新工科背景下“數字電子技術”課程的混合式教學模式研究與實踐

閆德鑫 楊 軍

（湖南交通工程學院,湖南 衡陽 421009）

“數字電子技術”是一門理論性和實踐性都很強的課程，該課程和科技的聯系極為密切。在科技飛速發展的當下，原有教學模式既無法滿足新工科所提出的人才培養要求，又無法激發學生學習興趣。因此，應基于混合教學等新模式，對該門課程原有教學模式進行創新。

1 新工科特點介紹

在教育部發布新工科實踐相關通知的背景下，由“北京指南”“復旦共識”以及“天大行動”所構成的新工科建設“三部曲”，為各大高校指明了人才培養方向，對工程教育進行創新勢在必行。在人才培養方面，新工科所提出的目標是以生為本，強調學生為課堂主體，要求教師及時調整教學及考核模式，通過師生互動的方式，打造將學生置于第一高度的全新教育模式。此外，新工科還提出了以下要求：課堂教學與信息技術進行充分融合，借助開放性較強的線上課程，最大程度保證教學活動和學生訴求的契合度。

研究表明，經過數次修訂的教學計劃，有效解決了數字電子技術課程教學內容匱乏的問題，卻帶來了課堂時間無法滿足教學需求的新問題。此外，隨著科技的發展，電子技術和其他專業的交叉融合成為大勢所趨，然而現有教材普遍強調內容的整體性和系統性，卻忽略了實際情況所帶來的影響，因此無法被用于對新工科人才進行培養[1]。國內已將相關研究工作提上日程的高校有首都師范、四川大學和福建工程學院等，下文逐一進行介紹，以供相關人員參考。

首都師范大學將混合教學的重點提煉為傳授專業知識、培養探究能力。但該校少數學生反映，采用混合教學法的課程存在教學節奏較快的問題。此外，計算機和網絡配置水平，同樣會給學生的學習成效帶來影響。

四川大學的目標是將自己建設成世界一流大學。作為國內首批響應新工科建設倡議的高校，四川大學所做出的努力主要體現在優化教學條件和推進教學改革方面。在開展數字電子技術課程教學時，教師以過程性評價為切入點，充分利用翻轉課堂及其他現有技術，配合小班教學、口袋實驗的教學模式，使學生的參與度得到顯著提升，教學成效自然更接近預期。

福建工程學院的教師對數字電子技術課程的未來發展方向進行了分析，得出“要想使改革取得理想成果，關鍵是激發學生自學積極性”的結論。現階段，該校所采用的教學模式著重對兩方面內容進行了創新：一是對數字電路進行分解，根據獲得的單元電路完成數字系統設計工作，并確定可為學生自學提供幫助的實驗套件；二是以仿真軟件、實驗套件為依托，鼓勵學生獨立完成設計并驗證數字系統的任務，為其綜合能力的提升做鋪墊。

2 混合教學目標探究

混合教學以增加學生思考深度為己任，要求教師將學生置于主體地位，通過學生對自身被賦予的指導職能進行充分發揮的方式，保證教學質效達到預期。通過研究可知，要想使混合教學的價值得以實現，教師應以課程特點為依據，有針對性地增強自身能力，為學生的發展助力。

2.1 通過資源優化培養學生能力

教師應明確該課程對能力培養的要求，在確定適用網絡資源的基礎上，以能力培養為切入點，調整原有教學框架并新增教學手段，酌情加大實踐活動占比，確保學生有充足時間對所學知識進行自行探究，真正做到立足“線上視頻+線下課堂”，最大程度提升學生的能力[2]。

2.2 通過交流合作提升學生素養

要想使交流合作取得理想效果，關鍵是保證教師全程參與。一方面，在學生提出疑惑后，教師應及時進行解答；另一方面，由教師根據不同階段的特點，針對性地提供交流合作模式和策略，真正做到線上、線下充分融合。此外，教師的職責還包括最大程度滿足學生所提出的需求，并將目標放在提升學生的綜合素養上，通過給出發展性評價的方式，避免學生出現積極性被打消的情況。

