数字电子技术线上+线下混合式教学方法研究*

曾菊容

宜宾学院 四川宜宾 644007

0 引言

近年来，由于高等学校本科人才培养方案的调整，专业课学分在减少。对应课程的教学学时也相应地减少了，但教学内容不能减少，那么要在有限的教学学时内保证教学质量，就必须改变教学方法。现在网络上有丰富的教学资源，老师可以根据大纲要求向学生推荐一个教学内容和教学方式都适合的教学资源，充分利用学生的空闲时间，培养学生自主学习的能力，课堂教学再与线上学习互补，以此来提高教学效率。

数字电子技术是电子信息类专业的专业核心课程，重点讲述逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计、脉冲波形的产生与整形、A/D 和D/A 转换器等内容。通过这门课程的学习，学生能够掌握数字电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，具有数字电路分析、设计与调试能力，能激发学生科学创新探索的兴趣，并融入“思政”元素，陶冶学生爱国敬业与科技强国的情操。课程教学以持续改进和人才培养产出为导向，并为后续课程学习和将来从事工业控制、电子通信、数字医疗、数据采集等工作奠定基础。

并且这门课程理论和实践结合非常紧密，要让学生能更好地掌握数字电子技术，必须改变传统的教学方法，突破理论教学时教师卖力讲、学生被动听，实践教学时老师先演示、学生再模仿的教学模式。在教学改革的探究进程中，随着省级数字电子技术精品在线开放课程的建设，本文从宜宾学院数字电子技术课程的教学实际出发，探讨在该门课程中利用线上+线下混合式教学模式。

1 线上+线下混合式教学方法

线上线下混合式教学方法是通过把线上虚拟课堂教学和线下实体课堂教学两种教学形式有机结合起来。在课前，学生可以通过线上虚拟课堂学习传统课堂讲授的内容，再让学生带着问题走进课堂，教师在课堂上组织学生讨论问题，引导学生分析和设计工程项目中的典型电路，体现了学生的主体地位，发挥其学习的主观能动性。这样就改造了传统教学，改变了传统教学过程中存在的学生学习主动性不高、参与度不高的问题。

混合式教学把传统教学的时间和空间都进行了扩展，传统教学是老师在规定的地点和有限的时间里，面对面地向学生传授知识，学生也必须在相对的时间和空间范围内完成相应的学习任务。在线教育平台的核心价值就是运用现代网络科技，拓展了教和学的时间和空间[1]。学生可以结合自身的实际情况选择不同的时间和地点进行学习。所以混合式教学模式使得教和学不一定都要在同一个时间和同一个地点发生。

混合式教学能实现优质资源共享，对于同一门课程，在开放的在线教育平台上聚集了不同院校的在线视频资源，学生可以选择适合自己的教学资源，并且能够很方便地实现老师与学生之间、学生与学生之间的相互交流。但是，课堂教学仍然非常重要，只是教师的职能一定要转变，教师要指引学生如何利用空闲时间踊跃参与学习；启发学生主动思考，学会提出问题解决问题的方法，对学生无法理解的问题教师要及时解答。这就改变了传统教学中老师的主体地位，体现了“以学为中心”的教学理念，提高了学生合作学习和探究学习的能力，更有助于培养学生的创新精神和实践能力。另外，数字电子技术是一门实践性很强的课程，教师要鼓励学生多动手操作，用实践来验证理论知识。这样才能更好地挖掘学生的主动意识和创新意识。

2 基于数字电子技术的线上+线下混合式教学设计

基于数字电子技术的线上+线下混合式教学的线上资源选择的是宜宾学院省级精品在线开放课程建设成果，即在智慧树在线教育平台运行的数字电子技术课程，由曾菊容、高曾辉等教师主讲。该线上资源教学资料完善，教学内容丰富，还具有随堂测验、课堂讨论、单元测验、课程考核等在线模块，适合学生学习。

