付琳 李芳

北京信息科技大學(xué) 北京 100192

0 引言

數(shù)字電子技術(shù)課程是筆者所在學(xué)校自動化、電氣工程及其自動化、智能科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、通信工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的本科生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程系統(tǒng)地講述了數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、基本理論、基本的分析和設(shè)計方法。學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)課程，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)辯證思維能力，樹立理論聯(lián)系實際的科學(xué)觀念和提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，都有重要的作用。本門課程的學(xué)習(xí)還為后續(xù)相關(guān)課程準(zhǔn)備必要的知識基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)特點和課程特點

當(dāng)前本科教育面對的學(xué)生基本是00后，這些大學(xué)生是移動互聯(lián)網(wǎng)的原住民，相對深入鉆研紙質(zhì)教材而言，他們更傾向于以碎片化的形式獲取知識和信息[1]。

數(shù)字電子技術(shù)課程系統(tǒng)地講述了數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、基本理論、基本的分析和設(shè)計方法，教學(xué)內(nèi)容多，工作原理抽象，知識點復(fù)雜，總學(xué)時為64學(xué)時，其中包括16學(xué)時的實驗教學(xué)，理論教學(xué)學(xué)時僅48學(xué)時，在課堂教學(xué)中用有限學(xué)時完成全部教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)難度非常大。

1.2 教學(xué)特點

數(shù)字電子技術(shù)的課程特點導(dǎo)致了傳統(tǒng)教學(xué)大多是以課堂講授結(jié)合板書方式進行，教師以“滿堂灌”的方式給學(xué)生傳授大量的知識，學(xué)生被動接受知識，獨立思考的時間非常有限，同時缺乏交流互動，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，學(xué)生一旦某處思路沒跟上教師的教學(xué)，將可能導(dǎo)致后續(xù)內(nèi)容聽不懂，嚴重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)熱情。數(shù)字電子技術(shù)基本是大班教學(xué)，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師難以全面了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，個性化教學(xué)無法實施。

1.3 考核方式

傳統(tǒng)考核評價方式中，期末考試成績權(quán)重大，是決定總評成績的關(guān)鍵，這種“一錘定音”的考核方式導(dǎo)致部分學(xué)生平時不努力，臨時抱佛腳，搞突擊應(yīng)對考試，知識、能力、素養(yǎng)并沒有在該門課程中得到提升。特別是在當(dāng)前全國各大高校積極推進工程專業(yè)認證的大背景下，這種考核方式顯然不能滿足專業(yè)認證的要求。

1.4 線上線下混合式教學(xué)

針對以上教與學(xué)過程中存在的問題，擬采用線上線下混合式教學(xué)。線上線下混合式教學(xué)是指在互聯(lián)網(wǎng)時代，發(fā)揮傳統(tǒng)課堂和在線課堂各自的優(yōu)勢，并利用信息技術(shù)將二者有機融合，促使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體[2-4]，它是高等教育教學(xué)發(fā)展的重要趨勢之一[5-6]。

這種教學(xué)新模式，一方面培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和意識，另一方面，教師利用“雨課堂”等智慧教學(xué)工具，可以實時監(jiān)測每個學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更有針對性地開展課堂教學(xué)，并對學(xué)生給予個性化指導(dǎo)[7-8]。教師在整個教學(xué)過程中，發(fā)揮引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)控的主導(dǎo)作用，最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力、分析問題和解決問題的能力。充分體現(xiàn)了“以學(xué)生學(xué)為中心”的教育理念[9]。在該理念指導(dǎo)下，鑒于學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，碎片化知識點，合理分配線上學(xué)習(xí)內(nèi)容和線下教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計課前—課中—課后教學(xué)環(huán)節(jié)以及過程性考核方式。

2 課程教學(xué)設(shè)計

將線上線下混合式教學(xué)模式引入數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)中時，要對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)流程及考核方式等相關(guān)環(huán)節(jié)進行設(shè)計。

2.1 教學(xué)內(nèi)容整合

數(shù)字電子技術(shù)課程知識涉及先修課程電路原理、模擬電子技術(shù)等相關(guān)課程知識，但是有些專業(yè)的模擬電子技術(shù)在培養(yǎng)計劃中并沒有作為先修課程開設(shè)，因此，需要針對不同專業(yè)，做相關(guān)知識補充。比如在第三章門電路的學(xué)習(xí)中，會涉及較多三極管和場效應(yīng)管的知識，需要補充背景知識才能順利完成這一章的學(xué)習(xí)。在數(shù)字電子技術(shù)課程中還會大量用到電路原理的理論和分析方法，如第七章脈沖波形的產(chǎn)生和整形中，會涉及電路原理中的三要素法，有的學(xué)生可能已淡忘知識，因此，有必要再回顧此前所學(xué)知識。而補充知識和回顧知識都不可能在線下有限課時內(nèi)進行，必須將其作為課前預(yù)習(xí)任務(wù)推送給學(xué)生進行線上學(xué)習(xí)，掃清線下課堂學(xué)習(xí)障礙。這些課前補充知識可以以微視頻、小文章形式呈現(xiàn)，盡可能建立知識關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生建立知識結(jié)構(gòu)。

