彭朝琴 胡曉光 劉麗 徐東 馬耀飛

摘? 要? 根據(jù)國(guó)家一流本科課程建設(shè)要求，在北京航空航天大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中提出多位一體的線上線下混合式教學(xué)模式，采用該教學(xué)模式建設(shè)校級(jí)一流本科課程。課程從重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)、引入項(xiàng)目式教學(xué)方法、采用多元化考核評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐和探索，實(shí)踐結(jié)果表明：該模式獲得很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞? 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ);一流本科課程;混合式教學(xué)

模式;MOOC;SPOC;翻轉(zhuǎn)課堂;課程思政;創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn);Proteus

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）06-0126-04

Research and Practice of Online and Offline Hybrid Tea-ching Mode for Fundamentals of Digital Electronic Tech-nology//PENG Zhaoqin， HU Xiaoguang， LIU Li， XU Dong， MA Yaofei

Abstract? The online and offline hybrid teaching mode was proposed according to the requirement of the national first-class undergraduate course construction. The school-level first-class undergraduate course has been established in the course of Fundamentals of Digital Electronic Technology?using this hybrid teaching mode in Beihang University. Speci-fically， teaching practice and exploration has been carried out in terms of tutoring content reconstruction， online and offline hybrid teaching mode， project-based teaching methods， and diversified assessment methods. Practical results show that this hybrid mode has achieved a satisfying effect.

Key words? fundamentals of digital electronic technology;?first-class undergraduate course; hybrid teaching mode; MOOC;?SPOC; flipped classroom; curriculum ideology and politics; innovative comprehensive experiment; Proteus

0? 引言

2018年6月，教育部在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上首次提出金課概念。金課的模式包括線下式、線上式和線上線下混合式等。教育部提出一流本科課程的“兩性一度”要求，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，要求課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維，推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗(yàn)“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)，增強(qiáng)學(xué)生經(jīng)過(guò)刻苦學(xué)習(xí)收獲能力和素質(zhì)提高的成就感[1]。近年來(lái)，關(guān)于線上線下混合式教學(xué)模式的研究比較多[2-5]，而涉及MOOC+SPOC教學(xué)模式構(gòu)建及教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的研究相對(duì)較少，在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中進(jìn)行探索與實(shí)踐的則更少。

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電氣電子、通信、機(jī)械類等專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在電類課程體系中具有舉足輕重的作用。該課程以邏輯代數(shù)為基礎(chǔ)，邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容豐富且較抽象，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，實(shí)踐性非常強(qiáng)，工程應(yīng)用廣，且與現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展緊密相連[6-7]。北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)方法和考核方式等方面一直在不斷努力創(chuàng)新，進(jìn)行改革和研究，探索以引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、工具，進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維，具有自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo)的教學(xué)新理念、新模式和新手段，以獲得更好的教學(xué)效果。

近年來(lái)，在線課程（如MOOC、SPOC）的飛速發(fā)展給混合式教學(xué)改革提供了更加豐富的內(nèi)涵。在線課程為各類混合式教學(xué)改革提供了一個(gè)融合豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)性平臺(tái)。在實(shí)際教學(xué)中，采用基于MOOC平臺(tái)的多元化多維度的教學(xué)模式，可將不同教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)整合在一起，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中更具主動(dòng)性和靈活性。但是，隨著MOOC的不斷推廣應(yīng)用，其弊端也逐漸顯露，如學(xué)習(xí)過(guò)程枯燥，課程內(nèi)容重復(fù)，交互體驗(yàn)不佳，課程流失率高，等等。與MOOC相比，SPOC是一種更精致、更小眾的在線開(kāi)放課程類型，更為小型化和私人化，不僅融合了MOOC的優(yōu)勢(shì)，也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足。

課程團(tuán)隊(duì)將SPOC與MOOC相結(jié)合，運(yùn)用到數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，在教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)上線應(yīng)用的中國(guó)大學(xué)MOOC數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一種基于MOOC+SPOC的混合式教學(xué)模式，建設(shè)北京航空航天大學(xué)校級(jí)一流本科課程。

1? 線上線下混合式教學(xué)建設(shè)

1.1? 混合式教學(xué)方案

課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以學(xué)生為中心，按照高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的“兩性一度”要求審視課程建設(shè)的一系列教學(xué)活動(dòng)，在北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中采取圖1所示多位一體的線上線下混合式教學(xué)方式進(jìn)行授課。

