数字电子技术课程线上线下混合式教学模式探索*

付琳 李芳

北京信息科技大学 北京 100192

0 引言

数字电子技术课程是笔者所在学校自动化、电气工程及其自动化、智能科学与技术、电子信息工程、通信工程、电子信息科学与技术等专业的本科生在电子技术方面入门性质的专业基础课。本课程系统地讲述了数字电子技术的基本概念、基本理论、基本的分析和设计方法。学习数字电子技术课程，对培养学生的科学辩证思维能力，树立理论联系实际的科学观念和提高学生分析问题、解决问题的能力，都有重要的作用。本门课程的学习还为后续相关课程准备必要的知识基础。

1 现状分析

1.1 学生学习特点和课程特点

当前本科教育面对的学生基本是00后，这些大学生是移动互联网的原住民，相对深入钻研纸质教材而言，他们更倾向于以碎片化的形式获取知识和信息[1]。

数字电子技术课程系统地讲述了数字电子技术的基本概念、基本理论、基本的分析和设计方法，教学内容多，工作原理抽象，知识点复杂，总学时为64学时，其中包括16学时的实验教学，理论教学学时仅48学时，在课堂教学中用有限学时完成全部教学内容的教学难度非常大。

1.2 教学特点

数字电子技术的课程特点导致了传统教学大多是以课堂讲授结合板书方式进行，教师以“满堂灌”的方式给学生传授大量的知识，学生被动接受知识，独立思考的时间非常有限，同时缺乏交流互动，导致学生学习积极性不高。在传统课堂教学中，学生一旦某处思路没跟上教师的教学，将可能导致后续内容听不懂，严重影响学生的学习兴趣和主动学习热情。数字电子技术基本是大班教学，在传统教学模式下，教师难以全面了解每个学生的学习情况，个性化教学无法实施。

1.3 考核方式

传统考核评价方式中，期末考试成绩权重大，是决定总评成绩的关键，这种“一锤定音”的考核方式导致部分学生平时不努力，临时抱佛脚，搞突击应对考试，知识、能力、素养并没有在该门课程中得到提升。特别是在当前全国各大高校积极推进工程专业认证的大背景下，这种考核方式显然不能满足专业认证的要求。

1.4 线上线下混合式教学

针对以上教与学过程中存在的问题，拟采用线上线下混合式教学。线上线下混合式教学是指在互联网时代，发挥传统课堂和在线课堂各自的优势，并利用信息技术将二者有机融合，促使学生真正成为学习的主体[2-4]，它是高等教育教学发展的重要趋势之一[5-6]。

这种教学新模式，一方面培养学生自主学习的能力和意识，另一方面，教师利用“雨课堂”等智慧教学工具，可以实时监测每个学生的学习效果，更有针对性地开展课堂教学，并对学生给予个性化指导[7-8]。教师在整个教学过程中，发挥引导、启发和监控的主导作用，最大限度地激发学生学习的主动性、积极性、创造性，培养学生独立思考能力、分析问题和解决问题的能力。充分体现了“以学生学为中心”的教育理念[9]。在该理念指导下，鉴于学生的学习特点，优化教学内容，碎片化知识点，合理分配线上学习内容和线下教学内容，设计课前—课中—课后教学环节以及过程性考核方式。

2 课程教学设计

将线上线下混合式教学模式引入数字电子技术课程的教学中时，要对教学内容、教学流程及考核方式等相关环节进行设计。

2.1 教学内容整合

数字电子技术课程知识涉及先修课程电路原理、模拟电子技术等相关课程知识，但是有些专业的模拟电子技术在培养计划中并没有作为先修课程开设，因此，需要针对不同专业，做相关知识补充。比如在第三章门电路的学习中，会涉及较多三极管和场效应管的知识，需要补充背景知识才能顺利完成这一章的学习。在数字电子技术课程中还会大量用到电路原理的理论和分析方法，如第七章脉冲波形的产生和整形中，会涉及电路原理中的三要素法，有的学生可能已淡忘知识，因此，有必要再回顾此前所学知识。而补充知识和回顾知识都不可能在线下有限课时内进行，必须将其作为课前预习任务推送给学生进行线上学习，扫清线下课堂学习障碍。这些课前补充知识可以以微视频、小文章形式呈现，尽可能建立知识关联，帮助学生建立知识结构。

