數字電子技術線上+線下混合教學改革實踐*

王秀碧 曾翔 劉永春 黃曉莉 李曉花

四川輕化工大學物理與電子工程學院 四川自貢 643000

0 引言

數字電子技術課程是電子信息、電氣、計算機類專業重要的專業基礎課，是銜接前導基礎課和后續專業課的橋梁，對培養職業能力起主要支撐作用[1]。互聯網時代，學生的學習行為發生了巨大的變化，如：知識的獲取途徑多元化，上課不是唯一途徑；習慣圖像刺激，不習慣閱讀長篇文字；注意力持續時間短，不習慣長時間坐著聽講；喜歡一心多用，熱衷移動產品，更容易接受并嘗試新事物。傳統的“多媒體+黑板”的滿堂灌教學模式，是言者諄諄，聽者藐藐，使“學”遠遠小于“教”。線上教學可以突破時間和空間的限制，便于學生隨時隨地進行學習，可以豐富課堂教學內容，營造良好的教學氛圍，可以培養學生自主學習的能力，提高學生分析問題和解決問題的能力；單純的線上教學不足的地方體現在教師對學生的學習效果掌握有限，缺乏教學過程動態管理，不能針對學生的學習狀況及時調整課堂講授的內容和進度，線上教學因師生時空分離而無法實時監管。采用線上+線下混合式教學則可以滿足教師不斷追求教學卓越，為學生創造出有意義的學習經歷，激發學生的學習興趣與學習動力，幫助學生進入深層次學習的教學需求，使教師成為學習經歷的設計者、學生學習的引導者，而不只是教書匠。本文提出了建立一個核心目標（激勵學生“參與式學習”），建設二元融合體系（“線上+線下”），統籌三階段學習任務（“課前+課中+課后”），形成“123”混合式教學新模式的觀點。

1 課程主要內容及教學目標

課程主要內容：掌握邏輯代數的運算及邏輯函數化簡方法；掌握TTL 門電路、CMOS 門電路的特點和常用參數；掌握小規模、中規模組合和時序邏輯電路的分析和設計方法；掌握各類觸發器、大規模存儲電路的工作原理及應用；掌握脈沖波形的產生和整形；理解DAC、ADC 工作原理。

教學目標：通過理論和實驗教學，使學生掌握數字電路的典型分析和設計方法；通過綜合性實驗、實訓、電路制作，培養學生的綜合應用能力和團隊協作能力；使學生具有分析和排除小型數字系統故障的能力，能將數字系統的分析和設計知識靈活應用于后續專業課學習中[2]。

2 混合式教學模式

本文分別從課前準備、線上+線下混合教學、課后鞏固、考核評價四方面闡述混合式教學模式的具體實踐。線上教學采用超星學習通教學平臺，設計了有效的線上線下教學融合體系，達到激勵學生進行“參與式學習”的核心目標。

課程組分別對電子信息工程2019 級5-8 班、電子科學與技術2020 級1-2 班和電子信息工程2020 級1-4 班進行了兩個學習周期的教學改革實踐；總學時為72 學時，其中實驗16 學時，由實驗教師完成；理論56 學時，其中16 學時為線上教學，40 學時為線下教學。

2.1 參與式學習

參與式學習就是讓學生成為課堂活動的主體，通過教師正確的課堂引導，讓學生發現知識，進行更深入的思考，從而極大地調動學生的學習積極性和主動性，激發學生的學習興趣，讓學生在課堂活動中化被動為主動，全身心地投入課堂學習的各個環節中，有效提高教學效率。參與式學習能夠讓學生在“參與”的過程中減少不必要的緊張，變得輕松活躍，從而形成良好的課堂氛圍。漸漸地，師生關系、生生關系會變得越來越親密，班級團結也得以逐漸加強[4]。本次教學改革以激勵學生進行“參與式學習”為核心目標，提高了學生在課堂活動中的參與性。

2.2 課前線上+線下準備

超星學習通平臺功能選擇。超星學習通包含活動、統計、資料、通知、作業、考試、討論、管理等教學模塊。通過教師團隊管理組建教學團隊，實現資源共享；通過班級管理，建立班級，從學生庫里添加學生到班級里，添加到班級里的學生就能隨時進行知識點的學習，課前課后都可觀看相應的教學視頻進行預習或復習。

