模拟电子电路教学模式研究

【摘要】“模拟电子电路”课程教学中一直存在内容多，相对课时少，学生入门难等问题。近几年来杭电模电课程组针对这些问题进行了持续的教学模式改革探索和实践，包括小班教学，探究式教学和翻转课堂教学等多种教学模式的试点，积累总结了较完整的教学资料，形成了较为合理的评价体系。通过改革探索，在工科学生自主学习能力，实践动手能力和团队协作能力培养方面取得了较好的教学效果。

【关键词】翻转课堂；教学模式改革；模拟电子电路课程

一、改革背景解析

“模拟电子电路”课程，简称“模电”，是本科电子通信类专业的基础课程，主要内容包括半导体器件及应用，放大器分析与设计，电源分析与设计，以及滤波等模拟电路模块分析与设计等。课程内容具有概念、理论、方法层次多，系统性、相关性强等特点，而且随着新理论、新技术的不断出现和迅速发展，课程内容也需要不断更新和升级。对于大学生而言，模电课程的难入门和难掌握，在大学课程中算是首屈一指的。教师除要完整讲授理论知识点和经典分析设计方法之外，更要注重给予学生工程实践方面的引导，更强调理论与实践并重的学习方法。因此，在有限课时的课堂教学过程中，每堂课都有大量的新知识涌入，教师难以向学生深入地传授课程重点，更难以引导学生理清知识内容和动手实践之间的相关性，学生学习的信心和兴趣很难得到有效激发。在杭州电子科技大学，每年有1000多名学生会修习“模拟电子电路”课程。在进行教学模式改革前，该课程一般采用大班授课模式，教师在16周内，完成12个章节内容的讲授。由于学生是自由选课的，因此每个教学班级的规模一般在80人以上，个别班级还会出现超过100人的超级课堂情况。因此教师在课堂上很难把握学生当时学习情况，也就无法做出客观的评价，对学生的学习激励和反馈也不够，最后的课程评价基本以作业和期末考试成绩为依据。过于简单的评价体系和标准，也很难给学生在日后的专业学习过程中提供合理的参考。作为电子通信类工科专业的基础课，“模拟电子电路”课程的学习过程是学生形成适合个人的工程学习方法的过程，也是硬件工程师培养的必由之路。因此在模电课程的教学过程中，进行教学模式改革势在必行。

