模擬電子技術(shù)混合式教學(xué)改革與實踐

1、-資助項目：2018年山東省高校教學(xué)改革項目“基于雨課堂和雷實驗的模擬電子技術(shù)混合式教學(xué)模式改革與實踐”（M2018X215），2018年山東科技大學(xué)群星計劃項目（QX2018Z10），2019年教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項目（201901229045），2020年國家級一流本科課程建設(shè)項目（線上線下混合式）。第一作者簡介：盧文娟，博士，山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院，講師。研究方向：控制理論與控制工程，微機電系統(tǒng)。Email：dianzishu6。-資助項目：2018年山東省高校教學(xué)改革項目“基于雨課堂和雷實驗的模擬電子技術(shù)混合式教學(xué)模式改革與實踐”（M2018X215），2018年山東科技大學(xué)

2、群星計劃項目（QX2018Z10），2019年教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項目（201901229045），2020年國家級一流本科課程建設(shè)項目（線上線下混合式）。第一作者簡介：盧文娟，博士，山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院，講師。研究方向：控制理論與控制工程，微機電系統(tǒng)。Email：dianzishu6。“模擬電子技術(shù)”混合式教學(xué)改革與實踐盧文娟，趙洪亮，劉春暉，陳宇（山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 山東 青島 266590）摘 要：結(jié)合工程教育專業(yè)認證培養(yǎng)方案要求，充分發(fā)揮線上教學(xué)、課堂教學(xué)的優(yōu)勢，并避免大班授課全翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)占用學(xué)時過多的難題，本課程重塑基于“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合式教學(xué)模

3、式。為增加師生間的教學(xué)互動，授課過程借助智慧教學(xué)工具實現(xiàn)“課前+課上+課后”三個環(huán)節(jié)的貫穿式教學(xué)，突出“以學(xué)生為中心”的工程教育理念；將Multisim軟件和“雷實驗”工具引入課堂教學(xué)，實現(xiàn)理論與實踐教學(xué)一體化，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和研究能力。關(guān)鍵詞：混合式教學(xué)；智慧教學(xué)工具；工程教育認證中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：ATeaching Reform and Practice of Blending learning Mode of Analog Electronic Technology LU Wen-juan, ZHAO Hong-liang, LIU Chun-hui，CHEN Y

4、u(Colleage of Electrical Engineering and Automation, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590)Abstract: With the requirements of professional engineering education accreditation, an blending teaching mode is reshaped by combining SPOC with flipped classroom. This mode can give f

5、ull play to the advantages of online teaching and classroom teaching. It can solve the problem of large class full flipped classroom teaching occupying too much class hours. By the intelligent teaching tool rain classroom, teaching penetration of three links as before class, in class and after class

6、 are realized. The teaching interaction between teachers and students is increased, and the engineering education concept of student-centered is highlighted. The combination of theoretical and experimental teaching is achieved by Multisim software and “A+D lab” tool to cultivate the students practic

7、al innovation ability and research ability.Keywords：blending learning，intelligent teaching tool，engineering education accreditation0 引言為提高本科教育質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，我校正大力開展本科教學(xué)工程，結(jié)合“以學(xué)生為中心、基于產(chǎn)出、持續(xù)改進”的工程認證教育理念，積極探索教育教學(xué)改革，努力打造具有高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的“金課”1?！澳M電子技術(shù)”課程是電氣信息類各專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，是重點、難點課程，是學(xué)生進入電氣信息行業(yè)的敲門磚。以往的教學(xué)方式多以灌輸式為主

8、，學(xué)生處于被動接受的地位，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動，相對抑制了學(xué)生的思維活力和求知興趣。學(xué)生對課程知識的理解往往概念化，在電路分析與設(shè)計方法的掌握上也僅局限于理論層面，很少考慮電子技術(shù)應(yīng)用層面的問題。結(jié)果是授課學(xué)時用了不少，學(xué)生卻仍然抓不住單元電路的關(guān)鍵特性和應(yīng)用要點，課程所要求的工程觀、系統(tǒng)觀的培養(yǎng)更是基本缺失。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，國內(nèi)高等教育MOOC資源不斷豐富與發(fā)展2，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不受空間和時間的限制，給以課堂為主戰(zhàn)場的傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。然而，慕課的興起并不意味著課堂教學(xué)將會被完全取代?！澳M電子技術(shù)”課程的理論性及工程實踐性決定了面對面教學(xué)仍然是必須且主要的教學(xué)

