基于O2O混合教学模式的研究与探索

摘要：“高频电子技术”课程涉及的电路原理、参数及公式冗余枯燥，加之课时压缩，学习难度大，导致学生在学习过程中缺乏独立思考能力，知识面断层现象较为严重。因此，随着社会的发展需求不断上升以及知识技能的更新迭代等，对大学生能力素质要求越来越高，传统的课堂教学模式已不能满足大学生的培养需求。针对上述问题，文章提出了一种基于线上线下O2O混合式教学模式并付诸实施，教学效果得到改善。该混合式教学结合“高频电子技术”的课程特点，将波形仿真及实践电路有效地融入理论课程，使理论分析与实践应用相辅相成，并结合理论辅导答疑、组织讨论、交流互动等环节，有效地解决了理论上的冗余性、实践的匮乏性等问题，达到了多元一体化的教学效果，使学习体验由“学无所用”转变为“学有所用”，具有一定的推广价值。

关键词：高频电子技术；混合式教学；多元一体化

中图分类号：G64 文献标志码：A

0 引言

2015年教育部发布的《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》指出：要立足国情建设在线开放课程，推动信息技术与教育教学深度融合，全面提高教育教学质量。2017年教育部在复旦大学召开高等工程教育发展战略研讨会并形成共识，认为世界高等工程教育面临新机遇、新挑战，我国高等工程教育改革发展已站在新的历史起点，要求各高校加快启动“新工科”建设。2018年3月15日，教育部发布《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》，对高等工程教育改革提出了更新更高的要求。2019年，中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》，指出着力构建基于信息技术的新型教育教学模式，促进信息技术与教育教学深度融合，逐步实现信息化教与学应用的师生全覆盖［1］。

结合教育部提出的课程要求和“高频电子技术”课程特点，该教学设计在线上线下（Online to Offline， O2O）混合教学模式的改革研究中，通过线上课堂进行知识点讲授与扩展，线下将理论知识深入拓展、波形仿真和实践应用电路融为一体，从多个角度激发学生对理论知识的积极思考，提高学生对专业知识学习的能动性［2］。在O2O混合教学模式的前提下，该教学研究将理论知识融入调幅、调频等无线电收发系统的实例设计中，旨在提高学生的学习兴趣，同时增强学生对专业技能的深层理解能力和实践应用能力，发挥学生的创造性思维，提升学生的深层实践设计能力和思维创新能力，以达到理论和实践同步提升的教学效果。

1 学情分析

1.1 课程概述

“高频电子技术”课程是一门以无线电技术为基础的专业必修课程，共48学时，主要面向电子信息工程、通信工程等专业。该课程需要数学、电路基础、信号分析等内容做支撑，因此先修课程主要包括“高等数学”“模拟电子技术”“信号与系统”等课程。课程内容主要讲授无线电基础知识，以模拟通信系统中的发射机与接收机为主要板块，涵盖了通信系统基础、小信号选频放大器、高频功率放大器、高频正弦波振荡器、幅度的调制与解调电路及角度的调制与解调电路等内容，为后续的通信类课程奠定基础［3］。

1.2 解决问题

1.2.1 理论方面

“高频电子技术”课程涉及的数学公式、参数特性、专业术语等种类繁多，加之本课程的教学内容抽象，缺乏直观性，学生仅凭线下课堂一次性接受的知识难以理解，遗忘率较高。随着课程内容的深入与扩展，部分学生在课程学习过程中“吃力感”愈加明显，知识面断层现象较为严重，最后导致对本门课程的学习体验上升到“无力感”［4］。

1.2.2 实践方面

实践教学环节多以基础的验证性实验为主，难以激发学生的学习兴趣，缺乏实践应用方面的训练，导致学生在学习过程中缺乏独立思考意识，不利于培养学生分析和解决实际问题的能力［5］。

2 教学设计

文章所研究的教学改革重点问题是将高频电路理论基础、仿真设计和实践应用电路等部分通过线上与线下混合教学的方式融为一体，从多个角度对学生进行专业能力培养，混合模式结构如图1所示。

