“講一練二考三”在“電子技術”線上教學中的探索

馮 雙， 李 周， 雷家興， 湯 奕

(東南大學 電氣工程學院, 江蘇 南京 210096)

0 引言

2020年初，一場突如其來的新冠肺炎疫情席卷全球，在此背景下，世界各國的高校紛紛調整自己的課程安排，將部分或全部課程轉為線上教學[1][2]。我國由于疫情發現較早，在一月底教育部就提出“停課不停教，停課不停學”的精神，高等院校緊急響應，采用了線上教學的模式。

而美國因為新冠肺炎單日新增確診病例數居高不下，哈佛大學在七月初宣布的2020年秋季學習教學安排中表示，將在線開通所有大學課程。由于疫情防控需要，并結合學校資源，我國部分高校的一些學生或一些課程在秋季學期仍然需要采用線上教學模式，線上教學的課程建設任務比以往更加的迫切[3]。

作為信息產業與傳統產業之間的重要環節和橋梁，電子技術在各個應用領域都為提高生產效率、促進社會建設和經濟發展提供了重要的技術支撐。因此，作為針對工科非電類專業開設的一門專業基礎課，“電子技術課程”的重要性日益上升。然而，一方面，“電子技術”課程的教學內容同時涵蓋了模擬電子技術和數字電子技術的知識，教學內容多，且知識點分散[4]；另一方面，該課程面向眾多專業門類的學生，根據不同專業的培養計劃，機械工程、能源與環境、土木等等專業的學生均可能選修，因此學生知識儲備背景復雜，導致了部分學生學習時有一定難度。在線下教學中“電子技術”課程尚且存在以上的困難，線上教學中本課程更是面臨諸多的問題與挑戰，本文將在第1節中詳細分析。

“講一練二考三”的基本教學理念是在教學過程中控制教師講授量，增加學生練習方式和考核手段。從而有效發揮學生主觀能動性，從被動學習轉變為主動學習，掌握知識，提高能力，全面發展[5][6]。針對疫情背景下“電子技術”線上課程存在的師生互動減少、線上考核困難、被動性學習難以適應線上課程等問題，“講一練二考三”的教學理念十分適用，因此本文基于“講一練二考三”給出了一個可行的線上教學方案。

1 “電子技術”線上教學面臨的問題與挑戰

1.1 教師層面

1) 線上教學平面化問題更突顯

傳統的線下教學采用教師結合PPT進行現場講授的方式，教師可以自由在黑板上進行大量發揮，或根據電路、芯片等實物進行講解。而在線上課程中，由于屏幕大小限制，板書位置十分有限，也無法進行一些現場的展示。線下教學中的PPT、板書以及實物展示等等都不適用于線上教學，因此線上教學平面化問題更突顯，對教師授課內容的層次化和課程設計的立體化提出了更高要求。

2) 遠程教學給師生互動帶來困難

傳統教學中師生面對面進行交流，教師可實時獲取學生反饋，并根據反饋調整講解內容和進度。特別是在模擬電路部分中，涉及到較多的原理性推導，而線上課程中師生無法進行面對面的溝通交流，教師難以時刻在第一時間準確掌握學生的反饋。因此如何充分利用在線教學平臺和數字化設備，并結合“電子技術”課程知識點分散、概念抽象的特點，對線上教學的設計提出了更高的要求。

3) “一考定音”無法全面衡量線上學習效果

傳統考核方式中期末考試占比最高，達到80%或以上。而與線下條件相比，線上更加難以杜絕期末考試中作弊現象的發生，完全依賴期末考試可能造成不公平。此外，由于線上條件的限制，教師難以關注到屏幕后學生的學習過程，造成部分傳統的考核方式難以展開。

1.2 學生層面

1) 傳統被動學習模式難以適應線上教學

傳統基礎教育仍然多采用灌輸式、填鴨式的教學方式，導致學生形成了依賴性的學習方式，學生學習成了純粹被動地接受、記憶的過程。而一方面“電子技術”課程內容多，難度較大，傳統依賴性學習方法無法全面掌握課程知識。另一方面對自律性較差的學生來說，線上課程的方式更使得被動學習模式的學習效果面臨重大考驗。

2) 弱勢學生居家學習條件無法保障

在校的線下學習可以保證學生擁有較好的學習環境，而線上課程由學生居家完成，弱勢學生的家庭環境和學習條件無法保證。如部分學生沒有一個安靜的學習場所，難以隨時接入互聯網，或沒有電腦只能利用手機。

2 基于“講一練二考三”的線上教學方案

2.1 重難點線上教學立體化的“講一”

