线上线下混合式教学模式改革与实践——以“电路理论”课程为例

孙 静，李珍辉，李延平，陈 桥

（湖南工程学院 工程训练中心，湖南 湘潭 411101）

在2018 年6 月召开的新时代全国高等学校本科教育工作会议上，教育部部长陈宝生特别强调：要增加课程难度、拓展课程深度、扩大课程的可选择性，激发学生的学习动力和专业志趣，真正把“水课”变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。［1］由此拉开了中国高校建设一流课程的序幕，掀起了现代课堂教学改革的热潮。目前，传统课堂教学、在线开放课程平台教学、翻转课堂教学、线上线下混合式教学等多种教学模式层出不穷。［2-6］大家公认的好的教学模式应该是将教师“教”的主体作用弱化，而将学生“学”的主体作用强化，即突出“以学生为中心”的“教”与“学”，角色进行调整和凸显。［7］以湖南工程学院“电路理论”课程为例，阐述线上线下混合式教学的初衷、教学设计、评价方式以及教学效果，以期为当代新型教学模式的探索提供一些有意义的参考。

一 线上线下混合式教学模式的实施初衷

“电路理论”课程是电类各专业的专业基础必修课，在大学课程体系中起到承上启下的作用。［8］在学习“电路理论”课程之前，学生需要具备“高等数学”和“大学物理”等基础知识。学生对“电路理论”课程内容的掌握程度，将直接影响其对后续课程（如“模拟电子技术”“信号与系统”“高频电子线路”“自动控制原理”“通信原理”“电机学”等课程）的理解和接受能力。［3］“电路理论”课程围绕电路理论中的经典部分，要求学生掌握电路理论的基本定律、基本定理和基本分析方法，并能够利用这些定律、定理和方法解决较复杂的工程问题。“电路理论”课程内容抽象、方法繁多、计算量大、综合性强，学生在学习过程中总会遇到各种各样的困难。［9］因此，教师应该以学生的“问题”“困难”“困惑”为导向，对实际问题进行分析，思考解决问题的办法，并付诸行动。此外，随着时代的发展和社会的进步，授课对象在不断发生变化，教学模式在不断更新，考核方式被提出新的要求，这些都需要教师转变思想，不断更新教学理念，与时俱进，才能做到因材施教，紧跟时代的步伐。不然学生很容易从“不会学”转为“不想学”，进而产生厌学情绪，不仅会拖累后续课程的学习，甚至有可能导致整个大学的课程学习受到影响。下面将从授课对象、教学模式和考核方式三个方面的变化进行阐述，说明为什么实施线上线下混合式教学模式。

（一）授课对象的变化

湖南工程学院“电路理论”课程的授课学期为大一下学期和大二上学期，授课对象绝大多数是00后。他们从小浸染在数字化的社会里，手机、电脑和网络是他们日常生活的必需品。对于他们来说，信息的获取非常便捷。他们思维活跃、有精力。一旦对某一课程产生兴趣，则有很强的求知欲，就会进入兴趣驱动的个性化学习。这时，他们在日常习惯、思维方式及学习方法上更喜欢主动去思考、去学习，拒绝被动接受。［10］因此，“电路理论”课程的线上自学可以满足他们的需求。另外，00 后的学生们在价值取向、人生选择上更为自我。在课程选择上，如果不感兴趣，则鲜有课前预习的习惯，课堂上即使教师讲解非常清晰，教学进度尽可能放慢，但学生仍然存在听不懂课的现象，学习体验差。“电路理论”课程的学习需要具备“高等数学”和“大学物理”的基础，而这两门课又是学生的学习短板。在授课过程中，一旦用到“高等数学”和“大学物理”相关知识，学生就会存在畏难情绪。这导致“电路理论”课程教学存在教与学之间的能力鸿沟。而学生的课前线上自学，可以达到很好的预习目的，能够提前知道课堂学什么，教师教什么；教师的线下课堂引导，可以说是师生智慧的碰撞，既可以帮助学生答疑解惑，增加知识的广度和深度，又可以激活思维，提高学生的学习兴趣，实现学生创新能力的培养。

