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        基于翻轉(zhuǎn)課堂的“電子技術(shù)”課程教法改革與實(shí)踐

        2021-07-17 17:46:56李葉龍楊娟
        關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革

        李葉龍 楊娟

        摘? ? 要:“電子技術(shù)”課程是大中專院校工科非電類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程,其內(nèi)容具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。針對學(xué)生學(xué)習(xí)“電子技術(shù)”課程時所遇困難的特點(diǎn),文章將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),并以翻轉(zhuǎn)課堂教法為主,傳統(tǒng)授課方式為輔進(jìn)行該課程教法改革嘗試。

        關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂;模塊化設(shè)計(jì);教學(xué)改革

        中圖分類號:G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? 文章編號:1002-4107(2021)06-0025-03

        一、引言

        翻轉(zhuǎn)課堂(The Flipped Classroom)教學(xué)法起源于美國,其最早的雛形可追溯至20世紀(jì)90年代初。2004年可汗教育學(xué)院的創(chuàng)立者薩爾曼·可汗開始應(yīng)用其幫助學(xué)生課下自學(xué),之后逐步得到發(fā)展,并在校園內(nèi)得以啟用[1-3]。翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式,通過對學(xué)生課內(nèi)外時間的調(diào)整,達(dá)到將學(xué)習(xí)的決定權(quán)移交給學(xué)生的目的。其特征是以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐,教師提前上傳學(xué)習(xí)視頻(短視頻)、資料等,學(xué)生自主安排線上學(xué)習(xí),提前了解并消化課程重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,進(jìn)而能夠在授課過程中與教師形成良好的互動并解決問題,由此提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率。我國教育界對翻轉(zhuǎn)課堂的研究(理論研究及應(yīng)用于實(shí)踐)始于2011年,經(jīng)過多年的研究,目前已取得了豐富的成果[4]。

        “電子技術(shù)”課程是工科非電類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程,與一般基礎(chǔ)課程的不同點(diǎn)在于其更強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合,分析問題時多采用工程問題的分析方法[5]。學(xué)生在中學(xué)及大學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中多強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的完整性和邏輯上的嚴(yán)密性,進(jìn)而形成習(xí)慣性的思維方式和學(xué)習(xí)方法,而在工程問題分析過程中如過分強(qiáng)調(diào)內(nèi)容完整性和邏輯上的嚴(yán)密性,會增加“電子技術(shù)”課程學(xué)習(xí)的難度,導(dǎo)致一些問題復(fù)雜化進(jìn)而無法解決,這也是部分學(xué)生覺得“電子技術(shù)”課程難以學(xué)懂的原因之一[6]?;诖?,本文利用翻轉(zhuǎn)課堂教法的特點(diǎn),并融合模塊式教法的特征,通過翻轉(zhuǎn)課堂教法的運(yùn)用,使學(xué)生逐步掌握對待工程問題的思維方式及學(xué)習(xí)方法,進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)術(shù)水平。

        二、教法設(shè)計(jì)

        以基本放大電路的工作原理及放大電路分析方法兩節(jié)為例。本次課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及傳統(tǒng)授課過程的邏輯順序,如圖1所示。傳統(tǒng)的授課方式是從基本放大電路入手,首先進(jìn)行電路的組成及元件作用分析,之后繪出直流通路并列出靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式,并對基本放大電路的原理及輸出波形進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出直接耦合共射放大電路,并推導(dǎo)其靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式,進(jìn)一步導(dǎo)出阻容耦合共射合放大電路,并推導(dǎo)其靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式;以直接耦合共射放大電路和阻容耦合共射合放大電路為切入點(diǎn),進(jìn)行放大電路分析方法的學(xué)習(xí),主要運(yùn)用的是圖解法,逐步進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析、放大倍數(shù)分析、波形非線性失真分析及交直流負(fù)載線分析等,其特點(diǎn)是依據(jù)電路的演變過程逐層深入。筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn),部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,常常會出現(xiàn)前部分內(nèi)容能夠理解,而后部分(阻容耦合放大電路、電路分析方法)內(nèi)容學(xué)不會的情況,經(jīng)過單獨(dú)輔導(dǎo)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致問題出現(xiàn)的多數(shù)原因?yàn)?,隨著電路的逐漸復(fù)雜,學(xué)生難以在短時間內(nèi)完全掌握電路(對電路無法形成深刻印象,記不?。M(jìn)而造成后續(xù)電路分析方法的學(xué)習(xí)成為無根之萍,無法深入理解和掌握。

        針對上述問題,本次授課方案設(shè)計(jì)如下:首先將授課內(nèi)容進(jìn)行模塊化處理,之后將翻轉(zhuǎn)課堂的授課方式與傳統(tǒng)授課方式相結(jié)合進(jìn)行授課。

