基于翻轉課堂的線上線下混合教學模式實踐

閆 蓓

（北京航空航天大學 自動化科學與電氣工程學院，北京 100191）

混合教學模式是“互聯網+”時代背景下出現的新型教學模式，教學融合了線上教學和線下教學的優勢，是目前我國高等教育的熱門問題之一。翻轉課堂將傳統課堂中教師在課堂上講授知識、學生在課后進行知識理解的教學模式顛倒了過來［1-2］，變為學生在課外學習知識，在課上進行知識理解與討論，是一種以學生為主導的教學方法，能夠極大地激發學生的學習積極性［3-4］。在線上線下混合教學模式實踐中，學生在課外基于線上的教學資源學習知識，教師在線下課堂教學中采用翻轉課堂的方式，并圍繞教學內容組織學生開展知識討論和研究，這是對線上教學的補充、延續和深入。整個教學過程實現了線上線下教學的深度融合，而線下教學是混合教學模式的核心和關鍵。

“電路”課程是北京航空航天大學（以下簡稱北航）的一流建設課程，按照教育部“兩性一度”的金課建設標準，“電路”教學團隊進行了教學方法和教學資源的建設與改革，打造了基于翻轉課堂的線上線下混合教學模式，經過兩年的教學實踐驗證，取得了良好的教學效果。

一、“電路”課程的教學現狀和慕課資源建設

（一）“電路”課程的教學現狀

“電路”課程有64個學時，占4學分，是自動化專業的一門重要核心課。“電路”課程基本概念、基本定理和電路的分析方法多，課程邏輯性強，課程知識與后續課程的學習關聯多。課程除了學習電路知識外，還要逐步學習和掌握運用理論知識解決工程實際問題的思路及方法，培養邏輯分析能力，養成嚴謹的科研工作素質，因此，在課程教學目標中包含了很多高階的要求。

改革前“電路”課程的教學過程包括3個環節：授課（例題）—習題課—“課后練習+作業批改”。授課一般采取“多媒體+板書”的教學方式，課程的知識傳授以教師課堂講授為主，對于重要的、復雜的知識內容，一般輔以例題和習題課，幫助學生理解和掌握。課后，學生進行一定量的習題練習，在習題練習中，進一步掌握教學內容，最后教師對學生的課后習題完成情況進行反饋，最終達到教學的基本要求。這種教學方法可以很好地傳授知識，能夠滿足學生對基礎知識和基本分析問題的能力訓練，對于學習能力強的學生來說，可以培養其解決復雜問題的綜合能力和高階思維。

（二）慕課資源建設

慕課［5］是大型開放式網絡課程。建設“電路”課程慕課，首先要按照課程的教學大綱和慕課平臺的建設規范確定“電路”慕課的建設要求；其次按照課程知識點進行模塊化設計，設計課程的拍攝腳本和錄課PPT，并進行視頻編輯與修改，以及課后練習題、章節測試和考試題設計；最后上線發布、答疑，并進行日常維護工作。“電路”慕課視頻拍攝了92個模塊視頻，視頻總時長1294分鐘；設計了線上課件75個，課后練習題150道，章節測試題98道，考試題2套。

二、基于翻轉課堂的線上線下混合教學模式

翻轉課堂教學方法首先需要教師花費大量的時間設計翻轉的內容。翻轉課程教學內容中的知識點需要具體問題具體分析，要選擇需要翻轉的教學內容去翻轉，不能為了翻轉而翻轉，盲目追求翻轉的形式而不顧教學效果，翻轉是否成功，教學效果是最重要的評判標準［6-7］。

“電路”的翻轉課堂依托課程的慕課資源［8］，教學流程包括4個環節：課前—線上—線下—課后。在慕課平臺發布和管理學生的線上學習，學生在課前采用線上學習的方式觀看慕課視頻，線下采用翻轉課堂的形式，在教師的引導下進行知識的綜合應用、復雜問題分析和工程應用等較難的知識的學習及討論，教學內容具有挑戰性，可以培養學生的綜合能力。

（一）課前

教師在課前進行了大量的教學設計和準備工作，翻轉課堂的成功與否，課前工作占一半。教師要詳細分解翻轉教學的知識點，剪輯慕課視頻文件，設計慕課基本概念的練習題，圍繞翻轉教學的內容設計線上討論題，練習題和討論題要覆蓋翻轉教學的知識點。在線下課堂上，用2～3分鐘的時間布置下次線上課的具體學習要求，使學生對要學習的新知識有正確的定位，引導學生順利開始線上課的學習。

（二）線上

學生按照課程時間的要求，在線上觀看課程視頻，學習新知識，參與慕課討論區的討論，與教師在線上進行互動和答疑，并完成線上的基礎練習。通過線上學習、討論和練習等，學生基本掌握了新知識。

（三）線下

教師查詢學生線上學習的統計數據，實時調整線下課程教學。一般線下課內容包括3個方面：線上課核心知識的強調和總結、講解線上習題和討論中出現的錯誤問題，以及講授具有高階性、創新性的教學內容。