（二）教学模式的变化

传统课堂是“以教师为主体”的灌输式教学，大部分时间用于教师教，［10］进行的是单向传输，教师与学生之间的相互交流、相互沟通、相互启发的时间很少，导致课堂沉闷，学生参与度不够，进而导致学生的学习兴趣和学习积极性不高。当前的数字网络时代使得课堂越来越开放，知识和信息可以随时随地获取。这使得教学时间变长，教学空间变大，学习资源更加丰富。但是如果完全摒弃传统课堂教学，采用线上教学方式，虽然可以充分使用线上丰富的教学资源，但存在师生面对面交流缺少，对学生关注、督促不够的缺点。因此，教师需要将线上学习和线下学习进行有效融合，调整教学模式，从填鸭式的知识导向型教学转向研究导向型教学，引导学生从学知识转向解决问题、解释现象和完成项目。

（三）考核方式的变化

课程考核是教学过程的重要环节，既是对学生掌握及运用知识的程度和能力的检查，也是对教师教学能力和教学效果的检验。传统课程考核成绩一般是由平时成绩和期末考试成绩共同决定。平时成绩主要为课堂表现、作业完成情况，衡量指标较少，学生的参与度不明显，缺少全过程、多方位评价。2018 年，教育部印发的“新时代高教 40 条”第 12 条款加强学习过程管理明确规定：加强考试管理，严格过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重。健全能力与知识考核并重的多元化学业考核评价体系，完善学生学习过程检测、评估与反馈机制。这促使考核方式必须发生变化，并且要求更多样、更灵活、更全面。而线上线下混合式教学模式的实施在实现提高教学效果的同时，可以同步实现考核的多样化、灵活性和全面性。

二 线上线下混合式教学模式设计

采用线上线下混合式教学模式，既要不断地完善和发展网络资源，为学生在线学习提供良好的平台，又要重视课堂这一主阵地，使课堂知识与专业能力有机融合。下面将从“线上线下混合式教学模式实施前的准备”和“线上线下混合式教学模式的具体实施”两个方面来进行详细介绍。

（一）线上线下混合式教学模式实施前的准备

1. 线上教学资源的准备。视频是线上教学资源的重要组成部分。针对我校学生实际，以立德树人为根本任务，以应用型人才培养为导向，以开放性的信息技术为基础，以能力培养为主线，重构了线上“电路理论”课程新体系。为了避免学生觉得视频讲解时间过长、内容枯燥，以知识点为基本单元，制作了微课视频。每段视频的讲解时间控制在10 分钟以内。为了激发学生线上学习的兴趣和动力，避免敷衍了事，应付式学习，同时考查学生对所讲知识点的掌握情况，在每段视频的合适位置，设置了弹题，只有回答正确才能继续观看。

调查发现，部分同学看完视频后，喜欢继续通过多媒体课件进行学习，这样可以加深对视频讲解内容的进一步理解，使知识得到进一步巩固。因此，还在平台上传了与视频资源相对应的多媒体课件及其他非视频资源。为了体现课程知识的连贯性和系统化，帮助学生优化思维，使其所学知识思维化、结构化，针对每一章节精心制作了知识导图。

“电路理论”课程的学习离不开习题的训练与强化，不仅可以加强学生对知识的掌握，而且可以提高学生分析、解决实际问题的计算思维能力。为此，我们针对每一章的重难点建立了测验和作业习题库。题库中有选择题、填空题、判断题和计算题。其中选择题、填空题和判断题由系统进行批阅，而计算题则需要人工进行批阅。根据具体情况，计算题的批阅由教师、助教或“生生互评”来完成。如果学生测试或作业没有达到要求的分数，会被系统打回重做，直到满足分数要求。这样的设计，提高了学生做题的严肃性和高效性，取得了很好的效果。除了章节测试和作业，还建设了考试题库，用于学生学完“电路理论”课程后，对其综合能力的考核。考试题库主要由选择题、填空题和判断题组成。试卷的批阅全部由系统完成。

目前“电路理论”课程通过将内容进行整合和拓展，共建有授课视频177 个，视频总时长1 123 分钟，测验和作业的习题总数1 624 道，考试题库总数724道，非视频资源总数133 个。这些线上教学资源建设为线上线下混合式教学模式的实施提供了强有力的支撑。

2. 开课前的问卷调查。为了让老师心中有数，精准施教，在开课之前，先进行问卷调查，了解每个学生的基本情况、学习习惯、前期课程掌握情况以及对各种教学模式的了解程度等；为了让学生心有准备，提早摸索，要把采用的教学模式和所用平台提前告知。问卷调查结果如表一所示。

