王艷榮， 房建東， 荀延龍， 褚德欣

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 信息工程院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010058)

0 引言

“電子技術(shù)課程設(shè)計”是電類專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，課程以“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”課程為先修課程，將典型模擬/數(shù)字電路的設(shè)計、分析、調(diào)試與應(yīng)用有機(jī)融合，是一門理論性、實踐性都較強(qiáng)的課程。在整個課程設(shè)計過程中，根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，需要學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，分析設(shè)計任務(wù)，進(jìn)行原理電路設(shè)計并測試，如果設(shè)計過程中出現(xiàn)問題 ，需要學(xué)生再查閱資料、再分析、再設(shè)計和再測試，系統(tǒng)電路測試通過之后學(xué)生應(yīng)以規(guī)范的課程設(shè)計說明書的形式對設(shè)計成果進(jìn)行提交。課程設(shè)置的目的是使學(xué)生掌握電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識及基本技能，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，與指導(dǎo)教師和同學(xué)的溝通交流能力以及書面表達(dá)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維[1～2]。

而在我校，“電子技術(shù)課程設(shè)計”教學(xué)學(xué)時僅為1周，從教學(xué)實踐的內(nèi)容和進(jìn)度來講這個時間是合理的，但在這樣一段教學(xué)時間內(nèi)，指導(dǎo)教師無法不成為傳授知識和技能的主體，幫助學(xué)生解決他所遇到的問題或直接指出學(xué)生在設(shè)計過程中的錯誤，無法給學(xué)生留出足夠的時間進(jìn)行自主思索。而大學(xué)教育帶給學(xué)生最寶貴的財富應(yīng)該不只是教師傳授的知識，更多的是一種思維方法。其中，工程思維能力的培養(yǎng)，對工科學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的提升具有十分重要的作用[3～6]。為此，依托清華大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合應(yīng)用平臺，本文摸索出可行性強(qiáng)的線上線下混合教學(xué)模式，從學(xué)生分組管理、線上教學(xué)資源建設(shè)、翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用以及成績評定等多方面進(jìn)行建設(shè)和實踐，以期在學(xué)生遇到問題時，能夠獨立尋找解決問題的方法。

1 “電子技術(shù)課程設(shè)計”混合教學(xué)模式的建設(shè)與實踐

1.1 課設(shè)周之前教學(xué)模式的建設(shè)實踐

1)對學(xué)生按等級分組并提前下發(fā)課程設(shè)計任務(wù)書

在以前的課程設(shè)計教學(xué)過程中，學(xué)生分組是以隨機(jī)抽取的形式進(jìn)行組合，這種分組方式極有可能出現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和弱弱聯(lián)合的情況，不利于學(xué)生與學(xué)生之間的互相學(xué)習(xí)和促進(jìn)，也難以有效地培養(yǎng)學(xué)生之間的合作意識和團(tuán)隊精神。而課程設(shè)計任務(wù)書是在課設(shè)周的周一下發(fā)，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，絕大多數(shù)學(xué)生能夠按時完成各項要求。但是很明顯學(xué)生缺少對知識技能的“反芻”時間，使得所設(shè)計的功能電路會存在這樣或那樣的問題，比如把定時電路設(shè)計成計數(shù)電路，在邏輯電路內(nèi)部用機(jī)械開關(guān)來控制信號的通斷、進(jìn)而忽略器件輸入端懸空的問題等等。工程思維的培養(yǎng)需要時間的醞釀，分析問題、查閱文獻(xiàn)資料尋找解決問題的方法有一個反復(fù)的過程，經(jīng)過這個過程學(xué)生才能設(shè)計出相對完善的電路系統(tǒng)，在這個時間過程中慢慢體會解決實際問題必經(jīng)的階段。采用混合教學(xué)模式可以更好地應(yīng)對和解決上述問題。

