數字電子技術課程線上線下混合式教學模式探索*

付琳 李芳

北京信息科技大學 北京 100192

0 引言

數字電子技術課程是筆者所在學校自動化、電氣工程及其自動化、智能科學與技術、電子信息工程、通信工程、電子信息科學與技術等專業的本科生在電子技術方面入門性質的專業基礎課。本課程系統地講述了數字電子技術的基本概念、基本理論、基本的分析和設計方法。學習數字電子技術課程，對培養學生的科學辯證思維能力，樹立理論聯系實際的科學觀念和提高學生分析問題、解決問題的能力，都有重要的作用。本門課程的學習還為后續相關課程準備必要的知識基礎。

1 現狀分析

1.1 學生學習特點和課程特點

當前本科教育面對的學生基本是00后，這些大學生是移動互聯網的原住民，相對深入鉆研紙質教材而言，他們更傾向于以碎片化的形式獲取知識和信息[1]。

數字電子技術課程系統地講述了數字電子技術的基本概念、基本理論、基本的分析和設計方法，教學內容多，工作原理抽象，知識點復雜，總學時為64學時，其中包括16學時的實驗教學，理論教學學時僅48學時，在課堂教學中用有限學時完成全部教學內容的教學難度非常大。

1.2 教學特點

數字電子技術的課程特點導致了傳統教學大多是以課堂講授結合板書方式進行，教師以“滿堂灌”的方式給學生傳授大量的知識，學生被動接受知識，獨立思考的時間非常有限，同時缺乏交流互動，導致學生學習積極性不高。在傳統課堂教學中，學生一旦某處思路沒跟上教師的教學，將可能導致后續內容聽不懂，嚴重影響學生的學習興趣和主動學習熱情。數字電子技術基本是大班教學，在傳統教學模式下，教師難以全面了解每個學生的學習情況，個性化教學無法實施。

1.3 考核方式

傳統考核評價方式中，期末考試成績權重大，是決定總評成績的關鍵，這種“一錘定音”的考核方式導致部分學生平時不努力，臨時抱佛腳，搞突擊應對考試，知識、能力、素養并沒有在該門課程中得到提升。特別是在當前全國各大高校積極推進工程專業認證的大背景下，這種考核方式顯然不能滿足專業認證的要求。

1.4 線上線下混合式教學

針對以上教與學過程中存在的問題，擬采用線上線下混合式教學。線上線下混合式教學是指在互聯網時代，發揮傳統課堂和在線課堂各自的優勢，并利用信息技術將二者有機融合，促使學生真正成為學習的主體[2-4]，它是高等教育教學發展的重要趨勢之一[5-6]。

這種教學新模式，一方面培養學生自主學習的能力和意識，另一方面，教師利用“雨課堂”等智慧教學工具，可以實時監測每個學生的學習效果，更有針對性地開展課堂教學，并對學生給予個性化指導[7-8]。教師在整個教學過程中，發揮引導、啟發和監控的主導作用，最大限度地激發學生學習的主動性、積極性、創造性，培養學生獨立思考能力、分析問題和解決問題的能力。充分體現了“以學生學為中心”的教育理念[9]。在該理念指導下，鑒于學生的學習特點，優化教學內容，碎片化知識點，合理分配線上學習內容和線下教學內容，設計課前—課中—課后教學環節以及過程性考核方式。

2 課程教學設計

將線上線下混合式教學模式引入數字電子技術課程的教學中時，要對教學內容、教學流程及考核方式等相關環節進行設計。

2.1 教學內容整合

數字電子技術課程知識涉及先修課程電路原理、模擬電子技術等相關課程知識，但是有些專業的模擬電子技術在培養計劃中并沒有作為先修課程開設，因此，需要針對不同專業，做相關知識補充。比如在第三章門電路的學習中，會涉及較多三極管和場效應管的知識，需要補充背景知識才能順利完成這一章的學習。在數字電子技術課程中還會大量用到電路原理的理論和分析方法，如第七章脈沖波形的產生和整形中，會涉及電路原理中的三要素法，有的學生可能已淡忘知識，因此，有必要再回顧此前所學知識。而補充知識和回顧知識都不可能在線下有限課時內進行，必須將其作為課前預習任務推送給學生進行線上學習，掃清線下課堂學習障礙。這些課前補充知識可以以微視頻、小文章形式呈現，盡可能建立知識關聯，幫助學生建立知識結構。