3 采用混合教學的優勢

兼具線上教學優勢和課堂教學特點的混合教學，現已成為諸多西方國家的首選教學模式。調查表明，英國高校用于購買混合教學所需設備的經費，約為用于信息教學建設總經費的1/2；美國加州已有2/3的學區引入了混合教學模式。2007年至今，參與ICHL會議的國家及人員數量不斷增多，該會議的主旨是對混合教學進行研究，希望能夠借助日新月異的技術，加快該教學模式的發展速度。

混合教學往往將教學活動一分為二：一部分強調立足項目，通過創設模擬情境的方式，幫助學生對知識體系進行重構；另一部分則要求教師引導學生利用現有軟件，獨立完成設計并制作仿真項目的任務。事實證明，對該教學模式加以應用，可使以下問題迎刃而解：首先是需要講解的內容較多，但可供教師利用的時間有限；其次是使實驗教學成本得以降低，Multisim等軟件均有大量實驗所需元器件和設備儀器模塊，真正做到了在不額外購入器材的前提下，有序推進綜合實驗的開展[3]；再次是可為實驗的真實性提供保證；最后是可推動實驗內容朝著更加多元的方向前進，這是因為軟件能夠幫助師生對常規儀器所無法觀測的數據進行記錄。由此可見，對混合教學模式加以應用，不僅對教育工程創新有重要意義，還能夠增強高校對人才進行培養與輸送的能力，應引起重視。

4 數字電子技術教學實踐

筆者以認知高校所提供資源和學生情況為依據，決定在數字電子技術課程教學中引入混合教學模式。要想使教學效果達到預期，關鍵是教師要提前梳理教學內容，利用所能收集到的網絡資源，對可供學生下載及觀看的課件進行制作，確保教學全過程可控。

4.1 制作教學視頻

教育部所發布的新工科實踐相關通知，開啟了高校科研活動的新篇章。當前，各大高校的工作側重點，主要是對工程教育進行改革，為新工科發展助力。由上述通知所傳遞的信息可知，新工科要求高校為學生提供可使其個性得到充分發展的空間，而學生應以完成學習任務為前提，結合自身情況選擇相應課程，對自身能力優勢、知識優勢進行凸顯。

現階段，可供教師選用的網絡平臺較多，其中，使用頻率較高的平臺有SPOC和MOOC，切記不可對上述平臺直接應用，而是要以實際情況為依據，對符合課程特點的線上課程進行制作。在制作教學視頻時，教師先要細化教學內容，在酌情壓縮的基礎上，確定教學重點并對相關資料進行收集，保證視頻發揮出應有的作用。其中，最應當引起重視的環節為確定重點，教師一方面要保證共性知識與專業知識兼顧，另一方面要對核心知識加以保留，僅剝離與學習聯系并不緊密的部分，確保知識既連貫又獨立，為學生酌情選取某節知識點進行深入學習提供便利。現階段，基于上述方法所建設的SPOC已正式投入使用，為混合教學模式的推進提供了強大的動力支持。

制作教學視頻時，以下內容需要教師引起重視：其一，結合學生能力水平制作視頻，使視頻內容呈現出基礎—強化—拓展的遞進關系，保證每位學生都有符合自身訴求的視頻可供觀看；其二，充分利用板書、聲音還有動畫等形式，對學生興趣進行激發；其三，在選擇思考題時，教師同樣應以分層理念為指導，鼓勵學生通過思考所學內容的方式，對更深層次的知識點有所了解。

4.2 前期線上學習

混合教學使教師的身份由最初的傳授者轉變成指導者。在學習卡諾圖化簡等數字電路基礎知識時，教師便可鼓勵學生進行線上學習，利用PC端或手機終端登錄特定網站，根據自身情況選擇并觀看相關視頻，如果在觀看視頻過程中，學生存在疑惑，可通過在線提問的方式，獲得教師所給出的解答。這樣做可預留更加充足的課堂時間，用來對案例或實驗進行研究[4]。

線上學習之所以能夠取得理想效果，主要是由當代學生特點所決定的。一方面，作為信息社會原住民的學生，普遍希望自身能夠與網絡保持密切聯系，被電子產品環繞的生長環境，賦予了該群體可快速了解并掌握電子類信息的能力。另一方面，學生對科技產品所提供服務的接受速度較快，能夠利用不同科技產品或服務，對自己所需資料進行查找并利用。

