“集成電路原理與設計”課程的線上線下混合式教學模式改革與實踐

崔旭晶 魏英姿 石征錦

（1.沈陽理工大學 自動化與電氣工程學院，沈陽 110159；2.沈陽理工大學 信息科學與技術學院，沈陽 110159）

隨著現代信息技術的快速發展，線上線下混合式教學模式的探索引起了高校師生的極大興趣，給目前課程教學改革注入了新的活力和希望。線上教學從2012年興起的“MOOC風暴”開始，引發了在線學習的新熱潮。但是，近幾年的調查數據顯示，大型開放式網絡課程（Massive Open Online Course，MOOC）的應用效果并不樂觀，如高輟學率問題嚴重、平臺管理費用太高等[1]。針對這種情況，繼MOOC之后出現了小規模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）。它擁有MOOC在線學習所具備的特征，又規避了一些缺點，因此SPOC開始替代MOOC某些功能，正在邁入后MOOC時代[2]。除此之外，目前還有微課、PPT、動畫等形式。這些線上視頻公開課的使用為翻轉課堂（Flip Classroom）的出現奠定了基礎，同時對線下課堂教學提出了新的更高要求。翻轉課堂作為一種新型的線下教學形式，實現了對傳統教學模式的顛覆和革新[3]。

本文就沈陽理工大學電子科學與技術專業的專業基礎課及專業主干課——“集成電路原理與設計”，做線上線下混合式教學模式設計與實施的詳細介紹。其中，線上線下混合式教學模式的設計分為線上課堂設計、線下課堂設計和考核體系設計3個模塊。在這3個模塊中，線上是線下學習的基礎和前提，線下是線上學習的鞏固和提高，考核是線上線下學習過程的綜合評價。三者互相融合，給學生提供了一個多維、立體的學習環境。

1 線上線下混合式教學模式的設計

1.1 線上課堂教學采用各種網絡在線平臺

線上資源是開展混合式教學的前提，把傳統的課堂講授通過視頻上線的形式前移，給予學生充分的個性化學習時間，讓學生帶著知識基礎走進課堂，提高了課堂教學質量。隨著互聯網、信息技術、人工智能的快速發展，現在的網絡資源豐富。同時，國家和各省市在積極推行精品課程建設，共享各類教學資源，使得各種慕課、微課、視頻、PPT以及動畫等可以免費獲得或收取部分費用。各種教學平臺應有盡有，線上教學擁有越來越廣闊的發展空間。現在的大學生基本上都有電腦筆記本、智能手機等電子設備，學過計算機的基礎課程，稍加培訓就可以上手。大學生在網絡上的自主學習相比于教師枯燥的課堂講授，更具趣味性和靈活性，更有助于學生接受。而在線下的真實課堂上，教師講授的部分側重于重點、難點或者在線學習過程中學生反饋的共性問題。

1.2 線下課堂教學采用SPOC環境下翻轉課堂的教學模式

在SPOC環境下，通過線上課堂學習，學生基本掌握了有關基礎知識。在線下課堂上，教師在完成有關學習檢查、查漏缺補、解決重點難點和共性問題后，將進行精心設計的課堂教學活動。這時教師引導學生進一步鞏固和靈活應用在線學到的知識點，有助于利用課堂實現更高的教學目標。學生在認知層面實現了智慧學習，而不是只注重學生是否坐在教室里認真聽課與記筆記，也就是“翻轉課堂”教學[4]。在這種顛覆性教學模式下，教師和學生的角色發生了轉換，即學生成為課堂的主體。在翻轉課堂中，教師需要精心設計課堂內容，構建深度知識，而學生需要高度參與，互助合作[5]。

1.3 實行線上和線下混合式教學評估體系

1.3.1 線上線下混合式教學的測試和作業設計

在線上課堂中，教師將視頻資源置于網絡平臺。學生在課前的網絡平臺上觀看視頻資源，完成基本知識的在線測試和作業。教師通過網上評價系統反饋的學習情況，綜合評價學生的學習效果。

在線下課堂中，測試和作業安排主要是檢查學生線上學習情況和學習效果，鞏固線上學習內容，提高對知識的靈活應用能力。上課前要有短時間的小測試，課中和課后作業設計要多樣化，內容涵蓋面更加豐富，以激發學生的學習興趣，培養學生的實際動手能力和專業知識的綜合應用能力，提高學生的自主探究、自主創新能力[6]。

1.3.2 線上線下混合式教學評估系統設計

線上線下混合式教學評估系統分為線上評估和線下評估兩部分。線上評估系統一般網上資源自帶，屬于自動在線評估，包括學生線上測試、練習、作業等記分，以及出勤、學習時長、互動交流等情況。線下評估系統由教師團隊設計，需涵蓋學生各方面表現，包括學生線下的測試與作業成績、分組學習過程中的表現、實踐中體現出的個人動手能力與創新思想等。最后，教師根據各種評估結果得出學生的最終成績。

