数字电子技术基础线上线下混合式教学模式探索与实践

彭朝琴 胡晓光 刘丽 徐东 马耀飞

摘  要  根據国家一流本科课程建设要求，在北京航空航天大学数字电子技术基础课程中提出多位一体的线上线下混合式教学模式，采用该教学模式建设校级一流本科课程。课程从重构教学内容、开展线上线下混合式教学、引入项目式教学方法、采用多元化考核评价方式等方面进行教学实践和探索，实践结果表明：该模式获得很好的教学效果。

关键词  数字电子技术基础;一流本科课程;混合式教学

模式;MOOC;SPOC;翻转课堂;课程思政;创新综合实验;Proteus

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：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，教育部在新时代全国高等学校本科教育工作会议上首次提出金课概念。金课的模式包括线下式、线上式和线上线下混合式等。教育部提出一流本科课程的“两性一度”要求，即高阶性、创新性和挑战度，要求课程目标是培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，推进现代信息技术与教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战，增强学生经过刻苦学习收获能力和素质提高的成就感[1]。近年来，关于线上线下混合式教学模式的研究比较多[2-5]，而涉及MOOC+SPOC教学模式构建及教学活动设计的研究相对较少，在数字电子技术基础课程中进行探索与实践的则更少。

数字电子技术基础课程是自动化、计算机、电气电子、通信、机械类等专业重要的专业基础课程，在电类课程体系中具有举足轻重的作用。该课程以逻辑代数为基础，逻辑性强，内容丰富且较抽象，理论与实践紧密结合，实践性非常强，工程应用广，且与现代电子技术发展紧密相连[6-7]。北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院的数字电子技术基础教学团队在该课程的教学内容、教学方式、教学方法和考核方式等方面一直在不断努力创新，进行改革和研究，探索以引导学生针对复杂工程问题选择与使用恰当的技术、资源、工具，进行数字系统设计，培养解决复杂工程问题的综合能力和高级思维，具有自主学习和创新意识为目标的教学新理念、新模式和新手段，以获得更好的教学效果。

近年来，在线课程（如MOOC、SPOC）的飞速发展给混合式教学改革提供了更加丰富的内涵。在线课程为各类混合式教学改革提供了一个融合丰富学习内容的基础性平台。在实际教学中，采用基于MOOC平台的多元化多维度的教学模式，可将不同教学方式的优势整合在一起，使学生在学习过程中更具主动性和灵活性。但是，随着MOOC的不断推广应用，其弊端也逐渐显露，如学习过程枯燥，课程内容重复，交互体验不佳，课程流失率高，等等。与MOOC相比，SPOC是一种更精致、更小众的在线开放课程类型，更为小型化和私人化，不仅融合了MOOC的优势，也弥补了传统课堂教学的不足。

课程团队将SPOC与MOOC相结合，运用到数字电子技术基础课程教学中，在教学团队已经上线应用的中国大学MOOC数字电子技术基础学习平台的基础上，构建一种基于MOOC+SPOC的混合式教学模式，建设北京航空航天大学校级一流本科课程。

1  线上线下混合式教学建设

1.1  混合式教学方案

课程教学团队以学生为中心，按照高阶性、创新性和挑战度的“两性一度”要求审视课程建设的一系列教学活动，在北京航空航天大学自动化学院的数字电子技术基础课程中采取图1所示多位一体的线上线下混合式教学方式进行授课。

首先，从课程内容上体现高阶性和挑战度。课程团队的教师通过阅读大量的国内外数字电子技术基础教材，从教材的内容编排不同反映出教学内容体系的不同，启示教师对课程内容体系进行改革。结合国内学生学习特点，特别是适应北京航空航天大学的“空天信”教学特色，利用网络资源，综合阅读教学文章，学习公开的课程资料，建立数字电子技术基础新的教学内容体系。

其次，采用混合式教学体现课程的创新性。课程团队基于研究性教学理念，设计线上线下融合的混合式教学模式，教学活动过程如图2所示。在MOOC+SPOC课程平台上，精心设计线上课的内容，提出线上学习指导和要求，布置学习任务，并通过微信群等线上互动的方式收集学生线上学习时的问题。精心设计线下翻转课堂问题集和课堂讨论题，并针对收集的学生线上作业以及收集到的问题对线下翻转课堂内容进行优化修正，基于问题展开课堂教学，实现自主的个性化学习和互动式的集体学习相结合。

最后，设置创新综合实验，强化技术基础知识的应用，增加课程内容的广度和深度，培养深度分析和知识应用的能力。传统的数字电子技术基础课程所涉及的实验课程主要内容和目的都是对课本中的内容进行验证，并不能很好地反映在实际工程设计中出现的问题和不足，与现代电子技术的发展方向脱节。这里的翻转课堂中所涉及的实践是在掌握理论知识的基础上，教师引导学生独立思考，自己动手设计电路，培养学生解决复杂问题的综合能力和创新意识。同时，基于项目的研究性学习，将科研成果提炼出的问题融入课程研究项目中，设置创新综合实验，因材施教，设计具有挑战性的复杂综合实验题目，进一步开展电路设计训练，提高工程实践能力，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战。

