基于翻轉課堂的“高頻電子線路”分布式教學模式探索與實踐

秦丹陽

摘 要：現代通信技術的迅速發展離不開信息學科教學建設的不斷完善。文章以電子工程類學科的“高頻電子線路”理論課程部分內容為重點改革目標，以翻轉課堂作為改革手段，從教師學生角色互換、課前教學資源完善、課上教學手段創新和課后評價方法調整等方面進行深入研究和分析，較大限度地發揮了翻轉課堂的優勢，通過分布式教學來實現真正意義上的分層分類施教和異步教學培養，構建了完整的理論教學體系，從而為提高電子信息類人才培養質量與學科整體教學科研水平做出一定的貢獻。

關鍵詞：翻轉課堂；分布式教學；高頻電子線路

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）07-0008-02

高等教育是現代文化思想與技術傳播的重要途徑，承擔著提高民族素質以及國家科技實力的神圣使命。課堂教學是教育的關鍵和核心，其方法與效果直接影響人才培養的質量[1-2]。電腦、多媒體以及互聯網技術的不斷發展，使得信息化進程快速推進。當網絡與交互覆蓋到全球每一個角落時，教學方法、教學手段、教學目標、教學模式、教學過程、教學角色等都發生了翻天覆地的變化。《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》明確指出：“教育信息化的發展要以教育理念創新為先導，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎，以學習方式和教育模式創新為核心。”[3]不斷創新的高等教育形態是民族進步的重要保證，也是國家發展的不竭動力。高等院校創新教學模式的建立與發展關系到人才創新能力的培養。隨著國際競爭的不斷加劇以及高等教育從量變到質變的轉化，教學效果與效率的提升成為高等教育教學改革的重要目標。“信息化”和“主動性”成為改革的重要切入點。前者立足于教學手段，涉及技術更迭的快速性、知識傳播的及時性以及教學對象的泛在性；后者立足于教學對象，涉及學生態度的主動性、教學組織的合理性以及教學材料的多樣性。

一、高頻電子線路傳統教學法分析

無論是我國的信息與通信類學科、歐美的Electronic Engineering（電子工程），還是韓國、日本的信息情報類學科，“高頻電子線路”都屬于學生在本科階段需要學習的一門重要的專業基礎課。由于對理論性、工程性和實踐性要求較高，課程內容又涵蓋許多抽象知識和復雜電路，因此，“學生難學、教師難教”使其成為學生心目中的專業課“四大天書”之一。為此，國內外許多高校不斷嘗試采用新的教育教學模式，并推出相關的課程教學改革，飽受低效率詬病的板書教學被大量多媒體、網絡教學以及實踐教學所取代。然而，分析不難發現，這類改革基本局限于形式改革而非實質改革。因為不論何種方式，幾乎毫不例外地采用了“起于概念定義—引入原理方法—逐漸計算推導—得到公式結論”的傳統范式。綜上所述，“高頻電子線路”傳統教學方法主要存在以下問題。

（一）課程難度本身降低學習信心與興趣

電子信息類專業課程本身具有一定難度，特別是學習“高頻電子線路”理論知識時，需要具備“電路分析”、“模電”、“數電”等課程基礎，概念多、公式多、電路多、分析方法多等都導致學生對專業缺乏學習興趣，甚至出現畏難情緒，最后學生的學習動力不足、自信明顯下降。

（二）學時量有限易造成學習瓶頸

專業課教學學時有限使得集中授課效率表面看上去有所提高，但實則不然，學生保持高專注度的時間一般不會太長。“課堂片段化”處理在一定程度上提高了課堂效率并延長了飽和時間，但本質上信息量擴容效果卻不盡如人意。這種學時固定受限而吸收曲線不斷下降的矛盾使得真正的課堂效率非升反降。

（三）授課同卷考核難以實現知識點全面捕捉

在專業課學習過程中，知識點往往需要置于應用實例中與實際相結合才能更直接地獲取。因此，應用類問題設置的本身雖然具有更實際的意義，但任何知識點的缺失或銜接問題都可能導致考核失敗。考核目的并非限于狹義的分數，而在于知識傳授的本身。不同程度的學生在理解力和接受力方面存在差異，傳統“同科同授”和“同授同時”無法滿足分層教學需要。

二、基于翻轉課堂的“高頻電子線路”分布式

教學模式的實踐探索

2011年Salman Khan在TED（Technology Entertainment Design）年會上介紹了Khan Academy（可汗學院）的數學教學視頻授課經驗后，翻轉課堂（Flipped Classroom）這種新型的課堂模式便進入教育學家的視線[4]。隨著麻省理工學院課件開放、耶魯公開課、可汗微課等大量優秀教學資源的涌現，翻轉課堂不斷出現在各大高校的各種課堂中。截至2016年年底，全球已有9個國家的65個城市系統化開展了翻轉課堂的探索和教學改革。我國高等教育領域，翻轉課堂實踐多出現于文史、哲學以及語言類學科中，理工科相對較少，這與學科特點有關。翻轉課堂的形式不是教育的關鍵，如何利用這種形式提高教學效果和效率才是需要關注的內容。為此，本研究立足于黑龍江大學“積極創設信息化學習環境，努力推進學習方式和教育模式創新”的基本方針，以電子工程類學科的“高頻電子線路”理論課程部分內容為重點改革目標，以翻轉課堂作為改革手段，從教師學生角色互換、課前教學資源完善、課上教學手段創新和課后評價方法調整等方面進行深入研究，較大限度地發揮了翻轉課堂教學方法的優勢，打破同課同考的傳統格局，通過分布式教學方法來實現真正意義上的分層分類施教和異步教學培養，從學習機制、教學模式、教學內容以及考評方法等四個方面入手，構建了完整的理論教學體系。所構建的教學體系采用網狀結構，包括內容導向和課程導向兩個正交維度，內容導向主要包括以下幾個方面。

