數字電子技術線上+線下混合式教學方法研究*

曾菊容

宜賓學院 四川宜賓 644007

0 引言

近年來，由于高等學校本科人才培養方案的調整，專業課學分在減少。對應課程的教學學時也相應地減少了，但教學內容不能減少，那么要在有限的教學學時內保證教學質量，就必須改變教學方法?，F在網絡上有豐富的教學資源，老師可以根據大綱要求向學生推薦一個教學內容和教學方式都適合的教學資源，充分利用學生的空閑時間，培養學生自主學習的能力，課堂教學再與線上學習互補，以此來提高教學效率。

數字電子技術是電子信息類專業的專業核心課程，重點講述邏輯代數基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設計、脈沖波形的產生與整形、A/D 和D/A 轉換器等內容。通過這門課程的學習，學生能夠掌握數字電子技術的基本理論、基本知識和基本技能，具有數字電路分析、設計與調試能力，能激發學生科學創新探索的興趣，并融入“思政”元素，陶冶學生愛國敬業與科技強國的情操。課程教學以持續改進和人才培養產出為導向，并為后續課程學習和將來從事工業控制、電子通信、數字醫療、數據采集等工作奠定基礎。

并且這門課程理論和實踐結合非常緊密，要讓學生能更好地掌握數字電子技術，必須改變傳統的教學方法，突破理論教學時教師賣力講、學生被動聽，實踐教學時老師先演示、學生再模仿的教學模式。在教學改革的探究進程中，隨著省級數字電子技術精品在線開放課程的建設，本文從宜賓學院數字電子技術課程的教學實際出發，探討在該門課程中利用線上+線下混合式教學模式。

1 線上+線下混合式教學方法

線上線下混合式教學方法是通過把線上虛擬課堂教學和線下實體課堂教學兩種教學形式有機結合起來。在課前，學生可以通過線上虛擬課堂學習傳統課堂講授的內容，再讓學生帶著問題走進課堂，教師在課堂上組織學生討論問題，引導學生分析和設計工程項目中的典型電路，體現了學生的主體地位，發揮其學習的主觀能動性。這樣就改造了傳統教學，改變了傳統教學過程中存在的學生學習主動性不高、參與度不高的問題。

混合式教學把傳統教學的時間和空間都進行了擴展，傳統教學是老師在規定的地點和有限的時間里，面對面地向學生傳授知識，學生也必須在相對的時間和空間范圍內完成相應的學習任務。在線教育平臺的核心價值就是運用現代網絡科技，拓展了教和學的時間和空間[1]。學生可以結合自身的實際情況選擇不同的時間和地點進行學習。所以混合式教學模式使得教和學不一定都要在同一個時間和同一個地點發生。

混合式教學能實現優質資源共享，對于同一門課程，在開放的在線教育平臺上聚集了不同院校的在線視頻資源，學生可以選擇適合自己的教學資源，并且能夠很方便地實現老師與學生之間、學生與學生之間的相互交流。但是，課堂教學仍然非常重要，只是教師的職能一定要轉變，教師要指引學生如何利用空閑時間踴躍參與學習；啟發學生主動思考，學會提出問題解決問題的方法，對學生無法理解的問題教師要及時解答。這就改變了傳統教學中老師的主體地位，體現了“以學為中心”的教學理念，提高了學生合作學習和探究學習的能力，更有助于培養學生的創新精神和實踐能力。另外，數字電子技術是一門實踐性很強的課程，教師要鼓勵學生多動手操作，用實踐來驗證理論知識。這樣才能更好地挖掘學生的主動意識和創新意識。

2 基于數字電子技術的線上+線下混合式教學設計

基于數字電子技術的線上+線下混合式教學的線上資源選擇的是宜賓學院省級精品在線開放課程建設成果，即在智慧樹在線教育平臺運行的數字電子技術課程，由曾菊容、高曾輝等教師主講。該線上資源教學資料完善，教學內容豐富，還具有隨堂測驗、課堂討論、單元測驗、課程考核等在線模塊，適合學生學習。

