李 科， 吳云志， 樂(lè) 毅， 張友華

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院， 合肥 230036)

“模擬電子技術(shù)”(以下簡(jiǎn)稱“模電”)課程的特點(diǎn)是理論與實(shí)踐相結(jié)合，不僅是電子信息類專業(yè)學(xué)生的必修科目，也是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的目標(biāo)是使學(xué)生具有深厚的理論基礎(chǔ),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力。其前修課程為“電路原理”, 在“模電”中要求學(xué)生能應(yīng)用“電路原理”知識(shí)，熟練地分析電路和計(jì)算電路參數(shù)[1]。

本課程的教學(xué)對(duì)學(xué)生要求是：課前要預(yù)習(xí)課程內(nèi)容并提出疑問(wèn)和設(shè)想；課中逐步解開(kāi)自己的疑問(wèn)；課后多做習(xí)題以便更好地掌握課程知識(shí)。課程教學(xué)的目的是：使學(xué)生在掌握常用半導(dǎo)體器件和基本放大電路工作原理的基礎(chǔ)上，熟練掌握參數(shù)估計(jì)的方法。會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選用合適的放大電路，滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。為后續(xù)的“高頻電子線路”、“數(shù)字電路基礎(chǔ)”以及“自動(dòng)控制原理”等課程打好基礎(chǔ)[2]。

1 問(wèn)題與現(xiàn)狀

1.1 “模電”教學(xué)存在的問(wèn)題

“模電”課程內(nèi)容離大學(xué)生活過(guò)于遙遠(yuǎn)，課程的枯燥乏味讓學(xué)生難以提起學(xué)習(xí)興趣，擺在教師面前的一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何讓“模電”教學(xué)變得生動(dòng)活潑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，該課程還面臨學(xué)時(shí)被大量壓縮的困難，以安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)通信工程專業(yè)為例，選用童詩(shī)白、華成英主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)》為教材，學(xué)時(shí)和學(xué)分從原來(lái)的64學(xué)時(shí)、4學(xué)分縮減到56學(xué)時(shí)、3.5學(xué)分。因此，如何利用有限的時(shí)間達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，是我們教學(xué)改革努力的方向?！澳ｋ姟笔謴?qiáng)調(diào)應(yīng)用實(shí)踐，但我校該課程的實(shí)驗(yàn)條件有限，仍然是在模塊化實(shí)驗(yàn)箱上用導(dǎo)線連接的操作方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本質(zhì)上離不開(kāi)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的范疇，往往在課程結(jié)束以后學(xué)生仍然缺乏掌握分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，“模電”課程教學(xué)改革迫在眉睫。

1.2 教學(xué)改革的現(xiàn)狀

目前有些高校在教學(xué)中仍然是以教師依靠PPT和板書(shū)講授知識(shí)為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受傾聽(tīng)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，課堂缺乏互動(dòng)性，這種方式壓抑了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和獨(dú)立思維。近年來(lái)有很多高校都對(duì)“模擬電子技術(shù)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了嘗試：浙江大學(xué)的唐坤杰等[3]引入了“過(guò)程監(jiān)控”，教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)從單純的考試轉(zhuǎn)向整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，提高了教學(xué)效果和學(xué)生的綜合能力；蘭州理工大學(xué)李曉英等[4]利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具雨課堂，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了靈活、方便、快捷、實(shí)時(shí)的翻轉(zhuǎn)課堂；清華大學(xué)的葉朝輝等[5]將“模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)劃分為四個(gè)層次，從基礎(chǔ)知識(shí)到實(shí)例教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)習(xí)的實(shí)踐創(chuàng)新能力；渤海大學(xué)的張愛(ài)華等[6]通過(guò)設(shè)置多維度教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)創(chuàng)新啟蒙篇及創(chuàng)新實(shí)踐篇，有效實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育與創(chuàng)新教育的融合；青島濱海學(xué)院的劉愛(ài)等[7]提出小課題實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)實(shí)際操作加深了對(duì)器件的直觀認(rèn)識(shí)，鍛煉了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力；北京石油化工學(xué)院的晏湧[8]將“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的思想應(yīng)用在預(yù)習(xí)、講解、復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)中，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果；哈爾濱工程大學(xué)的王革思[9]通過(guò)融合課程特點(diǎn)研發(fā)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，設(shè)計(jì)了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，有利于教學(xué)水平的提高。

綜上所述，當(dāng)前“模電”課程教學(xué)改革主要包括兩個(gè)方面。一方面發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，充分利用MOOC、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的趣味性和互動(dòng)性。同時(shí)把Multisim仿真軟件引入到“模電”理論教學(xué)中，通過(guò)理論課所學(xué)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)仿真電路，反過(guò)來(lái)用仿真結(jié)果來(lái)加深對(duì)理論知識(shí)的理解[10]。另一方面加強(qiáng)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，通過(guò)自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，創(chuàng)新改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而達(dá)到理論與實(shí)踐相互驅(qū)動(dòng)、相互補(bǔ)充的良好效果[11]。這兩個(gè)方面都為“模擬電子技術(shù)”課程的完善和提高起到了推動(dòng)作用。

