混合式教學模式在FPGA課程中的應用

蚌埠學院電子與電氣工程學院 秦國威 王艷春

隨著物聯網信息技術的突飛猛進，利用互聯網資源進行的線上網絡教學模式受到眾多師生的追捧和認可。但是教學實踐表明單純運用線上教學模式也存在學生學習效果無法監控，學生學習狀態無法保證等問題。因此，“互聯網+”背景下的線上遠程網絡教學與線下面對面課堂教學深度密切融合的混合式教學模式逐漸走入人們的視野。本文以《FPGA原理及應用》課程為例，對傳統的線下教學模式進行深刻剖析，以及探索混合式教學模式的實施過程，最后進行總結性闡述。

1 傳統的教學現狀分析

《FPGA原理及應用》是電子類專業學生必修的一門專業基礎課。此課程主要學習如何運用EDA技術高效、快速、準確地完成硬件電路的設計。此課程較之前開設的《單片機原理及應用》課程的學習的內容結構上有些許的相似之處，但是在傳統的線下教學模式下，學生們普遍反映課程內容抽象且難懂。究其原因，傳統的教學模式主要存在以下幾方面的問題。

第一，教學模式單一化。傳統課堂上教師采用的填鴨式教學使得學生完全處于被動接受的狀態，完全游離于課堂之外，課堂儼然變成了教師的獨角戲。教學是一項非常復雜且充滿藝術性的活動，需要因不同的情境、不同的對象而不斷的發生相應的變化，這就需要教師采取多元化、啟發式教學模式才能從根本上解決教學模式單一化的頑疾，并全面提高教學質量。

第二，課堂效率底下。傳統的線下課堂教學效果低下的因素主要體現為以下兩個方面：一是教師完全掌控和主導課堂，嚴重阻礙了學生的自主性和探索性的發揮，學生的學習潛質和學習興趣受到嚴重的壓制，從而導致學生學習的效率和質量持續降低。二是采取統一化的一對多教學方式，導致學習能力弱的同學無法跟上課程進度，非常吃力，學習能力強的同學覺得教學進度過慢，深受束縛。因此這種 “大鍋飯”式教學模式已完全不能滿足當代學生的需求。

第三，信息網絡化資源在課堂中的應用趨于形式化。近些年來，信息技術廣泛應用于課堂教學之中，建設了一大批網絡資源共享課程，并附帶有課件、電子教材等相關資源，然而這些資源在實際的教學環節中利用率較低，與課程教學的關聯性很弱。一系列的教學改革從表面上捆綁上了信息技術，但事實上未取得預期的效果。

綜上可見，傳統的滿堂灌式、填鴨式教學模式已不能適應新形勢下課堂教學的發展，也不能滿足學生個性化、人性化的要求，更不利于培養學生的學習能力、學習興趣、洞察創造能力、探究思考能力、動手實踐能力等等。因此，構筑新穎教學模式勢在必行。

2 混合式教學模式

2.1 混合式教學模式的內涵

近些年來，教育主管部門制定了一系列的教學改革舉措，教學理念發生了根本性的變化，將傳統的以“教師”為中心的教學理念轉變為以“學生”為中心，產出為導向的OBE理念，教學水平和效果完全聽從于學生的評價。混合式教學模式以OBE教學理念為指導，利用當下先進的互聯網信息技術，將課堂延伸到網絡虛擬空間中，將傳統課堂教學與數字化網絡教學有機融合，打造二維課堂。一方面促使學生充分利用網絡資源進行自主、自發學習，另一方面通過線下課堂加強對學生學習過程的監測和過程性考核。采用這種混合式教學模式能夠很大程度上提升學生的學習效果。

2.2 混合式教學模式的優勢

（1）學習方式靈活多樣

與傳統的線下教學模式相比較，混合式教學模式最突出的特點就在于其打破了時間和空間的限制，學生的學習方式非常靈活，而且線上學習平臺功能非常強大，存在大量生動有趣的學習資源，在課前學生可以在學習平臺上查找課程相關資料提前了解所學知識，或者依據老師推送的資料提前預習，使得在課堂學習的過程中有側重點的解決難題，促使課堂學習的效率大大提高。同時線下課堂中教師可以運用學習通等學習平臺開展討論、簽到、搶答等一系列課堂互動活動，方便快捷，生動有趣，同時在很大程度上激發提升學生學習的積極性。此外，在課后學生仍可以登錄網絡平臺回看教學資源，完成知識學習的鞏固和升華，學習效果更加顯著。

圖1 部分過程性資料

（2）過程性資料詳實可靠

在傳統的線下課堂教學模式下，基本都以班級為單位開展課程教學，由于班級人數特別多，因此教師上課無法兼顧到每位學生的學習狀態，教師基本上是按照上課的印象給學生打平時成績，可供參考查閱的過程性考核資料太少。而基于信息網絡技術的線上學習平臺，能夠把學生學習的全過程和所有軌跡全部記錄下來。比如平時測試的分數、作業完成情況、簽到出勤情況等等。這種學習過程的完整記錄使得學生充分認識到學習過程的重要性。圖1所示為部分過程性資料的展示。

圖2 FPGA課程混合式教學設計流程圖

（3）整合優勢資源

當下，隨著高校招生規模的日益壯大，高校教師教學工作量普遍比較繁重。教師們可以參考精品資源共享課、慕課、學堂在線等線上學習平臺上的教學資源，促進資源的整合和互利互惠，進而縮短備課、上課的時間，提高教學的質量和效率，最終提升教學效果。