整個線上線下考核的各方面占比要合理。線上自主學習考核所占比重應該適中，不要過重，做到既不增加學生專業課程的課外負擔，又能夠吸引學生積極參與線上學習。線下以學生為主體的小組學習考核應該占有稍大比例，以重點考察學生的專業技能掌握情況和實際應用水平的能力。此外，考試占比要適中。教師要把握好教學的重點內容與學習的重點內容相一致，學生的作業和測試內容與考試內容相一致，以考試為手段來促使學生掌握知識和提高能力。

2 線上線下混合式教學模式的具體實施

“集成電路原理與設計”課程是沈陽理工大學電子科學與技術專業一門非常重要的專業基礎課及專業主干課。它涉及知識面廣，涵蓋理論課程較多，是多種學科交叉的綜合性科目。由于該課程在本專業的重要性，自開設以來備受重視。但是，由于教學內容多而學時少，專業知識難度較大，采用傳統講授式教學，學生學習興趣不高，實際應用能力差，教學效果不太理想。為了提高教學質量，提升學生的學習主動性，在2017級、2018級中采用線上線下混合式教學模式改革。線上“集成電路原理與設計”作為省級精品資源共享課、“超星”金課網絡教學平臺等已經上線，可以方便使用。線上授課資源能夠得到保障，提升了課程品質。線下采用SPOC環境下的翻轉課堂教學，打破了傳統的教師授課式教學模式，提高了學生的學習主動性和創造性，探索了創新型高質量人才的培養途徑。

2.1 圍繞本課程的教學目標和教學大綱分兩條主線實施教學過程

2.1.1 教師主線

教師在整個教學過程中的主導作用體現在課前、課中、課后以及線上、線下的教學安排。在課前，教師要進行全面合理的教學內容設計，并提出問題和布置任務。教學內容設計要圍繞本課程的教學大綱和有關知識點進行安排。問題設計要考慮所提問題的難度及學生對問題的認可度，讓學生對問題感興趣并有愿望去努力解決。在課中，教師需要導入知識點并指導學生怎樣學、怎樣做的經驗和技巧。課后教師要進行教學評價，并引導學生進行自我評價。線上教師及時發布教學資源、作業、測試和評價結果，督促完成各項任務，關注學習中出現的問題。線下教師先進行小測試，檢查學生線上的學習情況。該過程時間不超過10 min，可以是口頭提問檢查或者筆試，然后分析線上學習遇到的共性問題，解決重點難點問題，指導學習方法和介紹經驗技巧，包括實踐環節操作、報告書和論文的選題、內容及文本格式等。

2.1.2 學生主線

學生可以在多種終端設備上，如電腦筆記本、手機App，隨時隨地參與教學活動。學生課前線上觀看學習內容并完成作業、練習和測試題，了解需要解決的問題，思考解決方法，為線下課堂學習準備資料。課中通過教師導入知識和經驗，學習小組間互動互助，探索解決問題的方法。課后線上完成問題任務，鞏固和拓展知識，糾正不足，提出新的問題，進一步發散學生的思維，提升其實踐能力。

2.2 教學評價和考核的實施

教學評價采用線上和線下多元化評價方式，充分注重學生的學習過程而不是只看考試結果。教師通過線上、線下評價系統和期末考試成績，綜合評價學生的學習效果。線上評價采用自動在線評估系統，包括學生的出勤次數、學習時長、在線討論、互動交流等表現，以及線上作業、練習、測試等記分情況。線下評價包括教師評價

和自我評價，反映學生的各方面表現，包括學生在小組學習過程中的表現、任務完成情況、生生及師生探討問題、線下大作業成績等。尤其是學生在實踐過程中表現出的分析問題和解決問題能力、實際動手操作能力和創新性等，要予以重點考察和評價。線上和線下評價反映了學生的整個學習過程，應該占據成績的主要部分。

考核方式包括線上評價、線下評價和期末考試3個部分，各部分占比分別為30%、40%和30%。

3 結語

針對大學傳統式講授教學弊端，結合“集成電路原理與設計”課程教學現狀，對于課程涉及理論內容多、課堂時間不夠、學生積極性不高以及實際應用能力差等問題，改革傳統的教師填鴨式講授方法，采取翻轉課堂教學形式，做到以學生為主體、教師為主導。這種方式減少了教師大量的基礎性重復授課時間，增加了學生的有效學習時間，提高了學生的學習主動性、實踐活動的積極性和創新性，達到以學生為主的深度學習和師生互動的智慧學習。這次教學改革提升了課程品質，提高了教學質量，且學生的學習得到了客觀公正的評價，取得了良好的教學效果。