线上课堂的主要任务是将录制的微课利用超星学习通平台定期向学生推送课程知识点及练习题，使学生初步掌握课程研究的一些基本概念、公式及电路特性等，微课推送内容以基础知识为主，通过练习题及作业进行检测总结。线下课堂的任务包括对课堂知识重点问题的梳理与扩展、主要信号的波形仿真设计以及实践电路的设计应用等内容，以学生综合能力提升为主要任务，做到理论、仿真与实践相结合，提高学生学习兴趣，培养学生的实践设计能力和创新思维意识。其中，微课、作业练习、知识点梳理扩展部分主要用于解决理论知识点的冗余性问题，目的是使学生在理论学习过程中对知识具有“获得感”；仿真设计和应用实践部分用于解决实际问题，目的是增强学生的实验实训能力，使学生在课程设计过程中获得“成就感”。

2.1 课程资源建立

2.1.1 微课录制

微课录制平台采用的是课桌App软件，此App软件可以方便地把需要讲解的图片、课件导入平台，同时具有语音录制和手写等功能。微课录制好后，教师按课程时间点定时发布到超星学习通的班级群中，提醒学生准时参加线上学习，统计学生观看情况。

2.1.2 习题库建立

该教学设计根据各章节知识点分布和学生对知识点的掌握程度等情况建立习题库，习题库主要分为课堂练习和课后作业，教师按照教学进度发布到学生的交流群中，根据学生习题和作业的完成情况给定分数，按比例计入平时成绩。

2.2 线上课堂

线上平台以超星学习通为主，用于实现学生签到、微课推送、随堂练习、监测学生在线情况等。课后教师可以与学生实时联络沟通，便于管理。

由于“高频电子技术”课程的电路研究方法及实践性要求较高，各高校对于课程要求的侧重点有一定的差异，教师针对课程中涉及的电路系统参数计算、原理分析及实用电路应用等内容自制了课件。为了增加课程内容的直观性和灵活度，课件尽量减少罗列文字、公式等内容，主要以图例内容为主，如原理框图、仿真图和电路图、实物图等。根据课件内容提前录制好微课，微课主要以每章的重要知识点为主，每个微课尽量不超过15 min。对于同学在线上提出的一些理论系统研究、电路工作原理分析及公式计算等较为烦琐的问题，教师可针对性地利用课桌App单独录制微课进行讲解，实时为学生答疑解惑。

练习检测是线上教学不可或缺的一部分，可以帮助学生巩固微课上所学的知识点。教师根据教学内容布置练习题及作业，通过超星学习通发布到班级群里，要求学生在规定时间内作答，对学生作答情况进行统计，以了解学生对课程知识点的掌握情况，再进行有针对性的辅导。

2.3 线下课堂

2.3.1 设计流程

线下课堂以“高频电子技术”课程所讲授的基础电路为主线，在对高频课程知识点的梳理扩展过程中分别融入基本功能电路、调制信号波形频谱的仿真与电路设计及应用实践电路设计等内容，形成理论与实践一体化教学，线下课堂教学流程如图2所示。

该教学设计的知识点分布以通信基础、基本电压、功率放大电路及振荡电路为主线，再延伸至收发设备的核心技术即调制与解调电路设计等内容，教师对线上平台微课推送的各知识点内容进行深入分析、拓展与归纳总结，同时引入高频电子基本功能电路至线下课堂，做好理论知识与实践电路的有机结合，采用启发、举例、引导等教学手段，提高学生对课程内容的理解能力。

2.3.2 设计实例

在通信系统中，调幅技术作为信息无线传输的基础，是“高频电子技术”课程最为重要的教学内容和技术基础。以调幅电路为例，在前期理论基础上，该教学设计融入了调幅信号波形频谱仿真、实验电路和实训项目。