4.3 開展課堂教學

混合教學能否發揮出應有作用，通常取決于課堂教學質效。在前期準備階段，學生已對學習內容有大致了解，這也為課堂時間的充分利用提供了支持，教師可經由情境創設、互動合作等方式，使學生主體地位得到凸顯。小組合作得到廣泛應用的原因有二：一是當代學生普遍十分依賴計算機，傾向于通過互動交流的方式獲得問題的解決方案；二是學生對團隊合作的認可度極高，希望能夠以小組為單位，同時完成多項任務。

要想使教學成果達到預期，教師應按照以下步驟有序開展教學活動。第一步是教學交流。教師應以學生觀看教學視頻所提出的疑惑為依據，通過整理相關問題的方式，確定課堂教學重點，保證共性問題可得到解決。待共性問題徹底解決后，再經由典型案例對更高難度內容進行引入，鼓勵學生自行探究并給出答案。第二步是小組合作。將班級學生劃分成不同小組，保證每組人數相同，通常為3人或4人。由小組成員決定研究模式，可供選擇的研究模式有分工協作、獨立研究等，隨后，通過深入探討學習內容的方式，獲取相關知識點。由于該課程強調理論結合實踐，因此，教師可優先選擇“任務驅動+口袋實驗”的教學模式，利用課堂時間組織學生對結構簡單的硬件進行設計并調試，真正做到經由實踐對學生所遇到的問題加以解決。筆者所在學校便采取了上述模式，由教師下達學習任務，再由學生獨立完成“分析內容—確定方案—模擬電路”環節。如果條件允許，還可以利用試驗箱對硬件進行調試，通過小組交流開闊學生視野，確保教學成果達到預期。這里要注意一點，就是在確定研究課題時，教師應提前和負責電工技術教學的教師進行溝通，確保課題不存在沖突或重復等情況。第三步是成果交流。待實踐環節告一段落，由學生以小組或個人為單位，對實踐報告進行撰寫，自行選擇成果展示方式，例如制作PPT[5]。如果存在交流內容過多等情況，學生可選擇課后向平臺上傳相關視頻等方式，供教師、其他小組觀看并給出評價。

4.4 重視課后評價

由學生自行整理學習成果，解決預習環節所遇到的問題，并記錄課堂學習難點，加深自身對所學內容的印象。而教師的職責，主要是指導學生撰寫報告，使學生擁有更加清晰的思路，真正做到將分析問題所得經驗轉化為實踐能力。數字電子技術課程所構建的知識體系較為復雜，僅憑借課堂時間無法保證學習效果。基于此，教師可選擇將學習活動向課后延伸，通過對知識點、課后考核進行融合，為教學效果提供保證。例如，學生可利用Multisim等軟件，獨立完成仿真并調試實踐內容的操作，在設計電路時，教師應對學生主動創新的行為持鼓勵態度，這對學生發展有極為重要的意義。

關于反饋評價，該環節的開展主體為教師和學生，教師所給出的評價，主要圍繞學生表現，而學生的評價形式較為多元，以自評和互評較為常見，內容往往集中在任務完成情況上。將評價重心向過程傾斜的目的，主要是確保教師對學生有更全面的了解，在鼓勵學生主動對學習內容進行深入拓展的基礎上，通過全程監督的方式，確保每位學生都能達成自己預期的學習目標。而在評定學生成績時，教師應以學生表現為主要依據，酌情調整期末考試和課堂測試的占比，將小組討論、撰寫報告等環節納入考慮范疇，這樣做對學生學習熱情的激發有積極作用。

綜上，基于混合教學模式對數字電子技術課程進行教學，將學生視為課堂主體，可通過“課前自學+課堂交流+課后評價”的方式，使學生的能力得到顯著提高。在此過程中，不僅教師的啟發及引導作用可得到發揮，確保教師對該課程所遵循的教學規律具有更加準確的認知，還使學生的創造力得到充分調動，其現實意義有目共睹。

5 結論

作為電子電氣專業基礎課程，數字電子技術作為改革接入點，一方面可使人才培養得到推進，另一方面還能夠為其他課程提供參考。上文便立足新工科背景，結合數字電子技術課程，對可使教學質效得到提升的改革策略進行了探究，得出“以現有資源為依托，通過‘線上+線下’的方式，使學生全身心投入學習活動，對學生成長有重大意義”的結論。未來相關教學模式仍將是研究的重點，教師應對此有所了解。