2.1 课堂教学方面

数字电子技术通过整合教学内容，结合Multisim 电子仿真软件，对每个教学内容进行教学方案设计，用项目驱动教学[2-3]，把基础理论知识点从前至后分为若干个与实际生活贴近的典型项目，先给出设计要求，然后讲解设计中涉及的知识点和相关集成芯片的使用方法，让学生学会查阅电子元器件手册，根据器件手册上的功能表，能正确使用该芯片。让学生带着任务学习，再分小组讨论实现方案，结合Multisim 软件仿真验证设计方案的正确性[4]。通过各个项目，学生可以把所学的知识点关联起来，体会到课本知识转化为专业技能，体会能用自己所学解决实际生活问题的喜悦，学以致用，更能激发学生自主学习的能动性和团队合作能力。比如在讲时序逻辑电路时，给学生布置一个12 翻1 的小时计数器的设计项目，在课堂上先给学生讲解这个项目涉及的关键知识点--小容量计数器实现大容量计数的方法，分别讲解串行进位法和并行进位法的实现方法，然后再强调在采用串行进位法和并行进位法时要注意计数器输出的进位是低电平有效还是高电平有效，如何保证在低位产生进位后的下一个时钟使高位加一，然后讲解如何利用清零端或置数端使计数器跳过一些状态，实现需要的进制数，给学生讲清楚如何寻找清零逻辑或置数逻辑。在讲解了项目设计中的关键知识点后，就引导学生选择计数器，然后进行设计，画出电路图并仿真验证电路的输出状态是否能实现12 翻1 的小时计数。

2.2 实践教学方面

在实践教学方面，舍去了验证性实验，以综合性和设计性实验为主，让学生多了解电子技术发展的新技术、新趋势和新应用[5]；多接受与该课程有关的工程项目实践训练，加强学生动手实践能力，激励学生的创新思维，增强学生的科学素养和工程意识。在实践教学中提前至少一周时间布置实验任务，把实验室具有的元器件名称罗列给学生，学生根据任务要求进行逻辑抽象，给出设计思路，选择合适的元器件，画出电路原理图，先进行仿真验证，仿真能达到设计要求后再在实验室的试验箱上进行连线并测试。在测试过程中，教师要引导学生排除调试过程中的问题，让学生掌握电路调试方法，这样可以让学生快速地掌握电子电路设计的理论、方法和技能。比如该门课程的综合性设计实验项目中的简易交通灯设计，交通灯的工作每个同学都很熟悉，要求学生用数字电子技术这门课程讲过的中规模集成器件来实现。首先引导学生对该项目进行逻辑抽象，该项目不需要输入信号，只需要三个输出信号控制红、黄、绿三个灯的亮灭，只要接通电源，三个灯的状态就按照一定规律转换。然后考虑这个项目涉及知识点，红灯、绿灯亮的时间需要定时电路实现，定时电路可以用计数器来实现，用到计数器就需要时钟，那就需要设计一个时钟产生电路，时钟产生电路再联想到用多谐波振荡器实现。红、黄、绿三个灯要实现转换就需要一个控制电路，有了这样的设计思路，学生就可以选择相应的器件进行设计，使定时电路和控制电路协调实现设计要求。

2.3 课程思政方面

通过数字电子技术课程的学习，学生可以掌握数字电路设计的相关技术，如果学生仅仅掌握的是技术本身，没有正确的世界观、人生观和价值观，将来就不会尊重行业规范，也不会对自身家庭负责，更谈不上回馈社会，肩负民族希望，担负历史使命，甚至还可能会出卖国家利益，给国家和人民造成非常大的损失或危害。所以，教师在教授专业课的同时，需要对学生进行思想政治教育，让学生在学到专业技能的同时拥有有理想守信念、懂技术会创新、敢担当讲奉献的精神。比如在讲到集成电路的发展史和现状时，可以针对中美贸易战，美国对中国企业的打压，华为迎难而上，提高自主研发能力，面对困难，从而激发学生报效祖国的爱国情怀。在分析触发器逻辑功能时，触发器的次态与初始状态有关，联系到习近平总书记在十九大报告中指出，在全党开展“不忘初心、牢记使命”主题教育，用党的创新理论武装头脑，推动全党更加自觉地为实现新时代党的历史使命不懈奋斗。习近平总书记在党的十九大报告中对于青年一代寄予无限期望和使命担当，以此引导学生牢记历史，传承红色基因，坚定理想信念，增强守初心、担使命的思想自觉性和行动自觉性，为实现中国梦做出应有的贡献。

