基于O2O混合教學模式的研究與探索

摘要：“高頻電子技術”課程涉及的電路原理、參數及公式冗余枯燥，加之課時壓縮，學習難度大，導致學生在學習過程中缺乏獨立思考能力，知識面斷層現象較為嚴重。因此，隨著社會的發展需求不斷上升以及知識技能的更新迭代等，對大學生能力素質要求越來越高，傳統的課堂教學模式已不能滿足大學生的培養需求。針對上述問題，文章提出了一種基于線上線下O2O混合式教學模式并付諸實施，教學效果得到改善。該混合式教學結合“高頻電子技術”的課程特點，將波形仿真及實踐電路有效地融入理論課程，使理論分析與實踐應用相輔相成，并結合理論輔導答疑、組織討論、交流互動等環節，有效地解決了理論上的冗余性、實踐的匱乏性等問題，達到了多元一體化的教學效果，使學習體驗由“學無所用”轉變為“學有所用”，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：高頻電子技術；混合式教學；多元一體化

中圖分類號：G64 文獻標志碼：A

0 引言

2015年教育部發布的《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》指出：要立足國情建設在線開放課程，推動信息技術與教育教學深度融合，全面提高教育教學質量。2017年教育部在復旦大學召開高等工程教育發展戰略研討會并形成共識，認為世界高等工程教育面臨新機遇、新挑戰，我國高等工程教育改革發展已站在新的歷史起點，要求各高校加快啟動“新工科”建設。2018年3月15日，教育部發布《教育部辦公廳關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》，對高等工程教育改革提出了更新更高的要求。2019年，中共中央、國務院印發《中國教育現代化2035》，指出著力構建基于信息技術的新型教育教學模式，促進信息技術與教育教學深度融合，逐步實現信息化教與學應用的師生全覆蓋［1］。

結合教育部提出的課程要求和“高頻電子技術”課程特點，該教學設計在線上線下（Online to Offline， O2O）混合教學模式的改革研究中，通過線上課堂進行知識點講授與擴展，線下將理論知識深入拓展、波形仿真和實踐應用電路融為一體，從多個角度激發學生對理論知識的積極思考，提高學生對專業知識學習的能動性［2］。在O2O混合教學模式的前提下，該教學研究將理論知識融入調幅、調頻等無線電收發系統的實例設計中，旨在提高學生的學習興趣，同時增強學生對專業技能的深層理解能力和實踐應用能力，發揮學生的創造性思維，提升學生的深層實踐設計能力和思維創新能力，以達到理論和實踐同步提升的教學效果。

1 學情分析

1.1 課程概述

“高頻電子技術”課程是一門以無線電技術為基礎的專業必修課程，共48學時，主要面向電子信息工程、通信工程等專業。該課程需要數學、電路基礎、信號分析等內容做支撐，因此先修課程主要包括“高等數學”“模擬電子技術”“信號與系統”等課程。課程內容主要講授無線電基礎知識，以模擬通信系統中的發射機與接收機為主要板塊，涵蓋了通信系統基礎、小信號選頻放大器、高頻功率放大器、高頻正弦波振蕩器、幅度的調制與解調電路及角度的調制與解調電路等內容，為后續的通信類課程奠定基礎［3］。

1.2 解決問題

1.2.1 理論方面

“高頻電子技術”課程涉及的數學公式、參數特性、專業術語等種類繁多，加之本課程的教學內容抽象，缺乏直觀性，學生僅憑線下課堂一次性接受的知識難以理解，遺忘率較高。隨著課程內容的深入與擴展，部分學生在課程學習過程中“吃力感”愈加明顯，知識面斷層現象較為嚴重，最后導致對本門課程的學習體驗上升到“無力感”［4］。

1.2.2 實踐方面

實踐教學環節多以基礎的驗證性實驗為主，難以激發學生的學習興趣，缺乏實踐應用方面的訓練，導致學生在學習過程中缺乏獨立思考意識，不利于培養學生分析和解決實際問題的能力［5］。

2 教學設計

文章所研究的教學改革重點問題是將高頻電路理論基礎、仿真設計和實踐應用電路等部分通過線上與線下混合教學的方式融為一體，從多個角度對學生進行專業能力培養，混合模式結構如圖1所示。

