“通信電子線路”課程線上教學設計與實踐

何煒琨 宮峰勛 陳 敏

(中國民航大學 電子信息與自動化學院， 天津 300300)

隨著信息與通訊技術尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，在深入而廣泛的教育研究推動下，將信息技術與教育教學深度融合已成為世界教育改革發(fā)展的潮流。希望在現(xiàn)代信息技術的支撐和幫助下，依據(jù)主動學習背后的機制和規(guī)律來開展教學設計，促進教學活動對教師能力水平的提高。除此之外，新型的教育技術與教師線上課堂教學相融合，教師運用信息技術幫助學生設計學習活動，創(chuàng)建了全新的學習空間，促進學生的自主學習，增大學生主動權，滿足其個性化的學習需求，同時也為培養(yǎng)學生終身學習能力奠定了良好的基礎。傳統(tǒng)的教學活動是教師與學生的單向交互，針對學生之間以及學生與學習材料之間互動的教學設計還不夠，“通信電子線路”課程組通過現(xiàn)代信息技術手段，充分促進學生與學生，以及學生與學習材料之間的互動，更好地跟蹤學生的學習行為和效果，從而為及時的教學干預提供依據(jù)[1-2]。

1 異步SPOC背景下的“通信電子線路”課程的教學設計

“通信電子線路”課程開展互聯(lián)網(wǎng)線上教學，給我們帶來很多挑戰(zhàn)。根據(jù)小規(guī)模、限制性在線教學SPOC(Small Private Online Courses)的特點[3]，我們期望將線上國家級精品課教學經(jīng)驗與“通信電子線路”課程的課程大綱要求相結合，重新設置該課程教學信息、調(diào)整教學結構、采用相應教學方法、建設課程體系。伴隨線上異步及同步直播相結合，推進互聯(lián)網(wǎng)線上教學的開展。

1.1 教學內(nèi)容設計

我校的“通信電子線路”課程是為通信工程專業(yè)大學二年級學生開設的一門專業(yè)基礎課程，課程共56學時。該課程包括模擬通信系統(tǒng)概述、選頻網(wǎng)絡、高頻小信號放大器、非線性電路分析方法及混頻器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、調(diào)制及解調(diào)共計八章的教學內(nèi)容，周學時為4學時，教學時長共計14周。以往學生對于電路類的課程往往有一定的畏難心理，為此課程組教師在中國大學MOOC平臺上挑選了國家級精品課程—華中科技大學黃佳慶教授主講的“通信電子線路”作為源課程，該課程將知識地圖引入課程的理論講授中，同時將52 Hz故事、智慧學習等趣味故事和學習方法、思考技巧，巧妙地融入到學生的課程學習中。除此之外，課程組教師還會結合4G、5G通信的到來以及航空航天應用通信技術的發(fā)展，融入該門課程講授內(nèi)容、思考技巧，強調(diào)其在適應未來通信技術發(fā)展中的所起的作用及重要性，進而使學生在重視該門課程學習的同時能夠提升其學習興趣。在源課程資源的基礎上，課程組教師建立了異步SPOC課程。在教學內(nèi)容方面，依據(jù)本專業(yè)16版(2018年修訂版)培養(yǎng)方案及課程大綱，同時針對線上教學的特點，真正落實“以學生為中心、以產(chǎn)出為導向、持續(xù)改進”的教學理念，對教學內(nèi)容進行了調(diào)整，見表1所示。

表1 “通信電子線路”課程調(diào)整的教學內(nèi)容

1.2 教學方式設計

自2月初，學校教務處、教師發(fā)展中心以及學院通過網(wǎng)絡、微信群等方式不斷推送諸如中國大學MOOC、智慧樹、超星、雨課堂等教學平臺信息以及介紹各類線上教學優(yōu)秀案例。課程組教師充分學習并借鑒上述資源，選擇中國大學MOOC作為本課程線上教學主平臺，并推出了本校的“通信電子線路”課程的異步SPOC課程，對該課程的教學單元內(nèi)容、考核方式、課程資源等環(huán)節(jié)進行了建設。考慮到學生在線上教學中的感受，希望增加教師與學生的互動機會，課程組教師設計了以異步SPOC為主體平臺，“慕課堂”及“釘釘”直播為輔的“異步SPOC+慕課堂+直播”教學方式，如圖1所示。課前，授課教師將學習任務以公告的形式通過異步SPOC發(fā)布給學生，學生提前進行預習，因此SPOC成為學生獲取知識及相關學習資料的主要渠道。釘釘直播作為教師梳理知識點、答疑、講解作業(yè)的后臺，在釘釘直播中，教師能夠與學生面對面，并能夠聽到對方的聲音，實現(xiàn)教師與學生以及學生與相應教學資料的“有聲”溝通，增強課堂的真實感。除此之外，教師講解完教學內(nèi)容后會在“慕課堂”中發(fā)布部分與所教授知識點相關的練習，學生能夠在線實時反饋。因此“釘釘”和“慕課堂”也是教師與學生溝通、學生學習狀態(tài)監(jiān)控以及學生管理的渠道。除此之外，課后，課程組教師利用“每日交作業(yè)”小程序發(fā)放及接收作業(yè)，并完成在線批改，將存在的問題通過微信群再及時反饋給學生。

