基于翻轉(zhuǎn)課堂的“高頻電子線路”分布式教學(xué)模式探索與實踐

秦丹陽

摘 要：現(xiàn)代通信技術(shù)的迅速發(fā)展離不開信息學(xué)科教學(xué)建設(shè)的不斷完善。文章以電子工程類學(xué)科的“高頻電子線路”理論課程部分內(nèi)容為重點改革目標(biāo)，以翻轉(zhuǎn)課堂作為改革手段，從教師學(xué)生角色互換、課前教學(xué)資源完善、課上教學(xué)手段創(chuàng)新和課后評價方法調(diào)整等方面進(jìn)行深入研究和分析，較大限度地發(fā)揮了翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，通過分布式教學(xué)來實現(xiàn)真正意義上的分層分類施教和異步教學(xué)培養(yǎng)，構(gòu)建了完整的理論教學(xué)體系，從而為提高電子信息類人才培養(yǎng)質(zhì)量與學(xué)科整體教學(xué)科研水平做出一定的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；分布式教學(xué)；高頻電子線路

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）07-0008-02

高等教育是現(xiàn)代文化思想與技術(shù)傳播的重要途徑，承擔(dān)著提高民族素質(zhì)以及國家科技實力的神圣使命。課堂教學(xué)是教育的關(guān)鍵和核心，其方法與效果直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量[1-2]。電腦、多媒體以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得信息化進(jìn)程快速推進(jìn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)與交互覆蓋到全球每一個角落時，教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式、教學(xué)過程、教學(xué)角色等都發(fā)生了翻天覆地的變化?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》明確指出：“教育信息化的發(fā)展要以教育理念創(chuàng)新為先導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)方式和教育模式創(chuàng)新為核心?！盵3]不斷創(chuàng)新的高等教育形態(tài)是民族進(jìn)步的重要保證，也是國家發(fā)展的不竭動力。高等院校創(chuàng)新教學(xué)模式的建立與發(fā)展關(guān)系到人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著國際競爭的不斷加劇以及高等教育從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化，教學(xué)效果與效率的提升成為高等教育教學(xué)改革的重要目標(biāo)。“信息化”和“主動性”成為改革的重要切入點。前者立足于教學(xué)手段，涉及技術(shù)更迭的快速性、知識傳播的及時性以及教學(xué)對象的泛在性；后者立足于教學(xué)對象，涉及學(xué)生態(tài)度的主動性、教學(xué)組織的合理性以及教學(xué)材料的多樣性。

一、高頻電子線路傳統(tǒng)教學(xué)法分析

無論是我國的信息與通信類學(xué)科、歐美的Electronic Engineering（電子工程），還是韓國、日本的信息情報類學(xué)科，“高頻電子線路”都屬于學(xué)生在本科階段需要學(xué)習(xí)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于對理論性、工程性和實踐性要求較高，課程內(nèi)容又涵蓋許多抽象知識和復(fù)雜電路，因此，“學(xué)生難學(xué)、教師難教”使其成為學(xué)生心目中的專業(yè)課“四大天書”之一。為此，國內(nèi)外許多高校不斷嘗試采用新的教育教學(xué)模式，并推出相關(guān)的課程教學(xué)改革，飽受低效率詬病的板書教學(xué)被大量多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)以及實踐教學(xué)所取代。然而，分析不難發(fā)現(xiàn)，這類改革基本局限于形式改革而非實質(zhì)改革。因為不論何種方式，幾乎毫不例外地采用了“起于概念定義—引入原理方法—逐漸計算推導(dǎo)—得到公式結(jié)論”的傳統(tǒng)范式。綜上所述，“高頻電子線路”傳統(tǒng)教學(xué)方法主要存在以下問題。

（一）課程難度本身降低學(xué)習(xí)信心與興趣

電子信息類專業(yè)課程本身具有一定難度，特別是學(xué)習(xí)“高頻電子線路”理論知識時，需要具備“電路分析”、“模電”、“數(shù)電”等課程基礎(chǔ)，概念多、公式多、電路多、分析方法多等都導(dǎo)致學(xué)生對專業(yè)缺乏學(xué)習(xí)興趣，甚至出現(xiàn)畏難情緒，最后學(xué)生的學(xué)習(xí)動力不足、自信明顯下降。

（二）學(xué)時量有限易造成學(xué)習(xí)瓶頸

專業(yè)課教學(xué)學(xué)時有限使得集中授課效率表面看上去有所提高，但實則不然，學(xué)生保持高專注度的時間一般不會太長。“課堂片段化”處理在一定程度上提高了課堂效率并延長了飽和時間，但本質(zhì)上信息量擴(kuò)容效果卻不盡如人意。這種學(xué)時固定受限而吸收曲線不斷下降的矛盾使得真正的課堂效率非升反降。