2.1 課堂教學方面

數字電子技術通過整合教學內容，結合Multisim 電子仿真軟件，對每個教學內容進行教學方案設計，用項目驅動教學[2-3]，把基礎理論知識點從前至后分為若干個與實際生活貼近的典型項目，先給出設計要求，然后講解設計中涉及的知識點和相關集成芯片的使用方法，讓學生學會查閱電子元器件手冊，根據器件手冊上的功能表，能正確使用該芯片。讓學生帶著任務學習，再分小組討論實現方案，結合Multisim 軟件仿真驗證設計方案的正確性[4]。通過各個項目，學生可以把所學的知識點關聯起來，體會到課本知識轉化為專業技能，體會能用自己所學解決實際生活問題的喜悅，學以致用，更能激發學生自主學習的能動性和團隊合作能力。比如在講時序邏輯電路時，給學生布置一個12 翻1 的小時計數器的設計項目，在課堂上先給學生講解這個項目涉及的關鍵知識點--小容量計數器實現大容量計數的方法，分別講解串行進位法和并行進位法的實現方法，然后再強調在采用串行進位法和并行進位法時要注意計數器輸出的進位是低電平有效還是高電平有效，如何保證在低位產生進位后的下一個時鐘使高位加一，然后講解如何利用清零端或置數端使計數器跳過一些狀態，實現需要的進制數，給學生講清楚如何尋找清零邏輯或置數邏輯。在講解了項目設計中的關鍵知識點后，就引導學生選擇計數器，然后進行設計，畫出電路圖并仿真驗證電路的輸出狀態是否能實現12 翻1 的小時計數。

2.2 實踐教學方面

在實踐教學方面，舍去了驗證性實驗，以綜合性和設計性實驗為主，讓學生多了解電子技術發展的新技術、新趨勢和新應用[5]；多接受與該課程有關的工程項目實踐訓練，加強學生動手實踐能力，激勵學生的創新思維，增強學生的科學素養和工程意識。在實踐教學中提前至少一周時間布置實驗任務，把實驗室具有的元器件名稱羅列給學生，學生根據任務要求進行邏輯抽象，給出設計思路，選擇合適的元器件，畫出電路原理圖，先進行仿真驗證，仿真能達到設計要求后再在實驗室的試驗箱上進行連線并測試。在測試過程中，教師要引導學生排除調試過程中的問題，讓學生掌握電路調試方法，這樣可以讓學生快速地掌握電子電路設計的理論、方法和技能。比如該門課程的綜合性設計實驗項目中的簡易交通燈設計，交通燈的工作每個同學都很熟悉，要求學生用數字電子技術這門課程講過的中規模集成器件來實現。首先引導學生對該項目進行邏輯抽象，該項目不需要輸入信號，只需要三個輸出信號控制紅、黃、綠三個燈的亮滅，只要接通電源，三個燈的狀態就按照一定規律轉換。然后考慮這個項目涉及知識點，紅燈、綠燈亮的時間需要定時電路實現，定時電路可以用計數器來實現，用到計數器就需要時鐘，那就需要設計一個時鐘產生電路，時鐘產生電路再聯想到用多諧波振蕩器實現。紅、黃、綠三個燈要實現轉換就需要一個控制電路，有了這樣的設計思路，學生就可以選擇相應的器件進行設計，使定時電路和控制電路協調實現設計要求。

2.3 課程思政方面

通過數字電子技術課程的學習，學生可以掌握數字電路設計的相關技術，如果學生僅僅掌握的是技術本身，沒有正確的世界觀、人生觀和價值觀，將來就不會尊重行業規范，也不會對自身家庭負責，更談不上回饋社會，肩負民族希望，擔負歷史使命，甚至還可能會出賣國家利益，給國家和人民造成非常大的損失或危害。所以，教師在教授專業課的同時，需要對學生進行思想政治教育，讓學生在學到專業技能的同時擁有有理想守信念、懂技術會創新、敢擔當講奉獻的精神。比如在講到集成電路的發展史和現狀時，可以針對中美貿易戰，美國對中國企業的打壓，華為迎難而上，提高自主研發能力，面對困難，從而激發學生報效祖國的愛國情懷。在分析觸發器邏輯功能時，觸發器的次態與初始狀態有關，聯系到習近平總書記在十九大報告中指出，在全黨開展“不忘初心、牢記使命”主題教育，用黨的創新理論武裝頭腦，推動全黨更加自覺地為實現新時代黨的歷史使命不懈奮斗。習近平總書記在黨的十九大報告中對于青年一代寄予無限期望和使命擔當，以此引導學生牢記歷史，傳承紅色基因，堅定理想信念，增強守初心、擔使命的思想自覺性和行動自覺性，為實現中國夢做出應有的貢獻。