二、课程改革实践过程

针对教学内容繁多，教学模式单一，评价体系过于简单，以及部分班级师生比过低等问题，笔者所在的“模拟电子电路”课程组近几年来进行了教学模式上的多次改革尝试，主要分为2012、2013年的小班化探究式教学阶段，以及2014年至今的翻转课堂教学模式阶段。1.小班化探究式教学的模式改革课程组在2012年和2013年进行了小班化教学试点，在选课阶段，将教学班的授课规模控制在40人左右；同时对课程内容进行整合，特别是引入软件仿真环节和硬件制作环节，使学生掌握基本的专业知识和技能，同时减少各课程之间不必要的内容重复，比如删减了在“通信电子电路”课程中会重点介绍的高频振荡器部分。在课堂教学环节上，教师将“探究式教学”与传统教学相结合，控制压缩讲授课时的时长，在每次课都穿插安排20分钟左右的讨论和答疑环节，引导学生由单纯的课堂“听众”向课堂“参与者”进行转变，同时加强平时的过程考核，对参与课堂讨论，或者提出问题的同学给予一定的分数奖励；要求学生3~5人组成学习小组，共同完成课堂讨论和课后软件仿真练习，实现同伴互助式学习，同时引导学生培养团队合作能力。普通班学生实验是独立在实验箱上完成规定实验，而试点班学生除几个基础实验外，还要以2人一组的方式完成一次硬件制作，从原理图绘制、仿真、PCB版图绘制，再到PCB制版、焊接、调试，每位同学都完整参与一次硬件的基本制作流程。课程组设计了过程考核机制，放弃过去过度依赖最后一考的评价方式，在考核环节中引入课堂表现、课后仿真成绩、硬件制作成绩以及课后作业成绩考核，同时提高平时成绩在总评中的比例；考试方式采用开卷方式，题目设置上增加了实践环节的考核，减轻学生背诵各个概念、公式、指标的负担。课程组希望引导学生更加注重平时的积累过程，而不仅仅是最后的考前突击，希望通过这样的教学方式引导学生在学习模电课程的过程中，形成自主学习习惯和适合个人的学习方法。2.翻转课堂教学模式2013年果壳网成立MOOC学院，慕课开始进入中国。课程组教师通过相关课程的试听学习，开始考虑将这种形式引入模电课程教学。结合前期教学模式改革探索中出现的各种问题（在第三部分将进行详细阐述），课程组对教学模式进行了重新设计，并从2014年开始进行试点。（1）课前学习内容的设计课程组为课前学习环节提供了丰富的学习资料。首先教师在每周开放学习前，给出设计好的一周学习计划，让学生在开始学习之前对本周的任务有一个明确的认识，以便学生可以根据自己的实际情况，合理安排时间，进行有效的课前学习。其次，对教学内容再次进行梳理，将知识点进行拆分和整合，并录制成知识点教学视频；考虑到学生学习时有效的持续时间有限，根据知识点内容的不同，将每段教学视频的时长控制在5~10分钟左右。经过几轮教学实践后，不断进行修改，目前已完成三次完整的教学视频录制，同时也录制了部分仿真演示视频。学生每周的视频学习时长大致在40~50分钟左右。第三，为保证学生视频学习的效果，在视频中间穿插了对应的小测验，通过分析学生在视频观看过程中的测验结果，教师可以掌握学生到底在哪个知识点上会产生较长时间的停留，以及最容易出错的知识点是哪一个，为课堂深化和后期的视频更新做好数据收集。同时，为让学生对课前学习有一个自我测评，教师设计了相应的课前作业环节，难度一般，设计目标是为了让学生对课前学习有一个明确的评价。同时教师也在作业中收集学生学习中遇到的问题，为课堂教学积累素材。另外为了监督学生学习，课前作业一般都在上课前设置截止时间，督促学生在课前学习环节认真学习。（2）课堂教学环节的设计学生在课前学习环节完成了基本的学习任务，带着收获和问题走入课堂，因此在课堂环节中，知识的深化和拓展将成为主要目标。在杭电电子学院，一次课程包含两节课，共90分钟。首先教师通过课堂测验的形式，对学生的课前学习情况再次进行检验。由于是在课堂上当场完成，数据的可信度和准确度都较高，可以作为平时成绩的参考。一般测验时间在10分钟以内。其次，教师根据前期收集的问题，整理后就共性问题和典型问题进行答疑，或设计一下游戏环节，引导学生来问答这些问题，鼓励学生相互答疑，以期营造一个讨论学习的氛围。这部分时间控制在15~20分钟。第三个环节是较为重要的课堂练习环节，通过这个环节，教师有意识地引导学生进行分析、计算、电路设计及故障排除等方面的训练和学习，这个过程中鼓励学生2~3人组成一个学习小组，可以进行小组讨论，但必须独立完成在作业本上，完成后请老师检查结果验收。这部分训练题目一般是4~5个，难度和深度都比课前作业有一定程度的加强，时间控制在45分钟左右。最后的时间根据每次课程内容的不同进行调整，可以进行课堂小结，也可以进行相应内容的仿真演示，或者是组织学生展示自己的学习成果等。（3）课后环节的设计经过前两个环节的学习后，课后环节的重点放在知识点巩固和拓展，以及学生动手能力和研究能力的培养上。教师要求学生对课前作业和课堂练习部分进行梳理，同时根据情况发放一些拓展的阅读材料，以供学生了解行业相关的一些课外知识。每个学期有三次仿真大作业，教师引导学生进行项目分析，资料查找和收集，最后要求学生以学习小组为单位完成报告，并在截止日期前提交，期末的时候以答辩的方式进行课堂交流。（4）其他教学设计利用学校提供的教学平台，教师在课程的讨论区有意识地定期组织网上讨论，引导学生就某个知识难点或者最新的技术热点，进行相关讨论和学习；另外鼓励学生在网上交流笔记和学习经验，培养学生之间的互助意识和分工合作意识。（5）课程评价体系的设计翻转课堂教学模式为全面实施过程考核提供了可能。教学平台网上的记录，学生课堂的表现，课后的学习记录，仿真作业的报告都为考核提供了充实的数据支持，期末考试采用闭卷形式，因此课程组在考核时采取了7:3的考核比例，旨在引导学生功夫下在平时。

