基于翻轉(zhuǎn)課堂的電子線路開放式課程設(shè)計

尹克 徐瑩

摘要：本文以杭州電子科技大學(xué)生儀學(xué)院電子線路課程為例，介紹了基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式結(jié)合開放式課程的實踐教學(xué)：首先，將電子線路實踐類課程進行改革，設(shè)置分層教學(xué)的體系架構(gòu)，通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，將知識理論的內(nèi)化放在課前，將課程組織的重點放在實驗和實踐環(huán)節(jié)，強化、加深學(xué)生對知識點的理解。經(jīng)過三年的探索與實踐，我們?nèi)〉昧溯^好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)模式改革；電子線路；實踐課程

中圖分類號：G642.41 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）31-0161-02

一、前言

電子線路實踐教學(xué)是電子信息類工科專業(yè)課中重要的組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力和操作動手能力的重要環(huán)節(jié)。為提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，需要不斷改革教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)方法，增加實驗教學(xué)時間。與傳統(tǒng)的電子線路實踐教學(xué)相比較，開放式的綜合設(shè)計實踐教學(xué)得到了廣泛認同，在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面取得了顯著的效果。但綜合設(shè)計性實踐的授課時間長，課程學(xué)時量大，對實驗室場地、實驗室的使用時間、實驗授課人員的需求倍增。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式是把傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程翻轉(zhuǎn)過來，將知識傳授通過信息技術(shù)的輔助在課前完成；實踐的過程，即知識內(nèi)化在教師的指導(dǎo)和同伴的協(xié)助下在課堂上完成。因此，我們將翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)手段運用到開放式課程中，結(jié)合兩者的優(yōu)勢，提出了一種基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的電子線路開放式課程設(shè)計。

二、電子線路實踐課程的開放式教學(xué)模式設(shè)計

首先，對電子線路實踐教學(xué)的課程進行分層設(shè)計，結(jié)合基礎(chǔ)性驗證實驗、開放性綜合實驗、創(chuàng)新設(shè)計三種實踐模式，使得不同難度的內(nèi)容銜接交錯，實現(xiàn)“基礎(chǔ)”、“設(shè)計”與“創(chuàng)新”的有機統(tǒng)一。依據(jù)實驗內(nèi)容的難度和課時數(shù)將電子線路實踐的教學(xué)內(nèi)容分成三個層次：一是“基礎(chǔ)驗證”，內(nèi)容相對基礎(chǔ)，覆蓋面寬泛，完成難度相對簡單。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生全面掌握常用器件、常用工具，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。二是“設(shè)計實踐”，給定設(shè)計目標(biāo)和必要的電子器件，由學(xué)生自主設(shè)計完成一個內(nèi)容相對綜合、難度適中的設(shè)計任務(wù)。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過查找資料、比較和驗證，完善設(shè)計方案，完成理論報告和實物制作。三是“創(chuàng)新項目”，只提供設(shè)計目標(biāo)、功能指標(biāo)和性能指標(biāo)，由學(xué)生個人或組隊完成一件實物作品。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生初步掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)。這三種難易程度不同的課程設(shè)計，不但可以完成基本的教學(xué)目標(biāo)，還能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)有所長的學(xué)生得到更大程度的提升。

其次，創(chuàng)新電子線路實踐課程的教學(xué)模式，建立開放的教學(xué)氛圍、開放的教學(xué)過程，改革教學(xué)考核方式，從而突破實驗場地不足、器件資源不充足等局限，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。傳統(tǒng)的電子線路實踐教學(xué)，要求實踐的全過程集中在特定實踐、特定地點和特定內(nèi)容上。我們在“基礎(chǔ)驗證”的基礎(chǔ)上提出了“設(shè)計實踐”和“創(chuàng)新項目”這兩種教學(xué)模式，模糊課內(nèi)與課外的界限，拓展了實踐過程中“教”與“學(xué)”的概念和內(nèi)涵。實施新的教學(xué)模式的關(guān)鍵在于開放的實踐過程，即不再將課程的全過程都集中在特定的時間、特定的地點和特定的內(nèi)容上。