        人們在遇到問題時思維模式一般可分為兩種類型,一種是科學(xué)家型(what-why),其典型特征是遇到問題,首先想到的是“為什么”,即問題是如何產(chǎn)生的,期望將問題的來龍去脈了解清楚,最后找出解決方法;一種是工程師型(what-how),其典型特征是遇到問題,僅針對問題本身尋求解決問題的方法[7-8]。通常情況下我們在學(xué)校所受到的訓(xùn)練都是科學(xué)家型思維模式。調(diào)查發(fā)現(xiàn),學(xué)生在學(xué)習(xí)“電子技術(shù)”課程時所遇到的問題多數(shù)出在“弄清問題”的過程,而非解決問題本身,而“電子技術(shù)”中問題的解決則更多呈現(xiàn)工程問題的特征,這也是一些未接受過系統(tǒng)性學(xué)習(xí)的人士卻能很好解決電子技術(shù)中實(shí)際問題的原因所在。

        為此,本次課程采用“工程師型”思維模式對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合,并將Multisim電路設(shè)計(jì)與仿真引入教學(xué)過程中,授課內(nèi)容的邏輯順序如圖2所示。學(xué)生學(xué)習(xí)時首先按照工程師的方式來解決問題本身,當(dāng)問題本身得以解決后,再去弄清問題的來龍去脈,進(jìn)而自行回歸科學(xué)家式模式。

        三、實(shí)施過程

        授課時間為90分鐘。具體安排如下:前50~60分鐘采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式進(jìn)行授課,后30~40分鐘采用傳統(tǒng)授課方式進(jìn)行授課。

        (一)調(diào)研與引導(dǎo)

        在授課前通過微信、QQ、騰訊會議等形式與學(xué)生進(jìn)行對話,了解學(xué)生對學(xué)習(xí)本次課程內(nèi)容所需前導(dǎo)知識(電路基本原理、半導(dǎo)體器件、電阻、電容特性)的熟悉程度,以及對接下來基本放大電路的預(yù)習(xí)情況,做到對學(xué)生足夠了解,并依據(jù)學(xué)生對知識的掌握程度有針對性地準(zhǔn)備自學(xué)材料,同時依據(jù)學(xué)生的知識體系特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)等方面的課前指導(dǎo)。

        (二)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

        教學(xué)內(nèi)容授課邏輯順序如圖2所示。

        1.完成對三種放大電路圖的認(rèn)知。具體方法是運(yùn)用Multisim電路設(shè)計(jì)與仿真軟件繪制三種放大電路圖,并利用虛擬萬用表及示波器對輸入電流、電壓,輸出電流、電壓及輸入輸出波形等進(jìn)行測量,并制定相關(guān)表格,將測量結(jié)果填入表內(nèi)。此環(huán)節(jié)不要求學(xué)生掌握電路的具體原理及演變過程,僅要求學(xué)生熟悉三種電路結(jié)構(gòu)及區(qū)別。

        提供資料:Multisim軟件安裝包、詳細(xì)的軟件安裝與繪制相關(guān)電路的操作視頻;繪制好的表格。學(xué)生只需要按照視頻進(jìn)行操作,并填寫表格即可,一般要求學(xué)生此環(huán)節(jié)重復(fù)進(jìn)行三次。最終目標(biāo)是讓學(xué)生熟悉三種電路圖,能將電路圖及各測量結(jié)果熟記于心。

        2.基礎(chǔ)知識溫習(xí)。重溫基爾霍夫定律(電壓定律、電流定律)、電阻特性、電容的“通交流、阻直流”特性及晶體三極管的特性(截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)),并明確放大電路中晶體三極管工作在放大區(qū)。

        提供資料:講解視頻,精煉的PPT講稿。

        3.掌握基本放大電路的工作原理。在學(xué)生對三種放大電路的結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成明確認(rèn)知(牢記),并且重新熟悉前導(dǎo)知識的基礎(chǔ)上,首先對基本放大電路進(jìn)行分析,并依據(jù)基爾霍夫定律列出靜態(tài)工作點(diǎn)方程。

        提供資料:圖文并茂的推導(dǎo)過程(PDF形式提供)和詳細(xì)的講解視頻。學(xué)生可依靠資料反復(fù)學(xué)習(xí)及自行推導(dǎo)。

        4.直接耦合共射放大電路的工作原理。通過視頻的形式講解,為什么會產(chǎn)生直接耦合共射放大電路、直接耦合共射放大電路的工作原理及與基本放大電路的區(qū)別,分析時重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)為何必須設(shè)置電阻Rb1。

        5.阻容耦合共射放大電路的工作原理。對零點(diǎn)漂移及信號干擾、直接耦合共射放大電路的優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行初步講解,進(jìn)而闡明阻容耦合共射放大電路產(chǎn)生的必然性,由此對阻容耦合共射放大電路進(jìn)行分析列出回路方程。

        6.放大電路的分析法。此部分包括直流通路、交流通路的形成原理及畫法,放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析、電壓放大倍數(shù)分析、波形非線性失真分析及交直流負(fù)載線分析等。

