基于“模擬電子電路”課程的教學模式改革探索

劉圓圓+顧梅園

【摘要】“模擬電子電路”課程教學中一直存在內容多，相對課時少，學生入門難等問題。近幾年來杭電模電課程組針對這些問題進行了持續的教學模式改革探索和實踐，包括小班教學，探究式教學和翻轉課堂教學等多種教學模式的試點，積累總結了較完整的教學資料，形成了較為合理的評價體系。通過改革探索，在工科學生自主學習能力，實踐動手能力和團隊協作能力培養方面取得了較好的教學效果。

【關鍵詞】翻轉課堂 教學模式改革 模擬電子電路課程

【基金項目】杭州電子科技大學基于MOOCs/SPOC的翻轉課堂改革項目“模擬電子電路”課程，杭州電子科技大學教學模式改革項目“電路與電子線路”課程。

【中圖分類號】TN710-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）45-0225-02

一、改革背景解析

“模擬電子電路”課程，簡稱“模電”，是本科電子通信類專業的基礎課程，主要內容包括半導體器件及應用，放大器分析與設計，電源分析與設計，以及濾波等模擬電路模塊分析與設計等。課程內容具有概念、理論、方法層次多，系統性、相關性強等特點，而且隨著新理論、新技術的不斷出現和迅速發展，課程內容也需要不斷更新和升級。

對于大學生而言，模電課程的難入門和難掌握，在大學課程中算是首屈一指的。教師除要完整講授理論知識點和經典分析設計方法之外，更要注重給予學生工程實踐方面的引導，更強調理論與實踐并重的學習方法。因此，在有限課時的課堂教學過程中，每堂課都有大量的新知識涌入，教師難以向學生深入地傳授課程重點，更難以引導學生理清知識內容和動手實踐之間的相關性，學生學習的信心和興趣很難得到有效激發。

在杭州電子科技大學，每年有1000多名學生會修習“模擬電子電路”課程。在進行教學模式改革前，該課程一般采用大班授課模式，教師在16周內，完成12個章節內容的講授。由于學生是自由選課的，因此每個教學班級的規模一般在80人以上，個別班級還會出現超過100人的超級課堂情況。因此教師在課堂上很難把握學生當時學習情況，也就無法做出客觀的評價，對學生的學習激勵和反饋也不夠，最后的課程評價基本以作業和期末考試成績為依據。過于簡單的評價體系和標準，也很難給學生在日后的專業學習過程中提供合理的參考。

作為電子通信類工科專業的基礎課，“模擬電子電路”課程的學習過程是學生形成適合個人的工程學習方法的過程，也是硬件工程師培養的必由之路。因此在模電課程的教學過程中，進行教學模式改革勢在必行。

二、課程改革實踐過程

針對教學內容繁多，教學模式單一，評價體系過于簡單，以及部分班級師生比過低等問題，筆者所在的“模擬電子電路”課程組近幾年來進行了教學模式上的多次改革嘗試，主要分為2012、2013年的小班化探究式教學階段，以及2014年至今的翻轉課堂教學模式階段。

1.小班化探究式教學的模式改革

課程組在2012年和2013年進行了小班化教學試點，在選課階段，將教學班的授課規模控制在40人左右；同時對課程內容進行整合，特別是引入軟件仿真環節和硬件制作環節，使學生掌握基本的專業知識和技能，同時減少各課程之間不必要的內容重復，比如刪減了在“通信電子電路”課程中會重點介紹的高頻振蕩器部分。

在課堂教學環節上，教師將“探究式教學”與傳統教學相結合，控制壓縮講授課時的時長，在每次課都穿插安排20分鐘左右的討論和答疑環節，引導學生由單純的課堂“聽眾”向課堂“參與者”進行轉變，同時加強平時的過程考核，對參與課堂討論，或者提出問題的同學給予一定的分數獎勵；要求學生3～5人組成學習小組，共同完成課堂討論和課后軟件仿真練習，實現同伴互助式學習，同時引導學生培養團隊合作能力。

普通班學生實驗是獨立在實驗箱上完成規定實驗，而試點班學生除幾個基礎實驗外，還要以2人一組的方式完成一次硬件制作，從原理圖繪制、仿真、PCB版圖繪制，再到PCB制版、焊接、調試，每位同學都完整參與一次硬件的基本制作流程。