（三）授課同卷考核難以實現(xiàn)知識點全面捕捉

在專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中，知識點往往需要置于應(yīng)用實例中與實際相結(jié)合才能更直接地獲取。因此，應(yīng)用類問題設(shè)置的本身雖然具有更實際的意義，但任何知識點的缺失或銜接問題都可能導(dǎo)致考核失敗?？己四康牟⒎窍抻讵M義的分?jǐn)?shù)，而在于知識傳授的本身。不同程度的學(xué)生在理解力和接受力方面存在差異，傳統(tǒng)“同科同授”和“同授同時”無法滿足分層教學(xué)需要。

二、基于翻轉(zhuǎn)課堂的“高頻電子線路”分布式

教學(xué)模式的實踐探索

2011年Salman Khan在TED（Technology Entertainment Design）年會上介紹了Khan Academy（可汗學(xué)院）的數(shù)學(xué)教學(xué)視頻授課經(jīng)驗后，翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）這種新型的課堂模式便進(jìn)入教育學(xué)家的視線[4]。隨著麻省理工學(xué)院課件開放、耶魯公開課、可汗微課等大量優(yōu)秀教學(xué)資源的涌現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂不斷出現(xiàn)在各大高校的各種課堂中。截至2016年年底，全球已有9個國家的65個城市系統(tǒng)化開展了翻轉(zhuǎn)課堂的探索和教學(xué)改革。我國高等教育領(lǐng)域，翻轉(zhuǎn)課堂實踐多出現(xiàn)于文史、哲學(xué)以及語言類學(xué)科中，理工科相對較少，這與學(xué)科特點有關(guān)。翻轉(zhuǎn)課堂的形式不是教育的關(guān)鍵，如何利用這種形式提高教學(xué)效果和效率才是需要關(guān)注的內(nèi)容。為此，本研究立足于黑龍江大學(xué)“積極創(chuàng)設(shè)信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，努力推進(jìn)學(xué)習(xí)方式和教育模式創(chuàng)新”的基本方針，以電子工程類學(xué)科的“高頻電子線路”理論課程部分內(nèi)容為重點改革目標(biāo)，以翻轉(zhuǎn)課堂作為改革手段，從教師學(xué)生角色互換、課前教學(xué)資源完善、課上教學(xué)手段創(chuàng)新和課后評價方法調(diào)整等方面進(jìn)行深入研究，較大限度地發(fā)揮了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的優(yōu)勢，打破同課同考的傳統(tǒng)格局，通過分布式教學(xué)方法來實現(xiàn)真正意義上的分層分類施教和異步教學(xué)培養(yǎng)，從學(xué)習(xí)機(jī)制、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及考評方法等四個方面入手，構(gòu)建了完整的理論教學(xué)體系。所構(gòu)建的教學(xué)體系采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)容導(dǎo)向和課程導(dǎo)向兩個正交維度，內(nèi)容導(dǎo)向主要包括以下幾個方面。

（一）建立主動式學(xué)習(xí)機(jī)制

本研究成果應(yīng)用于高頻電子線路課程，更關(guān)注學(xué)生的中心性和教師的主導(dǎo)性。在整個教學(xué)過程中，將引導(dǎo)和啟發(fā)置于更高的位置，改變教師的“獨角戲”，強(qiáng)化學(xué)生主體意識。翻轉(zhuǎn)形式得以保證的重要手段就是啟發(fā)性問題的設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生完成課前環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。課后，需要指導(dǎo)學(xué)生自行對問題進(jìn)行總結(jié)和回顧，幫助學(xué)生從被動教學(xué)的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃咏虒W(xué)的參與者。

（二）構(gòu)建分布式教學(xué)范式

傳統(tǒng)教學(xué)模式，不論采用何種多媒體手段，都屬于集中同步式教學(xué)，將所有授課對象作為整體，但考慮個體間理解力的差異以及對知識點消化時間所需的不同，所構(gòu)建的分布式教學(xué)“化集中為分布”、“化整課為模塊”、“化按量為按需”。此外，建立了個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)了一定程度上的差異化教學(xué)，并結(jié)合視頻和多媒體手段，利用相關(guān)軟件制作了更為直觀的教學(xué)視頻。

（三）模塊化課程教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容模塊化分割中，將課程的部分內(nèi)容以數(shù)字化方式呈現(xiàn)，并鏈接其他外部開放資源，教學(xué)內(nèi)容多以簡短視頻和測驗等形式將授課內(nèi)容小單元化，以知識點作為教學(xué)結(jié)構(gòu)主體，以便幫助學(xué)生理解吸收。在模塊化處理方面，兼顧知識點分割與課前環(huán)節(jié)微視頻處理，設(shè)計接丙類高功放、LC振蕩器、調(diào)幅發(fā)射與接收系統(tǒng)、調(diào)頻發(fā)射與接收系統(tǒng)以及變頻器等5個大類，每個大類中設(shè)置3—4個知識點子模塊，以幫助學(xué)生在課外翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。

