基于翻轉課堂的電子線路開放式課程設計

尹克 徐瑩

摘要：本文以杭州電子科技大學生儀學院電子線路課程為例，介紹了基于翻轉課堂的教學模式結合開放式課程的實踐教學：首先，將電子線路實踐類課程進行改革，設置分層教學的體系架構，通過翻轉課堂的形式，將知識理論的內化放在課前，將課程組織的重點放在實驗和實踐環節，強化、加深學生對知識點的理解。經過三年的探索與實踐，我們取得了較好的教學效果。

關鍵詞：翻轉課堂；教學模式改革；電子線路；實踐課程

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）31-0161-02

一、前言

電子線路實踐教學是電子信息類工科專業課中重要的組成部分，是培養學生技術應用能力和操作動手能力的重要環節。為提高學生的實踐創新能力，需要不斷改革教學內容，改善教學方法，增加實驗教學時間。與傳統的電子線路實踐教學相比較，開放式的綜合設計實踐教學得到了廣泛認同，在培養學生綜合素質方面取得了顯著的效果。但綜合設計性實踐的授課時間長，課程學時量大，對實驗室場地、實驗室的使用時間、實驗授課人員的需求倍增。翻轉課堂的教學模式是把傳統的學習過程翻轉過來，將知識傳授通過信息技術的輔助在課前完成；實踐的過程，即知識內化在教師的指導和同伴的協助下在課堂上完成。因此，我們將翻轉課堂的教學手段運用到開放式課程中，結合兩者的優勢，提出了一種基于翻轉課堂教學模式的電子線路開放式課程設計。

二、電子線路實踐課程的開放式教學模式設計

首先，對電子線路實踐教學的課程進行分層設計，結合基礎性驗證實驗、開放性綜合實驗、創新設計三種實踐模式，使得不同難度的內容銜接交錯，實現“基礎”、“設計”與“創新”的有機統一。依據實驗內容的難度和課時數將電子線路實踐的教學內容分成三個層次：一是“基礎驗證”，內容相對基礎，覆蓋面寬泛，完成難度相對簡單。其教學目標是使學生全面掌握常用器件、常用工具，為后續課程奠定基礎。二是“設計實踐”，給定設計目標和必要的電子器件，由學生自主設計完成一個內容相對綜合、難度適中的設計任務。其教學目標是使學生通過查找資料、比較和驗證，完善設計方案，完成理論報告和實物制作。三是“創新項目”，只提供設計目標、功能指標和性能指標，由學生個人或組隊完成一件實物作品。其教學目標是使學生初步掌握電子產品的設計和開發。這三種難易程度不同的課程設計，不但可以完成基本的教學目標，還能充分發揮學生的主觀能動性，讓學有所長的學生得到更大程度的提升。

其次，創新電子線路實踐課程的教學模式，建立開放的教學氛圍、開放的教學過程，改革教學考核方式，從而突破實驗場地不足、器件資源不充足等局限，充分發揮學生的主觀能動性。傳統的電子線路實踐教學，要求實踐的全過程集中在特定實踐、特定地點和特定內容上。我們在“基礎驗證”的基礎上提出了“設計實踐”和“創新項目”這兩種教學模式，模糊課內與課外的界限，拓展了實踐過程中“教”與“學”的概念和內涵。實施新的教學模式的關鍵在于開放的實踐過程，即不再將課程的全過程都集中在特定的時間、特定的地點和特定的內容上。

三、電子線路開放式課程的翻轉課堂教學模式

翻轉課堂的本質是一種整合化的主動學習工具，其組織形式包括項目驅動法、問題解決式學習、案例教學、在線觀看視頻、在線測試等教學元素。參照美國翻轉課堂教學先驅Robert Talbert教授所總結的翻轉課堂的實施模型，我們提出了更適用于電子線路開放式課程的翻轉課堂教學模式。

翻轉課堂教學模式在電子線路開放式課程中的應用，包括課前、課內和課后三個階段。

（一）課前

教師根據教學目標制作教程材料，供學生自學，其形式包括教學視頻、在線測試以及實物模型等。教師借助在線統計工具，評估學生對知識點的認知程度，有針對性地調整課堂活動。以基礎驗證部分的教學環節為例，其教學目標是向學生介紹常用工具、常用元器件的外形特征和選型。我們將每節課分解為2～3個知識點，為每個知識點錄制5分鐘左右的視頻，學生觀摩后在線答題，然后進入下一個知識點的學習，由此完成課前的知識傳遞。

（二）課內

知識的傳遞在課前完成，而知識的內化則是在教師的指導和同伴的協助下在課堂上完成。翻轉課堂對教師最大的挑戰在于如何使課堂上的學習活動促進學生更深層次的學習，加速知識的內化。我們設定的教學目標是讓學生利用所學知識，通過查找資料、比較和驗證，完成理論報告和實物制作。這一階段，通過項目驅動、學習小組等，組織學生進行互學、互助、互評。由于前期的認知結構、先備知識、學習經驗存在差異，學生間的交流與合作更易于查漏補缺。

