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模拟电子技术课程混合式教学实践论文

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2023-03-28 17:24:48    来源:    作者:xieshijia

摘要:  文章首先从整体规划与方案设计、混合式教学平台建设、教学案例设计与实施、教学组织与评价四个方面论述了模拟电子技术课程混合式教学实践,然后对模拟电子技术课程混合式教学实践效果进行了分析。

  摘要:文章首先从整体规划与方案设计、混合式教学平台建设、教学案例设计与实施、教学组织与评价四个方面论述了模拟电子技术课程混合式教学实践,然后对模拟电子技术课程混合式教学实践效果进行了分析。

  关键词:混合式教学;模拟电子技术课程;教学案例

  近年来,随着科学技术的飞速发展,传统课程教学改革迎来新的契机、面临新的挑战。教育部于2018年颁布的《教育信息化2.0行动计划》指出,“教育信息化具有突破时空限制、快速复制传播、呈现手段丰富的独特优势,必将成为促进教育公平、提高教育质量的有效手段,以教育信息化支撑引领教育现代化,是新时代我国教育改革发展的战略选择,对于构建教育强国和人力资源强国具有重要意义”[1]。由此可见,传统的以教师为中心的单一教学模式已不能满足时代发展的需求,而融合了信息技术的线上线下教学模式提供了较好的解决方案。

  将理论教学和实践教学通过信息技术进行整体性建设,不仅能改变传统的教学观念,避免单一教学模式的不足,激发学生自主学习兴趣,还能有效整合线上线下丰富的课程资源,将固定地点的教学转变为随时随地可以开展的教学新形态。同时,在线上线下教学模式中融入具体实践案例,更加贴合以人为本的教学理念,可以充分发挥教学过程中教师的主导作用和突显学生的主体地位,实现由传统的教师“灌溉式”传授到学生自力更生模式的转变,因此混合式教学成为当下教学改革的有效手段[2]。

  模拟电子技术课程是电子、电气、自动化等电类专业一门承上启下的专业技术基础课程,具有概念抽象、实践性较强的特点,当前的模拟电子技术课程教学中存在诸多痛点亟待改善[3]。传统的教学模式注重教师的主导作用,忽视了学生的学习主体地位;注重电路、数学等基础理论的教学,缺乏前沿的工程实践背景,同时教学内容明显滞后于前沿信息技术的发展。另外,传统课程理论教学课时占比较大,实践训练往往作为理论学习的辅助手段,学时分配很少,形成了“重理论、轻实践”的教学环境,且考核方式多数以期末考试成绩为评判标准,导致学生过于注重自己的应试能力,忽略了平时的学习过程与动手实践过程,对所学知识的掌握仅停留在表面,从而很大程度上影响了教学效果。为此,本文拟对模拟电子技术课程混合式教学实践加以论述。

  一、模拟电子技术课程混合式教学实践

  (一)整体规划与方案设计

  目前,学者对混合式教学的定义还未统一,但核心思想基本是一致的。其中,何克抗教授认为混合式教学就是将前沿的信息技术(即E-learning)融入传统教学模式,借助现代多媒体技术、互联网技术和计算机技术等多种方式对传统教学体系进行优化整合和再应用,把两者的优势结合起来,既要充分发挥教师在教学过程中的指导监督作用,又要注重学生在学习过程中的自主学习能力,从而实现教学效果的最优化[4]。鲁斯·博埃伦斯教授则认为混合式教学是互联网技术和传统课程的结合,是认知主义、行为主义和教学技术的结合,是教学技术与面对面的线下课堂的结合,是线下课堂与具体教学目标、学习计划的结合,从而实现理想的教学效果[5]。关于混合式教学的几种主流定义虽然存在一些差异,但本质上是趋于统一的,教师可以遵循其中共通的理念进行混合式教学改革方案的设计。

  为了更加有效地完成对模拟电子技术课程的教学改革,实现课程的总体目标,根据模拟电子技术课程理论抽象、实践性强的特点,以及学生虽然有一定的思维能力和研究能力,但存在思维定式和个体差异的情况,本文关于模拟电子技术课程混合式教学改革实施的基本思路如下:充分发挥信息技术的优势,将线下课堂与线上资源深度融合、理论教学与实践教学紧密联系,使混合式教学的开展更顺利、更深入,同时设计经典实践教学案例,制定更加完善的课程评价标准,遵循“以教师为指导、以学生为主体”的教学理念,从而实现由大众化教育到个性化教育的转变。

