閆 蓓

（北京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京 100191）

混合教學(xué)模式是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下出現(xiàn)的新型教學(xué)模式，教學(xué)融合了線上教學(xué)和線下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，是目前我國(guó)高等教育的熱門問題之一。翻轉(zhuǎn)課堂將傳統(tǒng)課堂中教師在課堂上講授知識(shí)、學(xué)生在課后進(jìn)行知識(shí)理解的教學(xué)模式顛倒了過來［1-2］，變?yōu)閷W(xué)生在課外學(xué)習(xí)知識(shí)，在課上進(jìn)行知識(shí)理解與討論，是一種以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)方法，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性［3-4］。在線上線下混合教學(xué)模式實(shí)踐中，學(xué)生在課外基于線上的教學(xué)資源學(xué)習(xí)知識(shí)，教師在線下課堂教學(xué)中采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，并圍繞教學(xué)內(nèi)容組織學(xué)生開展知識(shí)討論和研究，這是對(duì)線上教學(xué)的補(bǔ)充、延續(xù)和深入。整個(gè)教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)了線上線下教學(xué)的深度融合，而線下教學(xué)是混合教學(xué)模式的核心和關(guān)鍵。

“電路”課程是北京航空航天大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱北航）的一流建設(shè)課程，按照教育部“兩性一度”的金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，“電路”教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了教學(xué)方法和教學(xué)資源的建設(shè)與改革，打造了基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式，經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，取得了良好的教學(xué)效果。

一、“電路”課程的教學(xué)現(xiàn)狀和慕課資源建設(shè)

（一）“電路”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

“電路”課程有64個(gè)學(xué)時(shí)，占4學(xué)分，是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要核心課?！半娐贰闭n程基本概念、基本定理和電路的分析方法多，課程邏輯性強(qiáng)，課程知識(shí)與后續(xù)課程的學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)多。課程除了學(xué)習(xí)電路知識(shí)外，還要逐步學(xué)習(xí)和掌握運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的思路及方法，培養(yǎng)邏輯分析能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲泄ぷ魉刭|(zhì)，因此，在課程教學(xué)目標(biāo)中包含了很多高階的要求。

改革前“電路”課程的教學(xué)過程包括3個(gè)環(huán)節(jié)：授課（例題）—習(xí)題課—“課后練習(xí)+作業(yè)批改”。授課一般采取“多媒體+板書”的教學(xué)方式，課程的知識(shí)傳授以教師課堂講授為主，對(duì)于重要的、復(fù)雜的知識(shí)內(nèi)容，一般輔以例題和習(xí)題課，幫助學(xué)生理解和掌握。課后，學(xué)生進(jìn)行一定量的習(xí)題練習(xí)，在習(xí)題練習(xí)中，進(jìn)一步掌握教學(xué)內(nèi)容，最后教師對(duì)學(xué)生的課后習(xí)題完成情況進(jìn)行反饋，最終達(dá)到教學(xué)的基本要求。這種教學(xué)方法可以很好地傳授知識(shí)，能夠滿足學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本分析問題的能力訓(xùn)練，對(duì)于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生來說，可以培養(yǎng)其解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。

（二）慕課資源建設(shè)

慕課［5］是大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程。建設(shè)“電路”課程慕課，首先要按照課程的教學(xué)大綱和慕課平臺(tái)的建設(shè)規(guī)范確定“電路”慕課的建設(shè)要求；其次按照課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)課程的拍攝腳本和錄課PPT，并進(jìn)行視頻編輯與修改，以及課后練習(xí)題、章節(jié)測(cè)試和考試題設(shè)計(jì)；最后上線發(fā)布、答疑，并進(jìn)行日常維護(hù)工作。“電路”慕課視頻拍攝了92個(gè)模塊視頻，視頻總時(shí)長(zhǎng)1294分鐘；設(shè)計(jì)了線上課件75個(gè)，課后練習(xí)題150道，章節(jié)測(cè)試題98道，考試題2套。

二、基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法首先需要教師花費(fèi)大量的時(shí)間設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)的內(nèi)容。翻轉(zhuǎn)課程教學(xué)內(nèi)容中的知識(shí)點(diǎn)需要具體問題具體分析，要選擇需要翻轉(zhuǎn)的教學(xué)內(nèi)容去翻轉(zhuǎn)，不能為了翻轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)，盲目追求翻轉(zhuǎn)的形式而不顧教學(xué)效果，翻轉(zhuǎn)是否成功，教學(xué)效果是最重要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)［6-7］。

