新工科建設背景下FPGA翻轉課堂教學模式研究

曾玖貞，王超，鄧賢君，王明華

摘 要：網絡技術的發展、教育信息化的推進對傳統的課堂教學模式提出新的挑戰，隨著MOOC資源的豐富，課堂翻轉教學成為可能，而且收到了很好的教學效果。文章通過分析總結翻轉課堂的研究方法，提出了可行的實施方案和路線，最后總結經驗，讓翻轉課堂在更多的課程中實踐起來，以提升教師的教學效果和學生的學習能力。

關鍵詞：翻轉課堂；慕課；教學模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 收稿日期：2018-03-08

基金項目：南華大學船山學院高等教育研究與改革課題（2017CZ004）；南華大學2017年度學位與研究生教育教學改革項目（2017JG012）；南華大學2016年度學位與研究生教育教研教改項目（2016JG007）；2016年湖南省普通高校教學改革研究項目（2016SJG29）。

作者簡介：曾玖貞（1984—），女，南華大學電氣工程學院教師，講師。

*通信作者：王 超（1984—），男，南華大學電氣工程學院教師，講師。

可編程邏輯器件及應用（FPGA）是電子信息工程、通信工程和自動化等專業的一門重要的專業基礎課，又是一門發展迅速、工程性強、實踐動手能力要求較高的現代電子設計技術課程。課程在專業培養目標中起著承上啟下的橋梁作用。根據以往FPGA的教學經驗，筆者發現學生對這門課程的學習興趣不大，學習效果不理想。因此，將翻轉課堂引入到FPGA課堂中來，有利于調動學生學習的積極性，激發學生學習先進的電子電路設計技術的興趣，培養學生主動探索、努力進取、團結協作的精神。

一、傳統FPGA課堂現狀

（1）在FPGA課程設置中，由于是專業基礎課，難度大，所以理論課時較多。教師在課堂上講的內容理論性較強，學生在相關方面的基礎知識不夠就會導致實踐應用更加困難，再加上平時分層次的輔導較少，教學效果就更加難以得到保障。

（2）傳統的FPGA課堂實踐部分的教學往往是設置一些驗證性的實驗，程序的編寫、電路的設計學生一般很難真正掌握和理解，缺乏創新性，開設實踐課程的最初目標沒有達到。

（3）FPGA的學習需要結合其他很多方面的知識，涉及科目較多，比如數字電路、PCB設計等。所以在教學過程中，教師如果僅僅講FPGA的相關內容，那無疑就加大了該門課程的學習難度。

二、什么是翻轉課堂教學

隨著經濟全球化的發展、教育信息化的推進，不斷革新的信息技術對傳統教育產生了巨大的沖擊，使我國教育面臨著前所未有的機遇和挑戰。翻轉課堂是利用當今信息技術的條件與優勢，為改變學生學習方式和教師教學方式的一種教學改革嘗試。翻轉課堂以尊重學習者的主動性、反思性、合作性為理念，最顯著的特點是重構了教學結構，將傳統課堂翻轉為“課前學習”+“課堂研究”，實現了“知識傳授”與“知識內化”的顛倒，這種模式顛覆了人們對傳統教學模式中教師在課堂上授課、課后學生完成作業練習的認識，而是讓學習者在課下自主學習相應的知識點和概念，課堂上則有充分的時間進行師生互動，以求優化教學效果[1]。在翻轉課堂中，學生擁有更多的自主學習權，能發揮學習的主觀能動性，通過小組的共同努力來解決學習中遇到的問題。教師不再像傳統課堂一樣單純地講授知識，而是將大部分內容交給學生學習，讓其在課外通過查閱資料、學習視頻以及和教師溝通自行設計完成，教師根據學生的學習情況分批次組織課堂討論，突出個性化特點，提高學生學習的能動性和積極性。

與傳統課堂相比，翻轉課堂徹底顛覆了其教學模式，包括課堂管理、教學流程以及師生在教學過程中的角色地位，調動了學生的學習能動性，提高了教學效果[2]。

三、翻轉課堂研究手段分析

通過文獻搜索、閱讀、整理，以可編程邏輯器件及應用課程為例，了解其國內外翻轉課堂教學現狀，吸收研究經驗和成果，確定科學的研究方法，以便積極有效地開展翻轉課堂實踐教學；通過實驗手段，挑選成績相當的兩個班級，分別采用翻轉課堂和傳統課程教學，通過聽課積極性觀察、課后作業以及考試成績進行比對，以此來了解實際效果；通過問卷手段，在課程教學的前后，采取不記名方式調查學生的學習動機、技術能力水平以及學習態度等情況，來了解學生翻轉課堂前后的學習主觀能動性的轉變以及翻轉課堂對不同層次水平學生的教學效果；通過與學生交談來輔證問卷調查表中的數據，使理論依據更加真實充分，并將學習者翻轉課堂前后的學習態度、學習習慣作對比，總結當前教學中的經驗，解決存在的問題[3]。

四、翻轉課堂教學實施方案研究

通過采取文獻研究法分析國內外翻轉課堂的研究現狀、概念界定和理論基礎，了解國內外關于可編程邏輯器件及應用課程中翻轉課堂的研究現狀和研究成果。通過問卷調查法、訪談法、實驗法與行動研究法實施課堂翻轉，包括翻轉課堂教學實踐前期準備（如課程二次開發、教學環境準備以及教學資源的設計等）、學習者前期知識水平與技能分析、構建翻轉課堂模式的學習流程與教學活動的設計、教學目標與教學內容設計、翻轉課堂教學法的實施等，研究思路與技術路線圖如圖1所示。翻轉課堂的基本教學流程設計從時間上來看包括課前、課中和課后的設計，設計主體包括教師教學活動設計和學生學習活動設計，具體如圖2所示[4]。最后分析總結經驗，讓翻轉課堂在更多的課程中實踐，以提升教師的教學效果和學生的學習能力。

五、翻轉課堂教學效果反饋與總結

通過對南華大學電氣工程學院通信專業可編程邏輯器件及應用課程的82名學生進行翻轉課堂的教學，課程結束后通過問卷調查法隨機對其中的60名學生進行了調查，其中79%的學生認可翻轉課堂教學模式，認為翻轉課堂教學模式提高了他們的學習能動性，改善了學習效果；13%的學生認為效果并不明顯；還有8%的學生更喜歡傳統的課堂教學。

從數據結果分析可知，在慕課資源越來越豐富的教育背景下，翻轉課堂使得學生課內學習的注意力提高了，學生的主動參與意識提高了。學生不再用手機來玩玩游戲、瀏覽新聞了，而是用于課堂互動和限時提交習題答案，這樣知識的掌握程度肯定比傳統課堂聽聽睡睡要高得多。與傳統課堂相比，翻轉課堂在創新訓練、課堂交互和學習靈活性方面具有無可比擬的優越性。

參考文獻：

[1]朱桂萍，于歆杰.“電路原理”MOOC資源的多種應用形式實踐[J].電氣電子教學學報，2017（3）：6-8，28.

[2][3]張 強，張海峰，唐 巖，等.電路原理基于SPOC翻轉課堂教學模式的實施[J].實驗技術與管理，2016（1）：187-190.

[4]于歆杰.在線開放課程需要建以致用[J].中國高等教育，2015（24）：9-10.