3 混合式教學過程設計——以FPGA課程教學為例

本人針對FPGA課程所采用的混合式教學設計流程如圖2所示，總體思路為利用網絡資源進行課前預習、在教師與學生面對面的課堂上進行課中學習、教師運用學習平臺上發布作業、測試等功能完成課后復習。下面就以FPGA課程中時序邏輯電路設計這一部分內容為例詳細闡述混合式教學設計過程。

3.1 課前預習

教師運用學習通作為線上教學平臺，在開學之初，本人在平臺上將此FPGA課程和班級建設完畢，之后將班級ID號通過班長告知同學，確保班級每位同學加入該課程和班級。對于學習新內容，課程預習十分的重要，因此在每次線下開課前一段時間，本人會在學堂在線、e會學、慕課等眾多線上平臺上遴選資源，接著通過EV錄屏軟件將資源摘錄下來傳到學習通平臺供學生課前預習，并設立相關任務點，學生可根據自己的計劃，合理安排時間進行學習。此外，在發布課前預習資源的同時，還在平臺上發布相應的作業和適當的討論，教師從平臺后臺實時關注學生的學習情況，并動員學生把預習中遇到的難題傳達給老師，促使老師在課堂教學過程中有的放矢，重點難點內容詳細講解，對于學生在預習中已經掌握的基本知識一筆帶過，加強知識的拓展、延伸。課前預習的基本流程如圖3所示。

例如在FPGA課程中時序邏輯電路部分上傳了Verilog HDL實現時序邏輯建模方法、D觸發器設計、計數器設計等7塊內容，如圖4所示，供大家完成課前預習。并發布了鎖存器與最基本時序邏輯器件D觸發器DFF的主要有哪些不同？同步電路與異步電路有何不同？等相應重難點知識點的討論，鼓勵大家獨立思考，積極回帖，通過觀察大家討論回復的情況，可清晰地了解學生通過預習對相關知識點的掌握情況，如圖5所示。老師根據學生的預習效果可制定出合理的授課計劃。

圖3 課前學習流程

圖4 教學資源

圖5 討論及回帖情況

3.2 課中學習

課中學習即類似于傳統的線下教學模式，但是具體的教學安排具有很大的不同，大致流程如圖6所示。課堂教學主要分為四個階段。一是教師在課前利用學習通平臺中的簽到功能要求學生進行簽到，時間大概在1-2min，方便快捷，學生出勤情況一目了然。二是運用15min左右的時間復習上節課學習的知識內容，并且完成新課內容的導入，對基本知識進行梳理歸納，并且順便檢查學生的課前預習情況。三是運用25min時間針對學生在課前預習中普遍反映出來的疑難問題進行答疑、解釋，并進行相應的拓展、延伸、深入。為了提高學生課程的參與度、專注度和積極性，在第三個環節中還可以加入一些互動環節，如搶答、投票、選人等活動，促進學生思想的激烈交鋒和碰撞，在和諧生動有序的課堂氛圍中汲取知識、升華能力。四是課堂最后利用2min左右的時間將本節課的知識點進行梳理總結，讓同學們明白通過本次課的學習必須掌握的知識和技能。

圖6 課中學習流程

3.3 課后復習

學生在經過課前預習、課中學習前兩個部分地學習之后，對于新知識已經基本掌握。但是依據著名的艾賓浩斯“遺忘曲線”規律，務必要盡早、及時地對所學知識進行復習鞏固。因此完整的高效學習過程在經過預習、學習之后，還必須要有第三步——復習。復習的方式也分為線上和線下兩個方面。教師可以在學習通平臺上發布一定數量的作業題、測試題、討論題等，促使學生回憶所學知識，運用所學知識解決問題，圖7所示為上傳的部分FPGA課程課后作業。另外，對于一些不便在學習通平臺上上傳的作業題，老師可以讓學生在作業本上完成，之后交給老師批改糾正。在復習過程中學生若遇到問題，可以隨時觀看教師上傳到學習平臺上的資源，還可以通過學習通中的班級群向老師咨詢提問，真正起到復習鞏固提高的效果。

3.4 過程性考核

圖7 課后作業

傳統的線下課堂教學所采用的期末考核評價方式大多都是以理論考核為主，過分地看重學生最終的理論成績，而忽略了學生平時的學習狀況，這是不科學的。混合式教學模式采用了新穎考核方式——過程性考核。所謂過程性考核方式，即教師注重對學生學習過程的評價和監測，由此提高學生自主學習的激情和融入課堂的熱情。因此，本人將最終的期末成績的計算比例設置為：線上學習成績20%+課堂表現成績20%+實驗考核成績20%+期末考核成績40%，線上學習成績主要體現為學生在課前預習中視頻資源學習情況、課前任務完成情況以及課后作業、測試、習題完成情況。課堂表現主要考察學生線下課堂的出勤、參與討論、搶答、互動環節等情況。實驗考核成績主要以學生實驗課的表現為依據，一方面考察實踐操作的準確性，另一方面考察實踐操作的效率。期末成績則為期末理論考試成績。混合式教學模式必須采用過程性考核方式，兩者配套實施，相互促進，促使新穎教學模式的廣泛應用并取得尚佳的教學效果。

4 結束語

本文深入探討分析的混合式教學模式在提高校人才培養質量方面都有非常積極深遠的意義。當然，混合式教學模式也不是盡善盡美的，實踐中仍存在這樣那樣的問題。但是隨著高校混合式教學模式相關保障制度的健全，只要教師加強學習，與時俱進，以生為本，持續提升混合式教學能力，高校教學質量和育人水平將得以更加積極深遠的影響。由此推動我國高等教育事業繁榮健康發展。