9、形式。結(jié)合“基于產(chǎn)出（outcome based）、能力導(dǎo)向”的工程教育理念，課程組成員圍繞著模擬電子技術(shù)理論教學(xué)與實驗教學(xué)，充分利用在線課程優(yōu)勢，將“線上+線下”有機融合，針對不同專業(yè)培養(yǎng)方案要求，探討最優(yōu)的混合式教學(xué)模式。1 混合式教學(xué)模式改革實施混合式教學(xué)（Blending Learning）模式能夠充分融合傳統(tǒng)課堂教學(xué)和線上學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性34?！癕OOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)在小班授課制下教學(xué)效果改善明顯5，但針對大班授課，就存在諸多問題：一方面，由于缺乏高效便捷的師生互動工具，線上學(xué)習(xí)與

10、課程教學(xué)仍處于割裂狀態(tài)；另一方面，教師所設(shè)計和組織的混合式教學(xué)活動，其靈活性和可操作性受到了很大限制6。根據(jù)本校學(xué)生、團隊情況和教改成果進行再創(chuàng)作，從課程運行管理模式與學(xué)生學(xué)習(xí)驅(qū)動力探討兩個方面制定相應(yīng)的教學(xué)改革實施方案，形成基礎(chǔ)穩(wěn)定、與時俱進的課程體系。重塑“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式根據(jù)專業(yè)認證培養(yǎng)方案的新要求，課程組成員對授課專業(yè)知識體系、畢業(yè)要求指標(biāo)點及學(xué)生學(xué)情進行了深入分析，挖掘提煉“模擬電子技術(shù)”課程中蘊含的思政元素，重新梳理了課程教學(xué)目標(biāo)，修訂了新版教學(xué)大綱。結(jié)合本校教學(xué)實際情況，充分發(fā)揮混合式教學(xué)的優(yōu)勢，課題組探索基于“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合式教學(xué)模式，選取教材一部分內(nèi)容

11、（約占總學(xué)時的30%）進行在線學(xué)習(xí)，課堂上先進行線上學(xué)習(xí)內(nèi)容的“翻轉(zhuǎn)”，再講授新知識點的內(nèi)容。為提高大班授課的課程參與度，在授課過程中引入一種開放式智慧教學(xué)工具“雨課堂”（實驗工具“雷實驗”）7，將“課前教學(xué)要素組織”、“課上教學(xué)交互實施”、“課后考核與評價”每一個環(huán)節(jié)有機結(jié)合，既發(fā)揮出充分發(fā)揮混合式教學(xué)的優(yōu)勢，又能滿足每一個學(xué)生的個性需求，讓學(xué)生獲得更好的學(xué)習(xí)體驗。具體的混合式教學(xué)模式改革實施方案設(shè)計框圖如圖1所示。此外，課程組成員精簡了教材內(nèi)容，將Multisim仿真實驗案例融入課程理論教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生注重理論與實際緊密結(jié)合的重要性；還將電子設(shè)計競賽的模塊電路設(shè)計等應(yīng)用型題目設(shè)置為研究專題

12、89，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。圖1 混合式教學(xué)模式改革實施方案設(shè)計框圖1.2 豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源課程組優(yōu)化了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容，搭建了合理的在線開放課程的框架體系。結(jié)合課程工程性強的特點，設(shè)計了17項Multisim仿真實例，并錄制視頻上線，還不斷豐富作業(yè)庫、試題庫、科技文獻資料等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。針對四種典型教學(xué)對象（本校正常班級學(xué)生、優(yōu)秀學(xué)生、重修學(xué)生及校外學(xué)生），課題組計劃建設(shè)3個版本（標(biāo)準(zhǔn)版、加強版、MOOC版）的混合式教學(xué)架構(gòu)，各版本簡要說明如表1所示。表1 3個版本說明、線上與線下授課學(xué)時比例版本類別版本說明線上線下標(biāo)準(zhǔn)版基礎(chǔ)課程（實驗單獨設(shè)課），面向本校正常教學(xué)班級30%7