“電路”的翻轉(zhuǎn)課堂依托課程的慕課資源［8］，教學(xué)流程包括4個(gè)環(huán)節(jié)：課前—線上—線下—課后。在慕課平臺(tái)發(fā)布和管理學(xué)生的線上學(xué)習(xí)，學(xué)生在課前采用線上學(xué)習(xí)的方式觀看慕課視頻，線下采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行知識(shí)的綜合應(yīng)用、復(fù)雜問題分析和工程應(yīng)用等較難的知識(shí)的學(xué)習(xí)及討論，教學(xué)內(nèi)容具有挑戰(zhàn)性，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

（一）課前

教師在課前進(jìn)行了大量的教學(xué)設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備工作，翻轉(zhuǎn)課堂的成功與否，課前工作占一半。教師要詳細(xì)分解翻轉(zhuǎn)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，剪輯慕課視頻文件，設(shè)計(jì)慕課基本概念的練習(xí)題，圍繞翻轉(zhuǎn)教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)線上討論題，練習(xí)題和討論題要覆蓋翻轉(zhuǎn)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。在線下課堂上，用2～3分鐘的時(shí)間布置下次線上課的具體學(xué)習(xí)要求，使學(xué)生對(duì)要學(xué)習(xí)的新知識(shí)有正確的定位，引導(dǎo)學(xué)生順利開始線上課的學(xué)習(xí)。

（二）線上

學(xué)生按照課程時(shí)間的要求，在線上觀看課程視頻，學(xué)習(xí)新知識(shí)，參與慕課討論區(qū)的討論，與教師在線上進(jìn)行互動(dòng)和答疑，并完成線上的基礎(chǔ)練習(xí)。通過線上學(xué)習(xí)、討論和練習(xí)等，學(xué)生基本掌握了新知識(shí)。

（三）線下

教師查詢學(xué)生線上學(xué)習(xí)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整線下課程教學(xué)。一般線下課內(nèi)容包括3個(gè)方面：線上課核心知識(shí)的強(qiáng)調(diào)和總結(jié)、講解線上習(xí)題和討論中出現(xiàn)的錯(cuò)誤問題，以及講授具有高階性、創(chuàng)新性的教學(xué)內(nèi)容。

線下課采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，是線上課的延續(xù)和深入，是對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更加復(fù)雜、深入、綜合的討論。線下課的教學(xué)效果依賴于教師的課程設(shè)計(jì)能力和專業(yè)素質(zhì)，可以選擇電路定理或分析方法靈活應(yīng)用的典型例題、復(fù)雜電路的求解方法、典型工程案例分析等，同時(shí)，能夠選擇的教學(xué)素材豐富多樣，但要根據(jù)學(xué)生的情況和線上知識(shí)的掌握情況來選擇。

（四）課后

課后練習(xí)題需要結(jié)合學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，如果學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握達(dá)到了理想效果，就布置綜合性較強(qiáng)的課后習(xí)題，增加作業(yè)的難度，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綜合分析能力和知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)；如果學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度不理想，就布置一些基礎(chǔ)知識(shí)練習(xí)的題目，這部分題目可以要求考試得分低的學(xué)生做，幫助他們加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。課后作業(yè)的形式比較靈活，可以采用線上作業(yè)的形式，也可以采用線下紙質(zhì)作業(yè)的形式。

三、戴維寧定理的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐

根據(jù)教學(xué)的實(shí)際需求，選擇“電路”課程的部分內(nèi)容進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，包括電路一般分析方法、戴維寧定理、理想運(yùn)算放大器、正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量法分析、二端口網(wǎng)絡(luò)等，并取得了良好的教學(xué)效果。

（一）為什么翻轉(zhuǎn)戴維寧定理

戴維寧定理是“電路”課程中的重要定理，含受控源電路的戴維寧等效電路的求解是學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。對(duì)于這個(gè)定理內(nèi)容的理解，大部分學(xué)生沒有問題，但是在遇到復(fù)雜電路分析時(shí)，學(xué)生的錯(cuò)誤率會(huì)比較高，為了提高學(xué)生分析復(fù)雜電路的綜合能力和高階思維，故采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法。

（二）課前準(zhǔn)備和線上教學(xué)