在混合教學(xué)模式下，根據(jù)課程設(shè)計的要求，每位教師一般指導(dǎo)20-30名學(xué)生，課設(shè)項目為4-5個，學(xué)生每2人一小組，4-6人一大組，做同一個項目。每一小組的人盡量做到強(qiáng)弱搭配，每一大組中要有一位基礎(chǔ)知識掌握扎實、實踐能力強(qiáng)的學(xué)生做組長。這種分組方式可以有效地避免學(xué)習(xí)實踐能力強(qiáng)的同學(xué)扎堆做同一項目的情況出現(xiàn)，能力強(qiáng)的學(xué)生可以對能力弱的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和幫助。在指導(dǎo)和幫助過程中，能力強(qiáng)的學(xué)生加深了對知識的理解，能力弱的學(xué)生也會有所進(jìn)步。同時從成績評定的角度講，能力強(qiáng)的同學(xué)扎堆做同一項目不利于優(yōu)良等級的劃分。為了避免弱勢學(xué)生不思考不動手的情況發(fā)生，指導(dǎo)教師在翻轉(zhuǎn)課堂的指導(dǎo)過程中要設(shè)置相應(yīng)的問題對他們進(jìn)行質(zhì)詢。另外每個人的最終成績都不是完全獨立的，指導(dǎo)教師在成績評定時會將小組的整體和每個成員學(xué)習(xí)實踐水平都考慮進(jìn)去。在集體榮譽(yù)的驅(qū)動之下，即便是對自己課程設(shè)計成績要求不高的學(xué)生也會盡力去完成課程的相關(guān)要求，從而實現(xiàn)個人的進(jìn)步。

課程設(shè)計任務(wù)書在課設(shè)周到來之前3-5周下發(fā)，并同時開設(shè)一節(jié)課程設(shè)計預(yù)備課，向?qū)W生闡述課程設(shè)計混合教學(xué)模式的流程和各個環(huán)節(jié)的教學(xué)方式，以及對學(xué)生的考核方式。在此環(huán)節(jié)中要向?qū)W生演示網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺的用法，包括如何觀看教學(xué)視頻，如何發(fā)起提問以及如何提交作業(yè)等等。使學(xué)生完全清楚課程設(shè)計環(huán)節(jié)、以及各環(huán)節(jié)要求學(xué)習(xí)的內(nèi)容和完成的工作。學(xué)生是否在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺進(jìn)行資源學(xué)習(xí)、能否按時提交設(shè)計成果將作為學(xué)生能否進(jìn)入課設(shè)周實踐環(huán)節(jié)的門檻。

2)線上教學(xué)資源建設(shè)內(nèi)容與要求

“電子技術(shù)課程設(shè)計”需要的知識和技能具有碎片化的特征，提前下發(fā)任務(wù)書的目的之一就是使學(xué)生利用課余時間完成碎片化知識和技能的學(xué)習(xí)、并有相對充裕的時間完成相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)。課程組教師在混合教學(xué)的實踐過程中總結(jié)出需要制作的教學(xué)視頻資源和文檔資源，上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合應(yīng)用平臺，同時要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行知識點的學(xué)習(xí)并完成相應(yīng)的課設(shè)任務(wù)模塊，在整個設(shè)計過程中鼓勵小組內(nèi)交流討論，但決不允許設(shè)計結(jié)果的直接拷貝。其中主要資源結(jié)構(gòu)如下。

(1)系統(tǒng)方案設(shè)計相關(guān)資源與要求：以視頻資源的形式講解系統(tǒng)方案的設(shè)計方法，說明系統(tǒng)方案中每一個功能模塊都要對應(yīng)系統(tǒng)電路中的一個功能電路，所以方案設(shè)計過程中要對設(shè)計項目實現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，明確功能劃分、模塊構(gòu)成以及模塊與模塊之間的控制關(guān)系。同時以一個具體的設(shè)計項目為例完整地做系統(tǒng)方案設(shè)計講解，對比較難的項目做方案設(shè)計剖析。這些教學(xué)資源可以先做成PPT文件，然后用錄屏的方法做成視頻，兩種資源都可以上傳教學(xué)網(wǎng)站。學(xué)生在一周之內(nèi)完成教學(xué)資源的學(xué)習(xí)，并在一周之后的規(guī)定時間點之前上傳自己設(shè)計項目的系統(tǒng)方案。

