用特性，长期以来存在的问题是课时少，课程难度大，理论与实践脱节，课程不及格率高等。针对存在的问题，课程设计中“以学生为中心”，采取优化课程内容的方法，构建理论、实践、仿真与应用交互融合的一体化课程资源，采用线上线下混合的教学模式，教学实践中体现老师的主导性、学生的主体性，加强过程考核，融入课程思政元素，激发学生学习的主动性、积极性，为学生提供多元化、个性化的学习环境，从而提高教学效果，达到知识、能力、素质综合培养的目标。

伴随着互联网教育的共识，该课程获得了长足发展。该课程于2015 年获得学校首批MOOC 建设立项，2017 年在超星泛雅教育教学平台上线试运行，2018 年春季开始正式投入使用，至今，已经上线运行四年多的时间，完整使用5 个学期，线上累计浏览量超过500 万；2019年该课程获得省在线精品课程立项建设，2020 年在中国大学MOOC 平台面向社会学习者开放，至今已经开课5期；2020 年该课程获得首批国家级线上线下混合式一流本科课程的认定。本文将对一流课程模拟电子技术的资源建设、混合式教学模式设计、课程设计、课程考核评价体系、教学实践、资源共享、教学效果等进行分析总结。

二、课程资源建设

课程针对传统的理论与实验分割、先学理论再做实验的情况，对课程内容进行优化整合，把实验仿真与课程理论深度融合，按照半导体二极管及其基本电路、EDA 仿真应用、三极管及放大电路基础、实验操作、场效应管放大电路、模拟集成电路、反馈放大电路、功率放大电路、运算放大器、信号的处理及产生电路、直流稳压电源电路等模块划分，知识点、实验仿真碎片化，创建了53 个相应的微视频，12 个例题、8 个实践仿真、6 个实验操作等视频资源，并建有包含各类题型的近千题的题库，单元测试、主题讨论等非视频资源，形成了理论、实践、仿真、应用一体化的教学资源，如图1 所示。课程资源丰富，能满足学习者个性化、多元化的学习需求。如图2 所示为超星泛雅平台第5 期课程资源截图，其中包含了一些课堂实录和课程公告等。

图1 一体化的课程资源

图2 超星泛雅平台第5 期课程资源截图

三、课程教学设计

（一）混合式教学设计

传统的课堂教学模式是一种老师课堂灌输、学生被动接受的单向教学。整个教学过程以老师为中心，以讲授课程内容为中心，老师一般在讲台上完成教学任务，整个过程忽视学生自主学习能力的培养以及学生的主体性和创造性，客观限制了学生潜能的充分发挥，课程评价单纯以期末一张试卷成绩来确定，没有结合过程评价，造成学生学习的积极主动性不够，学习兴趣不高，期末突击复习考试，知识掌握不牢，挂科率较高。

“线上”和“线下”混合式教学不是简单的线上教学和传统课堂教学的叠加，而是兼顾个性化学习、多种教学策略深层次交互融合的混合式教学模式，如混合多种教学手段、教学资源、学习活动、学习环境、课程思政、评价方式等；教学过程中既要发挥教师的主导性，更要以学生为中心充分体现学生的主体性，增加课程的研究性、创新性、综合性内容，加大学生投入，对学生有效科学“增负”，融合知识、能力和素质，培养学生主动学习、主动思考，解决复杂问题的综合能力，提高教学质量和效果；混合式教学的实施需要有完善的网络环境、规范的教学平台、丰富的课程资源和具有技能的主导老师及态度积极的学生来作为支撑。

借助超星学习通信息化的教学平台，依托一体化的课程资源，把课程教学设计分为课前、课中、课后三个环节，课后亦可称为课前，课前亦可作为课后，交叉融合，形成闭环的学习模式，如图3 所示。课前，老师在线发放学习任务及要求，积极引导学生进行探究式与个性化的学习，学生在线自主预习、学习相关视频课件等资源，在线自主检测，发现问题，记录重难点，根据自身的情况对问题探究，进行知识扩展，准备展示的PPT，随时在线与老师或与同学进行问题交流讨论；课中，学生自主知识点分享、PPT 展示，老师根据学生的学习情况答疑解惑，进行重难点授课，对知识点归纳总结，组织讨论仿真，边学边做，随堂测试，布置课后作业等；课后，学生在线提交互评作业，复习巩固，问题讨论，电路仿真，知识拓展，老师在线检查作业，查看问题回复，根据学生的反馈在线答疑，总结教学经验，不断改进教学方法。

图3 “模拟电子技术”线上线下混合式教学模式设计

（二）理论与实践交互融合教学设计

课程设计中打破传统的“先学理论后做实验”的教学顺序，以问题为导向，深度融合理论与实践环节，实现“学”中有“做”，“做”中有“学”，从而促进课程内容的理解。如信号放大的原理、静态工作点Q 的设置，学生不易理解，如果结合实验仿真，可以通过调参数、看波形、测性能，使学生更直观地理解放大的过程、Q 点设置的重要性以及电路参数对Q 所产生的影响。如图4 所示为理论与实践交互融合示例。

图4 单管放大电路理论与实践交互融合示例

（三）课程综合考核方式

课程采用线上过程考核（35%～50%）和线下期末考试（65%～50%）综合的课程考核评价模式。将线上课程参与度、随堂考试、作业互评、课堂活动、主题讨论、资源学习、考勤等纳入过程考核指标，同时把课程思政、课堂展示等不易量化的环节作为特殊激励环节纳入过程考核，充分调动学生主动学习、主动思维、主动展示的积极性，提升学生的综合素质及综合能力，使课程考核评价更加公平、公正、合理。如图5 所示是课程线上线下综合考核评价模式。