（1）调幅波形与频谱仿真设计。

该设计利用MATLAB仿真软件对调幅信号的波形和频谱进行仿真，可根据教学要求将仿真结果展示到课堂上，便于学生更直观地理解和掌握调制信号特性，为实践课堂提供理论支撑，仿真流程如图3所示。

其中，主程序主要功能是用来设置调幅信号基础参数值，通过直流、调制信号和载波信号形成调幅波信号，通过设置调幅度ma的值调整调幅波包络参数；频谱子程序主要是将输入的时域信号通过傅里叶变

换转化为频域信号，对频谱的幅度值进行修正，使其频谱输出更为准确。

（2）实验电路设计。

根据调幅基本原理和波形产生方式，系统设计了以MC1496相乘器为核心的调幅电路，可以实现信号的调幅控制，具有较优良的调制性能，调幅电路如图4所示。

其中，MC1496为双差分对模拟相乘器，R7、R2构成电源分压电路，为MC1496内部的晶体管Q1、Q2、Q3、Q4基极提供合适的偏压，负电源通过Rp、R1、R3、R5和R6的分压为MC1496内部的差分对管Q5、Q6基极提供偏压，同时调节Rp可以调节电路输入直流分量UQ，Ry为MC1496乘法器2、3端引脚的扩展电阻，可以扩展1、4端输入信号灯线性动态范围。载波信号Uc通过耦合电容C1、C3及R4加到乘法器的输入端8、10脚，调制信号UΩ通过耦合电容C2、R5和R6并与直流分压UQ叠加后加到乘法器另一个输入端1、4脚，输出信号由6、12脚经过耦合电容C4、C5输出。

（3）应用实践。

应用实践是在理论知识讲授的过程中引入实验电路，便于学生理解高频系统理论，达到理实一体化的教学效果。在此基础上，该教学设计引入实践技能训练环节，通过高频电子项目系统，如对讲机收发系统设计、AM调幅收音机系统设计、无线蓝牙音响系统等实训项目，提高学生的实践应用能力。实践技能训练环节实行“深入浅出”原则，“深入”指原理讲授中教师由实物功能展示，然后深入内部电路组成及工作原理进行系统分析，再由电路结构细化到系统主要组成元件的特性分析；“浅出”指实践操作过程中学生由基本元件的识别与功能测试，扩展到电路焊接与功能调试，再组装成实物作品。

3 教学活动的组织及实施情况

3.1 小组讨论

根据课堂内容设置问题，教师安排同学分组讨论。问题类型分为2种，一种是高频电路知识问题，以设计类题目为主，提高学生的理论分析和实践设计能力；二是以当前无线通信方面的热点话题为主，提高学生的专业素养和前瞻性。小组讨论完毕后给出结论，教师根据结论进行归纳与总结。

3.2 翻转课堂

任务布置：由教师发布翻转任务和要求，根据高频电路系统的单元组成和实现功能，分配给同学进行各功能单元的角色扮演任务，每个同学要描述自己角色的特性和在电路系统中的作用，所有同学共同协作模拟完成系统功能的实现过程。

目标：通过角色扮演的课堂翻转形式，提高学生学习兴趣，发掘学生自由发挥能力，培养学生的沟通表达能力及团结协作意识，同时为实践电路做好知识铺垫。

以调幅系统为例，通过调幅模型使学生更直观地了解调幅电路的组成结构，通过各信号的流图使学生更容易理解波形变换过程，通过各信号的频率分量展示调制过程中频谱搬移过程。

课堂翻转环节：根据调幅电路模型组成及特点分配翻转任务，由几名同学分别扮演调制信号、载波信号、乘法器、滤波器等角色，每个同学要描述自己角色的特性和在系统中的作用，共同协作模拟完成信号的幅度调制过程。

目标：使学生了解调幅特性的同时，培养学生的表达能力及团队合作意识。

3.3 实践课程环节

实践课程环节实行“深入浅出”原则，以调幅收音机实训项目为例，“深入”是教师在原理讲授中，首先展示调幅收音机接收电台信号的功能，再深入到收音机系统的内部结构、电路组成及工作原理分析，最后细化到如高频晶体管、中周、可调电容等元件特性分析；“浅出”是在实践操作过程中，学生通过对收音机系统基本元件的识别与功能测试，扩展到电路焊接与功能调试，最后组装成实物作品。