课堂授课内容和课后巩固作业需要设计更多的知识延伸和工程实例，在知识的深度和广度上进一步完善，并且帮助学生运用所学知识解决实际工程问题，引导实践和创新。如在第四章组合逻辑电路设计中，引入交通信号灯控制电路的设计，引导学生掌握组合电路从逻辑抽象、真值表建立、逻辑函数建立、逻辑式化简、器件选择到最终电路实现的设计过程。并在课后布置类似的设计题，此类工程实例与实际生活密切相关，提高学生的学习兴趣。

2.2 教学流程设计

利用“雨课堂”轻量级智慧教学工具，设计了课前、课中、课后三个教学环节，三个环节紧密结合，教学流程图如图1所示。通过三个环节的学习情况评价实时掌握每个学生的学习情况和知识点掌握情况，利于教师动态调整教学节奏和教学内容侧重。

图1 教学流程设计图

2.2.1 课前预习阶段

在每节课程开始之前，利用雨课堂给学生手机端推送学习任务单，如图2所示，该学习任务单是引导学生完成预习的学习指南和自测学习效果的检验单。学习任务单中包括下次课学习目标、学习重难点、学习任务，学习任务包括以碎片化形式呈现的知识点为单元的视频短片、教师的语音指导以及完成学习后的自测题。学习目标和学习重难点让学生对下节课的学习内容做到心中有数，增强学习动机。自测题采用相对简单的题目来了解学生的预习情况、反馈自学效果，自测题答案即时反馈，让学生即时知道对错，从而即时解决困惑，避免由拖延导致的问题积累。

图2 预习任务

教师可以根据如图3所示的课前学习报告了解学生的预习和答题情况，从而有针对性地设计课堂教学，并及时督促未完成预习的学生尽快学习，对答题错误率最高的预警学生给予及时关注，了解其学习困难处，给予个性化指导。

图3 课前学习报告

2.2.2 课中教学阶段

线下教学环节，根据学生的预习和答题情况，确定学生学习的薄弱环节，从而有针对性地调整教学节奏和教学重难点。由于预习中的知识点讲解视频是基本概念和原理，学生学习多停留在理论知识的理解和记忆上，分析实际问题的能力欠缺，难以达到培养学生综合应用能力的目标。线下教学中还需对知识点进行补充、梳理、衔接、归纳和总结。再次利用在线测试了解学生学习情况。

以案例为驱动，把基本概念和原理融入其中，让学生带着任务学习，生生研讨交流取长补短，通过发现问题、提出问题、思考问题和教师启发，最终达到利用所学理论知识解决实际问题的目的。通过这一过程，使学生形成完整的知识结构，加深对知识点融会贯通和对整个知识框架的掌握和理解。在案例分析讨论环节，还引入数字电子技术口袋实验室和电路仿真软件辅助教学。通过电路功能仿真加深学生对理论的理解，引导学生利用仿真软件实现电路设计与仿真验证。最后，总结本次课所学，适当拓展延伸，抛出疑问，激发学生下次课的学习兴趣。布置综合性的作业供学生课后巩固提升知识和能力。