（四）立體化教學(xué)考評方式

基于翻轉(zhuǎn)課堂的分布式教學(xué)體系在教學(xué)過程上做了巨大的變革，為此，考核方式也隨之從平面化向立體化轉(zhuǎn)變，立體化的考評方式不僅僅對學(xué)生的知識掌握情況進(jìn)行診斷，還需要給出學(xué)習(xí)的指導(dǎo)意見和反饋。立體化考評機(jī)制將從預(yù)習(xí)效果、課上互動、課后反饋等多維立體化層面進(jìn)行評價，以實現(xiàn)矯正和激勵的作用。

“高頻電子線路”翻轉(zhuǎn)課堂將知識的傳授過程和內(nèi)化過程翻轉(zhuǎn)，分布式異步型教學(xué)改革的順利進(jìn)行還得益于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的課程導(dǎo)向維度，主要包括課前、課中和課后的“三段式”學(xué)習(xí)模塊，連接三個學(xué)習(xí)模塊的重要紐帶是環(huán)境創(chuàng)設(shè)和活動學(xué)習(xí)，具體包括以下幾個方面。

1.課前學(xué)習(xí)設(shè)計模塊。首先涉及教學(xué)材料的準(zhǔn)備，包括微視頻、falsh以及仿真圖形和實際電路，針對不同教學(xué)內(nèi)容的難易程度和學(xué)生理解的差異性制作了初級、中級和高級3個版本的材料；其次，確定任務(wù)書，學(xué)生需要通過學(xué)校內(nèi)網(wǎng)平臺領(lǐng)取，并完成相應(yīng)的課前練習(xí)和課上所需的問題列表。

2.課中學(xué)習(xí)設(shè)計模塊?；诜D(zhuǎn)課堂的“高頻電子線路”分布式教學(xué)機(jī)制的典型特點在于最大化開展課前學(xué)習(xí)，并不斷按需延長學(xué)習(xí)時間提高學(xué)校效率，而關(guān)鍵點在于更好地通過課堂活動設(shè)計最大化知識傳遞。首先，確定問題，從分布式教學(xué)改革的內(nèi)容中區(qū)分不同難度選擇相應(yīng)問題，指導(dǎo)學(xué)習(xí)分析探索；其次，協(xié)作學(xué)習(xí)，針對學(xué)生感興趣的問題總結(jié)3—4個討論題，學(xué)生每6—8人分組進(jìn)行討論，相互評價。每組討論結(jié)果形成電子版上傳。在協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)過程中，教師需隨機(jī)入組，給予指正與解答。

3.課后反饋設(shè)計模塊。反饋部分包括評價，但不等同于評價，需要由教師、組員和本人共同完成。實踐過程中更加強(qiáng)調(diào)原始數(shù)據(jù)記錄、體會表、互評表以及學(xué)習(xí)日志等全面的總結(jié)，形式上也進(jìn)行一定的突破，包括課前課中、網(wǎng)絡(luò)測試以及主觀考核等更加立體化和全面化的考核機(jī)制。

三、分布式教學(xué)實施效果分析

本課題主體實施于黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院通信與信息系統(tǒng)學(xué)科通信工程、電子信息工程與電子信息與技術(shù)等專業(yè)，通過部分內(nèi)容模塊化翻轉(zhuǎn)以及分布式教學(xué)改革，取得良好實踐效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.使學(xué)生能夠按需控制學(xué)習(xí)進(jìn)度，在寢室、自習(xí)室或者圖書館自行學(xué)習(xí)，從而更加輕松高效低壓的吸收并掌握知識，在一定程度上實現(xiàn)定制學(xué)習(xí)。結(jié)合手持終端與泛在網(wǎng)絡(luò)接入從而有效提高了學(xué)習(xí)效率。

2.分析對比各視頻材料觀看頻度可以更好地掌握

難點所在，從而全面提升課上環(huán)節(jié)的師生間互動和成員間互動，使得在課上社交探索與成果交流過程中的針對性更強(qiáng)，并在一定程度上提升了學(xué)生的主體意識。

3.促進(jìn)了學(xué)生優(yōu)越性心理向自信心的轉(zhuǎn)化。通過分布式教學(xué)體系，學(xué)生按需對進(jìn)度掌控并在一定程度上開始學(xué)會獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并通過社交探索和協(xié)作學(xué)習(xí)建立優(yōu)越性心理，從而促進(jìn)主動學(xué)習(xí)的良性循環(huán)。

4.立體化考評體系從多維度對學(xué)生進(jìn)行評價，結(jié)果更客觀并具有更大的指導(dǎo)意義。通過改變終端型全試卷化評價方式，采用分布式多階段多維考評使得學(xué)生從多次多項課前練習(xí)中獲得預(yù)備知識，有的放矢的課中協(xié)作學(xué)習(xí)再次加深印象，多次多項課后測試不斷鞏固完善知識內(nèi)化。

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