課程組設計了過程考核機制，放棄過去過度依賴最后一考的評價方式，在考核環節中引入課堂表現、課后仿真成績、硬件制作成績以及課后作業成績考核，同時提高平時成績在總評中的比例；考試方式采用開卷方式，題目設置上增加了實踐環節的考核，減輕學生背誦各個概念、公式、指標的負擔。

課程組希望引導學生更加注重平時的積累過程，而不僅僅是最后的考前突擊，希望通過這樣的教學方式引導學生在學習模電課程的過程中，形成自主學習習慣和適合個人的學習方法。

2.翻轉課堂教學模式

2013年果殼網成立MOOC學院，慕課開始進入中國。課程組教師通過相關課程的試聽學習，開始考慮將這種形式引入模電課程教學。結合前期教學模式改革探索中出現的各種問題（在第三部分將進行詳細闡述），課程組對教學模式進行了重新設計，并從2014年開始進行試點。

（1）課前學習內容的設計

課程組為課前學習環節提供了豐富的學習資料。

首先教師在每周開放學習前，給出設計好的一周學習計劃，讓學生在開始學習之前對本周的任務有一個明確的認識，以便學生可以根據自己的實際情況，合理安排時間，進行有效的課前學習。

其次，對教學內容再次進行梳理，將知識點進行拆分和整合，并錄制成知識點教學視頻；考慮到學生學習時有效的持續時間有限，根據知識點內容的不同，將每段教學視頻的時長控制在5～10分鐘左右。經過幾輪教學實踐后，不斷進行修改，目前已完成三次完整的教學視頻錄制，同時也錄制了部分仿真演示視頻。學生每周的視頻學習時長大致在40～50分鐘左右。

第三，為保證學生視頻學習的效果，在視頻中間穿插了對應的小測驗，通過分析學生在視頻觀看過程中的測驗結果，教師可以掌握學生到底在哪個知識點上會產生較長時間的停留，以及最容易出錯的知識點是哪一個，為課堂深化和后期的視頻更新做好數據收集。endprint

同時，為讓學生對課前學習有一個自我測評，教師設計了相應的課前作業環節，難度一般，設計目標是為了讓學生對課前學習有一個明確的評價。同時教師也在作業中收集學生學習中遇到的問題，為課堂教學積累素材。另外為了監督學生學習，課前作業一般都在上課前設置截止時間，督促學生在課前學習環節認真學習。

（2）課堂教學環節的設計

學生在課前學習環節完成了基本的學習任務，帶著收獲和問題走入課堂，因此在課堂環節中，知識的深化和拓展將成為主要目標。在杭電電子學院，一次課程包含兩節課，共90分鐘。

首先教師通過課堂測驗的形式，對學生的課前學習情況再次進行檢驗。由于是在課堂上當場完成，數據的可信度和準確度都較高，可以作為平時成績的參考。一般測驗時間在10分鐘以內。

其次，教師根據前期收集的問題，整理后就共性問題和典型問題進行答疑，或設計一下游戲環節，引導學生來問答這些問題，鼓勵學生相互答疑，以期營造一個討論學習的氛圍。這部分時間控制在15～20分鐘。

第三個環節是較為重要的課堂練習環節，通過這個環節，教師有意識地引導學生進行分析、計算、電路設計及故障排除等方面的訓練和學習，這個過程中鼓勵學生2～3人組成一個學習小組，可以進行小組討論，但必須獨立完成在作業本上，完成后請老師檢查結果驗收。這部分訓練題目一般是4～5個，難度和深度都比課前作業有一定程度的加強，時間控制在45分鐘左右。

最后的時間根據每次課程內容的不同進行調整，可以進行課堂小結，也可以進行相應內容的仿真演示，或者是組織學生展示自己的學習成果等。

（3）課后環節的設計

經過前兩個環節的學習后，課后環節的重點放在知識點鞏固和拓展，以及學生動手能力和研究能力的培養上。

教師要求學生對課前作業和課堂練習部分進行梳理，同時根據情況發放一些拓展的閱讀材料，以供學生了解行業相關的一些課外知識。

每個學期有三次仿真大作業，教師引導學生進行項目分析，資料查找和收集，最后要求學生以學習小組為單位完成報告，并在截止日期前提交，期末的時候以答辯的方式進行課堂交流。