三、電子線路開放式課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是一種整合化的主動學(xué)習(xí)工具，其組織形式包括項目驅(qū)動法、問題解決式學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、在線觀看視頻、在線測試等教學(xué)元素。參照美國翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)先驅(qū)Robert Talbert教授所總結(jié)的翻轉(zhuǎn)課堂的實施模型，我們提出了更適用于電子線路開放式課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在電子線路開放式課程中的應(yīng)用，包括課前、課內(nèi)和課后三個階段。

（一）課前

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)制作教程材料，供學(xué)生自學(xué)，其形式包括教學(xué)視頻、在線測試以及實物模型等。教師借助在線統(tǒng)計工具，評估學(xué)生對知識點的認知程度，有針對性地調(diào)整課堂活動。以基礎(chǔ)驗證部分的教學(xué)環(huán)節(jié)為例，其教學(xué)目標(biāo)是向?qū)W生介紹常用工具、常用元器件的外形特征和選型。我們將每節(jié)課分解為2～3個知識點，為每個知識點錄制5分鐘左右的視頻，學(xué)生觀摩后在線答題，然后進入下一個知識點的學(xué)習(xí)，由此完成課前的知識傳遞。

（二）課內(nèi)

知識的傳遞在課前完成，而知識的內(nèi)化則是在教師的指導(dǎo)和同伴的協(xié)助下在課堂上完成。翻轉(zhuǎn)課堂對教師最大的挑戰(zhàn)在于如何使課堂上的學(xué)習(xí)活動促進學(xué)生更深層次的學(xué)習(xí)，加速知識的內(nèi)化。我們設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生利用所學(xué)知識，通過查找資料、比較和驗證，完成理論報告和實物制作。這一階段，通過項目驅(qū)動、學(xué)習(xí)小組等，組織學(xué)生進行互學(xué)、互助、互評。由于前期的認知結(jié)構(gòu)、先備知識、學(xué)習(xí)經(jīng)驗存在差異，學(xué)生間的交流與合作更易于查漏補缺。

（三）課后

通過課堂上的互動和討論，學(xué)生明確了知識點的疏漏，利用教師提供的學(xué)習(xí)資源進行鞏固和補救，整理和完善各組的項目成果，由教師進行總結(jié)性評價，從而完成翻轉(zhuǎn)課堂的過程。

基于翻轉(zhuǎn)課堂的開放式教學(xué)模式，不僅突破了實驗場地不足、課時數(shù)不充足的局限，還能提高教學(xué)效率，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。不過要普遍應(yīng)用這種新的教學(xué)模式也存在一些難題：教師需要花費更多精力制訂明確可達的學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計清晰簡練的學(xué)習(xí)路線，精心組織課堂活動調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；要求教師具備更高要求的職業(yè)技能，加大了教師的工作量，從而增加了教學(xué)難度。

四、翻轉(zhuǎn)課堂的開放式實踐教學(xué)案例

下文以“帶記憶調(diào)光臺燈電路制作”這一教學(xué)項目為例，介紹翻轉(zhuǎn)課堂在開放式實踐教學(xué)中的應(yīng)用。

（一）教學(xué)目標(biāo)

實施分層教學(xué)，允許學(xué)生根據(jù)個人情況選修不同程度的項目，分別設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：①基礎(chǔ)驗證部分。掌握帶記憶調(diào)光臺燈設(shè)計原理，熟練掌握焊接技術(shù)，可以通過測試、分析排除故障。②設(shè)計實踐部分。掌握用Protel DXP軟件繪制原理圖的技術(shù)，獨立完成帶記憶調(diào)光臺燈設(shè)計原理圖繪制，掌握印制電路板制作過程，熟練掌握焊接技術(shù)，通過測試、分析等排除故障。③創(chuàng)新項目部分。根據(jù)項目提供的功能和性能指標(biāo)，自主設(shè)計一種調(diào)光臺燈，自主完成器件選型，繪制原理圖，運用軟件仿真，制作實物，進行焊接、調(diào)試，測試并分析故障原因。