線上課堂的主要任務是將錄制的微課利用超星學習通平臺定期向學生推送課程知識點及練習題，使學生初步掌握課程研究的一些基本概念、公式及電路特性等，微課推送內容以基礎知識為主，通過練習題及作業進行檢測總結。線下課堂的任務包括對課堂知識重點問題的梳理與擴展、主要信號的波形仿真設計以及實踐電路的設計應用等內容，以學生綜合能力提升為主要任務，做到理論、仿真與實踐相結合，提高學生學習興趣，培養學生的實踐設計能力和創新思維意識。其中，微課、作業練習、知識點梳理擴展部分主要用于解決理論知識點的冗余性問題，目的是使學生在理論學習過程中對知識具有“獲得感”；仿真設計和應用實踐部分用于解決實際問題，目的是增強學生的實驗實訓能力，使學生在課程設計過程中獲得“成就感”。

2.1 課程資源建立

2.1.1 微課錄制

微課錄制平臺采用的是課桌App軟件，此App軟件可以方便地把需要講解的圖片、課件導入平臺，同時具有語音錄制和手寫等功能。微課錄制好后，教師按課程時間點定時發布到超星學習通的班級群中，提醒學生準時參加線上學習，統計學生觀看情況。

2.1.2 習題庫建立

該教學設計根據各章節知識點分布和學生對知識點的掌握程度等情況建立習題庫，習題庫主要分為課堂練習和課后作業，教師按照教學進度發布到學生的交流群中，根據學生習題和作業的完成情況給定分數，按比例計入平時成績。

2.2 線上課堂

線上平臺以超星學習通為主，用于實現學生簽到、微課推送、隨堂練習、監測學生在線情況等。課后教師可以與學生實時聯絡溝通，便于管理。

由于“高頻電子技術”課程的電路研究方法及實踐性要求較高，各高校對于課程要求的側重點有一定的差異，教師針對課程中涉及的電路系統參數計算、原理分析及實用電路應用等內容自制了課件。為了增加課程內容的直觀性和靈活度，課件盡量減少羅列文字、公式等內容，主要以圖例內容為主，如原理框圖、仿真圖和電路圖、實物圖等。根據課件內容提前錄制好微課，微課主要以每章的重要知識點為主，每個微課盡量不超過15 min。對于同學在線上提出的一些理論系統研究、電路工作原理分析及公式計算等較為煩瑣的問題，教師可針對性地利用課桌App單獨錄制微課進行講解，實時為學生答疑解惑。

練習檢測是線上教學不可或缺的一部分，可以幫助學生鞏固微課上所學的知識點。教師根據教學內容布置練習題及作業，通過超星學習通發布到班級群里，要求學生在規定時間內作答，對學生作答情況進行統計，以了解學生對課程知識點的掌握情況，再進行有針對性的輔導。

2.3 線下課堂

2.3.1 設計流程

線下課堂以“高頻電子技術”課程所講授的基礎電路為主線，在對高頻課程知識點的梳理擴展過程中分別融入基本功能電路、調制信號波形頻譜的仿真與電路設計及應用實踐電路設計等內容，形成理論與實踐一體化教學，線下課堂教學流程如圖2所示。

該教學設計的知識點分布以通信基礎、基本電壓、功率放大電路及振蕩電路為主線，再延伸至收發設備的核心技術即調制與解調電路設計等內容，教師對線上平臺微課推送的各知識點內容進行深入分析、拓展與歸納總結，同時引入高頻電子基本功能電路至線下課堂，做好理論知識與實踐電路的有機結合，采用啟發、舉例、引導等教學手段，提高學生對課程內容的理解能力。

2.3.2 設計實例

在通信系統中，調幅技術作為信息無線傳輸的基礎，是“高頻電子技術”課程最為重要的教學內容和技術基礎。以調幅電路為例，在前期理論基礎上，該教學設計融入了調幅信號波形頻譜仿真、實驗電路和實訓項目。

（1）調幅波形與頻譜仿真設計。

該設計利用MATLAB仿真軟件對調幅信號的波形和頻譜進行仿真，可根據教學要求將仿真結果展示到課堂上，便于學生更直觀地理解和掌握調制信號特性，為實踐課堂提供理論支撐，仿真流程如圖3所示。

其中，主程序主要功能是用來設置調幅信號基礎參數值，通過直流、調制信號和載波信號形成調幅波信號，通過設置調幅度ma的值調整調幅波包絡參數；頻譜子程序主要是將輸入的時域信號通過傅里葉變