（一）建立主動式學習機制

本研究成果應用于高頻電子線路課程，更關注學生的中心性和教師的主導性。在整個教學過程中，將引導和啟發置于更高的位置，改變教師的“獨角戲”，強化學生主體意識。翻轉形式得以保證的重要手段就是啟發性問題的設置，引導學生完成課前環節的學習。課后，需要指導學生自行對問題進行總結和回顧，幫助學生從被動教學的接受者轉變為主動教學的參與者。

（二）構建分布式教學范式

傳統教學模式，不論采用何種多媒體手段，都屬于集中同步式教學，將所有授課對象作為整體，但考慮個體間理解力的差異以及對知識點消化時間所需的不同，所構建的分布式教學“化集中為分布”、“化整課為模塊”、“化按量為按需”。此外，建立了個性化的學習環境，實現了一定程度上的差異化教學，并結合視頻和多媒體手段，利用相關軟件制作了更為直觀的教學視頻。

（三）模塊化課程教學內容

在教學內容模塊化分割中，將課程的部分內容以數字化方式呈現，并鏈接其他外部開放資源，教學內容多以簡短視頻和測驗等形式將授課內容小單元化，以知識點作為教學結構主體，以便幫助學生理解吸收。在模塊化處理方面，兼顧知識點分割與課前環節微視頻處理，設計接丙類高功放、LC振蕩器、調幅發射與接收系統、調頻發射與接收系統以及變頻器等5個大類，每個大類中設置3—4個知識點子模塊，以幫助學生在課外翻轉環節預習和復習。

（四）立體化教學考評方式

基于翻轉課堂的分布式教學體系在教學過程上做了巨大的變革，為此，考核方式也隨之從平面化向立體化轉變，立體化的考評方式不僅僅對學生的知識掌握情況進行診斷，還需要給出學習的指導意見和反饋。立體化考評機制將從預習效果、課上互動、課后反饋等多維立體化層面進行評價，以實現矯正和激勵的作用。

“高頻電子線路”翻轉課堂將知識的傳授過程和內化過程翻轉，分布式異步型教學改革的順利進行還得益于網狀結構的課程導向維度，主要包括課前、課中和課后的“三段式”學習模塊，連接三個學習模塊的重要紐帶是環境創設和活動學習，具體包括以下幾個方面。

1.課前學習設計模塊。首先涉及教學材料的準備，包括微視頻、falsh以及仿真圖形和實際電路，針對不同教學內容的難易程度和學生理解的差異性制作了初級、中級和高級3個版本的材料；其次，確定任務書，學生需要通過學校內網平臺領取，并完成相應的課前練習和課上所需的問題列表。

2.課中學習設計模塊。基于翻轉課堂的“高頻電子線路”分布式教學機制的典型特點在于最大化開展課前學習，并不斷按需延長學習時間提高學校效率，而關鍵點在于更好地通過課堂活動設計最大化知識傳遞。首先，確定問題，從分布式教學改革的內容中區分不同難度選擇相應問題，指導學習分析探索；其次，協作學習，針對學生感興趣的問題總結3—4個討論題，學生每6—8人分組進行討論，相互評價。每組討論結果形成電子版上傳。在協作學習環節過程中，教師需隨機入組，給予指正與解答。

3.課后反饋設計模塊。反饋部分包括評價，但不等同于評價，需要由教師、組員和本人共同完成。實踐過程中更加強調原始數據記錄、體會表、互評表以及學習日志等全面的總結，形式上也進行一定的突破，包括課前課中、網絡測試以及主觀考核等更加立體化和全面化的考核機制。

三、分布式教學實施效果分析

本課題主體實施于黑龍江大學電子工程學院通信與信息系統學科通信工程、電子信息工程與電子信息與技術等專業，通過部分內容模塊化翻轉以及分布式教學改革，取得良好實踐效果，主要體現在以下幾個方面。

1.使學生能夠按需控制學習進度，在寢室、自習室或者圖書館自行學習，從而更加輕松高效低壓的吸收并掌握知識，在一定程度上實現定制學習。結合手持終端與泛在網絡接入從而有效提高了學習效率。

2.分析對比各視頻材料觀看頻度可以更好地掌握

難點所在，從而全面提升課上環節的師生間互動和成員間互動，使得在課上社交探索與成果交流過程中的針對性更強，并在一定程度上提升了學生的主體意識。

3.促進了學生優越性心理向自信心的轉化。通過分布式教學體系，學生按需對進度掌控并在一定程度上開始學會獨立發現問題、解決問題，并通過社交探索和協作學習建立優越性心理，從而促進主動學習的良性循環。

4.立體化考評體系從多維度對學生進行評價，結果更客觀并具有更大的指導意義。通過改變終端型全試卷化評價方式，采用分布式多階段多維考評使得學生從多次多項課前練習中獲得預備知識，有的放矢的課中協作學習再次加深印象，多次多項課后測試不斷鞏固完善知識內化。

參考文獻：

[1]S.Denchev，I.Pavlova，P.Miriyana.The Reform of

Higher Education through Alternative University

Teaching Models[J].Creative Education，2016，（2）.

[2]Q.J.Wang，J.T.Wu.Research on University Teaching

Pattern Reform based on Innovative Education

Concept[C]//International Conference on Educa-

tion，Management，Computer and Society（EMCS2016），

2016：1608-1610.

[3]規劃編制專家組.“教育信息化十年發展規劃（2011—

2020年）”解讀[M].北京：人民教育出版社，2012：3.

[4]王志紅.翻轉課堂中知識內化過程及教學模式設計[J].

黑龍江教育學院學報，2016，（7）.