2 “模電”混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1 混合式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

在當(dāng)前“新冠疫情”常態(tài)化管理的情況下，線上與線下混合式教學(xué)成為了全國(guó)高校主流的教學(xué)模式[12]。我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)當(dāng)充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行信息化教學(xué)，同時(shí)通過(guò)師生研討、課后答疑等啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生的積極思維，達(dá)到教與學(xué)互贏的目的?！熬€上教學(xué)”是一種不受空間、地域的限制的全天候教學(xué)方式，互動(dòng)輕松，交流便捷，并帶有一些寓教于樂(lè)的色彩，同時(shí)阻隔了“新冠疫情”傳播的可能性[13]。“線下教學(xué)”已不再是傳統(tǒng)的課堂講授，而是利用線下這種面對(duì)面的機(jī)會(huì)，開(kāi)展小組討論和問(wèn)題答疑，可在教室內(nèi)開(kāi)展師生互動(dòng)?；旌鲜浇虒W(xué)將互聯(lián)網(wǎng)教育與面授教育相結(jié)合，在時(shí)間和空間上開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)[14]。目前，對(duì)混合教學(xué)的研究主要集中在創(chuàng)新的教育模式上，如小型私人在線課程(SPOC)、翻轉(zhuǎn)課堂[15-16]等。然而，混合式教學(xué)在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中往往流于形式，僅僅將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加，忽視了兩者之間的聯(lián)系與融合。另外，混合式教學(xué)在小班形式下效果顯著，大班授課時(shí)由于學(xué)生參與度不高，翻轉(zhuǎn)課堂的靈活性難以得到體現(xiàn)。在這里，我們對(duì)課程進(jìn)行了必要的創(chuàng)新改革：主要包括上課前的課程設(shè)計(jì)構(gòu)思，上課時(shí)如何去具體實(shí)施，下課后如何鞏固理論知識(shí)，以及最終成績(jī)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面。

2.2 “模電”混合式教學(xué)的課前設(shè)計(jì)

“模電”混合式教學(xué)的課前設(shè)計(jì)示于圖1。在已了解本校學(xué)生的具備的基本素質(zhì)、基本知識(shí)和學(xué)習(xí)態(tài)度的基礎(chǔ)上，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，打破傳統(tǒng)教材的限制，重構(gòu)和整合碎片化的知識(shí)點(diǎn)，梳理出符合學(xué)生學(xué)習(xí)情況的教學(xué)內(nèi)容。利用思維導(dǎo)圖的形式構(gòu)建“模電”課程知識(shí)圖譜[17]，把“模電”課程分為常用半導(dǎo)體、基本放大電路、集成運(yùn)放電路、直流電源、信號(hào)運(yùn)算和處理等。通過(guò)使用層次知識(shí)圖譜建立知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，學(xué)生可以逐步培養(yǎng)系統(tǒng)思維?！澳ｋ姟闭n程知識(shí)點(diǎn)散亂繁多，教師可以把重要的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成微任務(wù)服務(wù)于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法，學(xué)生被引導(dǎo)按先易后難的順序完成微課的學(xué)習(xí)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生帶著任務(wù)、帶著目標(biāo)去學(xué)習(xí)微課的內(nèi)容，就會(huì)全神貫注認(rèn)真聆聽(tīng)。而幫助學(xué)生將抽象概念、枯燥的理論有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建成系統(tǒng)的知識(shí)體系，是通過(guò)串聯(lián)微任務(wù)設(shè)計(jì)和翻轉(zhuǎn)課堂來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖1 “模電”混合式教學(xué)的課前設(shè)計(jì)

微課的特點(diǎn)是時(shí)間較短、內(nèi)容精煉，制作的微視頻時(shí)長(zhǎng)一般不超過(guò)十分鐘[18]。教師在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)要語(yǔ)言流暢、吐字清晰，在設(shè)計(jì)PPT時(shí)應(yīng)當(dāng)突出重點(diǎn)，并配以背景音樂(lè)、操作示范等。教師不需要錄制所有的微課視頻，只需根據(jù)本校學(xué)生的學(xué)情，有針對(duì)性地錄制部分適合本校學(xué)生使用的視頻，而其余的視頻可以在網(wǎng)絡(luò)上篩選一些國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)共享的微課資源，如有必要的話可對(duì)視頻進(jìn)行剪輯。微課符合網(wǎng)絡(luò)時(shí)代自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。學(xué)生可以自由分配時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，遇到重點(diǎn)和難點(diǎn)時(shí)，還可以重復(fù)播放。它相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式娛樂(lè)性強(qiáng)，能激發(fā)學(xué)生求知的興趣。