“講一”要求教師少講，學生多想，因此其關鍵在于講什么，怎么講。“電子技術”課程涉及半導體二極管及其應用電路、基本放大電路、集成運算放大器、電子電路中的反饋、直流穩壓電源、門電路和組合邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路、D/A和A/D轉換器八大部分，這么多的內容，如果每部分按順序泛講，那么在線上課程這種師生交互渠道有限的條件下，學生將不得要領。因此，需要首先對教學內容進行凝練和重點難點進行挖掘。本文將以上八大塊內容按照知識點的屬性分為前序與輔助知識點、電子電路本體知識點、分析與設計方法三部分，并對各部分內的知識點根據相互的支撐和聯系關系進行串聯，形成相應的知識網絡圖譜，進而以此作為提煉“講一”講授內容的前提，每部分知識點的知識網絡圖譜如圖1所示。

圖1 基于“講一練二考三”的知識網絡圖譜

其中前序和輔助知識點為先修課程中學習過的，或在本課程中對主要知識點起到輔助作用的知識點，如電路知識、微機系統與接口、邏輯代數等等。這部分內容并非本課程重點內容，因此在講解時可以根據需要，有針對性地進行簡單回顧性講解，或者讓同學們根據相關課程資料自主回顧。而電子電路本體知識點部分是本課程的基礎知識點，在該部分的知識點學習的基礎之上，通過對實際生產生活中電子技術的若干應用實例的舉例講解，引入分析與設計方法部分的學習，可以讓學生進一步地了解和掌握電子電路本體知識點的具體應用和實現，進而把枯燥、抽象的元器件運行原理、參數的學習和電子技術在現實工業生產、生活中精彩紛呈的實際應用場景進行了有機的結合，不僅對基本知識點進一步復習，還提升了學生的成就感，這兩部分均為教師要著重講解的部分。

本課程采用騰訊課堂進行在線直播，由于線上直播課程的特殊性，教學內容的傳播僅能通過電腦或手機，因此還需要著力針對重難點內容豐富線上教學資源，進一步增加內容的立體度。借助多種多媒體技術，將原來教師現場講授，根據學生互動結果調整講解方式和時長的重難點內容進行生動展現。以內部結構和動態過程為主的內容可以制作FLASH動畫， 第一章中的半導體導電機理可通過制作FLASH展示半導體中自由電子和空穴的產生過程，以及PN結在加正向電壓或反向電壓的情況下PN結中的變化過程。以實際應用為主的內容可以制作案例材料，如555集成定時器，可以通過定時開關的設計案例來剖析其原理和應用。此外，還有知識點講解為主的內容，可以通過制作相應的短視頻，如第四章中各種反饋的判別涉及到多個知識點，可以用短視頻的方式集中講解。在課上通過豐富多樣的重難點線上教學資源，深化學生的理解，增加線上課程的可觀性。此外將針對重難點的線上教學資源上傳到課程網站或者課程群內，方便學生隨時查看，有利于做到在少講的同時夯實學生的專業基礎。

2.2 學生被動學習方式轉變下的“練二”

“練二”并非簡單地增加學生的練習量，在線上授課，學生在家自主學習的條件下，“練二”的關鍵在于轉變學生的學習方式，從傳統的被動學習方式，轉變為自覺主動學習的方式。

本課程的“練二”分為橫向的不同時間點的練習和縱向的不同場景下的練習兩種。其中橫向練習按照時間線主要包括三部分，第一部分是課前的練習，模擬電子部分的內容十分抽象晦澀，為了課上更好地理解，需要提供一些課前預習資料，讓學生有準備地聽課。更重要的是由于線上課程師生互動困難，布置課前問題，可以讓學生帶著問題來聽課，增加課程內容的吸引度。

第二部分是課中的練習，可以以點面結合的方式進行，即面向所有學生的選擇題和隨機提問單個學生的問題。在線授課時，講解完重要知識點之后，設置一個習題，可以以選擇題為主，線上授課平臺如騰訊課堂、雨課堂等等均具有發布選擇題并統計正確率的功能。圖2(a)為騰訊課堂發布選擇題的界面，圖2(b)為筆者在某次測試中采用騰訊課堂答題卡功能發布的習題的統計結果，軟件能夠實時統計正確率和人數，方便及時掌握學生理解情況。此外再遇到重要的知識點或綜合性的問題，還可利用在線平臺的舉手回答問題功能隨機提問某個學生，讓學生講講分析問題的思路，然后據此展開討論。這樣點面結合的課中練習有助于幫助學生掌握重難點，增加學生在線上學習中的參與感。

(a)習題發布 (b)習題統計結果圖2 線上課中習題發布及統計結果

第三部分是課后作業，課后作業分為兩種形式，一種是所有同學必須完成的基本題，第二種是學有余力的同學選做的提高題。基本題采用拍照上傳到課程群作業，老師或助教在線批改的方式完成交互。提高題無需提交，采用在課程群中直接公布答案，學生根據需要單獨與授課教師或助教進行交流的方式完成，提高學生的自主學習能力。