(2)原理電路設(shè)計與仿真相關(guān)資源與要求：系統(tǒng)方案設(shè)計完成之后，構(gòu)成系統(tǒng)的功能電路的設(shè)計與仿真可同步進(jìn)行。由于系統(tǒng)電路最終要在實驗室進(jìn)行硬件測試，因此其構(gòu)成器件受限于實驗室現(xiàn)有器件的種類和存量。學(xué)生一般都希望仿真與實測所使用的器件相同，因此需要在教學(xué)平臺上傳實驗室器件清單以備學(xué)生選用。同時在平臺上傳的教學(xué)資源還包括：器件功能簡介；用器件設(shè)計功能電路的方法，比如用74LS192如何完成小容量和大容量可逆計數(shù)電路的設(shè)計、如何完成定時電路的設(shè)計，以及定時結(jié)束之后控制信號的給出方法；用門電路如何實現(xiàn)對一路信號通斷的控制；用SR鎖存器如何實現(xiàn)按鍵消抖等等。這些教學(xué)資源都是課程設(shè)計中不同課題完成需要的共性知識技能。這些知識技能的視頻在Multisim軟件下錄屏完成，制作的過程中邊畫電路圖邊講解，出現(xiàn)問題現(xiàn)場解決，既演示了Multisim軟件的使用方法，也演示了電路出現(xiàn)故障時的排除方法。這些資源要求學(xué)生在兩周之內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并完成自己設(shè)計課題的系統(tǒng)功能電路設(shè)計與仿真，將設(shè)計結(jié)果上傳至教學(xué)平臺，作為可以進(jìn)入課設(shè)周進(jìn)行課設(shè)的依據(jù)。同時學(xué)生在系統(tǒng)原理電路設(shè)計與仿真的過程中會反思和查找自己系統(tǒng)方案設(shè)計的問題和缺陷，返回去重新修改和說明方案設(shè)計。

總之，在課程設(shè)計周到來之前的幾周時間里，指導(dǎo)教師只在預(yù)備課中與學(xué)生面對面，其他時間學(xué)生利用課余時間自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計、自主反思設(shè)計中的問題和解決之法。學(xué)生可以將自己的疑問上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，也可以在微信公眾號或微信群里上傳，但是指導(dǎo)教師只會選擇有建設(shè)性的問題給予引導(dǎo)。因為教一個人學(xué)習(xí)，不是教他把結(jié)果記下來，而是要教他知識建立的過程，“授人以魚，不若授之以漁”，學(xué)生工程思維的建立也在線上的點滴指引中萌芽。

1.2 課設(shè)周教學(xué)模式的建設(shè)實踐

1)驗收課程設(shè)計周之前的設(shè)計成果

當(dāng)學(xué)生完成了課程設(shè)計前期的方案設(shè)計、原理電路設(shè)計和仿真測試后，在接下來課程設(shè)計1周的教學(xué)時間里，教學(xué)過程主要集中在系統(tǒng)電路的驗收和硬件測試上。教學(xué)場所也由線上回到線下為主的實驗室。由于線上教學(xué)畢竟是在虛擬的世界里進(jìn)行的，具有參考性但不能作為最終成績評價的依據(jù)，因此在課程設(shè)計周中要組織對學(xué)生線上設(shè)計成果的面對面驗收。這一過程要占課程設(shè)計1周時間的五分之二左右。驗收主要以翻轉(zhuǎn)課堂的形式進(jìn)行，指導(dǎo)教師在實驗室組織學(xué)生就系統(tǒng)方案設(shè)計、原理電路設(shè)計和仿真測試進(jìn)行面對面的闡述、質(zhì)疑和討論。在這一過程中指導(dǎo)教師除了組織學(xué)生對設(shè)計思想進(jìn)行闡述、組織學(xué)生與學(xué)生之間的討論和質(zhì)疑，同時還要設(shè)置相應(yīng)的問題質(zhì)疑學(xué)生，以便全面考察學(xué)生在課設(shè)周之前的自主設(shè)計時間里的學(xué)習(xí)過程和設(shè)計過程，對學(xué)生的設(shè)計成果進(jìn)行合理的等級劃分。

這一階段是對學(xué)生表達(dá)能力、合作能力以及融合其他人設(shè)計思想能力的有效鍛煉。所以指導(dǎo)教師在其中對設(shè)計成果只會進(jìn)行點評，不會直接肯定或否定學(xué)生的工作。但是要求學(xué)生課后再查閱文獻(xiàn)資料，對自己的設(shè)計方案和原理電路設(shè)計進(jìn)行反思和完善，翻轉(zhuǎn)課堂之后同組學(xué)生對設(shè)計成果進(jìn)行自評和互評，這對于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、交流借鑒、分析問題和解決問題的職業(yè)素養(yǎng)具有重要的作用。最后指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂的表現(xiàn)、線下提交的終稿設(shè)計方案和電路系統(tǒng)給出課程設(shè)計過程的前期設(shè)計成績。