  如图1所示,在混合式教学实践过程中,教师要充分尊重学生的主体地位,让学生在线自学课程的基础理论知识,教师则利用线下课堂对重难点进行解答,并介绍学科在前沿领域中的发展及应用,以丰富教学内容;教师要充分利用丰富的网络资源和自己设计的专项资源,将微课短视频、二维码技术和数据统计等功能与纸质课本和教学大纲等搭配使用,实现教学资源的充分整合[6];教师要对课程资源和教学环节进行精心设计,化抽象为具体、化微观为宏观,以激发学生的求异思维和创新思维;教师要以任务驱动为主线,充分调动学生的积极性和创新性,并利用网络在线课程平台的互动性和开放性,充分满足学生的学习需求;教师要在教学中融合具体实践案例,并充分发挥线上教学平台的优势,将课程的章节划分为具体的实践任务,实现实践教学与理论教学的充分对接,增加实践教学的层次性,同时增加实验教学的学时和考核占比,并通过课程在线平台为学生提供各类比赛信息,作为课程的拓展知识内容,以巩固学生课程学习成果,让学生在各类实践活动中锻炼各种能力,提升综合素质。

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  (二)混合式教学平台建设

  要想开展混合式教学,就必须依托信息技术搭建课程教学平台,混合式课程教学平台是开展混合式教学的基础和依托。本文选取超星学习通作为模拟电子技术课程的混合式教学平台[7],遵循“以教师为主导、以学生为主体”的教学理念,巧用网络在线平台的直播技术、资料备份技术、互动技术和大数据分析技术,利用Multisim实验仿真软件,依托“理实一体化”的教学设计,进行了为期一个学期的模拟电子技术课程混合式教学模式的建设与实践。

  基于超星学习通的模拟电子技术课程混合式教学结构设计如图2所示,具体包括理论教学和实验教学两种形式,两者都采用了混合式教学模式。理论课程在超星学习通移动平台和线下教室同时开展,由教师建设管理网络平台,充分发挥自己的指导作用,以保障课程的稳步推进,其中交流互动模块是连接师生之间的桥梁,是学生畅所欲言的天地,在这里学生可以交流彼此的疑惑与心得,在分享中共同提高。教师可以在超星学习通上发布签到、作业、考试,并进行在线监督与批改,同时根据平台统计的数据,准确掌握学生的学习情况,进而进行针对性教学。实验教学在传统的线下实操的基础上,引入Multisim仿真软件加以辅助,并对部分实验进行模块化设计,以提高实验教学质量。

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  (三)教学案例设计与实施

  1.混合式教学案例设计。模拟电子技术课程是实践性较强的一门课程,针对该课程传统教学中存在的重理论、轻实践的普遍问题,教师应遵循培养高素质技术型人才的教学思想,引入具体实践案例,增加实验教学的强度与力度。教师要优化实验教学的形式,具体可提供一些关键素材构建较为开放的环境,并要求学生在指定时间内完成预定指标,同时增加实验教学的考核占比。教师应充分利用信息化平台,提前制定详细的预习计划并进行发布,并对每一个实验制定详细的实验要求和评分细则,以便形成有力的监督,不让实验教学流于形式。教师可将实验分为基础实验、提高性实验、综合设计性实验三类[8],这样由浅入深、循序渐进,更加符合分层递进实验教学的要求,从而充分满足不同学情下学生的需求,充分挖掘学生的潜能,更好地激发学生学习和参与实践的热情,由此更好地培养学生的自主探索能力和团队协作能力,以便充分满足当今社会人才培养的需求。

  2.混合式教学案例实施。模拟电子技术课程教学一般分为八个章节,包括半导体器件、基本放大电路、集成运算放大器、信号处理电路、反馈放大电路、信号产生电路、功率放大电路和直流稳压电源。本文以模拟电子技术课程第六章节波形的产生和处理为例进行混合教学案例设计:文氏电桥项目设计时间安排为三个星期,首先,在超星学习通线上平台发布分层实验题目,供学生根据自身需求自主选择;其次,第一个星期要求学生完成Multisim平台的电路仿真并线上提交;再次,第二个星期和第三个星期要求学生购买所需器件,并完成振荡电路的焊接与调试;最后,学生在超星学习通平台相应模块提交自己的实验成果,并进行相关模电实践的线下总结汇报。

  考虑到电子元器件的易损性,从节约时间和成本的角度出发,可以先使用Multisim仿真软件进行仿真分析,然后再进行实物的焊接,从而使实验教学更具实效性和科学性。Multisim仿真软件具有强大的电路仿真功能,其提供的元器件和实物高度匹配[9],在电路设计过程中,只需要动一动手指就可以修改参数,可以很好地提高学生学习的效率,同时信息化平台带来的便捷性便于学生更好地完成电路原理和电子实验的设计过程。而为了提高学生的动手能力,仿真分析后的实物焊接环节是必不可少的。振荡电路涉及放大电路、反馈网络、选频网络等内容,电路如何从没有任何信号,能自动选择特定的频率f,到信号自给自足,循环往复,产生稳定的周期性正弦波振荡信号,一直是模拟电子技术课程教学的一个难点,同时也是教学内容的重点之一,需要教师认真备课,做好教学设计。如图3、图4、图5、图6所示,本文以文氏电桥的仿真实验举例说明,学生在Multisim平台和实物焊接环节均实现了正弦波信号的产生。

