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基于翻转课堂的电子线路开放式课程设计

尹克,徐莹

（杭州电子科技大学,浙江杭州310018）

摘要：本文以杭州电子科技大学生仪学院电子线路课程为例,介绍了基于翻转课堂的教学模式结合开放式课程的实践教学：首先,将电子线路实践类课程进行改革,设置分层教学的体系架构,通过翻转课堂的形式,将知识理论的内化放在课前,将课程组织的重点放在实验和实践环节,强化、加深学生对知识点的理解.经过三年的探索与实践,我们取得了较好的教学效果.

关键词：翻转课堂；教学模式改革；电子线路；实践课程

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）31-0161-02

基金项目：杭州电子科技大学2014年高等教育研究资助项目“‘翻转课堂´教学模式的构建———基于生仪学院电子线路开放式实践教学的研究与探索”（项目编码：YB1418）

作者简介：尹克（1983-）,女（汉族）,河南舞钢人,硕士,讲师,研究方向：控制理论与控制工程、实践教学；徐莹（1978-）,女（汉族）,浙江杭州人,博士,副教授,仪器科学与技术系副主任,研究方向：检测技术与信息处理、实践教学.

通讯作者：徐莹.

一、前言

电子线路实践教学是电子信息类工科专业课中重要的组成部分,是培养学生技术应用能力和操作动手能力的重要环节.为提高学生的实践创新能力,需要不断改革教学内容,改善教学方法,增加实验教学时间.与传统的电子线路实践教学相比较,开放式的综合设计实践教学得到了广泛认同,在培养学生综合素质方面取得了显著的效果.但综合设计性实践的授课时间长,课程学时量大,对实验室场地、实验室的使用时间、实验授课人员的需求倍增.翻转课堂的教学模式是把传统的学习过程翻转过来,将知识传授通过信息技术的辅助在课前完成；实践的过程,即知识内化在教师的指导和同伴的协助下在课堂上完成.因此,我们将翻转课堂的教学手段运用到开放式课程中,结合两者的优势,提出了一种基于翻转课堂教学模式的电子线路开放式课程设计.

二、电子线路实践课程的开放式教学模式设计

首先,对电子线路实践教学的课程进行分层设计,结合基础性验证实验、开放性综合实验、创新设计三种实践模式,使得不同难度的内容衔接交错,实现“基础”、“设计”与“创新”的有机统一.依据实验内容的难度和课时数将电子线路实践的教学内容分成三个层次：一是“基础验证”,内容相对基础,覆盖面宽泛,完成难度相对简单.其教学目标是使学生全面掌握常用器件、常用工具,为后续课程奠定基础.二是“设计实践”,给定设计目标和必要的电子器件,由学生自主设计完成一个内容相对综合、难度适中的设计任务.其教学目标是使学生通过查找资料、比较和验证,完善设计方案,完成理论报告和实物制作.三是“创新项目”,只提供设计目标、功能指标和性能指标,由学生个人或组队完成一件实物作品.其教学目标是使学生初步掌握电子产品的设计和开发.这三种难易程度不同的课程设计,不但可以完成基本的教学目标,还能充分发挥学生的主观能动性,让学有所长的学生得到更大程度的提升.

其次,创新电子线路实践课程的教学模式,建立开放的教学氛围、开放的教学过程,改革教学考核方式,从而突破实验场地不足、器件资源不充足等局限,充分发挥学生的主观能动性.传统的电子线路实践教学,要求实践的全过程集中在特定实践、特定地点和特定内容上.我们在“基础验证”的基础上提出了“设计实践”和“创新项目”这两种教学模式,模糊课内与课外的界限,拓展了实践过程中“教”与“学”的概念和内涵.实施新的教学模式的关键在于开放的实践过程,即不再将课程的全过程都集中在特定的时间、特定的地点和特定的内容上.

三、电子线路开放式课程的翻转课堂教学模式

翻转课堂的本质是一种整合化的主动学习工具,其组织形式包括项目驱动法、问题解决式学习、案例教学、在线观看视频、在线测试等教学元素.参照美国翻转课堂教学先驱Robert Talbert教授所总结的翻转课堂的实施模型,我们提出了更适用于电子线路开放式课程的翻转课堂教学模式.

翻转课堂教学模式在电子线路开放式课程中的应用,包括课前、课内和课后三个阶段.

(一)课前

教师根据教学目标制作教程材料,供学生自学,其形式包括教学视频、在线测试以及实物模型等.教师借助在线统计工具,评估学生对知识点的认知程度,有针对性地调整课堂活动.以基础验证部分的教学环节为例,其教学目标是向学生介绍常用工具、常用元器件的外形特征和选型.我们将每节课分解为2～3个知识点,为每个知识点录制5分钟左右的视频,学生观摩后在线答题,然后进入下一个知识点的学习,由此完成课前的知识传递.