表一 开课前问卷调查结果 单位：%

（二）线上线下混合式教学模式的具体实施

为了让学生更好地掌握电路理论相关知识，为后续课程的学习打下坚实的基础，通过知识传授、知识内化、知识巩固和知识应用四个阶段来对“电路理论”课程具体内容实施教学（见图1）。在具体实施时，会与国内外最新的科技进展紧密结合，注重基础性与先进性结合，经典内容与现代内容结合，思政元素与专业知识结合，融知识传授、能力培养、素质教育于一体。按照“因材施教”的教学原则，层次化设计教学内容。线上满足学生随时随地自主式学习和协作式学习，线下深入开展启发式、讨论式教学，剖析重难点，解析学术前沿，提高学生解决问题能力和创新能力。无论是线上资源，还是线下授课内容，始终保证课程整体内容的连贯。

图1 教学实施四阶段

目前，我们利用“电路理论”湖南省精品在线开放课程作为线上学习平台，进行了四轮线上线下混合式教学，极大地提高学生主动学习的热情和积极性，为未来的学习夯实基础。在具体实施过程中，一般把每一节课的具体教学组织过程分为以下五步：课前任务导学、课端检测收心、课中能力提升、课尾总结评价和课后分享应用（见图2）。通过五步教学法，形成了教师引导学、学生主动学的良好教学氛围。下面以“电路理论”课程中的重要定理——戴维宁定理为例，来详细阐述上述五步教学法的具体实施内容。

图2 课堂五步教学法

1. 课前任务导学。提前一周，在学习通上发布课程公告，提供课前导读材料。导读材料中详细阐述了学生需要学习的内容以及要完成的任务。这些导读材料一方面提醒学生查漏补缺，提前翻阅资料，补充相关知识点，避免因预备知识不足而跟不上教师上课的节奏；另一方面，可以帮助学生尽快抓住课程内容的重点和难点，自觉进行总结归纳，在线上自主学习或协作学习时少走弯路，达到事半功倍的效果。对于存疑的问题，学生可以发布主题讨论，由同学和老师通过跟帖进行解决，也可以带到课堂，进行现场解决。此时需要准备的教学资源有授课视频、PPT、文档材料，如戴维宁个人简介、戴维宁定理的由来、戴维宁定理的证明等，以及导读材料。

2. 课端检测收心。为了检验学生的线上学习效果，上课伊始，会在学习通上发布小测验。测验题目主要为概念判断题和简单计算题，目的是使学生加深对概念的更深层次理解，纠正概念上的误区。同时可以帮助教师获得学生的预习反馈，明确问题，使课堂的教学设计更具有针对性和精准性。

3. 课中能力提升。通过讲授式、启发式、讨论式、案例式、合作式等多种教学方法，借助超星学习通中的选人、抢答、测验、投票等功能，实现知识的掌握、能力的提升和素质的培养。本环节更侧重于问题的探讨、知识的运用和拓展，避免与线上知识点发生重复。

（1）重难点讲授。通过知识导图（见图3），梳理戴维宁定理的内容，以及有源一端口网络开路电压和等效电阻的计算方法，帮助同学们抓住重点，理顺思路，为复杂电路的戴维宁定理分析夯实理论基础。

图3 戴维宁定理知识导图

（2）“做中学、做中思、做中悟”。“做电路”就是运用电路知识从事电路练习和分析解决问题的实践活动，它是学生理解和掌握电路知识的有效途径，也是发展思维能力和创造性解决问题能力的有效途径。因此，在“电路理论”课程的课堂上，会让学生在“做”中学习，“做”中探索，“做”中思考，“做”中领悟，“做”中体验获取知识的无穷乐趣，以不断地获得新的动力。“做电路”并不仅仅是让学生在练习纸上独自完成，而是采用多种形式：如在学习通上发布“抢答”活动，由最先抢到的同学到黑板上进行解题；或者选择两组同学，进行团队PK 答题；或者采用随机选人答题；或者采用投票答题。多种形式的答题模式，不但增强了教学吸引力，提高了学生注意力，而且激活了课堂活力，提高了学生的参与度和学习兴趣。

（3）探究研讨，共同进步。在“做电路”的过程中，老师会不时设置问题，展开讨论。如电路如图4 所示，在求开路电压Uoc和等效电阻Req时，50V 电压源要不要去掉？再如，在求等效电阻时，什么情况下用外加电源法？什么情况下用开路电压-短路电流法？外加电源法求等效电阻时，是加电压源计算简单，还是加电流源计算简单呢？等等。老师不断设疑，学生进行相应的讨论、回应，使对问题的理解更加透彻，加深了对知识的掌握，完成了知识的内化。