2.4 課程考核評價體系

線上+線下混合式課程的考核評價體系與傳統的考核評價體系不同，學生的總成績分為線上成績和線下成績兩部分，如圖1所示。線上成績和線下成績又是由過程性的評價和結果性的評價相結合形成，相比傳統的期末考試更復雜。線上成績的過程性評價涉及進度分，也就是根據學生完成線上學習的進度情況來給定成績，進度分占線上成績的50%；另外就是章測試分，也就是要根據學生完成章測試的情況來給定成績，占線上成績的10%；線上部分的結果性評價是線上的期末考試，也就是根據學生在線上完成期末考試的情況來給定成績，占線上成績的40%。線上成績的各項成績都是智慧樹在線教育平臺根據學生學習情況和答題情況自動給出。線下成績的過程性評價是根據學生在課堂上出勤情況、進行項目設計的表現以及積極參與情況，還有實踐操作完成情況來綜合給定成績，占線下成績的40%，而結果性評價主要是通過期末考核，占線下成績的60%。線上成績占學生總成績的30%，線下成績占學生總成績的70%。

圖1 成績分布圖

3 基于數字電子技術的線上+線下混合式教學實施

3.1 利用智慧樹在線教育平臺

學生線上學習資源是在智慧樹在線教育平臺上運行的，充分利用智慧樹在線教育平臺提供的導學、督學和助學等支持性服務，教師和學生都可以安裝智慧樹在線教育平臺的手機客戶端（知到APP），學生有空隨時都可以點開APP 學習，不受時間和地點限制。教師也可以方便地使用手機去查看每個學生的學習情況，包括觀看視頻的進度，完成章測試的情況等等，對于學習進度低于正常值的學生，教師可以在平臺上針對學生發出督促提醒。學生在進行在線視頻學習時，如果遇到有疑難問題，可以在討論區留下問題，同學和教師會就此問題展開討論，互相交流，讓問題及時得以解決，提高學習效率。

3.2 利用指揮教學工具雨課堂

課堂教學時還利用了智慧教學工具雨課堂。雨課堂具有多重功能，可以更好地幫助老師實現導學、督學和助學。比如在課前，教師通過雨課堂發布公告，引導學生進行預習，查閱設計項目中涉及芯片的使用方法、電路設計思路等。在課中，教師通過雨課堂跟學生在課堂上互動，可以隨時掌握學生學習的情況，比如學生可以對任何一個知識點對應的PPT 標注不懂，教師可以隨時看到并及時進行講解。教師還可以通過雨課堂的隨機點名功能對學生進行提問，這樣可以提高學生上課時的專注度，也可以活躍課堂氣氛。在課后，教師再通過雨課堂發布作業及拓展資料等，學生隨時都可以通過手機查看并完成作業。

3.3 合理分布學時，小組合作探究教學模式

基于線上學習的效果，對數字電子技術課程線上、線下教學學時進行了相應的調整，線上學習大約占1/3 的學時，線下課堂教學占2/3 的學時，班上學生按3-4 人組隊學習，組隊時學生先自由組合，然后教師再根據學生的性格、學習能力進行適當調節，使每組的實力相當，實行小組合作探究教學模式。該課程在進行每個教學任務時，采用項目驅動教學，教師在布置任務后，每組同學會就此任務討論項目設計方案，繪制出電路原理圖，在課堂上每組選代表匯報他們組的實現方案，教師進行點評，學生再進行修改，最后通過仿真驗證方案的可行性。每組學生在匯報方案的同時，其他組也要給該組學生評分，教師對每組學生評分，匯報完后根據每組學生的綜合得分進行排名，前3 名給予一定獎勵，以此來激發學生的學習積極性，也可以增加學生的團隊合作能力。

4 基于數字電子技術的線上+線下混合式教學效果

從課堂講課、討論、實踐、考核等教學環節進行數字電子技術課程的教學改革，全面提高了教學效果。形成了集數字電子技術理論教學、仿真實驗、設計性實驗、課程設計、技能培訓為一體的課程體系。在課程內容體系、教材建設、實驗教學改革、現代化教學方法和手段、網絡課堂建設、教師教學水平和學術水平等多方面都有了長足進展。新的教學體系使學生的綜合素質、實踐能力和創新意識得到較大的提升。學生對學科競賽的參與度明顯提高，比如近5年來，學校就有將近50%的學生積極參加全國大學生電子設計競賽和智能小車比賽，獲獎率33%左右。學生申報大學生創新創業大賽和“互聯網+”的比例也在逐年增加。

5 結束語

線上+線下混合式教學方法是通過把線上虛擬課堂教學和線下實體課堂教學兩種教學形式有機結合起來，不僅可以體現教師的引領和督導作用，而且更能激發學生的主觀能動性。該教學方法在數字電子技術課程教學中經過兩年的教學實踐，學生的綜合素質、實踐能力和創新意識得到較大提升，學生對學科競賽的參與度也明顯提高，但還不夠完善，接下來將繼續深入探討混合式教學，以更好地提高教學效果。