2.3 基于學(xué)習(xí)通和騰訊會(huì)議的課中實(shí)施

基于學(xué)習(xí)通和騰訊會(huì)議的課中實(shí)施分為預(yù)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂兩個(gè)部分(見(jiàn)圖2)。在翻轉(zhuǎn)課堂之前，教師預(yù)先在學(xué)習(xí)通上發(fā)布任務(wù)清單和思考題(見(jiàn)圖3)，并提供微視頻與電子課件，預(yù)習(xí)時(shí)間不宜太長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)控制在1小時(shí)以內(nèi)。學(xué)生可靈活選擇預(yù)習(xí)時(shí)間，觀看教師提供的學(xué)習(xí)資料，并將思考題答案以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題反饋到學(xué)習(xí)通上。學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)對(duì)本次課的內(nèi)容有了一個(gè)初步的理解，接下來(lái)教師需要根據(jù)問(wèn)題反饋的情況，集中梳理出一些共性問(wèn)題，根據(jù)問(wèn)題的類型組織課堂教學(xué)內(nèi)容，布置課堂討論任務(wù)。翻轉(zhuǎn)課堂一般包括簽到、集中講授、專題研討和個(gè)別答疑四個(gè)部分。簽到、搶答、選人、分組等都可以采用學(xué)習(xí)通完成。教師首先對(duì)于課前預(yù)習(xí)的情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，集中解答學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍出現(xiàn)的共性問(wèn)題，之后將書(shū)本中的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)向?qū)W生詳細(xì)解析，最后再提出深層次的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展小組專題研討，激發(fā)學(xué)生的積極性，暢所欲言，各抒己見(jiàn)，使大部分學(xué)生更深入的掌握相關(guān)的知識(shí)。同時(shí)，要有意識(shí)的照顧到個(gè)別接受能力較慢的學(xué)生，為他們答疑解惑。

圖2 混合式教學(xué)的課中實(shí)施

圖3 發(fā)布任務(wù)

在實(shí)施混合式教學(xué)時(shí)，還應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教學(xué)之間的關(guān)系。并不是所有的“模電”課程內(nèi)容都可以翻轉(zhuǎn)。一般情況下，概念抽象、理論性強(qiáng)的內(nèi)容不適合翻轉(zhuǎn)，比如基本放大電路、放大電路中反饋等，而概念相對(duì)容易，應(yīng)用較強(qiáng)的內(nèi)容適合翻轉(zhuǎn)，比如信號(hào)的運(yùn)算和處理、波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換等。對(duì)于不適合翻轉(zhuǎn)的內(nèi)容，仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)根據(jù)教學(xué)進(jìn)度交替進(jìn)行。

(2)合理的安排分組。每個(gè)小組既有學(xué)習(xí)積極性高的學(xué)生，又有學(xué)習(xí)主動(dòng)性弱的學(xué)生，組長(zhǎng)采用輪換制，這樣學(xué)生之間可以互相幫助，互相監(jiān)督，共同進(jìn)步。討論時(shí)隨機(jī)抽取小組和小組成員，小組各成員不僅要獨(dú)立思考，而且要共同討論，這樣就能避免有些學(xué)生想要蒙混過(guò)關(guān)的現(xiàn)象。

(3)傳統(tǒng)教學(xué)的實(shí)施。對(duì)于教師而言，出發(fā)點(diǎn)是激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。因此要從學(xué)生的角度思考問(wèn)題，用通俗的語(yǔ)言，深入淺出的解釋概念和定義。在課堂教學(xué)時(shí)，教師可開(kāi)啟彈幕功能，把搶答題發(fā)布在學(xué)習(xí)通上，學(xué)生的答案會(huì)顯示在屏幕上，教師給答對(duì)的學(xué)生加平時(shí)分，這種方式促進(jìn)了師生的互動(dòng)，提高了學(xué)生的積極性(如圖4所示)。同時(shí)，可以把部分理論課程安排到實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，邊講解邊實(shí)驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，讓學(xué)生更加直觀的理解和掌握晦澀難懂的概念。