線下課采用翻轉課堂的教學方法，是線上課的延續和深入，是對教學內容進行更加復雜、深入、綜合的討論。線下課的教學效果依賴于教師的課程設計能力和專業素質，可以選擇電路定理或分析方法靈活應用的典型例題、復雜電路的求解方法、典型工程案例分析等，同時，能夠選擇的教學素材豐富多樣，但要根據學生的情況和線上知識的掌握情況來選擇。

（四）課后

課后練習題需要結合學生對知識的掌握情況，如果學生對知識的掌握達到了理想效果，就布置綜合性較強的課后習題，增加作業的難度，加強對學生綜合分析能力和知識應用能力的培養；如果學生對知識的掌握程度不理想，就布置一些基礎知識練習的題目，這部分題目可以要求考試得分低的學生做，幫助他們加強對基礎知識的掌握。課后作業的形式比較靈活，可以采用線上作業的形式，也可以采用線下紙質作業的形式。

三、戴維寧定理的翻轉課堂教學實踐

根據教學的實際需求，選擇“電路”課程的部分內容進行了翻轉課堂教學實踐，包括電路一般分析方法、戴維寧定理、理想運算放大器、正弦穩態電路的相量法分析、二端口網絡等，并取得了良好的教學效果。

（一）為什么翻轉戴維寧定理

戴維寧定理是“電路”課程中的重要定理，含受控源電路的戴維寧等效電路的求解是學習的一個難點。對于這個定理內容的理解，大部分學生沒有問題，但是在遇到復雜電路分析時，學生的錯誤率會比較高，為了提高學生分析復雜電路的綜合能力和高階思維，故采用翻轉課堂的教學方法。

（二）課前準備和線上教學

線下課對線上課學習內容的引導非常重要，可以起到事半功倍的效果。對于戴維寧等效電路的引導，可以從無源一端口的等效電路和等效的概念出發，引導學生思考含源一端口的等效電路是什么，明確指出是戴維寧等效電路，也就是電壓源串聯電阻電路。那么如何從含源一端口電路求出電壓源和等效電阻？如何確定電壓源的參考方向？可以讓學生帶著這些問題學習線上課程，學完后勢必會收獲滿滿。

在課前的課程設計階段已經剪輯好戴維寧定理的慕課視頻，并將戴維寧所包含的知識點設計為基礎練習題和線上討論題，學生在完成練習題后，可以掌握定理的全部基礎內容。在線上課的討論中，教師和助教要實時幫助學生解決學習中的疑惑，糾正學生的錯誤觀點。

（三）基于翻轉課堂的線下教學

針對線上課中學生討論的戴維寧定理中存在的問題，在線下課中教師首先要強調定理的核心和重點，指出線上課中開路電壓和等效電阻求解中的錯誤，然后教師作為課堂的引導者，讓學生發揮課堂的主導作用，用三個例題展開戴維寧定理的深入學習和討論（見圖1）。

圖1 翻轉課堂戴維寧定理例題

圖1（a）是一個簡單的電橋電路，首先讓學生求戴維寧等效電路，強化戴維寧等效電路的求解方法；其次從這個簡單的例子中引導學生理解等效的概念，引導學生從戴維寧等效電路推導電橋平衡條件，引申到電橋電路的工程應用、變電阻式傳感器的標定電路工作原理，以及數據手套電橋電路測量原理。通過例題，學生不僅可以牢固掌握戴維寧等效電路的求解步驟和方法，深刻理解戴維寧等效電路等效的意義，還可以提升對定理實際應用的理解。圖1（b）和圖1（c）是含受控源的戴維寧等效電路，是這部分知識的難點和重點。圖1（b）首先用雨課堂讓學生選擇變換的電路；其次把課堂交給學生，討論求解的方法并求解。圖1（c）說明了求解戴維寧等效電路的方法更多。在課堂上，讓學生組成小組，討論求解思路和方法，進行課堂練習，然后教師總結，強調戴維寧定理求解電路的步驟。圖1中三個例題的選擇難度是遞進關系，適于逐步培養學生的高階思維和知識的綜合能力。

最后是課堂總結，點評學生計算中的正確和錯誤，引導學生總結戴維寧等效電路的求解步驟和方法，總結在求解開路電壓和等效電阻時，應靈活應用基爾霍夫定理、一般分析法和等效變換的方法求解電路。

（四）課后作業

在綜合考慮線上線下教學效果之后，課后作業采用“普通難度作業+挑戰度作業”的模式。線上基礎練習滿分的學生只需完成“挑戰度作業”，基礎練習出現錯誤的學生需要完成全部作業。

（五）教學效果

基于翻轉課堂的線上線下教學模式進行了兩年的實踐，其教學效果顯著，大幅提高了學生的成績。與沒有實行教學改革的2019年相比，學生成績的優良率逐年提高，學生成績的不及格率逐年降低，見表1。

表1 2019—2021年學生綜合成績分布

結語

“電路”課程按照“兩性一度”的金課建設標準，建設了課程慕課資源，對翻轉課堂教學方法進行了深入研究，打造了基于翻轉課堂的線上線下混合教學模式，并進行了兩年的教學實踐驗證。新的教學方法較好地提高了學生的學習積極性，取得了良好的教學效果，大幅提高了學生成績的優良率，降低了不及格率。