圖1 課程教學方式設計框圖

1.3 教學過程設計及教學組織

基于“異步SPOC+慕課堂+直播”的“通信電子線路”課程教學過程及組織形式如圖2所示，具體過程如下所述：

圖2 課程教學過程及教學組織形式

(1)課前教師在異步SPOC課程公告中發(fā)布所要講授的課程內(nèi)容，同時在微信群中發(fā)布課程內(nèi)容對應的ppt及其他相關教學資料供學生預習。

(2)教師在“慕課堂”中進行備課，上傳本節(jié)課對應的練習題，并以公告的形式上傳本節(jié)課所講授知識點總結。

(3)課中教師在“慕課堂”中開啟簽到功能，學生在“慕課堂”中簽到，并進入“釘釘”直播。

(4)教師首先對上一次課程中的知識點進行總結梳理，并針對上一次課中“慕課堂”練習進行講解。針對本節(jié)內(nèi)容，教師引出問題，學生帶著問題在異步SPOC課程中聽課程視頻。

(5)學生在收看課程視頻過程中，教師在“釘釘”中設計板書，給出視頻中的關鍵知識點索引；學生學習視頻結束后，返回“釘釘”直播，教師會對所提問題進行提問，并對視頻中比較重要或相對較為復雜的知識點進行講解，并在板書中歸納整理，教師在歸納整理板書的過程中，學生可以根據(jù)自身實際情況進行記錄、標記筆記。

(6)每個知識點結束后，教師均會在“釘釘”直播中詢問學生的掌握情況，對于不清楚的地方，學生會在互動面板中提出，教師進行解答，對于較為復雜的問題，教師可以使用“連麥”功能，引導學生用語言表達出來，實現(xiàn)師生的有效溝通。

(7)本節(jié)所有知識點學習結束后，師生會返回“慕課堂”，教師在“慕課堂”中發(fā)布課前備課準備的練習題，學生進行解答，并完成相關問卷。最后教師會以公告的形式在“慕課堂”中發(fā)布本節(jié)知識點的總結文檔，供學生課后復習參考。

(8)課后教師會在微信群中發(fā)布帶有注釋本班的本節(jié)講授內(nèi)容的ppt、板書、習題等資料，同時在今日交作業(yè)中發(fā)布本節(jié)作業(yè)。

教師會在作業(yè)批改后對作業(yè)進行講解，課后將作業(yè)的詳細求解過程發(fā)布在微信群中，供學生訂正時參考。

1.4 考核方式設計

針對線上各教學環(huán)節(jié)的設計，參加課程的學生需要按時上課，積極參加課上提問及討論，按規(guī)定完成作業(yè)及章節(jié)測試，參加期中及期末考試。課程的最后成績構成比例如圖3所示，具體按如下規(guī)則計算：

圖3 課程成績構成及比例

(1)傳統(tǒng)必做工作：作業(yè)7%+預習(學習)報告20%+期中考試15%+期末考試50%；

(2)每周例行工作：上課出勤5%+課上提問及討論3%。

2 異步SPOC在“通信電子線路”課程中的應用

本學期“通信電子線路”課程授課班級為我校通信工程專業(yè)18級A、B、C三個班級。作為民用航空類院校，在授課過程中，教師會結合民航通信電子設備的發(fā)展總結通信電子線路在空管通信導航監(jiān)視系統(tǒng)中的應用案例，并引入前沿的通信與信息處理技術，讓學生明確努力的方向和肩負的重擔，提升能力與素質(zhì)，增強學習的使命感。

下面以第五章第一節(jié)講授的“高頻功率放大器工作原理”為例，介紹“異步SPOC+慕課堂+直播”線上教學在“通信電子線路”課程中的應用。首先在授課前，教師會在異步SPOC課程平臺上發(fā)布公告，給出所要講授的教學內(nèi)容及相應的視頻，同時在微信群中給出課件等相應的學習資料(如圖4所示)。

圖4 課前資料發(fā)布示例

學生會在課下針對所講授內(nèi)容進行預習。課上教師針對本節(jié)重點知識點“高頻功率放大器獲得高的輸出功率及效率需要具備的條件”，結合高頻功率放大器原理電路圖及輸入輸出電流電壓的波形圖進行講解(如圖5所示)。教師在講解過程中，針對高頻功率放大器的性能指標(關注點)、折線分析方法(電路特點及分析方法)、如何獲得高輸出功率及效率等方面，提出了以下幾個問題：

圖5 課中對重要知識點進行講解示例

(1)高頻功率放大器的關注點是什么?