圖4 互動(dòng)答疑

2.4 基于“模電”教學(xué)資源網(wǎng)站的課后鞏固

課堂教學(xué)結(jié)束之后，知識(shí)的鞏固階段可以借助“模電”教學(xué)資源網(wǎng)站來(lái)完成。傳統(tǒng)的課堂上，教師布置的作業(yè)以計(jì)算分析題為主。在“模電”教學(xué)資源網(wǎng)站上(如圖5所示)，課后作業(yè)的形式變得更加豐富，除了測(cè)試題庫(kù)外，還可以發(fā)布拓展性的資料閱讀、總結(jié)筆記，以及實(shí)踐性的電路仿真、案例設(shè)計(jì)、實(shí)物制作等。另外，還建設(shè)有知識(shí)導(dǎo)引、重難點(diǎn)解析、微視頻、電子課件、討論區(qū)、創(chuàng)新課題等板塊。可以有助于進(jìn)一步提升那些有能力的學(xué)生的技能，開(kāi)拓他們的視野。

圖5 “模電”教學(xué)資源網(wǎng)站

測(cè)試題庫(kù)包括綜合測(cè)試和基礎(chǔ)測(cè)試，學(xué)生可自行選擇測(cè)試內(nèi)容，完成答題后自動(dòng)提交，系統(tǒng)自動(dòng)給出答案，并標(biāo)明正確錯(cuò)誤情況。根據(jù)測(cè)試的情況，學(xué)生再回頭復(fù)習(xí)微課或電子課件，可以鞏固上課所學(xué)知識(shí)并提高整體學(xué)習(xí)效果。通過(guò)閱讀擴(kuò)展資料，可以使學(xué)生了解模擬電子技術(shù)的歷史和前沿?？偨Y(jié)的重要性對(duì)于學(xué)習(xí)任何一門課程來(lái)說(shuō)都是毋庸置疑的，就“模電”課程來(lái)說(shuō)，知識(shí)點(diǎn)雜散，概念繁多，學(xué)生自己通過(guò)總結(jié)把所有內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)。電路仿真是由Multisim軟件提供虛擬仿真環(huán)境，包括電路分析實(shí)驗(yàn)和功能電路實(shí)驗(yàn)。學(xué)生將相應(yīng)的成果拍照上傳，或者帶到線下課堂，由教師根據(jù)完成情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。所謂創(chuàng)新課題，是對(duì)“模電”課程的延展和提升，旨在通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、專業(yè)競(jìng)賽等推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的有效進(jìn)展。

3 “過(guò)程監(jiān)控”的評(píng)價(jià)與反饋

“過(guò)程監(jiān)控”是一個(gè)全面客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生綜合能力的全新模式。在這個(gè)模式中，對(duì)于學(xué)生的評(píng)價(jià)指標(biāo)將從單純的考試分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)果與過(guò)程相結(jié)合。以學(xué)習(xí)通和“模電”教學(xué)資源網(wǎng)站為手段，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)向，實(shí)施評(píng)價(jià)方式的改革。建立多元化的課程考核體系：平時(shí)作業(yè)20%、期末考試 30%、案例設(shè)計(jì)10%、課程討論10%、仿真報(bào)告10%、線上測(cè)試20%。降低了期末考試的比例，重過(guò)程、輕結(jié)果。

從實(shí)踐效果來(lái)看，大部分學(xué)生對(duì)混合式教學(xué)模式給與了高度肯定。從最近幾個(gè)學(xué)期的成績(jī)對(duì)比可以看出，混合式教學(xué)要優(yōu)于其他兩項(xiàng)。如圖 6所示。

圖6 不同教學(xué)方式成績(jī)對(duì)比

分析其原因可能包括以下幾個(gè)方面：第一，混合式教學(xué)是學(xué)生帶著問(wèn)題來(lái)上課，提高了學(xué)生自學(xué)能力。第二，線下教學(xué)除了集中面授之外，還增加了小組討論和個(gè)別答疑，可以有效解決學(xué)生在電路仿真、實(shí)物制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，促進(jìn)了理論與實(shí)踐的融合。第三，由于線上教學(xué)過(guò)程特別依賴學(xué)生的自覺(jué)性。如果學(xué)生難以自控，則可能會(huì)使線上教學(xué)流于形式，出現(xiàn)濫竽充數(shù)的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代信息技術(shù)與創(chuàng)新教學(xué)方法的融合為教學(xué)改革提供了新的思路。本文分析了“模擬電子技術(shù)”教學(xué)中存在的問(wèn)題和教學(xué)改革的現(xiàn)狀。還就基于學(xué)習(xí)通和“模電”教學(xué)資源網(wǎng)站，從上課前的課程設(shè)計(jì)構(gòu)思，上課時(shí)如何去具體實(shí)施，下課后如何鞏固理論知識(shí)，以及最終成績(jī)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面，闡述了混合式教學(xué)的具體改革方案。該方案提高了學(xué)生的參與度和積極性，帶來(lái)了全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，也促進(jìn)了教師的教育能力和教學(xué)水平的提高。但是，混合式教學(xué)過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，要求教師必須時(shí)常更新教育理念，掌握現(xiàn)代教學(xué)方法，努力提升教學(xué)效果。