線下課對(duì)線上課學(xué)習(xí)內(nèi)容的引導(dǎo)非常重要，可以起到事半功倍的效果。對(duì)于戴維寧等效電路的引導(dǎo)，可以從無源一端口的等效電路和等效的概念出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考含源一端口的等效電路是什么，明確指出是戴維寧等效電路，也就是電壓源串聯(lián)電阻電路。那么如何從含源一端口電路求出電壓源和等效電阻？如何確定電壓源的參考方向？可以讓學(xué)生帶著這些問題學(xué)習(xí)線上課程，學(xué)完后勢(shì)必會(huì)收獲滿滿。

在課前的課程設(shè)計(jì)階段已經(jīng)剪輯好戴維寧定理的慕課視頻，并將戴維寧所包含的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)練習(xí)題和線上討論題，學(xué)生在完成練習(xí)題后，可以掌握定理的全部基礎(chǔ)內(nèi)容。在線上課的討論中，教師和助教要實(shí)時(shí)幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的疑惑，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。

（三）基于翻轉(zhuǎn)課堂的線下教學(xué)

針對(duì)線上課中學(xué)生討論的戴維寧定理中存在的問題，在線下課中教師首先要強(qiáng)調(diào)定理的核心和重點(diǎn)，指出線上課中開路電壓和等效電阻求解中的錯(cuò)誤，然后教師作為課堂的引導(dǎo)者，讓學(xué)生發(fā)揮課堂的主導(dǎo)作用，用三個(gè)例題展開戴維寧定理的深入學(xué)習(xí)和討論（見圖1）。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂戴維寧定理例題

圖1（a）是一個(gè)簡(jiǎn)單的電橋電路，首先讓學(xué)生求戴維寧等效電路，強(qiáng)化戴維寧等效電路的求解方法；其次從這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中引導(dǎo)學(xué)生理解等效的概念，引導(dǎo)學(xué)生從戴維寧等效電路推導(dǎo)電橋平衡條件，引申到電橋電路的工程應(yīng)用、變電阻式傳感器的標(biāo)定電路工作原理，以及數(shù)據(jù)手套電橋電路測(cè)量原理。通過例題，學(xué)生不僅可以牢固掌握戴維寧等效電路的求解步驟和方法，深刻理解戴維寧等效電路等效的意義，還可以提升對(duì)定理實(shí)際應(yīng)用的理解。圖1（b）和圖1（c）是含受控源的戴維寧等效電路，是這部分知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。圖1（b）首先用雨課堂讓學(xué)生選擇變換的電路；其次把課堂交給學(xué)生，討論求解的方法并求解。圖1（c）說明了求解戴維寧等效電路的方法更多。在課堂上，讓學(xué)生組成小組，討論求解思路和方法，進(jìn)行課堂練習(xí)，然后教師總結(jié)，強(qiáng)調(diào)戴維寧定理求解電路的步驟。圖1中三個(gè)例題的選擇難度是遞進(jìn)關(guān)系，適于逐步培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和知識(shí)的綜合能力。

最后是課堂總結(jié)，點(diǎn)評(píng)學(xué)生計(jì)算中的正確和錯(cuò)誤，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)戴維寧等效電路的求解步驟和方法，總結(jié)在求解開路電壓和等效電阻時(shí)，應(yīng)靈活應(yīng)用基爾霍夫定理、一般分析法和等效變換的方法求解電路。

（四）課后作業(yè)

在綜合考慮線上線下教學(xué)效果之后，課后作業(yè)采用“普通難度作業(yè)+挑戰(zhàn)度作業(yè)”的模式。線上基礎(chǔ)練習(xí)滿分的學(xué)生只需完成“挑戰(zhàn)度作業(yè)”，基礎(chǔ)練習(xí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的學(xué)生需要完成全部作業(yè)。

（五）教學(xué)效果

基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下教學(xué)模式進(jìn)行了兩年的實(shí)踐，其教學(xué)效果顯著，大幅提高了學(xué)生的成績(jī)。與沒有實(shí)行教學(xué)改革的2019年相比，學(xué)生成績(jī)的優(yōu)良率逐年提高，學(xué)生成績(jī)的不及格率逐年降低，見表1。

表1 2019—2021年學(xué)生綜合成績(jī)分布

結(jié)語

“電路”課程按照“兩性一度”的金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)了課程慕課資源，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法進(jìn)行了深入研究，打造了基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式，并進(jìn)行了兩年的教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證。新的教學(xué)方法較好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得了良好的教學(xué)效果，大幅提高了學(xué)生成績(jī)的優(yōu)良率，降低了不及格率。