图5 课程综合考核评价模式

四、教学实践

（一）教学实施环境

模拟电子技术课程混合式教学借助超星泛雅教学平台实施，至今已经实施四年，完整使用了五个学期，线上累计浏览量超过500 万，学生每期学习人数400 多人，累计选课人数2 243 人。郑州大学电气工程学院模拟电子技术课程在超星泛雅平台五个学期的统计数据见表1。

表1 模拟电子技术课程在超星泛雅平台五个学期的统计数据

（二）教学实施案例

教学过程中，老师每次课前会根据教学内容，在超星泛雅教学平台以通知的形式，发布学习任务、重难点、教学要求、主题讨论、实验仿真等内容，并线上提供学习引导及答疑。课堂45 分钟教学实施样例设计见表2。表中针对功率放大模块以“功率放大的一般问题及OCL乙类互补对称功率放大电路”为例，从课堂教学内容、教学目标、重难点、课时安排到课前、课中、课后实施的流程做了细致的设计，体现了问题引导，线上线下混合的教学方式。

表2 教学设计及实施流程样例

（三）资源共享与应用

基于超星泛雅学习通教学平台，一流课程模拟电子技术的线上资源及教学模式已经在学校电气工程及其自动化、轨道交通信号与控制、生物医学工程等学科多名授课老师、多个不同的教学班级、同类课程教学中完全实现了资源共享及应用。实施结果表明，课程资源及教学模式的资源共享节省了各任课老师建设课程的人力物力，增加了老师间教学经验的互动与交流，提升了老师们的教学能力和教学手段，课程资源得到不断丰富，以学生为中心组织实施的教学理念，激励了学生主动学习的积极性，发挥了学生的潜能。2015-2019级的教学实施结果表明，线上线下混合式教学模式和传统教学模式相比，课程的不及格率由原来的两位数降到了个位数，平均成绩和优良率明显提高，教育教学质量明显得到提升。

（四）教学实践数据

如图6 和图7 所示是2022 年春季学期自动化专业4-6 班5 月份的学习数据及任务点完成情况截图。老师通过查看教学平台统计数据可以随时掌握各同学的学习动态及任务完成情况，帮助老师及时发现教与学中存在的问题，有针对性地调整教学策略，对学生学习进行个性化的引导、指导和督促。

图6 2022 年春季学期自动化4-6 班5 月份学生访问统计截图

图7 2022 年春季学期自动化4-6 班5 月份学生任务点学习情况截图

五、混合式教学效果

（一）线上课程成绩综合统计

如图8 和图9 所示是2022 年春季学期，超星泛雅教学平台上模拟电子技术课程，学院不同专业各教学班级线上成绩综合情况统计表和对比截图。结果显示在可以量化的过程考核成绩中，多数教学班级成绩优良率高达90%以上，个别重修学生占比较高的教学班级优良率亦达到86%，说明学生线上对课程各项学习任务的完成情况优良，能够很好地适应线上线下混合式教学的模式。

图8 2022 年春季学期各教学班级线上成绩综合情况统计截图

图9 2022 年春季学期各教学班级线上成绩综合情况对比截图

（二）混合式教学与传统教学综合成绩比对分析

表3 给出了2015-2019 级自动化专业课程教学模式及课程考评方式及过程考核主要内容，如图10 所示是2015-2019 级该专业学生的综合成绩对比图。图表反映了线上线下混合式教学模式从无到有实施的过程，过程考评占比从0 逐渐增加到45%，过程考评的内容从无、单一、简单到深度广度难度增强的变化。综合成绩对比结果表明，线上线下混合式教学模式和传统教学模式相比，有效降低了课程不及格率，提高了平均成绩和优良率，使教育教学质量得到明显提升。

图10 2015-2019 级学生课程综合成绩对比图

表3 2015-2019 级教学模式及课程考评方式表

六、结束语

一流课程模拟电子技术经过多年的建设与实践，形成了以下特色：构建了基础理论、虚拟仿真、实践应用并重的一体化课程资源，且内容不断丰富中，能够满足学生多元化、个性化的学习需求；教学过程中体现老师的主导性，学生的主体性，激发学生自主学习的兴趣，发挥学生的潜能；采用理论与实践深度融合的教学设计，课前、课中、课后闭环的教学模式，提高学生分析和解决实际问题的能力，增强创新能力，使“模电”不再成为“魔电”；采用线上线下综合的考评方式，有效解决课程“挂科率”高的问题，使课程考评更加客观合理；实现了一流课程资源及教学模式在学院不同学科多名授课老师同类课程教学中的资源共享及良好应用。

为实现知识、能力、素质综合培养的目标，一流课程模拟电子技术将继续优化整合课程内容，拓展课程资源，探索实践应用与课程理论深层次的结合，以工程应用做牵引，增加课程的研究性、创新性、综合性内容，增强学生应用能力与创新能力的培养，把课程内容与思政元素深度融合，构建多元丰富的课程资源；教学过程中，研究线上线下多维度混合的教学手段，对学生科学“增负”，挖掘学生的潜力，努力把课程打造为资源和模式可复制应用的“金课”。