課堂授課內(nèi)容和課后鞏固作業(yè)需要設(shè)計更多的知識延伸和工程實例，在知識的深度和廣度上進一步完善，并且?guī)椭鷮W(xué)生運用所學(xué)知識解決實際工程問題，引導(dǎo)實踐和創(chuàng)新。如在第四章組合邏輯電路設(shè)計中，引入交通信號燈控制電路的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生掌握組合電路從邏輯抽象、真值表建立、邏輯函數(shù)建立、邏輯式化簡、器件選擇到最終電路實現(xiàn)的設(shè)計過程。并在課后布置類似的設(shè)計題，此類工程實例與實際生活密切相關(guān)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 教學(xué)流程設(shè)計

利用“雨課堂”輕量級智慧教學(xué)工具，設(shè)計了課前、課中、課后三個教學(xué)環(huán)節(jié)，三個環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，教學(xué)流程圖如圖1所示。通過三個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)情況評價實時掌握每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和知識點掌握情況，利于教師動態(tài)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和教學(xué)內(nèi)容側(cè)重。

圖1 教學(xué)流程設(shè)計圖

2.2.1 課前預(yù)習(xí)階段

在每節(jié)課程開始之前，利用雨課堂給學(xué)生手機端推送學(xué)習(xí)任務(wù)單，如圖2所示，該學(xué)習(xí)任務(wù)單是引導(dǎo)學(xué)生完成預(yù)習(xí)的學(xué)習(xí)指南和自測學(xué)習(xí)效果的檢驗單。學(xué)習(xí)任務(wù)單中包括下次課學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)重難點、學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)任務(wù)包括以碎片化形式呈現(xiàn)的知識點為單元的視頻短片、教師的語音指導(dǎo)以及完成學(xué)習(xí)后的自測題。學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)重難點讓學(xué)生對下節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容做到心中有數(shù)，增強學(xué)習(xí)動機。自測題采用相對簡單的題目來了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、反饋自學(xué)效果，自測題答案即時反饋，讓學(xué)生即時知道對錯，從而即時解決困惑，避免由拖延導(dǎo)致的問題積累。

圖2 預(yù)習(xí)任務(wù)

教師可以根據(jù)如圖3所示的課前學(xué)習(xí)報告了解學(xué)生的預(yù)習(xí)和答題情況，從而有針對性地設(shè)計課堂教學(xué)，并及時督促未完成預(yù)習(xí)的學(xué)生盡快學(xué)習(xí)，對答題錯誤率最高的預(yù)警學(xué)生給予及時關(guān)注，了解其學(xué)習(xí)困難處，給予個性化指導(dǎo)。

圖3 課前學(xué)習(xí)報告

2.2.2 課中教學(xué)階段

線下教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)和答題情況，確定學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對性地調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和教學(xué)重難點。由于預(yù)習(xí)中的知識點講解視頻是基本概念和原理，學(xué)生學(xué)習(xí)多停留在理論知識的理解和記憶上，分析實際問題的能力欠缺，難以達到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的目標(biāo)。線下教學(xué)中還需對知識點進行補充、梳理、銜接、歸納和總結(jié)。再次利用在線測試了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

以案例為驅(qū)動，把基本概念和原理融入其中，讓學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，生生研討交流取長補短，通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、思考問題和教師啟發(fā)，最終達到利用所學(xué)理論知識解決實際問題的目的。通過這一過程，使學(xué)生形成完整的知識結(jié)構(gòu)，加深對知識點融會貫通和對整個知識框架的掌握和理解。在案例分析討論環(huán)節(jié)，還引入數(shù)字電子技術(shù)口袋實驗室和電路仿真軟件輔助教學(xué)。通過電路功能仿真加深學(xué)生對理論的理解，引導(dǎo)學(xué)生利用仿真軟件實現(xiàn)電路設(shè)計與仿真驗證。最后，總結(jié)本次課所學(xué)，適當(dāng)拓展延伸，拋出疑問，激發(fā)學(xué)生下次課的學(xué)習(xí)興趣。布置綜合性的作業(yè)供學(xué)生課后鞏固提升知識和能力。

線下教學(xué)過程中，還可以利用“雨課堂”互動功能增強課堂互動。如可以在上課時開啟深受年輕人喜愛的“彈幕”功能，隨時發(fā)起提問，每個學(xué)生都可以通過彈幕來表達自己的見解，教師還可以隨機點名，促使每個學(xué)生集中注意力聽課。學(xué)生也可以通過投稿功能表達自己的觀點。課堂在線測試要求每個學(xué)生都參與作答，給定作答時間，作答結(jié)束后，教師可以實時看到學(xué)生的答題正確率以及每個學(xué)生的答題情況，可以把答題情況投屏，讓大家看到全班同學(xué)的作答狀況和自己的位置，激勵和督促落后的學(xué)生。授課過程中，學(xué)生可以隨時在授課PPT中點不懂，這種反饋幫助教師改進和完善教學(xué)。課堂授課可以全程錄制，方便學(xué)生回看。智慧教學(xué)工具的引入使得大班授課情況下的全員、全程參與，師生、生生互動成為可能。每堂課結(jié)束后均可生成如圖4所示的課中學(xué)習(xí)報告，從學(xué)習(xí)報告教師可以了解每一個學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況。