2)硬件電路安裝調(diào)試和撰寫說明書

學(xué)生在設(shè)計前期的電路仿真驗證正確即可以進(jìn)入電路的安裝和調(diào)試階段，這一過程要占課程設(shè)計1周時間的五分之二左右。安裝調(diào)試是課程設(shè)計的重點和難點，指導(dǎo)教師會加強(qiáng)對學(xué)生的指導(dǎo)。尤其在電路出現(xiàn)異?，F(xiàn)象或故障時，要指導(dǎo)學(xué)生按照觀察、測量、查找原因、調(diào)整電路、再實驗的步驟解決電路中的問題。最后指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在電路實際測試過程中所表現(xiàn)出來的解決問題的能力以及測試結(jié)果的正確率給出課程設(shè)計過程的后期成績。電路調(diào)試達(dá)到設(shè)計要求后，學(xué)生要對設(shè)計的全過程做出系統(tǒng)總結(jié)，按照規(guī)范格式要求撰寫設(shè)計說明書，撰寫課程設(shè)計說明書的時間占課程設(shè)計1周時間的五分之一左右。在此階段，指導(dǎo)教師要注意培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真和客觀公正的精神。同時指導(dǎo)教師會在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳與硬件測試相關(guān)的教學(xué)資源，包括示波器的應(yīng)用、實驗箱的使用、電路故障檢測和排除方法、課程設(shè)計說明書的撰寫規(guī)范、撰寫內(nèi)容及撰寫方法。這些資源可錄制成視頻資源。

由此可見，由于學(xué)生在線上教學(xué)過程中完成了課程設(shè)計的前期設(shè)計工作，使得在線下的實際教學(xué)過程中學(xué)生有充分的時間對電路系統(tǒng)進(jìn)行硬件測試，學(xué)生有時間思考系統(tǒng)測試方案和測試方法，同時在系統(tǒng)測試出現(xiàn)問題時，也會有相對充裕的時間獨立思考故障產(chǎn)生的原因和排除方法。另外在翻轉(zhuǎn)課堂中學(xué)生可以把自己在課設(shè)前期自主設(shè)計成果、仿真測試的成果向同學(xué)闡述，學(xué)生會有由衷的自豪感和成就感，尤其是成就感會促使學(xué)生自發(fā)地改進(jìn)自己所設(shè)計的電路，創(chuàng)新由此而生，創(chuàng)新能力由此而生。

3)問卷調(diào)查為完善教學(xué)資源提供方向

在課程設(shè)計教學(xué)結(jié)束時，指導(dǎo)教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)起問卷調(diào)查，其中一個重要的問題是學(xué)生希望教師在平臺上提供什么樣的教學(xué)資源。不同的學(xué)生會有不同的訴求，指導(dǎo)教師根據(jù)實際情況，從有利于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、勇于探索和實踐的角度出發(fā)補(bǔ)充平臺教學(xué)資源。所以問卷調(diào)查非常必要，可以使教學(xué)后繼工作具有方向性。

3 結(jié)語

“電子技術(shù)課程設(shè)計”是電類專業(yè)學(xué)生的一門由理論進(jìn)入實踐的入門課程，在這個階段對學(xué)生進(jìn)行工程思維和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)將影響他們對后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)態(tài)度乃至從業(yè)態(tài)度。培養(yǎng)獨立解決問題的能力、培養(yǎng)團(tuán)隊精神不是一蹴而就的，需要有相對充裕的時間、適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源和良好的培養(yǎng)模式。采用線上線下混合教學(xué)模式，在課設(shè)學(xué)時一周之前幾周下發(fā)課設(shè)任務(wù)書可以給學(xué)生提供更多的獨立思考的時間，同時在教學(xué)平臺提供教學(xué)資源，其中視頻資源為主，為解決學(xué)生在課設(shè)過程中遇到的問題提供方法和思路。這種教學(xué)模式可以初步鍛煉學(xué)生準(zhǔn)確地觀察問題、高效地分析問題和科學(xué)地解決問題的能力，讓學(xué)生感受尋找答案的過程所帶來的快樂。當(dāng)然，所有的教學(xué)模式都有一個師生的磨合過程和完善過程，課后的問卷調(diào)查能夠給指導(dǎo)教師提供改進(jìn)教學(xué)模式的方向，指導(dǎo)教師的繼續(xù)努力為最終優(yōu)質(zhì)教學(xué)模式的誕生點亮一盞燈。