首先，從課程內(nèi)容上體現(xiàn)高階性和挑戰(zhàn)度。課程團(tuán)隊(duì)的教師通過(guò)閱讀大量的國(guó)內(nèi)外數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教材，從教材的內(nèi)容編排不同反映出教學(xué)內(nèi)容體系的不同，啟示教師對(duì)課程內(nèi)容體系進(jìn)行改革。結(jié)合國(guó)內(nèi)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，特別是適應(yīng)北京航空航天大學(xué)的“空天信”教學(xué)特色，利用網(wǎng)絡(luò)資源，綜合閱讀教學(xué)文章，學(xué)習(xí)公開(kāi)的課程資料，建立數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)新的教學(xué)內(nèi)容體系。

其次，采用混合式教學(xué)體現(xiàn)課程的創(chuàng)新性。課程團(tuán)隊(duì)基于研究性教學(xué)理念，設(shè)計(jì)線上線下融合的混合式教學(xué)模式，教學(xué)活動(dòng)過(guò)程如圖2所示。在MOOC+SPOC課程平臺(tái)上，精心設(shè)計(jì)線上課的內(nèi)容，提出線上學(xué)習(xí)指導(dǎo)和要求，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，并通過(guò)微信群等線上互動(dòng)的方式收集學(xué)生線上學(xué)習(xí)時(shí)的問(wèn)題。精心設(shè)計(jì)線下翻轉(zhuǎn)課堂問(wèn)題集和課堂討論題，并針對(duì)收集的學(xué)生線上作業(yè)以及收集到的問(wèn)題對(duì)線下翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化修正，基于問(wèn)題展開(kāi)課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)自主的個(gè)性化學(xué)習(xí)和互動(dòng)式的集體學(xué)習(xí)相結(jié)合。

最后，設(shè)置創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，增加課程內(nèi)容的廣度和深度，培養(yǎng)深度分析和知識(shí)應(yīng)用的能力。傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程所涉及的實(shí)驗(yàn)課程主要內(nèi)容和目的都是對(duì)課本中的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，并不能很好地反映在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題和不足，與現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展方向脫節(jié)。這里的翻轉(zhuǎn)課堂中所涉及的實(shí)踐是在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，基于項(xiàng)目的研究性學(xué)習(xí)，將科研成果提煉出的問(wèn)題融入課程研究項(xiàng)目中，設(shè)置創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)，因材施教，設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜綜合實(shí)驗(yàn)題目，進(jìn)一步開(kāi)展電路設(shè)計(jì)訓(xùn)練，提高工程實(shí)踐能力，讓學(xué)生體驗(yàn)“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。

1.2? 線上資源建設(shè)

混合式教學(xué)采用的平臺(tái)資源為北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院自建的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)MOOC課程，上線于中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)，課程資源面向全國(guó)的大學(xué)本科數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)。為了建設(shè)適合北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院教學(xué)要求的本科一流課程，在該平臺(tái)的基礎(chǔ)上，建立數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)SPOC課程。除了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)視頻以外，還將基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的過(guò)程教學(xué)以及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中需要掌握的數(shù)字仿真AD設(shè)計(jì)、Verilog基本語(yǔ)法等內(nèi)容錄制教學(xué)視頻，把視頻資源放在SPOC課程平臺(tái)中，方便學(xué)生在線上反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。

1.3? 考核方案

課程考核是檢驗(yàn)教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的以卷面分?jǐn)?shù)為標(biāo)準(zhǔn)的考核方式存在重分?jǐn)?shù)輕能力、重講授輕實(shí)踐的問(wèn)題。另外，線上線下混合式教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有很大的不同，傳統(tǒng)的以卷面分?jǐn)?shù)為考核機(jī)制的方式不適合線上線下相結(jié)合的授課方式。教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)研究，建立圖3所示多元化、過(guò)程化、能力化的課程考核體系?？己梭w系更加重視過(guò)程考核，教學(xué)過(guò)程貫穿考核評(píng)價(jià)，在課前、課上、課后各個(gè)環(huán)節(jié)給予適時(shí)及恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)從電路設(shè)計(jì)、功能仿真結(jié)果、設(shè)計(jì)答辯過(guò)程等多方面進(jìn)行考核，充分考慮過(guò)程性考核。該綜合性的考核方式實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生從基礎(chǔ)知識(shí)、概念、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等多個(gè)角度進(jìn)行綜合考查，教學(xué)實(shí)踐效果表明其更為合理有效。