(2)對于動態(tài)范圍較大的高頻功放而言，需要用到哪種非線性電路分析方法？

(3)對于非線性的高頻功放而言，此時輸出的集電極電流具有什么特點？為此會帶來什么問題？

(4)為實現(xiàn)高頻功放所關注的高輸出和高效率，需要滿足什么條件？

在教師的引導下，學生便開始思考、討論、爭辯，同時也會有學生提出自己的問題，與教師進行互動(如圖6所示)，并最終能夠得出高頻功放晶體管基極為負的偏置電壓、高頻功放工作在丙類工作狀態(tài)以及負載為諧振回路的條件等正確結論。這樣的教學方法使學生能夠充分參與到課堂教學中，教師也能夠通過學生的回答及表現(xiàn)對其學習狀態(tài)進行初步評價。教師同時會在板書中將剛剛教授的知識點進行總結，此時學生也會跟隨教師節(jié)奏記錄筆記。

圖6 教師與學生互動示例

最后，教師會讓學生回到“慕課堂”，發(fā)布課堂練習(圖7所示)，學生針對剛剛講授的知識點進行解答，答題準確率基本在79%左右，對于第二個多選題，部分同學沒有看到要求，選擇答案不全面導致準確率較低。教師在課程結束后將本節(jié)知識點整理以公告的形式在“慕課堂”發(fā)布，本次課程教師共發(fā)布簽到1次，練習2個，公告1個(如圖8所示)。

圖7 “慕課堂”練習題示例

圖8 “慕課堂”活動記錄

課程結束后，教師將本節(jié)課板書及注釋版本的課件及相關教學資料在微信群中發(fā)布，(如圖9所示)，學生可自行下載，在課后復習及做作業(yè)時可以參考。同時在每日交作業(yè)小程序端上傳本章作業(yè)，學生在課下復習的基礎上完成作業(yè)，并拍照上傳。

圖9 課后發(fā)布學習資料

為突出“以學生為中心”的主旨，對授課學生進行了問卷調(diào)查，到目前為止，問卷調(diào)查分為四個階段(如圖10所示)。首先是開學初，針對學生線上學習經(jīng)驗的調(diào)查，本次共收到79份有效問卷。通過問卷調(diào)查表明：79.8%的學生之前接觸過線上教學，同時對線上教學較為期待。第二階段是在授課一周的時候進行調(diào)查，主要針對學生課上接受程度的調(diào)研，本次調(diào)查共收到76份問卷，結果表明：81.2%的學生可以能夠掌握一半以上，18.9%的學生能夠掌握所講授內(nèi)容的八成以上。同時對目前授課形式也進行了調(diào)研，70%的學生認為授課形式完全可以接受，且聽課效果較好，28.9%的學生認為授課性能能夠接受，但聽課效果需要進一步提升。第三階段是在授課2個月，對應圖10(c)以后進行的問卷調(diào)查，主要針對與開學初相比，目前聽課效果是否有改善。此次共收到問卷76份，78.9%的學生認為聽課效果較開學初有較大改善或有改善。第四階段在結課前針對本課程的課程目標的達成情況進行問卷調(diào)查，100%的同學達到第一個課程目標，后四個課程目標的達到率分別為95.4%，84.6%，89.2%以及81.5%。可以看出，學生在開學初整體狀態(tài)較好，知識掌握率較高，而對于最后講解的課程目標：“調(diào)制解調(diào)電路及混頻電路”掌握程度相對較低，分析原因主要由以下兩方面的因素：一是在課程后期部分學生失去了線上學習的新鮮度，自控能力相對較弱的同學聽課效果有待提升；二是調(diào)制解調(diào)電路講解中涉及較多的非線性電路分析方法，理解較為困難。針對這些因素，后期期末復習中增加了大量的習題及講解，幫助學生掌握此知識點。

(a)開學初調(diào)查結果

(b)授課一周后調(diào)查結果

(c)授課兩個月后調(diào)查結果

(d) 結課前調(diào)查結果圖10 針對教學效果學生問卷調(diào)查結果

3 結語

對于一線教師而言，改變傳統(tǒng)的教學模式需要有一個過程，常常會面臨巨大的挑戰(zhàn)。如今受“新冠肺炎”疫情的影響以及教育部“停課不停學”的倡導[9-10]，課程組教師以開放的心態(tài)對“通信電子線路”線上課程的教學模式和教學設計進行了大膽的探索與嘗試，通過采集分析學生主體反饋的數(shù)據(jù)，對教學效果進行評價，從而進一步調(diào)整教學方式和教學設計，真正做到以“學生為中心”的教學模式。隨著線上教學模式的不斷完善，能夠在學生學習效果及教師教學效率方面得到更好的均衡，提升教師教學能力，為學生自主學習提供更加輕松、創(chuàng)新意識更強的教學生態(tài)。