換轉化為頻域信號，對頻譜的幅度值進行修正，使其頻譜輸出更為準確。

（2）實驗電路設計。

根據調幅基本原理和波形產生方式，系統設計了以MC1496相乘器為核心的調幅電路，可以實現信號的調幅控制，具有較優良的調制性能，調幅電路如圖4所示。

其中，MC1496為雙差分對模擬相乘器，R7、R2構成電源分壓電路，為MC1496內部的晶體管Q1、Q2、Q3、Q4基極提供合適的偏壓，負電源通過Rp、R1、R3、R5和R6的分壓為MC1496內部的差分對管Q5、Q6基極提供偏壓，同時調節Rp可以調節電路輸入直流分量UQ，Ry為MC1496乘法器2、3端引腳的擴展電阻，可以擴展1、4端輸入信號燈線性動態范圍。載波信號Uc通過耦合電容C1、C3及R4加到乘法器的輸入端8、10腳，調制信號UΩ通過耦合電容C2、R5和R6并與直流分壓UQ疊加后加到乘法器另一個輸入端1、4腳，輸出信號由6、12腳經過耦合電容C4、C5輸出。

（3）應用實踐。

應用實踐是在理論知識講授的過程中引入實驗電路，便于學生理解高頻系統理論，達到理實一體化的教學效果。在此基礎上，該教學設計引入實踐技能訓練環節，通過高頻電子項目系統，如對講機收發系統設計、AM調幅收音機系統設計、無線藍牙音響系統等實訓項目，提高學生的實踐應用能力。實踐技能訓練環節實行“深入淺出”原則，“深入”指原理講授中教師由實物功能展示，然后深入內部電路組成及工作原理進行系統分析，再由電路結構細化到系統主要組成元件的特性分析；“淺出”指實踐操作過程中學生由基本元件的識別與功能測試，擴展到電路焊接與功能調試，再組裝成實物作品。

3 教學活動的組織及實施情況

3.1 小組討論

根據課堂內容設置問題，教師安排同學分組討論。問題類型分為2種，一種是高頻電路知識問題，以設計類題目為主，提高學生的理論分析和實踐設計能力；二是以當前無線通信方面的熱點話題為主，提高學生的專業素養和前瞻性。小組討論完畢后給出結論，教師根據結論進行歸納與總結。

3.2 翻轉課堂

任務布置：由教師發布翻轉任務和要求，根據高頻電路系統的單元組成和實現功能，分配給同學進行各功能單元的角色扮演任務，每個同學要描述自己角色的特性和在電路系統中的作用，所有同學共同協作模擬完成系統功能的實現過程。

目標：通過角色扮演的課堂翻轉形式，提高學生學習興趣，發掘學生自由發揮能力，培養學生的溝通表達能力及團結協作意識，同時為實踐電路做好知識鋪墊。

以調幅系統為例，通過調幅模型使學生更直觀地了解調幅電路的組成結構，通過各信號的流圖使學生更容易理解波形變換過程，通過各信號的頻率分量展示調制過程中頻譜搬移過程。

課堂翻轉環節：根據調幅電路模型組成及特點分配翻轉任務，由幾名同學分別扮演調制信號、載波信號、乘法器、濾波器等角色，每個同學要描述自己角色的特性和在系統中的作用，共同協作模擬完成信號的幅度調制過程。

目標：使學生了解調幅特性的同時，培養學生的表達能力及團隊合作意識。

3.3 實踐課程環節

實踐課程環節實行“深入淺出”原則，以調幅收音機實訓項目為例，“深入”是教師在原理講授中，首先展示調幅收音機接收電臺信號的功能，再深入到收音機系統的內部結構、電路組成及工作原理分析，最后細化到如高頻晶體管、中周、可調電容等元件特性分析；“淺出”是在實踐操作過程中，學生通過對收音機系統基本元件的識別與功能測試，擴展到電路焊接與功能調試，最后組裝成實物作品。

4 課程評價與改革成效

4.1 課程評價

該教學設計采用多元化考核形式，主要包括學生的課堂表現與活躍度、作業出勤、電路實踐設計及期末考核等情況，其中期末考核試題以綜合設計類題目為主。

總成績=平時成績×50%+末考成績×50%。

平時成績=作業考勤（含出勤、線上作業練習等）×15%+課堂表現（以線上平臺與線下課堂活躍度為主）×15%+實踐技能×20%（包括基礎實驗和實訓作品完成情況）。

通過督導、專業負責人及專業教師等不同評價主體對該課程的內容設置、教學過程、教學方法、考核方法等方面進行評價，同時教師定期向學生推送調查反饋問卷，了解該教學模式的不足和缺陷，虛心聽取學生意見，根據反饋情況對教學模式和方法進行不斷地改進和優化，真正做到以學生為中心。