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  (四)教学组织与评价

  在模拟电子技术课程教学开始前,教师要将自己制定的教学计划以通知的方式群发,并划分详细的课程章节,让学生对自己的学习目标有清晰的定位。同时,教师应当提供丰富的教学资源,将PPT、PDF等电子版资料,视频、音频等资料,相应的优质参考书籍,以及优质课程网站的链接上传到资料上传区,以便学生进行预习及后期的自主化学习。此外,教师应将自己讲的课录制成视频,上传到相应章节下面,以便学生反复观看学习,对知识点进行内化和复习,从而克服单一线下课程学生疲于做笔记的弊端。

  课程教学进行时,教师应利用超星学习通提供的签到功能,实现一键签到,提高统计学生出勤率的效率。同时,教师应当设计一些趣味性的题目,通过随堂测验的方式发布到群聊中,并设置抢答模式,这样可以极大地调动学生的积极性,加深学生对知识点的印象。在讲授过程中,教师要思考如何生动地传授知识,如针对文氏电桥振荡电路部分的讲解,可以“时间的脉搏”为切入点,举例说明振荡电路在现实中应用的必要性和重要性,从而激发学生的学习热情。此外,教师可从宏观层面分析产生周期性信号需要的条件和特点,给出振荡需要的直观概念,并逐一解答,从而为讲解具体电路打下基础,这样不仅可以激发学生的兴趣,也便于加强学生对于重难点的理解。

  课程教学结束后,教师要在超星学习通的作业管理模块发布相应的章节作业,供学生进行提高训练,将课堂上学到的知识更好地消化吸收。教师可以在线上直接批改作业,超星学习通会对作业进行数据分析并生成图表,以便教师更好地了解学生对每个知识点的掌握情况,从而可以及时对教学做出调整。在交流互动模块,教师可对重点、难点、易错点和薄弱环节进行重点讲解,使教学效率得到提高、学生学习效果得以强化。

  混合式教学模式下,对学生的评价标准不应居限于期末考试分数,而是综合多个方面的因素,将学习过程和学习结果考核相结合,如结合学生课堂签到、课堂讨论、随堂测验、作业互评及课程论文等的情况进行综合性评价[10],同时学生参与相关电子竞赛的表现也应纳入评价标准,并采用以赛代训的全过程持续培养模式。另外,学生也可以通过在线课程平台,对课程教学模式提出反馈,从而促进混合式教学模式的改进与发展。

  二、模拟电子技术课程混合式教学实践效果

  模拟电子技术课程教学整体结束后,笔者经过梳理,形成了如图7、图8、图9、图10所示的学生作业完成情况、学生视频学习情况、学生每日访问平台次数、学生期末成绩汇总例图。具体分析后,笔者发现学生各章作业提交率都在95%以上,平均分在80分以上,学生课程均分较历年线下教学模式提高了5~9分,学生成绩得到显著提高,教学效果得到明显改善。另外,调查问卷结果和学期末课程评价系统显示,学生反响强烈,获得大量好评。

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  混合式教学模式可以更加精确、综合地记录学生的学习过程,对学生的评价也更具有开放性和透明性。根据实际教学效果来看,学生对于混合式教学模式认可度较高,其理论学习效果、动手实践能力及创新能力都得到很大提高。混合式教学模式一改模拟电子技术课程传统教学的弊端,充分增强了学生的能动性和创造性,在很大程度上提高了教学效率。

  三、结语

  对模拟电子技术课程进行混合式教学实践,证明了线上线下教学模式的优势,实现了教学资源的充分整合,“以教师为主导、以学生为主体”的教学模式为培养具有创新能力和工程能力的高素质人才提供了宝贵的教学思路,展现了以信息技术为手段深化教学改革具有巨大的优势和深远的意义,混合式教学模式将是未来教学改革的重要方向。虽然该教学模式得到了一定程度的发展与应用,但目前还存在诸多问题,如教师对于现代信息技术和现代教学思想的掌握还不够深入,多种资源建设与整合还不够充分,混合教学设计管理流程还不够成熟。对此,如何充分地、系统地利用信息技术改善模拟电子技术课程教学效果,还有待进一步探索和完善。


  参考文献:

  [1]教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL].(2018-04-18)[2022-04-18].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

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  [3]秦楠.“互联网+”背景下混合式教学模式建构研究[D].济南:山东师范大学,2017.

  [4]何克抗.信息技术与学科教学“深度融合”的路径与实现方法[J].中小学数字化教学,2018(2):17-20.

  [5]BOELENS R,VOET M,WEVER B D.The design of blended learn-ing in response to student diversity in higher education:Instructors’views and use of differentiated instruction in blended learning[J].Com-puters and Education,2018(120):197-212.

  [6]任君玉.模拟电子技术实验教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理,2019,36(9):219-221.

  [7]冯晓英,孙雨薇,曹洁婷.“互联网+”时代的混合式学习:学习理论与教法学基础[J].中国远程教育,2019(2):7-16,92.

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  [9]张承畅,粪昱文,余洒,等.Multisim在模电和数电混合实验案例中的应用[J].实验技术与管理,2019,36(6):50-52,62.

  [10]任军.高校混合式教学模式改革推进策略研究[J].现代教育技术,2017,27(4):74-78.