新工科建設(shè)背景下FPGA翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究

曾玖貞，王超，鄧賢君，王明華

摘 要：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、教育信息化的推進(jìn)對(duì)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式提出新的挑戰(zhàn)，隨著MOOC資源的豐富，課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)成為可能，而且收到了很好的教學(xué)效果。文章通過(guò)分析總結(jié)翻轉(zhuǎn)課堂的研究方法，提出了可行的實(shí)施方案和路線，最后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，讓翻轉(zhuǎn)課堂在更多的課程中實(shí)踐起來(lái)，以提升教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；慕課；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2018-03-08

基金項(xiàng)目：南華大學(xué)船山學(xué)院高等教育研究與改革課題（2017CZ004）；南華大學(xué)2017年度學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目（2017JG012）；南華大學(xué)2016年度學(xué)位與研究生教育教研教改項(xiàng)目（2016JG007）；2016年湖南省普通高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2016SJG29）。

作者簡(jiǎn)介：曾玖貞（1984—），女，南華大學(xué)電氣工程學(xué)院教師，講師。

*通信作者：王 超（1984—），男，南華大學(xué)電氣工程學(xué)院教師，講師。

可編程邏輯器件及應(yīng)用（FPGA）是電子信息工程、通信工程和自動(dòng)化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，又是一門發(fā)展迅速、工程性強(qiáng)、實(shí)踐動(dòng)手能力要求較高的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程。課程在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中起著承上啟下的橋梁作用。根據(jù)以往FPGA的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣不大，學(xué)習(xí)效果不理想。因此，將翻轉(zhuǎn)課堂引入到FPGA課堂中來(lái)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)的電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索、努力進(jìn)取、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

一、傳統(tǒng)FPGA課堂現(xiàn)狀

（1）在FPGA課程設(shè)置中，由于是專業(yè)基礎(chǔ)課，難度大，所以理論課時(shí)較多。教師在課堂上講的內(nèi)容理論性較強(qiáng)，學(xué)生在相關(guān)方面的基礎(chǔ)知識(shí)不夠就會(huì)導(dǎo)致實(shí)踐應(yīng)用更加困難，再加上平時(shí)分層次的輔導(dǎo)較少，教學(xué)效果就更加難以得到保障。

（2）傳統(tǒng)的FPGA課堂實(shí)踐部分的教學(xué)往往是設(shè)置一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，程序的編寫、電路的設(shè)計(jì)學(xué)生一般很難真正掌握和理解，缺乏創(chuàng)新性，開設(shè)實(shí)踐課程的最初目標(biāo)沒(méi)有達(dá)到。

（3）FPGA的學(xué)習(xí)需要結(jié)合其他很多方面的知識(shí)，涉及科目較多，比如數(shù)字電路、PCB設(shè)計(jì)等。所以在教學(xué)過(guò)程中，教師如果僅僅講FPGA的相關(guān)內(nèi)容，那無(wú)疑就加大了該門課程的學(xué)習(xí)難度。

二、什么是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展、教育信息化的推進(jìn)，不斷革新的信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)教育產(chǎn)生了巨大的沖擊，使我國(guó)教育面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。翻轉(zhuǎn)課堂是利用當(dāng)今信息技術(shù)的條件與優(yōu)勢(shì)，為改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式和教師教學(xué)方式的一種教學(xué)改革嘗試。翻轉(zhuǎn)課堂以尊重學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性、反思性、合作性為理念，最顯著的特點(diǎn)是重構(gòu)了教學(xué)結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)課堂翻轉(zhuǎn)為“課前學(xué)習(xí)”+“課堂研究”，實(shí)現(xiàn)了“知識(shí)傳授”與“知識(shí)內(nèi)化”的顛倒，這種模式顛覆了人們對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師在課堂上授課、課后學(xué)生完成作業(yè)練習(xí)的認(rèn)識(shí)，而是讓學(xué)習(xí)者在課下自主學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和概念，課堂上則有充分的時(shí)間進(jìn)行師生互動(dòng)，以求優(yōu)化教學(xué)效果[1]。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生擁有更多的自主學(xué)習(xí)權(quán)，能發(fā)揮學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，通過(guò)小組的共同努力來(lái)解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。教師不再像傳統(tǒng)課堂一樣單純地講授知識(shí)，而是將大部分內(nèi)容交給學(xué)生學(xué)習(xí)，讓其在課外通過(guò)查閱資料、學(xué)習(xí)視頻以及和教師溝通自行設(shè)計(jì)完成，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況分批次組織課堂討論，突出個(gè)性化特點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和積極性。