（4）其他教學設計

利用學校提供的教學平臺，教師在課程的討論區有意識地定期組織網上討論，引導學生就某個知識難點或者最新的技術熱點，進行相關討論和學習；另外鼓勵學生在網上交流筆記和學習經驗，培養學生之間的互助意識和分工合作意識。

（5）課程評價體系的設計

翻轉課堂教學模式為全面實施過程考核提供了可能。教學平臺網上的記錄，學生課堂的表現，課后的學習記錄，仿真作業的報告都為考核提供了充實的數據支持，期末考試采用閉卷形式，因此課程組在考核時采取了7：3的考核比例，旨在引導學生功夫下在平時。

三、改革過程的總結與反思

教學是為了培養人才，學生的產出才是根本目標。我們詳細分析了已有的教學資料，總結了不少經驗和不足。

在小班教學試點階段，學生的期末考試成績跟普通班相比略高，但差別不是很大，但參與教學試點的學生普遍理論基礎和動手能力較好，多人參與智能車、電子設計競賽等專業賽事，并獲得全國一二等獎。

在這個階段，也暴露出一些問題，比如部分學生課前預習環節因缺乏監督，而導致課堂教學環節跟不上；教師課堂講授的時長很容易就拉長，后面的探究性討論時間不夠，也深入不下去；開卷考試的形式引起部分學生誤解，沒有進行有效的復習，卷面成績兩極分化嚴重。另外由于教師個人的時間精力有限和實驗經費等問題，學生的硬件制作實驗無法繼續進行下去。

在翻轉課堂教學試點階段，我們根據前期教學改革的總結，進行了相關設置。在課前學習環節，利用平臺的統計功能和通知功能，提醒學生進行有效的課前學習。平臺設計時，不允許視頻拖拽，不允許切換窗口；視頻播放期間會插入測驗題，如果答錯，則回看視頻；課前作業上交有截止日期的要求。這些措施都能對學生學習起到一定的監督作用，從而保證課前學習的效果。課堂上放手讓學生參與課堂進程，學生可以根據自己的進度，自行安排學習；課后的拓展和仿真訓練，對硬件設計實踐有一定的彌補，為后續課程的開展打下了良好的基礎。在最近一次的教學試點中，3個翻轉教學班的期末卷面平均分比普通教學班高出10～20分，初步驗證了目前教改方向的正確性。

這個階段出現的問題主要有以下幾項。在翻轉課堂實施的初期，教師對教學模式的把握還不夠好，翻轉得不夠徹底；在課堂上，老師要兼顧每個學生的學習進度，因此班級的人數依然不能太多；在整個課程實施過程中，出現個別學生蹭分的現象，因平時成績比例過高，考試前依然不復習的現象。我們在后期的改革和推廣過程中會繼續調整。

四、未來教學模式的展望

經過近幾年的教學模式改革探索，杭電電子學院模電課程組積累了大量的教學資料和素材，已完成了完整的翻轉課堂建設資料，包括已運行三年的教學平臺，完整的教學視頻、講義、習題庫、授課計劃、課堂用PPT和拓展學習資源等。

未來我們會在翻轉課堂教學模式上集訓繼續磨合教學視頻，給學生更好的線上學習體驗；引入手機APP等輔助教學手段，優化課堂環節，給學生更多的學習和個人展示機會；調整后期的考核比例，給予學生一個更加完善合理的學習評價。同時，嘗試新的模式改革方向，努力將改革的優良經驗進行推廣。

參考文獻：

[1]于歆杰主編，“以學生為中心的教與學——利用慕課資源實施翻轉課堂的實踐”[M].高等教育出版社，2015.

[2]張其亮，王愛春.基于“翻轉課堂”的新型混合式教學模式研究[J].現代教育技術，2014， Vol.24 No.4：27-32.

[3]丁建英，黃煙波，趙輝.翻轉課堂研究及其教學設計[J].中國教育技術裝備，2013，315（21）：88-91.

作者簡介：

劉圓圓（1978-），女，湖北鄂州人，副教授。

顧梅園（1979-），女，浙江舟山人，講師。endprint