数字电子技术线上+线下混合教学改革实践*

王秀碧 曾翔 刘永春 黄晓莉 李晓花

四川轻化工大学物理与电子工程学院 四川自贡 643000

0 引言

数字电子技术课程是电子信息、电气、计算机类专业重要的专业基础课，是衔接前导基础课和后续专业课的桥梁，对培养职业能力起主要支撑作用[1]。互联网时代，学生的学习行为发生了巨大的变化，如：知识的获取途径多元化，上课不是唯一途径；习惯图像刺激，不习惯阅读长篇文字；注意力持续时间短，不习惯长时间坐着听讲；喜欢一心多用，热衷移动产品，更容易接受并尝试新事物。传统的“多媒体+黑板”的满堂灌教学模式，是言者谆谆，听者藐藐，使“学”远远小于“教”。线上教学可以突破时间和空间的限制，便于学生随时随地进行学习，可以丰富课堂教学内容，营造良好的教学氛围，可以培养学生自主学习的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力；单纯的线上教学不足的地方体现在教师对学生的学习效果掌握有限，缺乏教学过程动态管理，不能针对学生的学习状况及时调整课堂讲授的内容和进度，线上教学因师生时空分离而无法实时监管。采用线上+线下混合式教学则可以满足教师不断追求教学卓越，为学生创造出有意义的学习经历，激发学生的学习兴趣与学习动力，帮助学生进入深层次学习的教学需求，使教师成为学习经历的设计者、学生学习的引导者，而不只是教书匠。本文提出了建立一个核心目标（激励学生“参与式学习”），建设二元融合体系（“线上+线下”），统筹三阶段学习任务（“课前+课中+课后”），形成“123”混合式教学新模式的观点。

1 课程主要内容及教学目标

课程主要内容：掌握逻辑代数的运算及逻辑函数化简方法；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路的特点和常用参数；掌握小规模、中规模组合和时序逻辑电路的分析和设计方法；掌握各类触发器、大规模存储电路的工作原理及应用；掌握脉冲波形的产生和整形；理解DAC、ADC 工作原理。

教学目标：通过理论和实验教学，使学生掌握数字电路的典型分析和设计方法；通过综合性实验、实训、电路制作，培养学生的综合应用能力和团队协作能力；使学生具有分析和排除小型数字系统故障的能力，能将数字系统的分析和设计知识灵活应用于后续专业课学习中[2]。

2 混合式教学模式

本文分别从课前准备、线上+线下混合教学、课后巩固、考核评价四方面阐述混合式教学模式的具体实践。线上教学采用超星学习通教学平台，设计了有效的线上线下教学融合体系，达到激励学生进行“参与式学习”的核心目标。

课程组分别对电子信息工程2019 级5-8 班、电子科学与技术2020 级1-2 班和电子信息工程2020 级1-4 班进行了两个学习周期的教学改革实践；总学时为72 学时，其中实验16 学时，由实验教师完成；理论56 学时，其中16 学时为线上教学，40 学时为线下教学。

2.1 参与式学习

参与式学习就是让学生成为课堂活动的主体，通过教师正确的课堂引导，让学生发现知识，进行更深入的思考，从而极大地调动学生的学习积极性和主动性，激发学生的学习兴趣，让学生在课堂活动中化被动为主动，全身心地投入课堂学习的各个环节中，有效提高教学效率。参与式学习能够让学生在“参与”的过程中减少不必要的紧张，变得轻松活跃，从而形成良好的课堂氛围。渐渐地，师生关系、生生关系会变得越来越亲密，班级团结也得以逐渐加强[4]。本次教学改革以激励学生进行“参与式学习”为核心目标，提高了学生在课堂活动中的参与性。

2.2 课前线上+线下准备

超星学习通平台功能选择。超星学习通包含活动、统计、资料、通知、作业、考试、讨论、管理等教学模块。通过教师团队管理组建教学团队，实现资源共享；通过班级管理，建立班级，从学生库里添加学生到班级里，添加到班级里的学生就能随时进行知识点的学习，课前课后都可观看相应的教学视频进行预习或复习。