與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂徹底顛覆了其教學(xué)模式，包括課堂管理、教學(xué)流程以及師生在教學(xué)過(guò)程中的角色地位，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，提高了教學(xué)效果[2]。

三、翻轉(zhuǎn)課堂研究手段分析

通過(guò)文獻(xiàn)搜索、閱讀、整理，以可編程邏輯器件及應(yīng)用課程為例，了解其國(guó)內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)現(xiàn)狀，吸收研究經(jīng)驗(yàn)和成果，確定科學(xué)的研究方法，以便積極有效地開展翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐教學(xué)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段，挑選成績(jī)相當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)班級(jí)，分別采用翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課程教學(xué)，通過(guò)聽課積極性觀察、課后作業(yè)以及考試成績(jī)進(jìn)行比對(duì)，以此來(lái)了解實(shí)際效果；通過(guò)問(wèn)卷手段，在課程教學(xué)的前后，采取不記名方式調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、技術(shù)能力水平以及學(xué)習(xí)態(tài)度等情況，來(lái)了解學(xué)生翻轉(zhuǎn)課堂前后的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性的轉(zhuǎn)變以及翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)不同層次水平學(xué)生的教學(xué)效果；通過(guò)與學(xué)生交談來(lái)輔證問(wèn)卷調(diào)查表中的數(shù)據(jù)，使理論依據(jù)更加真實(shí)充分，并將學(xué)習(xí)者翻轉(zhuǎn)課堂前后的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣作對(duì)比，總結(jié)當(dāng)前教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)，解決存在的問(wèn)題[3]。

四、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施方案研究

通過(guò)采取文獻(xiàn)研究法分析國(guó)內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀、概念界定和理論基礎(chǔ)，了解國(guó)內(nèi)外關(guān)于可編程邏輯器件及應(yīng)用課程中翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀和研究成果。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查法、訪談法、實(shí)驗(yàn)法與行動(dòng)研究法實(shí)施課堂翻轉(zhuǎn)，包括翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐前期準(zhǔn)備（如課程二次開發(fā)、教學(xué)環(huán)境準(zhǔn)備以及教學(xué)資源的設(shè)計(jì)等）、學(xué)習(xí)者前期知識(shí)水平與技能分析、構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂模式的學(xué)習(xí)流程與教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的實(shí)施等，研究思路與技術(shù)路線圖如圖1所示。翻轉(zhuǎn)課堂的基本教學(xué)流程設(shè)計(jì)從時(shí)間上來(lái)看包括課前、課中和課后的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主體包括教師教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)和學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，具體如圖2所示[4]。最后分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，讓翻轉(zhuǎn)課堂在更多的課程中實(shí)踐，以提升教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

五、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果反饋與總結(jié)

通過(guò)對(duì)南華大學(xué)電氣工程學(xué)院通信專業(yè)可編程邏輯器件及應(yīng)用課程的82名學(xué)生進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，課程結(jié)束后通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查法隨機(jī)對(duì)其中的60名學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，其中79%的學(xué)生認(rèn)可翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式提高了他們的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，改善了學(xué)習(xí)效果；13%的學(xué)生認(rèn)為效果并不明顯；還有8%的學(xué)生更喜歡傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。

從數(shù)據(jù)結(jié)果分析可知，在慕課資源越來(lái)越豐富的教育背景下，翻轉(zhuǎn)課堂使得學(xué)生課內(nèi)學(xué)習(xí)的注意力提高了，學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)提高了。學(xué)生不再用手機(jī)來(lái)玩玩游戲、瀏覽新聞了，而是用于課堂互動(dòng)和限時(shí)提交習(xí)題答案，這樣知識(shí)的掌握程度肯定比傳統(tǒng)課堂聽聽睡睡要高得多。與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂在創(chuàng)新訓(xùn)練、課堂交互和學(xué)習(xí)靈活性方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。

參考文獻(xiàn)：

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[4]于歆杰.在線開放課程需要建以致用[J].中國(guó)高等教育，2015（24）：9-10.