1.2  线上资源建设

混合式教学采用的平台资源为北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院自建的数字电子技术基础MOOC课程，上线于中国大学MOOC网，课程资源面向全国的大学本科数字电子技术基础课程的学习。为了建设适合北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院教学要求的本科一流课程，在该平台的基础上，建立数字电子技术基础SPOC课程。除了数字电子技术基础教学大纲的基础知识学习视频以外，还将基于项目驱动的过程教学以及创新实验设计教学环节中需要掌握的数字仿真AD设计、Verilog基本语法等内容录制教学视频，把视频资源放在SPOC课程平台中，方便学生在线上反复观看学习。

1.3  考核方案

课程考核是检验教学效果、提高教学质量的关键环节。传统的以卷面分数为标准的考核方式存在重分数轻能力、重讲授轻实践的问题。另外，线上线下混合式教学模式与传统的教学模式有很大的不同，传统的以卷面分数为考核机制的方式不适合线上线下相结合的授课方式。教学团队经过研究，建立图3所示多元化、过程化、能力化的课程考核体系。考核体系更加重视过程考核，教学过程贯穿考核评价，在课前、课上、课后各个环节给予适时及恰当的评价。创新综合实验从电路设计、功能仿真结果、设计答辩过程等多方面进行考核，充分考虑过程性考核。该综合性的考核方式实现对学生从基础知识、概念、实践能力和创新能力等多个角度进行综合考查，教学实践效果表明其更为合理有效。

2  课程思政建设

在课程建设过程中全面推进课程思政建设，思政内容贯穿于课堂授课、课堂研讨、课程创新实践等各个环节，着力培养学生的科学素养、创新精神、工匠精神，立志空天报国，成为知行合一、求真务实、全面发展的创新型人才。在授课过程中，结合国家时政，让学生了解相关领域的技术现状。例如：在课堂上与学生探讨为了挣脱芯片相关“卡脖子”技术困境，国产数字系统设计自动化的路该怎么走，由此激发学生的爱国热情和主动学习的积极性。再如：在创新实践内容的设计方面，结合时政，适当增加基于FPGA的控制电路设计的相关内容，一方面让学生在调研EDA软件的过程中亲身感受国产软件目前的市场占有率，认清当前面临的困难，激发学习的热情;另一方面在实际电路设计过程中培养学生求真务实的科研素养，同时培养创新精神和工匠精神。

3  实施效果与分析

目前，课程团队建设的数字电子技术基础线上线下混合式创新教学模式已经在北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院、高等理工学院两个学院顺利完成一轮教学实践，通过问卷调查，结果发现：大部分学生对该教学模式给予高度肯定。笔者所教班级2021年春季学期成绩统计结果如图4所示：班级选课人数为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%，总体来看，收到很好的教学效果。

同时，通过创新综合实验环节，学生能熟练使用Proteus、Multisim等电子技术仿真与设计软件工具，能够运用这些软件工具对所设计的电路进行仿真验证。图5为学生采用Proteus软件对计数器的级联电路的设计及验证实例之一。创新综合实验环节的加入，一方面可以使学生更好地掌握本门课程的相關基础，另一方面能够培养学生利用专业仿真软件实现逻辑电路分析和设计的专业素质。通过创新综合实验环节授课过程的引导及锻炼，不仅让学生掌握了课堂内容，还为培养具有创新精神、工匠精神的全面发展的创新型人才奠定基础，实现满足“高阶性、创新性和挑战度”的“两性一度”要求的教学目标。

4  结语

本文利用教学团队已经上线应用的中国大学 MOOC数字电子技术基础学习平台，并在此基础建设适合北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院教学目标的SPOC平台，将基于研究性教学理念的线上线下融合的混合式教学模式应用于数字电子技术基础的教学中，精心设计线上教学内容以及线下翻转课堂问题集和课堂讨论题，并基于问题展开课堂教学，实现自主的个性化学习和互动式的集体学习相结合。基于项目的研究性学习，将科研成果提炼出的问题融入课程研究项目中，因材施教，让学生能体验到“跳一跳才能够得着”的学习挑战。所设置的创新综合实验，强化技术基础知识的应用，增加了课程内容的广度和深度，培养了学生深度分析和应用知识的能力。■

参考文献

[1] 吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9.

[2] 杨晓宏，郑新，田春雨.线上线下混合式一流本科课程的内涵、建设目标与建设策略[J].现代教育技术，2021，31（9）：104-111.

[3] 杨秀萍，胡文华，孙艳芳，等.一流本科课程建设下液压传动课程教学设计探索与实践[J].中国现代教育装备，2021（17）：119-121，124.

[4] 于海雁，庞杰，李晓游，等.线上线下混合式“金课”的建设与实践：以“模拟电子技术”课程为例[J].高教学刊，2020（28）：66-68.

[5] 赵增辉，付彦坤，马静敏，等.基础力学线上线下多维混合式教学模式构建与实践[J].高教学刊，2020（27）：90-92，96.

[6] 臧利林，徐向华，魏爱荣.“数字电子技术基础”混合式教学方法研究[J].电气电子教学学报，2020，42（2）：99-103.

[7] 杜秀丽，李晓梅.基于翻转课堂的《数字电子技术基础》项目教学模式研究[J].大连大学学报，2018，39（6）：118-121，129.

*项目来源：北京航空航天大学教改项目“《数字电子技术基础》线上教学过程监督及评价方法研究（项目编号：4003176）。

作者：彭朝琴，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，讲师，研究方向为检测技术及自动化装置;胡晓光，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，教授，研究方向为检测技术及自动化装置;刘丽、徐东、马耀飞，北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，副教授，研究方向为检测技术及自动化装置（100191）。