线下教学过程中，还可以利用“雨课堂”互动功能增强课堂互动。如可以在上课时开启深受年轻人喜爱的“弹幕”功能，随时发起提问，每个学生都可以通过弹幕来表达自己的见解，教师还可以随机点名，促使每个学生集中注意力听课。学生也可以通过投稿功能表达自己的观点。课堂在线测试要求每个学生都参与作答，给定作答时间，作答结束后，教师可以实时看到学生的答题正确率以及每个学生的答题情况，可以把答题情况投屏，让大家看到全班同学的作答状况和自己的位置，激励和督促落后的学生。授课过程中，学生可以随时在授课PPT中点不懂，这种反馈帮助教师改进和完善教学。课堂授课可以全程录制，方便学生回看。智慧教学工具的引入使得大班授课情况下的全员、全程参与，师生、生生互动成为可能。每堂课结束后均可生成如图4所示的课中学习报告，从学习报告教师可以了解每一个学生的课堂表现情况。

图4 课中学习报告

2.2.3 课后提升阶段

课后，教师布置作业，学生完成作业，教师通过批改作业和如图5所示的课后学习报告，了解学生学习的盲点和错误认知，并予以及时纠正，由于线下课时数有限，不能占用线下授课时间，可以录制微习题示范讲解视频，这种微视频的讲解方式，具有不限时间、不限空间、可反复观看等多种优点。这种方式不仅提供及时反馈，解答学生的疑问，由于是学生自己的疑问，也会更有动力寻找答案，还在潜移默化中培养了其主动学习的能力。如果学生还有其他问题，可以生生交流或在雨课堂中留言，和老师交流。课后，每两周向学生发布一次学习报告，让每个学生了解自己的学习得分和需要继续努力完善的方面，以此督促学习。

图5 课后学习报告

2.3 考核方式

设计了课前—课中—课后的教学流程，学生的学习行为全部被记录下来，这些学习行为一方面可以帮助教师及时调整教学设计，另一方面，可以作为过程性考核的依据。学生的课前预习，包括视频学习时长和自测题会被计入课前学习评价结果中，学生的课堂学习，包括考勤、随堂测试、随机提问、弹幕、投稿、课堂讨论会被计入课中学习评价结果中，学生的课后作业、改错、答疑讨论会被计入课后学习评价结果中。课前、课中和课后评价共同构成了过程性评价结果。引入这种学习过程管理的质量监控节点，可以有效改善学生拖延陋习。此外，学生每一次自主学习都有对应的考核，学习效果得到及时反馈，提高了学习积极性和成就感。同时保证了全员全过程参与到课程的过程性学习中。

3 教学效果

线上线下混合式教学模式应用于2019级通信工程专业3个班级共100人，将这3个班级的成绩与采用传统教学模式的2018级通信工程专业3个班级共91人的成绩进行比较，比较结果如表1所示，这里比较的成绩指期末卷面成绩。由此可见，学生的考试均值和及格率都有了提升，取得了较好的教学效果。学生普遍反映对本门课程学习有热情、有兴趣，自主学习能力得到了提高。可见，采用线上线下混合式教学模式，学生自主学习效果能得到及时反馈，有效提高学生的学习积极性和成就感，成绩自然也得到提高；教师根据学生自主学习的考核结果掌握学生的学习效果，监督学习过程，在线下课堂有针对性地精讲和细讲，使学生较好地掌握相对较难的知识点和分析设计方法。

表1 传统教学和混合式教学模式下学生期末卷面成绩对比表

4 结束语

线上线下混合式教学模式打破了时空壁垒，实现了教育教学和信息技术的有机融合。通过设计基于雨课堂的课前+课中+课后的教学流程，教学内容上设计合理的预习、学习和作业，将一部分教学内容放在线上进行，克服了课时少，教学内容多的难题。智慧化教学工具能够实现大班教学中多元互动、学习行为数据统计，为教学提供一手的精准资料，使教师的针对性教学和个性化教学成为可能，缓解了不同学生的学习进度差异性问题，帮助学生在掌握知识的同时，提高解决实际工程问题的能力。但教师还需在实践中不断摸索和完善，不断积累经验，进一步优化线上线下混合式教学模式，努力使其更加科学完善，更有助于学生成长，适应新时代对高科技应用型人才的需求。