13、0%加強版標(biāo)準(zhǔn)版出上擴展18學(xué)時（含實驗），面向本院的優(yōu)秀學(xué)生40%60%MOOC版基礎(chǔ)課程（實驗部分可線上開展）；本校重修學(xué)生、其他高校學(xué)生和社會人員100%0%本學(xué)院的自動化、電氣工程及其自動化專業(yè)2017級、2018級學(xué)生已開展了基于超星、愛課程平臺SPOC課程的混合式授課。結(jié)合不同在線平臺的特點，筆者編寫了相應(yīng)的在線學(xué)習(xí)指導(dǎo)書，便于學(xué)生了解在線學(xué)習(xí)的流程；利用SPOC課程討論區(qū)、微信、QQ等公共信息平臺保證師生及時交流、輔導(dǎo)、發(fā)布通知。該教學(xué)方式將學(xué)生學(xué)習(xí)過程從“被動接受”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)”，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動性。1.3 智慧教學(xué)工具助力教學(xué)實施根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容的特點，結(jié)合

14、學(xué)生學(xué)情分析，確立多種教學(xué)要素的呈現(xiàn)順序，并從認知邏輯關(guān)系出發(fā)，協(xié)調(diào)講授、討論、問答互動等教學(xué)活動。課前以周為節(jié)點設(shè)計自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，包括教學(xué)視頻清單、課件資料、作業(yè)、時間進度安排表等內(nèi)容，通過“雨課堂”進行推送。根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)單的要求，學(xué)生會在規(guī)定時間內(nèi)完成在線內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠很好地做到與課堂授課內(nèi)容的銜接。課堂教學(xué)過程中，對于線上授課內(nèi)容采取“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方法，采取生講生評、以練代講、邊講邊練、案例點評等多種方式對相應(yīng)內(nèi)容組織檢查、討論。配合“雨課堂”的“實時答題、彈幕答疑”等功能，促進師生間的互動與反饋。課后將發(fā)布復(fù)習(xí)任務(wù)單，包括學(xué)習(xí)目的要求、習(xí)題作業(yè)，便于學(xué)生對本次課內(nèi)容的理解與掌握；

15、再通過在線平臺的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、“雨課堂”課堂互動數(shù)據(jù)，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。利用“雨課堂”的交互功能將教師的“導(dǎo)”和學(xué)生的“學(xué)”相融合，實現(xiàn)了“課前+課堂+課下”三位一體的貫穿式教學(xué)，增進師生間的互動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。1.4 實現(xiàn)“理論與實踐”教學(xué)一體化針對教材中的難點內(nèi)容，借助Multisim軟件采用“虛實結(jié)合”的方式進行講解，便于加深學(xué)生對知識點的理解。比如“單管放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定問題”，利用Multisim的溫度掃描分析模塊動態(tài)演示溫度對靜態(tài)工作點的影響，讓學(xué)生能夠獲得更直觀地認識；再通過智慧實驗平臺“雷實驗”在課堂上進行演示，將硬件電路與模擬仿真有機結(jié)合，加深學(xué)生對教

16、材重難點知識的理解，便于掌握，實現(xiàn)理論教學(xué)與實驗教學(xué)一體化。此外，還會以全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽為抓手，結(jié)合教材中的重點和難點內(nèi)容，設(shè)置與現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用密切相關(guān)的專題項目。研究專題設(shè)計電路可以在課后通過“雷實驗”平臺進行仿真和硬件搭建，既給學(xué)生提供時間和空間上更大的自主性，也便于教師對研究設(shè)計過程的監(jiān)督和管理。通過問題式、啟發(fā)式、研究式等多種手段相結(jié)合的教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)，貫徹“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生研究創(chuàng)新能力。1.5 多元化評價考核標(biāo)準(zhǔn)制定課程考核注重考查學(xué)生全方面表現(xiàn)，從過程考核與期末考試兩方面來進行評定。過程考核借助智慧教學(xué)平臺提供的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)和學(xué)情分析數(shù)據(jù)，

17、開展多元教學(xué)評價和實時學(xué)習(xí)監(jiān)測；期末考試閉卷完成，分線上和線下兩部分，均覆蓋線上線下所有教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)不同專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點與課程教學(xué)目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，合理設(shè)置課程考核方式及分值比例（參見圖2）。課程最終成績加大了過程考核的比例，全方位評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?！坝暾n堂”的學(xué)生數(shù)據(jù)分析功能為課程成績的評定提供可靠的依據(jù)。圖2 課程考核方式及分值比例在評價過程中，師生共為評價主體，對學(xué)生知識、能力等方面進行綜合評價，將學(xué)生個體的成果提高到理性認識，增強學(xué)生的自信心。2 教學(xué)改革實施成效“模擬電子技術(shù)”課程自2018年獲批“第一批校級在線課程建設(shè)項目”以來，課程組成員已在自動化、電氣工程及其自動化兩個專業(yè)

