白燕燕 ，胡曉霞，陳潔浩，楚鑫源

（西安工商學(xué)院，陜西西安，710200）

0 引言

混合式課程建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前"新工科"建設(shè)的解決方案共識(shí)。"新工科"這一新的教育理念,以培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能、全面型人才為目的,通過(guò)對(duì)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，從而帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。混合式教學(xué)改革一定會(huì)重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學(xué)，因?yàn)檫@種教學(xué)把傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間和空間都進(jìn)行了擴(kuò)展，“教”和“學(xué)”不一定都要在同一個(gè)時(shí)間同一個(gè)地點(diǎn)發(fā)生，在線教學(xué)平臺(tái)的核心價(jià)值就是拓展了教和學(xué)的時(shí)間和空間。

開(kāi)展混合教學(xué)的最終目的不是去使用在線平臺(tái)，不是去建設(shè)數(shù)字化的教學(xué)資源，也不是去開(kāi)展花樣翻新的教學(xué)活動(dòng)，而是有效提升絕大部分學(xué)生學(xué)習(xí)的深度。

1 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

大多數(shù)實(shí)驗(yàn)課程都是依賴于理論課程，內(nèi)容方面不生動(dòng)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)太少, 學(xué)生不感興趣，其主觀能動(dòng)性無(wú)法充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。

如何實(shí)現(xiàn)以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)轉(zhuǎn)變，如何有效融入信息化及數(shù)字化教學(xué)工具，如何開(kāi)展線上線下一體化的混合式教學(xué)，如何做到理論與實(shí)踐的融合，這些都是我們?cè)诮虒W(xué)模式和教學(xué)方法中需要解決的問(wèn)題。

在“互聯(lián)網(wǎng)＋”時(shí)代，智慧校園應(yīng)運(yùn)而生，智慧課堂教學(xué)備受關(guān)注。融合傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)與網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)的混合式學(xué)習(xí)(Blended Learning)將成為未來(lái)學(xué)校教學(xué)的主要方式。

無(wú)論是線上還是線下都需要給予學(xué)生及時(shí)的學(xué)習(xí)反饋，基于在線教學(xué)平臺(tái)或者其他小程序開(kāi)展一些在線小測(cè)試是反饋學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段。通過(guò)這些反饋，讓教學(xué)的活動(dòng)更加具有針對(duì)性，不但讓學(xué)生學(xué)得明明白白，也讓教師教的明明白白。

2 基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和興趣導(dǎo)向的混合式教學(xué)模式

興趣是最好的老師，實(shí)踐指引著我們的方向。本課題立足項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和興趣導(dǎo)向，深層次的研究了混合式教學(xué)在《電工電子》實(shí)驗(yàn)這門(mén)課的積極推動(dòng)作用。

2.1 混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

課題組設(shè)計(jì)合適的教學(xué)情境，最大化的節(jié)約教學(xué)硬件設(shè)施，使硬件和軟件做到有機(jī)結(jié)合。

《電工電子》實(shí)驗(yàn)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，我們的課程重在培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、分析解決問(wèn)題能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

要實(shí)現(xiàn)這一目的,需要從各個(gè)方面改變?cè)械慕逃Ｊ?建立新型的人才培養(yǎng)模式,提高大學(xué)生和高校教師隊(duì)伍的整體素質(zhì),包括工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力等,從而將其融入到課內(nèi)與課外、理論與實(shí)踐的教學(xué)活動(dòng)中,全面提高大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。將線上課堂與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)模式以及多層次的混合，是我們應(yīng)該持續(xù)努力的方向。