        提供資料:詳細(xì)的講解視頻,PPT講稿。

        (三)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

        1.小組規(guī)劃。小組規(guī)劃是此環(huán)節(jié)中較為重要的部

        分,合理的規(guī)劃將提高小組的討論效果,首先要通過多種方式(課前)了解班級里學(xué)生的成績、學(xué)習(xí)態(tài)度、性格、組織能力等信息,依據(jù)信息進(jìn)行分組,小組成員盡量兼顧性格外向、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)能力弱、性格內(nèi)向、學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)態(tài)度一般等情況,使成員間能夠優(yōu)勢互補(bǔ)、互相帶動。小組成員一般4~6人。

        2.前導(dǎo)知識陳述。課程開始后,首先進(jìn)行前導(dǎo)知識陳述,各小組首先自行對課程所需前導(dǎo)知識進(jìn)行歸納與總結(jié),形成文字綱要,之后推薦1人進(jìn)行陳述。此環(huán)節(jié)依據(jù)所需前導(dǎo)知識量的多寡及復(fù)雜程度靈活調(diào)整時間,本次內(nèi)容規(guī)劃時間為5~7分鐘。

        3.繪圖比拼。要求每個小組至少攜帶一臺筆記本電腦,首先組內(nèi)成員任選一電路圖進(jìn)行成員間繪圖速度及準(zhǔn)確率比拼,選出最優(yōu)者,之后由教師在三種電路圖中任意選中一個,再由各組最優(yōu)者進(jìn)行比拼。此環(huán)節(jié)目的是讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉3種電路圖。

        4.現(xiàn)場討論。教師要密切關(guān)注各組的討論情況,對于參與度較低、積極性不高的小組要及時介入,調(diào)節(jié)氣氛,使氣氛高漲起來。

        (1)問題總結(jié)與提出。首先各組成員內(nèi)部對本次課程所涉及的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行討論,之后各成員提出自己的疑問及不解之處,并記錄總結(jié)。

        (2)組內(nèi)解答。小組內(nèi)部依據(jù)本組成員提出的問題,嘗試成員間進(jìn)行解答,同樣形成記錄,并對問題進(jìn)行歸納與總結(jié)。

        5.問題提出與解答。討論結(jié)束,由小組成員共同推薦1~2人,進(jìn)行本組問題闡述,之后由其他組成員嘗試解答(此過程需控制時間),并形成記錄。

        上述各環(huán)節(jié)所推薦人員要求具備分散性,即不能由一個或兩個人完成所有事情,盡量做到每個成員都能參與,發(fā)言人的分散性作為評價此組成績的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

        (四)傳統(tǒng)教法式解疑

        小組討論結(jié)束后,教師首先對本次課程內(nèi)容按照傳統(tǒng)授課邏輯順序進(jìn)行簡明扼要的講解,之后對學(xué)生提出的問題進(jìn)行系統(tǒng)性解答,并對小組間問題的解答情況進(jìn)行點(diǎn)評,同時給予各小組一定獎勵,然后小組將教師對問題及疑問的解答結(jié)果與成員間解答結(jié)果進(jìn)行對比。由此,進(jìn)一步提升學(xué)生對知識點(diǎn)的理解深度。

        (五)課后交流與改進(jìn)

        課后通過微信、QQ、騰訊會議等多種形式與學(xué)生進(jìn)行交流,聽取學(xué)生對授課過程的感受及建議,并在后續(xù)課程中進(jìn)行及時調(diào)整與改進(jìn)。

        四、小結(jié)

        本次課程采用翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教法相結(jié)合的方式進(jìn)行授課,并將課程內(nèi)容按照“工程師型”解決問題方法進(jìn)行重新整合??傮w授課效果較好、課堂氣氛濃烈,在翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)的前期,雖有兩個組討論氣氛較低,但在教師的及時參與下討論氣氛逐漸濃烈,特別是小組間互相解答問題階段,氣氛特別高漲(達(dá)到了本次課的高潮),原定時間為20分鐘,實(shí)際用時接近35分鐘,且多數(shù)問題得以解決。而最為意外的收獲是,在課后交流時學(xué)生不但異常積極,而且還提出了一些具有建設(shè)性的意見,主動提問題的人數(shù)相比采用傳統(tǒng)方式授課時明顯增多,一改以往上完課就徹底結(jié)束的狀況。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2012(4).

        [3]趙興龍.翻轉(zhuǎn)課堂中知識內(nèi)化過程及教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究,2014(2).

        [4]張偉偉,余玲,夏君玫,等.“翻轉(zhuǎn)課堂”與“對分課堂”在高校體育教學(xué)中的研究綜述[J].當(dāng)代體育科技,2020(9).

        [5]石小法.電子技術(shù)課程的特點(diǎn)及其學(xué)習(xí)方法[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2003(10).

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        [7]陶慧.項(xiàng)目驅(qū)動和工程師培養(yǎng)模式下大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的探索[J].科技資訊,2020(14).

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