课前教师教学资源准备。课前，教学团队对教学进行了精心设计，将知识点进行分解，修改课件，录制视频；按照章节将知识点划分为一系列最小知识单元，方便课堂上教师教和学生学的同时，也可以满足学生利用课后的碎片时间自主学习基础知识，理论部分录制了102 个视频。利用多年积累的教学资源编写题库；对题库进行分类管理，以满足不同层次学生的需要；丰富了课程线上资源建设并在超星学习通上建课。课前精心设计实践教学内容，实践教学分为基础练习、实验教学、课程设计、开放实验项目、学科竞赛和大学生创新创业项目、实验中各类仪器仪表的使用，以及综合性实验，录制了8 个视频；利用面包板进行实践练习，录制了3 个视频。

课前教师布置任务：每次课的前一天通过通知模块布置学习任务，并在讨论区提出思考题；学习组合逻辑电路这一章前，教师布置任务，让学生设计如病床呼叫系统、三人表决器等工程项目，学习时序逻辑电路这一章前，让学生设计4 人抢答器和电子秒表等工程项目。

课前学生准备内容：学生根据教师布置的学习任务，通过线上视频及课前思考题进行线上学习，并完成相应的通关测试题和作业库中的基础题，将学习效果反馈给教师；根据教师布置的工程项目查阅资料，确定设计方案，得到设计框图，以便在该章节的学习中逐步完善工程项目的设计。

2.3 课中线上+线下融合

2.3.1 课中理论线上+线下融合

进行线上教学的时候，教师首先组织学生学习超星学习通平台指定的教学任务，然后利用活动模块，让学生进行抢答、随堂练习、主题讨论等，学生回答问题有加分，在讨论区积极互动有加分，以此来充分调动学生的积极性。如果学生在上课时间没有完成线上学习内容，还可在当天随时随地抽其他时间完成。基础稍差的学生可以反复观看视频，这样就能满足不同层次学生的学习需求。进行线下教学的时候，教师根据同学们线上自主学习的情况以及上次课堂学习的学习效果确定讲课内容，进行重难点讲解，布置相应的课堂作业、课后作业，以及作业库中的综合题；对课堂知识做举一反三的延伸，适当提高课程难度，并布置一些提高题供学生选做；分组讨论，让学生对课前布置的工程项目分小组进行讨论。

2.3.2 课中理论与实践相结合

课中将理论和实践相结合，将学生分成3 人一组，每组学生发放一套实践需要的元器件和材料（包括40 多种集成电路芯片、电阻、电容、二极管、三极管等分立元件和带电源模块的面包板等），学生在课堂上和课间利用带电源模块的面包板，用充电宝供电，可以搭建简单电路，进行芯片的功能测试。这加深了学生对芯片功能的认识，提高了其学习兴趣。

2.4 课后线上+线下融合

2.4.1 课后理论线上+线下融合

学生可以通过线上视频回看、作业、答疑、各类测试等复习巩固课程内容[3]。为满足不同层次学生的需求，课程组编写了各类作业和测试题放在超星学习通平台的作业库和试题库中，丰富了线上资源。其中，通关测试题为选择题和判断题，测试学生对基础知识和基本概念的理解，每一次课（2 学时）结束时，教师发布通关测试题，并规定学生在5 ～10 分钟内完成，系统自动批改，教师可及时了解学生的学习情况。在重难点章节设置课后作业，主要测试学生对典型电路功能模块的分析和设计应用能力，根据测试结果确定是否需要调整课堂讲授的内容和进度。提高题的难度较大，可供学习能力和综合应用能力强的学生选做，以满足其深层次学习的需求。章节测试题覆盖本章主要知识点，每章教学结束后，教师根据实际情况安排章节测试，使学生进一步复习巩固每章内容。半期考试题则覆盖课程前半部分的知识点，当课程进行过半，即学完组合逻辑电路后，则进行半期考试，测试学生对相应知识点的掌握情况，为后面学习时序逻辑电路打下坚实的基础。在线各类习题及测试题，学生可随时随地方便地查看参考答案，便于其查缺补漏及各阶段的复习巩固。