2.2 項(xiàng)目的選擇

在教學(xué)內(nèi)容安排上，根據(jù)學(xué)科專業(yè)特性，利用混合式教學(xué)進(jìn)行課程模式探索。教師要做好教學(xué)設(shè)計(jì)，充分利用好課程學(xué)習(xí)前置的必要性，《電工電子》實(shí)驗(yàn)課程以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以興趣為導(dǎo)向，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和科技創(chuàng)新能力得到提高，為就業(yè)或進(jìn)一步深造奠定了較好的基礎(chǔ)。今后如有條件，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生申報(bào)校級(jí)的學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，通過(guò)這些項(xiàng)目的研究，使理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相輔相成。圖1是基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和興趣導(dǎo)向的混合式教學(xué)模式方框圖。

圖1 基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和興趣導(dǎo)向的混合式教學(xué)模式框圖

2.3 教學(xué)的開(kāi)放性

選擇《電工電子》實(shí)驗(yàn)的《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行分析和案例對(duì)比。進(jìn)行調(diào)研，設(shè)計(jì)出適合的教學(xué)情境和教學(xué)方法；在研究基礎(chǔ)上觀察和論證是否真正得到提高；對(duì)3門(mén)課程課堂效果對(duì)比，邊教學(xué)，邊實(shí)踐，邊改進(jìn)。

本課程共選擇出7個(gè)案例?；A(chǔ)項(xiàng)目案例包括：任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)、4位加法器設(shè)計(jì)、彩燈控制器設(shè)計(jì)、交通管理器設(shè)計(jì)以及搶答器設(shè)計(jì)。提高性項(xiàng)目案例包括：搖搖棒的設(shè)計(jì)和2層Leonardo開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)。課程共分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

設(shè)計(jì)合適的教學(xué)情境，建立學(xué)生興趣小組。學(xué)生可從所有的案例中選擇自己感興趣的或者想要去做的1-2個(gè)去做。

2.4 教學(xué)案例之一任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

以下是學(xué)生選擇的基礎(chǔ)項(xiàng)目六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)。

計(jì)數(shù)器是一種使用相當(dāng)廣泛的功能器件，按照計(jì)數(shù)方式分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器，以及可逆計(jì)數(shù)器。按照工作方式可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。按照進(jìn)制劃分，可以分為二進(jìn)制、十進(jìn)制和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

74LS161是四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，除了有二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)功能外，還具有異步清零，同步置數(shù)、保持等功能。74LS160是8421BCD碼十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。也具有異步清零、同步置數(shù)、保持功能。

學(xué)生設(shè)計(jì)中分別選用74LS161和74LS160運(yùn)用清零法和置數(shù)法，來(lái)設(shè)計(jì)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。選用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生1s的信號(hào)。圖2是運(yùn)用74LS161二進(jìn)制同步加法器設(shè)計(jì)的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這里使用了清零法。圖3是運(yùn)用74LS160十進(jìn)制同步加法器設(shè)計(jì)的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這里使用了同步置數(shù)法。

圖2 74LS161二進(jìn)制同步加法器設(shè)計(jì)的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器

圖3 74LS160十進(jìn)制同步加法器設(shè)計(jì)的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易操作。學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中可以更好的掌握任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)規(guī)則。設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)是學(xué)生應(yīng)掌握74LS161或74LS160各個(gè)管腳的功能。對(duì)應(yīng)理解其真值表。

運(yùn)用EDA設(shè)計(jì)工具可以直觀的看到實(shí)驗(yàn)變化。在EDA設(shè)計(jì)工具M(jìn)UTISIM的運(yùn)行中，可以觀測(cè)到數(shù)碼管從0計(jì)數(shù)到5實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能。 以此類推，可以運(yùn)用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器或者二進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)。

2.5 教學(xué)案例之二搖搖棒的設(shè)計(jì)

以下是學(xué)生設(shè)計(jì)項(xiàng)目搖搖棒。搖搖棒就是每個(gè)LED燈按照一定亮滅形成“點(diǎn)”，將這些燈焊接成一列，形成了“線”，最后搖起來(lái)就形成了“面”。該項(xiàng)目包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、LED燈16個(gè)，水銀開(kāi)關(guān)、按鍵、電池。系統(tǒng)框圖如圖4所示。