課前教師教學資源準備。課前，教學團隊對教學進行了精心設計，將知識點進行分解，修改課件，錄制視頻；按照章節將知識點劃分為一系列最小知識單元，方便課堂上教師教和學生學的同時，也可以滿足學生利用課后的碎片時間自主學習基礎知識，理論部分錄制了102 個視頻。利用多年積累的教學資源編寫題庫；對題庫進行分類管理，以滿足不同層次學生的需要；豐富了課程線上資源建設并在超星學習通上建課。課前精心設計實踐教學內容，實踐教學分為基礎練習、實驗教學、課程設計、開放實驗項目、學科競賽和大學生創新創業項目、實驗中各類儀器儀表的使用，以及綜合性實驗，錄制了8 個視頻；利用面包板進行實踐練習，錄制了3 個視頻。

課前教師布置任務：每次課的前一天通過通知模塊布置學習任務，并在討論區提出思考題；學習組合邏輯電路這一章前，教師布置任務，讓學生設計如病床呼叫系統、三人表決器等工程項目，學習時序邏輯電路這一章前，讓學生設計4 人搶答器和電子秒表等工程項目。

課前學生準備內容：學生根據教師布置的學習任務，通過線上視頻及課前思考題進行線上學習，并完成相應的通關測試題和作業庫中的基礎題，將學習效果反饋給教師；根據教師布置的工程項目查閱資料，確定設計方案，得到設計框圖，以便在該章節的學習中逐步完善工程項目的設計。

2.3 課中線上+線下融合

2.3.1 課中理論線上+線下融合

進行線上教學的時候，教師首先組織學生學習超星學習通平臺指定的教學任務，然后利用活動模塊，讓學生進行搶答、隨堂練習、主題討論等，學生回答問題有加分，在討論區積極互動有加分，以此來充分調動學生的積極性。如果學生在上課時間沒有完成線上學習內容，還可在當天隨時隨地抽其他時間完成。基礎稍差的學生可以反復觀看視頻，這樣就能滿足不同層次學生的學習需求。進行線下教學的時候，教師根據同學們線上自主學習的情況以及上次課堂學習的學習效果確定講課內容，進行重難點講解，布置相應的課堂作業、課后作業，以及作業庫中的綜合題；對課堂知識做舉一反三的延伸，適當提高課程難度，并布置一些提高題供學生選做；分組討論，讓學生對課前布置的工程項目分小組進行討論。

2.3.2 課中理論與實踐相結合

課中將理論和實踐相結合，將學生分成3 人一組，每組學生發放一套實踐需要的元器件和材料（包括40 多種集成電路芯片、電阻、電容、二極管、三極管等分立元件和帶電源模塊的面包板等），學生在課堂上和課間利用帶電源模塊的面包板，用充電寶供電，可以搭建簡單電路，進行芯片的功能測試。這加深了學生對芯片功能的認識，提高了其學習興趣。

2.4 課后線上+線下融合

2.4.1 課后理論線上+線下融合

學生可以通過線上視頻回看、作業、答疑、各類測試等復習鞏固課程內容[3]。為滿足不同層次學生的需求，課程組編寫了各類作業和測試題放在超星學習通平臺的作業庫和試題庫中，豐富了線上資源。其中，通關測試題為選擇題和判斷題，測試學生對基礎知識和基本概念的理解，每一次課（2 學時）結束時，教師發布通關測試題，并規定學生在5 ～10 分鐘內完成，系統自動批改，教師可及時了解學生的學習情況。在重難點章節設置課后作業，主要測試學生對典型電路功能模塊的分析和設計應用能力，根據測試結果確定是否需要調整課堂講授的內容和進度。提高題的難度較大，可供學習能力和綜合應用能力強的學生選做，以滿足其深層次學習的需求。章節測試題覆蓋本章主要知識點，每章教學結束后，教師根據實際情況安排章節測試，使學生進一步復習鞏固每章內容。半期考試題則覆蓋課程前半部分的知識點，當課程進行過半，即學完組合邏輯電路后，則進行半期考試，測試學生對相應知識點的掌握情況，為后面學習時序邏輯電路打下堅實的基礎。在線各類習題及測試題，學生可隨時隨地方便地查看參考答案，便于其查缺補漏及各階段的復習鞏固。