圖4 課中學(xué)習(xí)報告

2.2.3 課后提升階段

課后，教師布置作業(yè)，學(xué)生完成作業(yè)，教師通過批改作業(yè)和如圖5所示的課后學(xué)習(xí)報告，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的盲點和錯誤認知，并予以及時糾正，由于線下課時數(shù)有限，不能占用線下授課時間，可以錄制微習(xí)題示范講解視頻，這種微視頻的講解方式，具有不限時間、不限空間、可反復(fù)觀看等多種優(yōu)點。這種方式不僅提供及時反饋，解答學(xué)生的疑問，由于是學(xué)生自己的疑問，也會更有動力尋找答案，還在潛移默化中培養(yǎng)了其主動學(xué)習(xí)的能力。如果學(xué)生還有其他問題，可以生生交流或在雨課堂中留言，和老師交流。課后，每兩周向?qū)W生發(fā)布一次學(xué)習(xí)報告，讓每個學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)得分和需要繼續(xù)努力完善的方面，以此督促學(xué)習(xí)。

圖5 課后學(xué)習(xí)報告

2.3 考核方式

設(shè)計了課前—課中—課后的教學(xué)流程，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為全部被記錄下來，這些學(xué)習(xí)行為一方面可以幫助教師及時調(diào)整教學(xué)設(shè)計，另一方面，可以作為過程性考核的依據(jù)。學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，包括視頻學(xué)習(xí)時長和自測題會被計入課前學(xué)習(xí)評價結(jié)果中，學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，包括考勤、隨堂測試、隨機提問、彈幕、投稿、課堂討論會被計入課中學(xué)習(xí)評價結(jié)果中，學(xué)生的課后作業(yè)、改錯、答疑討論會被計入課后學(xué)習(xí)評價結(jié)果中。課前、課中和課后評價共同構(gòu)成了過程性評價結(jié)果。引入這種學(xué)習(xí)過程管理的質(zhì)量監(jiān)控節(jié)點，可以有效改善學(xué)生拖延陋習(xí)。此外，學(xué)生每一次自主學(xué)習(xí)都有對應(yīng)的考核，學(xué)習(xí)效果得到及時反饋，提高了學(xué)習(xí)積極性和成就感。同時保證了全員全過程參與到課程的過程性學(xué)習(xí)中。

3 教學(xué)效果

線上線下混合式教學(xué)模式應(yīng)用于2019級通信工程專業(yè)3個班級共100人，將這3個班級的成績與采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的2018級通信工程專業(yè)3個班級共91人的成績進行比較，比較結(jié)果如表1所示，這里比較的成績指期末卷面成績。由此可見，學(xué)生的考試均值和及格率都有了提升，取得了較好的教學(xué)效果。學(xué)生普遍反映對本門課程學(xué)習(xí)有熱情、有興趣，自主學(xué)習(xí)能力得到了提高?？梢?，采用線上線下混合式教學(xué)模式，學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果能得到及時反饋，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和成就感，成績自然也得到提高；教師根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的考核結(jié)果掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，監(jiān)督學(xué)習(xí)過程，在線下課堂有針對性地精講和細講，使學(xué)生較好地掌握相對較難的知識點和分析設(shè)計方法。

表1 傳統(tǒng)教學(xué)和混合式教學(xué)模式下學(xué)生期末卷面成績對比表

4 結(jié)束語

線上線下混合式教學(xué)模式打破了時空壁壘，實現(xiàn)了教育教學(xué)和信息技術(shù)的有機融合。通過設(shè)計基于雨課堂的課前+課中+課后的教學(xué)流程，教學(xué)內(nèi)容上設(shè)計合理的預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和作業(yè)，將一部分教學(xué)內(nèi)容放在線上進行，克服了課時少，教學(xué)內(nèi)容多的難題。智慧化教學(xué)工具能夠?qū)崿F(xiàn)大班教學(xué)中多元互動、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為教學(xué)提供一手的精準(zhǔn)資料，使教師的針對性教學(xué)和個性化教學(xué)成為可能，緩解了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)進度差異性問題，幫助學(xué)生在掌握知識的同時，提高解決實際工程問題的能力。但教師還需在實踐中不斷摸索和完善，不斷積累經(jīng)驗，進一步優(yōu)化線上線下混合式教學(xué)模式，努力使其更加科學(xué)完善，更有助于學(xué)生成長，適應(yīng)新時代對高科技應(yīng)用型人才的需求。