圖4 搖搖棒系統(tǒng)框圖

該項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過(guò)程首先設(shè)計(jì)電路，繪制方框圖，其次利用EDA設(shè)計(jì)工具Altium Designer繪制電路原理圖，繪制印刷電路板，進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，手工焊接電路板，最后編程，下載程序調(diào)試。在單片機(jī)正常工作前提下，以矩陣形式連接16個(gè)LED燈，加入水銀開(kāi)關(guān)控制，朝一個(gè)方向搖晃時(shí)候顯示畫(huà)面，另一方向不顯示。再加入按鍵切換，能夠顯示更多畫(huà)面

圖5為搖搖棒的PCB設(shè)計(jì)圖。

圖5 搖搖棒的PCB設(shè)計(jì)圖

硬件電路設(shè)計(jì)完畢，最后是軟件設(shè)計(jì)。這里設(shè)計(jì)的是16*16LED點(diǎn)陣。編寫(xiě)程序，下載程序，用取模軟件取出自己想要的字符編碼。第一維控制顯示屏幕的屏幕數(shù)，第二維度控制每個(gè)屏幕顯示的文字個(gè)數(shù)。

通過(guò)提高性項(xiàng)目學(xué)生可以更深刻的學(xué)會(huì)運(yùn)用單片機(jī)的功能，做到學(xué)以致用。從項(xiàng)目中感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

3 學(xué)習(xí)效果分析

本課題的主要目標(biāo)是研究如何把傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)做成創(chuàng)新的符合時(shí)代發(fā)展的新型工科實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的定制，到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和分工合作。通過(guò)基礎(chǔ)的電工電子實(shí)驗(yàn)延伸，錄制相關(guān)操作視頻，提供教學(xué)材料，利用云班課和QQ群指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，分析案例，慕課學(xué)習(xí)。利用EDA設(shè)計(jì)工具M(jìn)UTISIM，Altium Designer，Proteus, MATLAB等，邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。潛移默化改變學(xué)生手機(jī)的娛樂(lè)用途，充分利用好網(wǎng)絡(luò)資源。

在本課程中，項(xiàng)目組前期已經(jīng)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課建立興趣小組，以基礎(chǔ)項(xiàng)目開(kāi)始逐漸過(guò)渡到提高性實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和對(duì)真理的追求精神。興趣小組學(xué)生積極參加校內(nèi)外舉辦的各種比賽項(xiàng)目。多人次在藍(lán)橋杯單片機(jī)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、EDA設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)以及TI杯電子設(shè)計(jì)大賽中獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)?；谂d趣和對(duì)知識(shí)應(yīng)用的追求，小組學(xué)生設(shè)計(jì)的指紋智能密碼鎖已經(jīng)應(yīng)用在該小組學(xué)生的宿舍門(mén)鎖中。

參加全國(guó)大學(xué)生科技競(jìng)賽，更能增強(qiáng)大學(xué)生的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這就要求教師在教學(xué)中巧妙的把科研引入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索問(wèn)題與進(jìn)行科學(xué)研究的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

學(xué)生更好的利用多學(xué)科的綜合知識(shí)指導(dǎo)自身實(shí)驗(yàn)順利完成，以及從實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化理論知識(shí)。做到學(xué)以致用。使學(xué)生懂得用多學(xué)科多種途徑多種實(shí)驗(yàn)方式來(lái)完成一種實(shí)驗(yàn)。場(chǎng)景式表現(xiàn)，是案例最具特色的表現(xiàn)形式，將案例場(chǎng)景再現(xiàn)，模擬案例中的人物、事件、情節(jié)、道具等將案例表現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中，使案例更具真實(shí)性。通過(guò)場(chǎng)景引起學(xué)生的感官感受，增強(qiáng)案例的感染力。場(chǎng)景式表現(xiàn)增強(qiáng)了參與者的真實(shí)體驗(yàn)，參與者身臨其境般的感受引發(fā)了其思考的主動(dòng)性和積極性。