4.2 改革成效

通過線上線下混合教學，該教學設計提高了課堂利用率和學生對“高頻電子技術”課程的學習效率，增強了學生對專業課程的學習興趣，培養了學生的獨立思考能力，具有一定的改革成效。

4.2.1 理論方面

該教學設計從理論上拓展了學生對高頻電子技術課程理論知識的學習廣度與深度，增強了理論知識的理解能力和應用能力；從實踐上提高了學生對高頻應用電路的設計能力和解決實際問題的能力，具備較高的專業素養和工程素質。

圖5為傳統教學模式和混合教學模式成績對比圖，其中傳統教學模式班級總成績的平均分為69.7分；混合式教學模式班級總成績的平均分為77.2分，相比于傳統教學模式，總成績平均分增加了7.5分，及格率提高了10%，具有一定的改革成效。

4.2.2 實踐技能方面

該教學設計理念實現了理論結合實踐、實踐促進比賽、比賽反饋于課堂的教學閉環設計，學生的電子制作設計能力和創新實踐能力有了顯著提高，為培養應用型z68anuQtXRCNAb2W1AkWBSBK+qL0kSE5/w7X/Y/CGEY=技術人才做好基礎建設。

混合式教學班級的學生在“挑戰杯”大學生創業計劃競賽、“互聯網+”全國大學生創新創業大賽、“華為杯”物聯網設計競賽、“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業人才大賽、“博創杯”全國大學生嵌入式人工智能設計大賽等比賽中獲得獎項的等級和數量都有了明顯提升，為學生畢業后實現高質量就業奠定基礎。

5 結語

在理論教學中，O2O混合式教學模式綜合了線上微課檢測、線下要點梳理擴展等部分，分階段提升了學生對高頻電子知識的掌握程度和技術素養，使學生在“高頻電子技術”課程的理論學習過程中由“吃力感”過渡為“獲得感”；在實踐教學中，該教學設計將仿真、實驗電路設計引入課堂教學，融入實踐技能訓練項目，實現了原理分析、電路設計、焊接、調試等方面的綜合訓練，在實踐實訓過程中使學生從“厭倦感”轉換為“成就感”，為電子設計競賽提供實踐基礎。

參考文獻

［1］姜華，姜銳.基于在線開放課程的O2O混合式教學模式的設計與應用研究［J］.職業技術，2021（9）：69-75.

［2］崔陽，何召蘭，安欣.基于O2O教學模式的電子技術課程改革與實踐［J］.高教學刊，2018（18）：123-125.

［3］沙楠，郭明喜，高媛媛.線上線下混合式教學模式探索與實踐［J］.高等教育研究學報，2022（4）：69-72.

［4］金偉正，李超，王曉艷.“高頻通信電子線路”慕課課程建設與實踐［J］.電氣電子教學學報，2020（6）：48-52.

［5］張振紅.“線上線下、虛實融合”的高頻電子線路實驗教學模式研究與實踐［J］.長治學院學報，2021（5）：97-101.

Research and exploration based on O2O mixed teaching model： taking the course

“High-frequency Electronic Technology” as an example

Abstract： The circuit principles， parameters and formulas involved in “High-frequency Electronic Technology”courses are redundant and boring. Coupled with the compression of class hours， it is difficult to learn， which leads to the lack of independent thinking ability of students in the learning process， and the phenomenon of knowledge surface fault is more serious. Therefore， with the rising demand for social development and the updating and iteration of knowledge and skills， the requirements for college students’ ability and quality are getting higher and higher， and the traditional classroom teaching mode can no longer meet the training needs of college students. In view of the above problems. In this paper， a hybrid teaching model based on online and offline O2O was proposed and put into practice， and the teaching effect was improved. Combined with the curriculum characteristics of “High-frequency Electronic Technology”， this hybrid teaching effectively integrates waveform simulation and practical circuits into theoretical courses， so that theoretical analysis and practical application complement each other， and combines theoretical counseling and answering questions， organizing discussions， communication and interaction， effectively solving the problems of theoretical redundancy， lack of practice， etc. It achieves the teaching effect of multiple integration and makes the learning experience change from “learning without use” to “learning with use”， which has certain promotion value.

Key words： “High-frequency Electronic Technology”; blended teaching; multiple integration