（三）課后

通過課堂上的互動和討論，學生明確了知識點的疏漏，利用教師提供的學習資源進行鞏固和補救，整理和完善各組的項目成果，由教師進行總結性評價，從而完成翻轉課堂的過程。

基于翻轉課堂的開放式教學模式，不僅突破了實驗場地不足、課時數不充足的局限，還能提高教學效率，充分發揮學生的主觀能動性。不過要普遍應用這種新的教學模式也存在一些難題：教師需要花費更多精力制訂明確可達的學習目標，設計清晰簡練的學習路線，精心組織課堂活動調動學生的學習積極性；要求教師具備更高要求的職業技能，加大了教師的工作量，從而增加了教學難度。

四、翻轉課堂的開放式實踐教學案例

下文以“帶記憶調光臺燈電路制作”這一教學項目為例，介紹翻轉課堂在開放式實踐教學中的應用。

（一）教學目標

實施分層教學，允許學生根據個人情況選修不同程度的項目，分別設置學習目標如下：①基礎驗證部分。掌握帶記憶調光臺燈設計原理，熟練掌握焊接技術，可以通過測試、分析排除故障。②設計實踐部分。掌握用Protel DXP軟件繪制原理圖的技術，獨立完成帶記憶調光臺燈設計原理圖繪制，掌握印制電路板制作過程，熟練掌握焊接技術，通過測試、分析等排除故障。③創新項目部分。根據項目提供的功能和性能指標，自主設計一種調光臺燈，自主完成器件選型，繪制原理圖，運用軟件仿真，制作實物，進行焊接、調試，測試并分析故障原因。

（二）教學設計

在以往的教學中，“帶記憶調光臺燈電路制作”需要8周課時完成，課堂上講授電路原理、繪圖軟件的使用等陳述性知識以及焊接技術等程序性知識著力頗多，而學生在實際操作中，因個體程度差異較大，教師無法給予及時有效的反饋。這違反了電子線路課程設置的初衷，消耗了學生的求知欲，嚴重影響了實踐教學的效果。而小組中的學習同伴間的協作、互助和分享，更有易于學生對知識點的掌握；在實踐中的互動與溝通，更容易發掘學生在學習上的困難與盲點。

因此，我們對“帶記憶調光臺燈電路制作”這一教學項目進行重新設計，在課前為學生提供學習資源、在線小測試等，完成陳述序知識的學習；通過錄制教學視頻，讓學生自主學習專業軟件的使用及焊接技術等程序性知識；課堂時間則允許學生根據知識點的掌握情況以及個人興趣自由組合，選擇不同難度的教學任務，組成項目小組。通過“學生自評—小組互評—教師驗收”形成最終課程評價，完成知識的查漏補缺，深化學習效果。

（三）教學評價

通常，電子線路的課程考核模式是“報告成績+實物驗收成績”。該考核模式單一，不能體現學生的綜合水平。在實施開放式“翻轉課堂”進行分層教學時，為使教學評價適應多元化教學模式，我們為不同難度的課程設計設置了不同的權重，當學生選擇不同項目的同時也選擇了課程的難易系數。同時，根據作品的功能和性能指標，結合每個學生對項目組貢獻度的互評指標對教學效果進行評價，彌補了以往平時成績記錄的模糊性，大大激發了學生對課程的參與程度。

（四）成效反饋

本課程的學生反饋渠道是匿名的調查問卷，主要從課程總體評價、教學模式的喜歡程度、課程影響力、學生學習模式等幾個維度進行調查，有助于后續課堂教學模式的改進。學生反饋了學習感想并提出了不少建議，如增加本科生助教、調整實驗室開放時間、制訂小組考評方式等。從統計結果得到如下反饋。

1.課程的總體滿意度達到90%以上。

2.分層教學模式（基礎驗證、設計實踐、創新項目等）的滿意度為86.7%～96.7%。

3.學習模式、互動形式、學習效果檢查形式的調查。

實踐表明：基礎薄弱或不努力的學生產生了學習困難，而到課率高的學生成績相對較高；自主學習和交流討論能夠提高學習效率；平時成績與期末成績高度相關。

五、展望

翻轉課堂對于實踐教學類課程是一個巨大的挑戰，利用好豐富的教學資源，是開展好翻轉課堂教學模式的基礎。在這樣的環境下，教師需要不斷更新知識儲備，跟蹤科技發展的趨勢，把課程資源建設、教學活動設計等作為重點，不斷提升自己的實踐技能和教學水平，進而更好地指導學生的主動學習，這也是翻轉課堂的最終目的。

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