18、的2017級和2018級授課班級中開展了兩輪混合式教學(xué)改革實施過程，取了一些成效：2.1 構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的混合式教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量結(jié)合本校學(xué)生實際情況，“模擬電子技術(shù)”課程采用基于“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合式教學(xué)模式進行授課，通過“雨課堂”和“雷實驗”平臺實現(xiàn)“課內(nèi)與課外”、“理論與實踐”相結(jié)合的貫穿式教學(xué)，既充分發(fā)揮線上教學(xué)、課堂教學(xué)的優(yōu)勢，又貫徹“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，將知識傳授、思維訓(xùn)練和研究能力的培養(yǎng)有機結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，切實提高課程教學(xué)質(zhì)量。自動化、電氣工程及其自動化兩個專業(yè)2017級和2018級學(xué)生的“模擬電子技術(shù)”期末成平均成績逐年上升、整體課程目標(biāo)達成度也有

19、所提高。圖2為筆者所帶2017、2018級部分班級的學(xué)生成績分布圖。 圖3 2017、2018級部分班級學(xué)生成績分布圖根據(jù)工程教育認證要求的達成度計算方法，教改后（2017、2018級）的學(xué)生課程目標(biāo)達成度比教改前（2016級）有較大地提高，見表2。表2 部分班級學(xué)生整體課程目標(biāo)達成情況2.2 注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，人才培養(yǎng)效果顯著課程組秉承“以賽促教，教學(xué)相長”的理念，以電子設(shè)計競賽等學(xué)科競賽為牽引，讓學(xué)生通過參與競賽，將理論和實踐融會貫通，培養(yǎng)了學(xué)生團隊協(xié)作和拼搏精神以及解決復(fù)雜工程問題的能力。團隊成員組織學(xué)生參與了多項科技創(chuàng)新競賽與技能培訓(xùn)，并取得了可喜的成績。自2018年起團隊成員指導(dǎo)

20、學(xué)生在科技創(chuàng)新競賽活動中獲得省級及以上獎勵80余項，其中全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎2項，世界機器人大賽冠軍賽機器人工業(yè)設(shè)計（本科組）亞軍，“挑戰(zhàn)杯”全國二等獎1項。2.3 思政元素與課程體系有機融合，改革思路可推廣性強課程組老師不斷提升自身業(yè)務(wù)水平，注重課程思政元素的融入，編寫思政版的教學(xué)大綱，制作配套的教學(xué)計劃和教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，實現(xiàn)課程思政與專業(yè)課程的“鹽水融合”，于潤物無聲中立德樹人。該成果以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”為背景，通過改革課程教學(xué)模式、教學(xué)方法與教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，具有較強的理論性和實用性，可以為電氣信息類專業(yè)的課程建設(shè)和改革起到示范帶頭作

21、用，將具有較高的推廣應(yīng)用價值。3 需要進一步解決的問題及改進方向 課程教學(xué)改革雖取得了一些成效，但仍存在一些問題需要持續(xù)改進。三個版本的課程資源建設(shè)已完成了基礎(chǔ)版、MOOC版，加強版正在建設(shè)中。而教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式都應(yīng)該是與時俱進的，在線資源必須不斷更新。為此，有必要研究一種可持續(xù)的、動態(tài)演進的在線資源建設(shè)模式。關(guān)于MOOC版的實驗手段問題，對于其他高校學(xué)生和社會人員，有必要建設(shè)模擬電子在線實驗室。如何讓學(xué)生有效地利用網(wǎng)絡(luò)和手機開展學(xué)習(xí)的問題。需要不斷探索新的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生逐步養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、主動探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣。以智慧教學(xué)工具“雨課堂”和“雷實驗”為載體的“模擬電子技術(shù)”混合式教學(xué)模式改革，注重知識傳授、能力培養(yǎng)與價值引領(lǐng)有機結(jié)合，借助國家級電工電子中心實驗室開放式教學(xué)的優(yōu)勢，配合實驗教學(xué)的創(chuàng)新性改革思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和研究能力，提高學(xué)生實踐能力，對培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型專門人才具有重要作用。參考文獻：1 劉寶，李貞剛，阮伯興. 基于工程教育專業(yè)認證的大學(xué)課堂教學(xué)模式改革J. 哈爾濱：