課堂授課內容和課后鞏固作業需要設計更多的知識延伸和工程實例，在知識的深度和廣度上進一步完善，并且幫助學生運用所學知識解決實際工程問題，引導實踐和創新。如在第四章組合邏輯電路設計中，引入交通信號燈控制電路的設計，引導學生掌握組合電路從邏輯抽象、真值表建立、邏輯函數建立、邏輯式化簡、器件選擇到最終電路實現的設計過程。并在課后布置類似的設計題，此類工程實例與實際生活密切相關，提高學生的學習興趣。

2.2 教學流程設計

利用“雨課堂”輕量級智慧教學工具，設計了課前、課中、課后三個教學環節，三個環節緊密結合，教學流程圖如圖1所示。通過三個環節的學習情況評價實時掌握每個學生的學習情況和知識點掌握情況，利于教師動態調整教學節奏和教學內容側重。

圖1 教學流程設計圖

2.2.1 課前預習階段

在每節課程開始之前，利用雨課堂給學生手機端推送學習任務單，如圖2所示，該學習任務單是引導學生完成預習的學習指南和自測學習效果的檢驗單。學習任務單中包括下次課學習目標、學習重難點、學習任務，學習任務包括以碎片化形式呈現的知識點為單元的視頻短片、教師的語音指導以及完成學習后的自測題。學習目標和學習重難點讓學生對下節課的學習內容做到心中有數，增強學習動機。自測題采用相對簡單的題目來了解學生的預習情況、反饋自學效果，自測題答案即時反饋，讓學生即時知道對錯，從而即時解決困惑，避免由拖延導致的問題積累。

圖2 預習任務

教師可以根據如圖3所示的課前學習報告了解學生的預習和答題情況，從而有針對性地設計課堂教學，并及時督促未完成預習的學生盡快學習，對答題錯誤率最高的預警學生給予及時關注，了解其學習困難處，給予個性化指導。

圖3 課前學習報告

2.2.2 課中教學階段

線下教學環節，根據學生的預習和答題情況，確定學生學習的薄弱環節，從而有針對性地調整教學節奏和教學重難點。由于預習中的知識點講解視頻是基本概念和原理，學生學習多停留在理論知識的理解和記憶上，分析實際問題的能力欠缺，難以達到培養學生綜合應用能力的目標。線下教學中還需對知識點進行補充、梳理、銜接、歸納和總結。再次利用在線測試了解學生學習情況。

以案例為驅動，把基本概念和原理融入其中，讓學生帶著任務學習，生生研討交流取長補短，通過發現問題、提出問題、思考問題和教師啟發，最終達到利用所學理論知識解決實際問題的目的。通過這一過程，使學生形成完整的知識結構，加深對知識點融會貫通和對整個知識框架的掌握和理解。在案例分析討論環節，還引入數字電子技術口袋實驗室和電路仿真軟件輔助教學。通過電路功能仿真加深學生對理論的理解，引導學生利用仿真軟件實現電路設計與仿真驗證。最后，總結本次課所學，適當拓展延伸，拋出疑問，激發學生下次課的學習興趣。布置綜合性的作業供學生課后鞏固提升知識和能力。