(二)课内

知识的传递在课前完成,而知识的内化则是在教师的指导和同伴的协助下在课堂上完成.翻转课堂对教师最大的挑战在于如何使课堂上的学习活动促进学生更深层次的学习,加速知识的内化.我们设定的教学目标是让学生利用所学知识,通过查找资料、比较和验证,完成理论报告和实物制作.这一阶段,通过项目驱动、学习小组等,组织学生进行互学、互助、互评.由于前期的认知结构、先备知识、学习经验存在差异,学生间的交流与合作更易于查漏补缺.

(三)课后

通过课堂上的互动和讨论,学生明确了知识点的疏漏,利用教师提供的学习资源进行巩固和补救,整理和完善各组的项目成果,由教师进行总结性评价,从而完成翻转课堂的过程.

基于翻转课堂的开放式教学模式,不仅突破了实验场地不足、课时数不充足的局限,还能提高教学效率,充分发挥学生的主观能动性.不过要普遍应用这种新的教学模式也存在一些难题：教师需要花费更多精力制订明确可达的学习目标,设计清晰简练的学习路线,精心组织课堂活动调动学生的学习积极性；要求教师具备更高要求的职业技能,加大了教师的工作量,从而增加了教学难度.

四、翻转课堂的开放式实践教学案例

下文以“带记忆调光台灯电路制作”这一教学项目为例,介绍翻转课堂在开放式实践教学中的应用.

(一)教学目标

实施分层教学,允许学生根据个人情况选修不同程度的项目,分别设置学习目标如下：①基础验证部分.掌握带记忆调光台灯设计原理,熟练掌握焊接技术,可以通过测试、分析排除故障.②设计实践部分.掌握用Protel DXP软件绘制原理图的技术,独立完成带记忆调光台灯设计原理图绘制,掌握印制电路板制作过程,熟练掌握焊接技术,通过测试、分析等排除故障.③创新项目部分.根据项目提供的功能和性能指标,自主设计一种调光台灯,自主完成器件选型,绘制原理图,运用软件仿真,制作实物,进行焊接、调试,测试并分析故障原因.

(二)教学设计

在以往的教学中,“带记忆调光台灯电路制作”需要8周课时完成,课堂上讲授电路原理、绘图软件的使用等陈述性知识以及焊接技术等程序性知识着力颇多,而学生在实际操作中,因个体程度差异较大,教师无法给予及时有效的反馈.这违反了电子线路课程设置的初衷,消耗了学生的求知欲,严重影响了实践教学的效果.而小组中的学习同伴间的协作、互助和分享,更有易于学生对知识点的掌握；在实践中的互动与沟通,更容易发掘学生在学习上的困难与盲点.

因此,我们对“带记忆调光台灯电路制作”这一教学项目进行重新设计,在课前为学生提供学习资源、在线小测试等,完成陈述序知识的学习；通过录制教学视频,让学生自主学习专业软件的使用及焊接技术等程序性知识；课堂时间则允许学生根据知识点的掌握情况以及个人兴趣自由组合,选择不同难度的教学任务,组成项目小组.通过“学生自评—小组互评—教师验收”形成最终课程评价,完成知识的查漏补缺,深化学习效果.

(三)教学评价

通常,电子线路的课程考核模式是“报告成绩+实物验收成绩”.该考核模式单一,不能体现学生的综合水平.在实施开放式“翻转课堂”进行分层教学时,为使教学评价适应多元化教学模式,我们为不同难度的课程设计设置了不同的权重,当学生选择不同项目的同时也选择了课程的难易系数.同时,根据作品的功能和性能指标,结合每个学生对项目组贡献度的互评指标对教学效果进行评价,弥补了以往平时成绩记录的模糊性,大大激发了学生对课程的参与程度.

(四)成效反馈

本课程的学生反馈渠道是匿名的调查问卷,主要从课程总体评价、教学模式的喜欢程度、课程影响力、学生学习模式等几个维度进行调查,有助于后续课堂教学模式的改进.学生反馈了学习感想并提出了不少建议,如增加本科生助教、调整实验室开放时间、制订小组考评方式等.从统计结果得到如下反馈.

1.课程的总体满意度达到90%以上.

2.分层教学模式（基础验证、设计实践、创新项目等）的满意度为86.7%～96.7%.

3.学习模式、互动形式、学习效果检查形式的调查.

实践表明：基础薄弱或不努力的学生产生了学习困难,而到课率高的学生成绩相对较高；自主学习和交流讨论能够提高学习效率；平时成绩与期末成绩高度相关.

五、展望

翻转课堂对于实践教学类课程是一个巨大的挑战,利用好丰富的教学资源,是开展好翻转课堂教学模式的基础.在这样的环境下,教师需要不断更新知识储备,跟踪科技发展的趋势,把课程资源建设、教学活动设计等作为重点,不断提升自己的实践技能和教学水平,进而更好地指导学生的主动学习,这也是翻转课堂的最终目的.

参考文献：

[1]宋朝霞,俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志,2014,（1 ）：96-104.

[2]赖锦辉.强调“竞赛标准+竞赛奖励”的翻转课堂教学模式[J].计算机教育,2013,（16）.

[3]张金磊“. 翻转课堂”教学模式的关键因素探析[J].中国远程教育：综合版,2013,（10）：59-64.