2.4.2 課后理論與實踐相結合

數字電子技術是一門實踐性非常強的專業基礎課，課程組精心準備了多種實踐形式。

1）課后設計和搭建電路。課后學生仍然可以利用帶電源模塊的面包板，用充電寶供電，在圖書館、教室或寢室任何地方設計和搭建功能更豐富的電路，熟悉各集成電路的應用。

2）實驗教學。安排專業實驗教師擔任實驗教學教師，教學內容包括綜合性實驗、設計性實驗，以及常用儀器儀表的使用。

3）在開放實驗室完成工程項目。學生可以在開放實驗室進行電路制作，可先在課后完成工程項目的電路設計，并利用MULTISIM 仿真驗證設計的正確性，然后在開放實驗室完成電路制作并調試其功能，完成工程項目。

4）在競賽實驗室學習。學校鼓勵學生參加各類學科競賽，專門為參加競賽的同學準備了競賽實驗室。

5）鼓勵學生參加大學生創新創業項目和“互聯網+”的實踐。

通過理論和實踐的結合，激發了學生的學習興趣，同時提高了學生的動手能力。學生參加各類學科競賽的積極性也大大提高，參加全國電子設計大賽和四川省電子設計大賽均獲得優異的成績。

2.5 課程考核

2.5.1 理論課程考核

理論課程成績包含平時成績、工程項目成績和期末卷面考試成績。其中平時成績占30%，工程項目成績占10%，期末卷面考試成績占60%。平時成績由超星學習通直接導出，學生可以在期末考試前查看自己的平時成績。平時成績權重設置為：作業，10%，為所有作業的平均分；課堂互動，10%，參與課堂討論、隨堂練習、搶答、討論等都可獲得相應的分數，積分達到300 分為滿分；簽到，10%，總共簽到28 次，滿25 次為滿分；課程音視頻，10%；考試，60%，考試成績包括期中考試成績和章節測試。工程項目成績是組合邏輯電路和時序邏輯電路工程項目的平均成績，這兩章結束各有一次討論課，學生進行工程項目的答辯，教師根據答辯情況以及學生的電路制作情況給出成績，電路制作占50%，答辯占50%。期末試題中基礎知識、基本理論、基本技能題占50%，綜合運用題占30%，提高擴展題占20%。

2.5.2 實驗課程考核

實驗成績由理論教師和實驗教師共同評定。其中理論教師評定的成績占40%，根據學生在課堂上和課后實踐的情況評定，各芯片功能測試情況和各芯片應用情況各占一半。實驗教師評定的成績占60%，根據學生實驗情況評定，實驗教師評定的成績包括平時成績、實驗操作成績和實驗報告成績三部分，平時成績由實驗預習情況、出勤情況及學習表現來評定，占實驗教師評定成績的30%；實驗操作考核時，每位學生為一組，實驗完成后，由實驗教師檢查實驗結果并提問，學生的實驗操作成績由其實驗操作結果和回答問題情況來評定，占實驗教師評定成績的40%；實驗報告成績占實驗教師評定成績的30%。

3 結束語

課程組采用的線上+線下混合教學模式重塑了課堂內容，創新豐富了課堂活動。部分教學內容在線上完成后，可以減少傳統課堂教學的課時，增加具有前瞻性、挑戰性的課程內容。混合式教學便于教師教學的組織和實施，有利于提高學生的學習積極性和主動性，有效地激發學生的學習興趣，讓學生真正參與到學習中來，使學生在課前、課中、課后都忙起來，平時就加強練習，就將知識掌握牢固，而不是等到考前才來突擊，使“學”遠大于“教”。教師選擇這樣的教學方式，學生的學習軌跡可追蹤，學習效果可溯源、可全面掌握。教學實踐證明，該混合式教學模式有效提高了教學質量，綜合了線下傳統教學和線上教學的優點，提高了教學目標的達成度。