線下教學過程中，還可以利用“雨課堂”互動功能增強課堂互動。如可以在上課時開啟深受年輕人喜愛的“彈幕”功能，隨時發起提問，每個學生都可以通過彈幕來表達自己的見解，教師還可以隨機點名，促使每個學生集中注意力聽課。學生也可以通過投稿功能表達自己的觀點。課堂在線測試要求每個學生都參與作答，給定作答時間，作答結束后，教師可以實時看到學生的答題正確率以及每個學生的答題情況，可以把答題情況投屏，讓大家看到全班同學的作答狀況和自己的位置，激勵和督促落后的學生。授課過程中，學生可以隨時在授課PPT中點不懂，這種反饋幫助教師改進和完善教學。課堂授課可以全程錄制，方便學生回看。智慧教學工具的引入使得大班授課情況下的全員、全程參與，師生、生生互動成為可能。每堂課結束后均可生成如圖4所示的課中學習報告，從學習報告教師可以了解每一個學生的課堂表現情況。

圖4 課中學習報告

2.2.3 課后提升階段

課后，教師布置作業，學生完成作業，教師通過批改作業和如圖5所示的課后學習報告，了解學生學習的盲點和錯誤認知，并予以及時糾正，由于線下課時數有限，不能占用線下授課時間，可以錄制微習題示范講解視頻，這種微視頻的講解方式，具有不限時間、不限空間、可反復觀看等多種優點。這種方式不僅提供及時反饋，解答學生的疑問，由于是學生自己的疑問，也會更有動力尋找答案，還在潛移默化中培養了其主動學習的能力。如果學生還有其他問題，可以生生交流或在雨課堂中留言，和老師交流。課后，每兩周向學生發布一次學習報告，讓每個學生了解自己的學習得分和需要繼續努力完善的方面，以此督促學習。

圖5 課后學習報告

2.3 考核方式

設計了課前—課中—課后的教學流程，學生的學習行為全部被記錄下來，這些學習行為一方面可以幫助教師及時調整教學設計，另一方面，可以作為過程性考核的依據。學生的課前預習，包括視頻學習時長和自測題會被計入課前學習評價結果中，學生的課堂學習，包括考勤、隨堂測試、隨機提問、彈幕、投稿、課堂討論會被計入課中學習評價結果中，學生的課后作業、改錯、答疑討論會被計入課后學習評價結果中。課前、課中和課后評價共同構成了過程性評價結果。引入這種學習過程管理的質量監控節點，可以有效改善學生拖延陋習。此外，學生每一次自主學習都有對應的考核，學習效果得到及時反饋，提高了學習積極性和成就感。同時保證了全員全過程參與到課程的過程性學習中。

3 教學效果

線上線下混合式教學模式應用于2019級通信工程專業3個班級共100人，將這3個班級的成績與采用傳統教學模式的2018級通信工程專業3個班級共91人的成績進行比較，比較結果如表1所示，這里比較的成績指期末卷面成績。由此可見，學生的考試均值和及格率都有了提升，取得了較好的教學效果。學生普遍反映對本門課程學習有熱情、有興趣，自主學習能力得到了提高。可見，采用線上線下混合式教學模式，學生自主學習效果能得到及時反饋，有效提高學生的學習積極性和成就感，成績自然也得到提高；教師根據學生自主學習的考核結果掌握學生的學習效果，監督學習過程，在線下課堂有針對性地精講和細講，使學生較好地掌握相對較難的知識點和分析設計方法。

表1 傳統教學和混合式教學模式下學生期末卷面成績對比表

4 結束語

線上線下混合式教學模式打破了時空壁壘，實現了教育教學和信息技術的有機融合。通過設計基于雨課堂的課前+課中+課后的教學流程，教學內容上設計合理的預習、學習和作業，將一部分教學內容放在線上進行，克服了課時少，教學內容多的難題。智慧化教學工具能夠實現大班教學中多元互動、學習行為數據統計，為教學提供一手的精準資料，使教師的針對性教學和個性化教學成為可能，緩解了不同學生的學習進度差異性問題，幫助學生在掌握知識的同時，提高解決實際工程問題的能力。但教師還需在實踐中不斷摸索和完善，不斷積累經驗，進一步優化線上線下混合式教學模式，努力使其更加科學完善，更有助于學生成長，適應新時代對高科技應用型人才的需求。