2.4.2 课后理论与实践相结合

数字电子技术是一门实践性非常强的专业基础课，课程组精心准备了多种实践形式。

1）课后设计和搭建电路。课后学生仍然可以利用带电源模块的面包板，用充电宝供电，在图书馆、教室或寝室任何地方设计和搭建功能更丰富的电路，熟悉各集成电路的应用。

2）实验教学。安排专业实验教师担任实验教学教师，教学内容包括综合性实验、设计性实验，以及常用仪器仪表的使用。

3）在开放实验室完成工程项目。学生可以在开放实验室进行电路制作，可先在课后完成工程项目的电路设计，并利用MULTISIM 仿真验证设计的正确性，然后在开放实验室完成电路制作并调试其功能，完成工程项目。

4）在竞赛实验室学习。学校鼓励学生参加各类学科竞赛，专门为参加竞赛的同学准备了竞赛实验室。

5）鼓励学生参加大学生创新创业项目和“互联网+”的实践。

通过理论和实践的结合，激发了学生的学习兴趣，同时提高了学生的动手能力。学生参加各类学科竞赛的积极性也大大提高，参加全国电子设计大赛和四川省电子设计大赛均获得优异的成绩。

2.5 课程考核

2.5.1 理论课程考核

理论课程成绩包含平时成绩、工程项目成绩和期末卷面考试成绩。其中平时成绩占30%，工程项目成绩占10%，期末卷面考试成绩占60%。平时成绩由超星学习通直接导出，学生可以在期末考试前查看自己的平时成绩。平时成绩权重设置为：作业，10%，为所有作业的平均分；课堂互动，10%，参与课堂讨论、随堂练习、抢答、讨论等都可获得相应的分数，积分达到300 分为满分；签到，10%，总共签到28 次，满25 次为满分；课程音视频，10%；考试，60%，考试成绩包括期中考试成绩和章节测试。工程项目成绩是组合逻辑电路和时序逻辑电路工程项目的平均成绩，这两章结束各有一次讨论课，学生进行工程项目的答辩，教师根据答辩情况以及学生的电路制作情况给出成绩，电路制作占50%，答辩占50%。期末试题中基础知识、基本理论、基本技能题占50%，综合运用题占30%，提高扩展题占20%。

2.5.2 实验课程考核

实验成绩由理论教师和实验教师共同评定。其中理论教师评定的成绩占40%，根据学生在课堂上和课后实践的情况评定，各芯片功能测试情况和各芯片应用情况各占一半。实验教师评定的成绩占60%，根据学生实验情况评定，实验教师评定的成绩包括平时成绩、实验操作成绩和实验报告成绩三部分，平时成绩由实验预习情况、出勤情况及学习表现来评定，占实验教师评定成绩的30%；实验操作考核时，每位学生为一组，实验完成后，由实验教师检查实验结果并提问，学生的实验操作成绩由其实验操作结果和回答问题情况来评定，占实验教师评定成绩的40%；实验报告成绩占实验教师评定成绩的30%。

3 结束语

课程组采用的线上+线下混合教学模式重塑了课堂内容，创新丰富了课堂活动。部分教学内容在线上完成后，可以减少传统课堂教学的课时，增加具有前瞻性、挑战性的课程内容。混合式教学便于教师教学的组织和实施，有利于提高学生的学习积极性和主动性，有效地激发学生的学习兴趣，让学生真正参与到学习中来，使学生在课前、课中、课后都忙起来，平时就加强练习，就将知识掌握牢固，而不是等到考前才来突击，使“学”远大于“教”。教师选择这样的教学方式，学生的学习轨迹可追踪，学习效果可溯源、可全面掌握。教学实践证明，该混合式教学模式有效提高了教学质量，综合了线下传统教学和线上教学的优点，提高了教学目标的达成度。