2.4 课程考核评价体系

线上+线下混合式课程的考核评价体系与传统的考核评价体系不同，学生的总成绩分为线上成绩和线下成绩两部分，如图1所示。线上成绩和线下成绩又是由过程性的评价和结果性的评价相结合形成，相比传统的期末考试更复杂。线上成绩的过程性评价涉及进度分，也就是根据学生完成线上学习的进度情况来给定成绩，进度分占线上成绩的50%；另外就是章测试分，也就是要根据学生完成章测试的情况来给定成绩，占线上成绩的10%；线上部分的结果性评价是线上的期末考试，也就是根据学生在线上完成期末考试的情况来给定成绩，占线上成绩的40%。线上成绩的各项成绩都是智慧树在线教育平台根据学生学习情况和答题情况自动给出。线下成绩的过程性评价是根据学生在课堂上出勤情况、进行项目设计的表现以及积极参与情况，还有实践操作完成情况来综合给定成绩，占线下成绩的40%，而结果性评价主要是通过期末考核，占线下成绩的60%。线上成绩占学生总成绩的30%，线下成绩占学生总成绩的70%。

图1 成绩分布图

3 基于数字电子技术的线上+线下混合式教学实施

3.1 利用智慧树在线教育平台

学生线上学习资源是在智慧树在线教育平台上运行的，充分利用智慧树在线教育平台提供的导学、督学和助学等支持性服务，教师和学生都可以安装智慧树在线教育平台的手机客户端（知到APP），学生有空随时都可以点开APP 学习，不受时间和地点限制。教师也可以方便地使用手机去查看每个学生的学习情况，包括观看视频的进度，完成章测试的情况等等，对于学习进度低于正常值的学生，教师可以在平台上针对学生发出督促提醒。学生在进行在线视频学习时，如果遇到有疑难问题，可以在讨论区留下问题，同学和教师会就此问题展开讨论，互相交流，让问题及时得以解决，提高学习效率。

3.2 利用指挥教学工具雨课堂

课堂教学时还利用了智慧教学工具雨课堂。雨课堂具有多重功能，可以更好地帮助老师实现导学、督学和助学。比如在课前，教师通过雨课堂发布公告，引导学生进行预习，查阅设计项目中涉及芯片的使用方法、电路设计思路等。在课中，教师通过雨课堂跟学生在课堂上互动，可以随时掌握学生学习的情况，比如学生可以对任何一个知识点对应的PPT 标注不懂，教师可以随时看到并及时进行讲解。教师还可以通过雨课堂的随机点名功能对学生进行提问，这样可以提高学生上课时的专注度，也可以活跃课堂气氛。在课后，教师再通过雨课堂发布作业及拓展资料等，学生随时都可以通过手机查看并完成作业。

3.3 合理分布学时，小组合作探究教学模式

基于线上学习的效果，对数字电子技术课程线上、线下教学学时进行了相应的调整，线上学习大约占1/3 的学时，线下课堂教学占2/3 的学时，班上学生按3-4 人组队学习，组队时学生先自由组合，然后教师再根据学生的性格、学习能力进行适当调节，使每组的实力相当，实行小组合作探究教学模式。该课程在进行每个教学任务时，采用项目驱动教学，教师在布置任务后，每组同学会就此任务讨论项目设计方案，绘制出电路原理图，在课堂上每组选代表汇报他们组的实现方案，教师进行点评，学生再进行修改，最后通过仿真验证方案的可行性。每组学生在汇报方案的同时，其他组也要给该组学生评分，教师对每组学生评分，汇报完后根据每组学生的综合得分进行排名，前3 名给予一定奖励，以此来激发学生的学习积极性，也可以增加学生的团队合作能力。

4 基于数字电子技术的线上+线下混合式教学效果

从课堂讲课、讨论、实践、考核等教学环节进行数字电子技术课程的教学改革，全面提高了教学效果。形成了集数字电子技术理论教学、仿真实验、设计性实验、课程设计、技能培训为一体的课程体系。在课程内容体系、教材建设、实验教学改革、现代化教学方法和手段、网络课堂建设、教师教学水平和学术水平等多方面都有了长足进展。新的教学体系使学生的综合素质、实践能力和创新意识得到较大的提升。学生对学科竞赛的参与度明显提高，比如近5年来，学校就有将近50%的学生积极参加全国大学生电子设计竞赛和智能小车比赛，获奖率33%左右。学生申报大学生创新创业大赛和“互联网+”的比例也在逐年增加。

5 结束语

线上+线下混合式教学方法是通过把线上虚拟课堂教学和线下实体课堂教学两种教学形式有机结合起来，不仅可以体现教师的引领和督导作用，而且更能激发学生的主观能动性。该教学方法在数字电子技术课程教学中经过两年的教学实践，学生的综合素质、实践能力和创新意识得到较大提升，学生对学科竞赛的参与度也明显提高，但还不够完善，接下来将继续深入探讨混合式教学，以更好地提高教学效果。