图4 讨论电路图

（4）仿真演示，形象直观。为了让学生对戴维宁定理有一个直观的认识，进一步加深印象、增强理解，要求学生采用Multisim软件来对图5所示的电路及其戴维宁等效电路进行仿真，看两种电路所测的6Ω 电阻两端的电压是否相等？这时学生首先需要把图5的戴维宁等效电路求解出来，然后利用Multisim 软件分别对图5原电路及其戴维宁等效电路进行仿真。仿真完成后，会邀请学生在大屏幕上展示仿真结果，分享仿真过程，交流仿真体验。这一方面培养学生独立思考问题的习惯，另一方面培养学生就实际电路问题和班级同学与老师进行有效沟通和交流的能力。

图5 电路图

4.课尾总结评价。（1）对本次课所授知识点进行总结，使知识得到巩固深化。戴维宁定理的内容为任何一个线性含源一端口网络，对外电路来说，总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换；此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压Uoc，而电阻等于一端口的输入电阻（或等效电阻）Req。利用戴维宁定理分析问题的步骤是断开待求支路；求开路电压；求等效电阻；画戴维宁等效电路；接上待求支路，求需求的量。（2）开展问卷调查，让学生对教学进行评价。所有同学认为学习戴维宁定理很有用，教师的线下讲课可以帮助他们理解、掌握戴维宁定理。96.7%的同学认为课堂活跃，营造了一个鼓励交流思想和观点的氛围；90%的同学认为课堂讨论的问题具有挑战性。通过问卷调查结果，可以帮助教师持续改进教学内容、教学方法和教学手段，为同学们呈现更加精彩的课程。

5.课后分享应用。（1）在学习通上布置作业。学生通过完成作业，使知识得到进一步巩固，同时提高学生独立思考、分析问题、解决问题的能力。（2）引入戴维宁定理在光伏发电中的应用工程实例，让学生去深入探索，并分组撰写课程报告。鼓励学生将课程报告上传到讨论区供同学讨论学习。通过分享应用，让学生知其所学，学以致用。立足专业及行业领域，培养学生成为具有国际视野、家国情怀的高层次应用型人才。

三 线上线下混合式教学考核方式

对于“电路理论”课程，课程成绩不再是由一次期末考试来决定，而是综合多个环节进行评价。本课程成绩由平时成绩和末考成绩组成。按照学校相关规定，平时成绩占总成绩的40%，末考成绩占总成绩的60%。其中平时成绩又有线上考核和线下考核构成，具体分配比例如图6 所示。线上考核占50%，分别是10%的学习时长、10%的主题讨论、10%的单元作业、10%的单元测试和10%的线上考试。线下考核的50%则包括10%的课堂考勤、20%的课堂互动和20%的课程报告。多轮实践表明多环节综合评价并没有给学生增加烦琐的学习任务，而是引入学习过程管理的质量监控节点，健全能力与知识考核并重的多元化考核评价体系，可以有效抑制学生的拖延及惰性；是一种更加科学的考核方式，是学生整个学期学习成果的真实写照；不仅能激励学生主动学习，而且能促使教师开展更有针对性的教学活动。

图6 综合多个环节的课程考核

四 线上线下混合式教学的课程评价及改革成效

在课程结束时，针对所授课班级进行了问卷调查，92.7%的同学认为线上线下混合式教学模式有助于教学效果的提高，83.6%的同学觉得线上线下混合式教学模式比传统的课堂讲解的教学方式更好。

在“电路理论”课程综合成绩出来后，对线上线下混合式教学班级的考核分数分布进行了统计（见图7）。80 分以上的同学共47 人，占了全班总人数的69%；同时与传统课堂教学的班级进行了对比，传统课堂教学班级80 分以上的同学，只有24 人，占了全班总人数的37.5%。结果表明，线上线下混合式教学模式下的学生学习效果更好，即线上线下混合式教学模式充分调动了学生的学习积极性和主动性，取得了很好的教学效果。

图7 线上线下混合式教学模式与传统课堂教学模式的学生成绩对比

五 结语

从教学模式改革的初衷、教学模式的设计、综合性考核方式以及教学评价与成效四个方面进行阐述，提出具体教学组织过程的五步教学法和综合多个环节的课程考核方式。实践表明，“电路理论”课程的线上线下混合式教学模式的实施保证了授课时间，使得授课内容兼顾经典性、前沿性和时代性，培养了学生主动获取知识、探索知识的积极性，帮助其养成独立思考、敢于质疑的学习习惯，取得了很好的教学效果。本线上线下混合式教学模式可以作为其他课程教学改革的借鉴。