（二）教學(xué)設(shè)計

在以往的教學(xué)中，“帶記憶調(diào)光臺燈電路制作”需要8周課時完成，課堂上講授電路原理、繪圖軟件的使用等陳述性知識以及焊接技術(shù)等程序性知識著力頗多，而學(xué)生在實際操作中，因個體程度差異較大，教師無法給予及時有效的反饋。這違反了電子線路課程設(shè)置的初衷，消耗了學(xué)生的求知欲，嚴(yán)重影響了實踐教學(xué)的效果。而小組中的學(xué)習(xí)同伴間的協(xié)作、互助和分享，更有易于學(xué)生對知識點的掌握；在實踐中的互動與溝通，更容易發(fā)掘?qū)W生在學(xué)習(xí)上的困難與盲點。

因此，我們對“帶記憶調(diào)光臺燈電路制作”這一教學(xué)項目進行重新設(shè)計，在課前為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源、在線小測試等，完成陳述序知識的學(xué)習(xí)；通過錄制教學(xué)視頻，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)專業(yè)軟件的使用及焊接技術(shù)等程序性知識；課堂時間則允許學(xué)生根據(jù)知識點的掌握情況以及個人興趣自由組合，選擇不同難度的教學(xué)任務(wù)，組成項目小組。通過“學(xué)生自評—小組互評—教師驗收”形成最終課程評價，完成知識的查漏補缺，深化學(xué)習(xí)效果。

（三）教學(xué)評價

通常，電子線路的課程考核模式是“報告成績+實物驗收成績”。該考核模式單一，不能體現(xiàn)學(xué)生的綜合水平。在實施開放式“翻轉(zhuǎn)課堂”進行分層教學(xué)時，為使教學(xué)評價適應(yīng)多元化教學(xué)模式，我們?yōu)椴煌y度的課程設(shè)計設(shè)置了不同的權(quán)重，當(dāng)學(xué)生選擇不同項目的同時也選擇了課程的難易系數(shù)。同時，根據(jù)作品的功能和性能指標(biāo)，結(jié)合每個學(xué)生對項目組貢獻度的互評指標(biāo)對教學(xué)效果進行評價，彌補了以往平時成績記錄的模糊性，大大激發(fā)了學(xué)生對課程的參與程度。

（四）成效反饋

本課程的學(xué)生反饋渠道是匿名的調(diào)查問卷，主要從課程總體評價、教學(xué)模式的喜歡程度、課程影響力、學(xué)生學(xué)習(xí)模式等幾個維度進行調(diào)查，有助于后續(xù)課堂教學(xué)模式的改進。學(xué)生反饋了學(xué)習(xí)感想并提出了不少建議，如增加本科生助教、調(diào)整實驗室開放時間、制訂小組考評方式等。從統(tǒng)計結(jié)果得到如下反饋。

1.課程的總體滿意度達到90%以上。

2.分層教學(xué)模式（基礎(chǔ)驗證、設(shè)計實踐、創(chuàng)新項目等）的滿意度為86.7%～96.7%。

3.學(xué)習(xí)模式、互動形式、學(xué)習(xí)效果檢查形式的調(diào)查。

實踐表明：基礎(chǔ)薄弱或不努力的學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)困難，而到課率高的學(xué)生成績相對較高；自主學(xué)習(xí)和交流討論能夠提高學(xué)習(xí)效率；平時成績與期末成績高度相關(guān)。

五、展望

翻轉(zhuǎn)課堂對于實踐教學(xué)類課程是一個巨大的挑戰(zhàn)，利用好豐富的教學(xué)資源，是開展好翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)。在這樣的環(huán)境下，教師需要不斷更新知識儲備，跟蹤科技發(fā)展的趨勢，把課程資源建設(shè)、教學(xué)活動設(shè)計等作為重點，不斷提升自己的實踐技能和教學(xué)水平，進而更好地指導(dǎo)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，這也是翻轉(zhuǎn)課堂的最終目的。

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