縱向的不同場景下的練習包括三部分，根據圖1，電子電路本體知識是本課程的基礎和重點，因此在講解時主要針對電路本身構成進行基礎練習；在此基礎上，在分析與設計部分，通過對電子電路本身的分析以及功能電路設計方法的講解和練習，第二次對該部分內容進行復習；此外，本課程有配套的實驗課程，該實驗課程的相關實驗內容的設計與“講一”中所列舉的實際生產、生活中電子技術的若干應用實例相對應，進而在實踐過程中完成第三次的練習，加深學生對講課內容中相關元件特性參數、電路分析設計方法的感性理解[7]。而疫情條件下，實驗無法現場完成，因此可以采用兩種方法進行。一方面，可以通過軟件進行仿真試驗，如直流穩壓電源的相關實驗采用Multisim軟件，在軟件中進行電路設計、波形測量以及電壓可調的直流穩壓電源設計等等。另一方面，可以反向思維，將原有的簡單的實驗電路設計轉變為較復雜的電路分析，例如計數器的設計，可將多種進制計數器電路展現給學生，引導學生在不同進制計數器分析過程中掌握任意進制計數器的設計方法。實踐的內容并非對知識點進行簡單的復現，而是根據“講一”所基于的知識網絡，貫穿整個課程，包括四條主線，分別在圖1用四種顏色的箭頭示意，其中半導體器件和放大電路為四條主線的公共基礎。

通過課前、課中和課后的三種不同目的的練習，和電子電路本體知識練習，分析與設計方法練習以及仿真與實驗三種不同情境下的練習，轉變學生的被動學習方式，不斷提高學生的學習興趣，讓學生在多場景下積極主動地參與到課程全過程的學習中。

2.3 線上考核形式豐富靈活化的“考三”

線上考核的“考三”和傳統考核一樣，在考試內容上也要做到知識點的全面性和考題的綜合性。根據圖1，圍繞課程的基礎內容和四條主線展開考核，來保證知識點的全面性。此外，“考三”還要求采用多種方式全面評價學生的學習效果。疫情背景下，線上課程的考核方式也必須線上，因此必須針對線上的特點制定豐富靈活的考核方案。首先充分利用教學直播平臺的考勤功能，本課程采用的騰訊課堂可以自動記錄每位學生登錄平臺的時間、方式和時長，為考勤分數的計算提供了便利。課程中，利用騰訊課堂發起舉手、簽到和答題作為課程的過程考核。課后，利用課程群的群作業功能，在線布置作業，學生可拍照上傳。最終的期末考試也采用線上的形式，利用騰訊會議作為監控，同時通過騰訊課堂發布考題。表1給出了一個線上考核條件下的最終成績的組成示例。

表1 考核方式及占比

由表1可見，最終成績中降低了期末線上考試所占的比重，僅占70%，剩余30%由考勤、課堂參與度、課后作業和其它加分等多項組成，增加了平時環節和學習過程所占比例，這種線上考核形式豐富靈活化的“考三”使得線上考核評價更加公平合理。

3 教學效果分析

經過一學期的教學實踐，筆者對采用“講一練二考三”模式進行教學改革的學生成績和采用傳統教學模式的學生成績進行了橫向對比，其對比直方圖如圖3所示。結果發現采用傳統方式教學的學生優秀率僅為27.6%，而采用所提方式進行教學改革的學生優秀率為53%，優秀率明顯提高。但是這也說明對于采用所提方式進行教學改革的學生試卷過于簡單，后期要對試卷難度進行調整，以保證成績趨于正態分布。

圖3 成績分布直方圖對比

課程結束后，筆者對采用“講一練二考三”模式進行教學改革的學生進行了問卷調查，總人數79人，反饋人數71人。調查結果如圖4所示。

針對一直以來學生反映本課程教學內容偏多的問題，采用“講一練二考三”模式之后，70.42%的學生認為課程教學內容適中，相比之前有較大改善。

(a)課程教學內容方面 (b)課堂互動方面圖4 調查問卷結果

針對線上教學給師生互動帶來的困難，85.92%的同學認為本課程的課上互動數量較為適中，12.68%的同學希望進一步增加互動。此外，還有一些同學給出了具體的建議，如線上學習的不可測因素太多，希望能夠采用錄播與直播相結合的方式；認為課堂參與、課后作業等平時考核方式對課程的學習有很大幫助，建議進一步增加平時環節和學習過程所占比例等等。這些建議為本課程今后的改革提供了很好的參考。

4 結語

隨著疫情而來的全過程線上教學給“電子技術”課程的教學帶來了諸多的前所未見的困難，本文基于“講一練二考三”的教學理念對“電子技術”課程的線上教學進行了實踐，提出了重難點線上教學立體化的“講一”、學生被動學習方式轉變下的“練二”、線上考核形式豐富靈活化的“考三”的改革方法，對工科課程有一定的參考作用。

隨著疫情防控常態化和未來信息技術的進一步發展，線上教學也將會成為高校教學中重要的組成部分，課程組也將進一步探索“電子技術”線上課程的教學質量提高和改善的方法。