2? 課程思政建設(shè)

在課程建設(shè)過(guò)程中全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，思政內(nèi)容貫穿于課堂授課、課堂研討、課程創(chuàng)新實(shí)踐等各個(gè)環(huán)節(jié)，著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神、工匠精神，立志空天報(bào)國(guó)，成為知行合一、求真務(wù)實(shí)、全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才。在授課過(guò)程中，結(jié)合國(guó)家時(shí)政，讓學(xué)生了解相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀。例如：在課堂上與學(xué)生探討為了掙脫芯片相關(guān)“卡脖子”技術(shù)困境，國(guó)產(chǎn)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的路該怎么走，由此激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。再如：在創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)方面，結(jié)合時(shí)政，適當(dāng)增加基于FPGA的控制電路設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，一方面讓學(xué)生在調(diào)研EDA軟件的過(guò)程中親身感受國(guó)產(chǎn)軟件目前的市場(chǎng)占有率，認(rèn)清當(dāng)前面臨的困難，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情;另一方面在實(shí)際電路設(shè)計(jì)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的科研素養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工匠精神。

3? 實(shí)施效果與分析

目前，課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)線上線下混合式創(chuàng)新教學(xué)模式已經(jīng)在北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院、高等理工學(xué)院兩個(gè)學(xué)院順利完成一輪教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：大部分學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式給予高度肯定。筆者所教班級(jí)2021年春季學(xué)期成績(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示：班級(jí)選課人數(shù)為52人，其中90分以上占38.5%，80～90分占23.1%，70～79分占21.1%，60～69分占9.6%，不及格占7.7%，總體來(lái)看，收到很好的教學(xué)效果。

同時(shí)，通過(guò)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生能熟練使用Proteus、Multisim等電子技術(shù)仿真與設(shè)計(jì)軟件工具，能夠運(yùn)用這些軟件工具對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證。圖5為學(xué)生采用Proteus軟件對(duì)計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)電路的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證實(shí)例之一。創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的加入，一方面可以使學(xué)生更好地掌握本門課程的相關(guān)基礎(chǔ)，另一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)仿真軟件實(shí)現(xiàn)邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的專業(yè)素質(zhì)。通過(guò)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)授課過(guò)程的引導(dǎo)及鍛煉，不僅讓學(xué)生掌握了課堂內(nèi)容，還為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、工匠精神的全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)滿足“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的“兩性一度”要求的教學(xué)目標(biāo)。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文利用教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)上線應(yīng)用的中國(guó)大學(xué) MOOC數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)建設(shè)適合北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院教學(xué)目標(biāo)的SPOC平臺(tái)，將基于研究性教學(xué)理念的線上線下融合的混合式教學(xué)模式應(yīng)用于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)中，精心設(shè)計(jì)線上教學(xué)內(nèi)容以及線下翻轉(zhuǎn)課堂問(wèn)題集和課堂討論題，并基于問(wèn)題展開(kāi)課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)自主的個(gè)性化學(xué)習(xí)和互動(dòng)式的集體學(xué)習(xí)相結(jié)合。基于項(xiàng)目的研究性學(xué)習(xí)，將科研成果提煉出的問(wèn)題融入課程研究項(xiàng)目中，因材施教，讓學(xué)生能體驗(yàn)到“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。所設(shè)置的創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，增加了課程內(nèi)容的廣度和深度，培養(yǎng)了學(xué)生深度分析和應(yīng)用知識(shí)的能力?！?/p>

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*項(xiàng)目來(lái)源：北京航空航天大學(xué)教改項(xiàng)目“《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》線上教學(xué)過(guò)程監(jiān)督及評(píng)價(jià)方法研究（項(xiàng)目編號(hào)：4003176）。

作者：彭朝琴，北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，講師，研究方向?yàn)闄z測(cè)技術(shù)及自動(dòng)化裝置;胡曉光，北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，教授，研究方向?yàn)闄z測(cè)技術(shù)及自動(dòng)化裝置;劉麗、徐東、馬耀飛，北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，副教授，研究方向?yàn)闄z測(cè)技術(shù)及自動(dòng)化裝置（100191）。