三、改革过程的总结与反思

教学是为了培养人才，学生的产出才是根本目标。我们详细分析了已有的教学资料，总结了不少经验和不足。在小班教学试点阶段，学生的期末考试成绩跟普通班相比略高，但差别不是很大，但参与教学试点的学生普遍理论基础和动手能力较好，多人参与智能车、电子设计竞赛等专业赛事，并获得全国一二等奖。在这个阶段，也暴露出一些问题，比如部分学生课前预习环节因缺乏监督，而导致课堂教学环节跟不上；教师课堂讲授的时长很容易就拉长，后面的探究性讨论时间不够，也深入不下去；开卷考试的形式引起部分学生误解，没有进行有效的复习，卷面成绩两极分化严重。另外由于教师个人的时间精力有限和实验经费等问题，学生的硬件制作实验无法继续进行下去。在翻转课堂教学试点阶段，我们根据前期教学改革的总结，进行了相关设置。在课前学习环节，利用平台的统计功能和通知功能，提醒学生进行有效的课前学习。平台设计时，不允许视频拖拽，不允许切换窗口；视频播放期间会插入测验题，如果答错，则回看视频；课前作业上交有截止日期的要求。这些措施都能对学生学习起到一定的监督作用，从而保证课前学习的效果。课堂上放手让学生参与课堂进程，学生可以根据自己的进度，自行安排学习；课后的拓展和仿真训练，对硬件设计实践有一定的弥补，为后续课程的开展打下了良好的基础。在最近一次的教学试点中，3个翻转教学班的期末卷面平均分比普通教学班高出10~20分，初步验证了目前教改方向的正确性。这个阶段出现的问题主要有以下几项。在翻转课堂实施的初期，教师对教学模式的把握还不够好，翻转得不够彻底；在课堂上，老师要兼顾每个学生的学习进度，因此班级的人数依然不能太多；在整个课程实施过程中，出现个别学生蹭分的现象，因平时成绩比例过高，考试前依然不复习的现象。我们在后期的改革和推广过程中会继续调整。

四、未来教学模式的展望

经过近几年的教学模式改革探索，杭电电子学院模电课程组积累了大量的教学资料和素材，已完成了完整的翻转课堂建设资料，包括已运行三年的教学平台，完整的教学视频、讲义、习题库、授课计划、课堂用PPT和拓展学习资源等。未来我们会在翻转课堂教学模式上集训继续磨合教学视频，给学生更好的线上学习体验；引入手机APP等辅助教学手段，优化课堂环节，给学生更多的学习和个人展示机会；调整后期的考核比例，给予学生一个更加完善合理的学习评价。同时，尝试新的模式改革方向，努力将改革的优良经验进行推广。

参考文献：

[1]于歆杰主编，“以学生为中心的教与学———利用慕课资源实施翻转课堂的实践”[M].高等教育出版社，2015.

[2]张其亮，王爱春.基于“翻转课堂”的新型混合式教学模式研究[J].现代教育技术，2014,Vol.24No.4：27-32.

[3]丁建英，黄烟波，赵辉.翻转课堂研究及其教学设计[J].中国教育技术装备，2013，315（21）:88-91.

作者：刘圆圆 顾梅园 单位：杭州电子科技大学