4 课程评价与改革成效

4.1 课程评价

该教学设计采用多元化考核形式，主要包括学生的课堂表现与活跃度、作业出勤、电路实践设计及期末考核等情况，其中期末考核试题以综合设计类题目为主。

总成绩=平时成绩×50%+末考成绩×50%。

平时成绩=作业考勤（含出勤、线上作业练习等）×15%+课堂表现（以线上平台与线下课堂活跃度为主）×15%+实践技能×20%（包括基础实验和实训作品完成情况）。

通过督导、专业负责人及专业教师等不同评价主体对该课程的内容设置、教学过程、教学方法、考核方法等方面进行评价，同时教师定期向学生推送调查反馈问卷，了解该教学模式的不足和缺陷，虚心听取学生意见，根据反馈情况对教学模式和方法进行不断地改进和优化，真正做到以学生为中心。

4.2 改革成效

通过线上线下混合教学，该教学设计提高了课堂利用率和学生对“高频电子技术”课程的学习效率，增强了学生对专业课程的学习兴趣，培养了学生的独立思考能力，具有一定的改革成效。

4.2.1 理论方面

该教学设计从理论上拓展了学生对高频电子技术课程理论知识的学习广度与深度，增强了理论知识的理解能力和应用能力；从实践上提高了学生对高频应用电路的设计能力和解决实际问题的能力，具备较高的专业素养和工程素质。

图5为传统教学模式和混合教学模式成绩对比图，其中传统教学模式班级总成绩的平均分为69.7分；混合式教学模式班级总成绩的平均分为77.2分，相比于传统教学模式，总成绩平均分增加了7.5分，及格率提高了10%，具有一定的改革成效。

4.2.2 实践技能方面

该教学设计理念实现了理论结合实践、实践促进比赛、比赛反馈于课堂的教学闭环设计，学生的电子制作设计能力和创新实践能力有了显著提高，为培养应用型z68anuQtXRCNAb2W1AkWBSBK+qL0kSE5/w7X/Y/CGEY=技术人才做好基础建设。

混合式教学班级的学生在“挑战杯”大学生创业计划竞赛、“互联网+”全国大学生创新创业大赛、“华为杯”物联网设计竞赛、“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛、“博创杯”全国大学生嵌入式人工智能设计大赛等比赛中获得奖项的等级和数量都有了明显提升，为学生毕业后实现高质量就业奠定基础。

5 结语

在理论教学中，O2O混合式教学模式综合了线上微课检测、线下要点梳理扩展等部分，分阶段提升了学生对高频电子知识的掌握程度和技术素养，使学生在“高频电子技术”课程的理论学习过程中由“吃力感”过渡为“获得感”；在实践教学中，该教学设计将仿真、实验电路设计引入课堂教学，融入实践技能训练项目，实现了原理分析、电路设计、焊接、调试等方面的综合训练，在实践实训过程中使学生从“厌倦感”转换为“成就感”，为电子设计竞赛提供实践基础。

参考文献

［1］姜华，姜锐.基于在线开放课程的O2O混合式教学模式的设计与应用研究［J］.职业技术，2021（9）：69-75.

［2］崔阳，何召兰，安欣.基于O2O教学模式的电子技术课程改革与实践［J］.高教学刊，2018（18）：123-125.

［3］沙楠，郭明喜，高媛媛.线上线下混合式教学模式探索与实践［J］.高等教育研究学报，2022（4）：69-72.

［4］金伟正，李超，王晓艳.“高频通信电子线路”慕课课程建设与实践［J］.电气电子教学学报，2020（6）：48-52.

［5］张振红.“线上线下、虚实融合”的高频电子线路实验教学模式研究与实践［J］.长治学院学报，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