“电路”课程线上线下混合教学实践
时间：2023-03-02 21:30:05 来源：千叶帆 本文已影响人
闫 蓓 龚光红 杨 波 赖李媛君 唐荻音
(北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院， 北京 100191)
线上线下混合教学是线上教学与线下教学相结合的一种教学模式，是随着信息技术发展出现的一种新型教学模式[1-3]，目前在国内已广泛推广应用，是未来教育发展的新常态。混合教学模式在原有的线下教学模式基础上，融合了线上教学个性化强、时间自由、移动方便、交互性好、资源共享的优势，克服了传统线下教学的局限性，是一种创新性的教学模式。
文献调研显示，混合式教学模式相对于单一的线上或者线下教学模式来说，对学生课程学习有积极的促进作用，能够培养学生分析复杂问题的高阶能力，实现培养目标的达成度。但是目前教育研究领域的学者们对于混合教学的有效性，以及混合教学的评价方法没有统一的认知[4-5]。线上线下混合教学的关键是“混合”而不是组合，不是简单的流于教学形式的叠加，而是基于教学内容的两种教学形式的有机融合，混合教学模式既要深度应用线上教学资源，发挥线上资源的优势，同时又要融合应用线下教学模式，展开深度教学和翻转课堂教学，线下教学的深度和学生参与度是混合教学模式能否取得显著教学效果的核心因素。
1.1 线上线下混合教学流程
混合教学的线上资源有多种形式，国内多数线上教学资源来源于中国大学MOOC平台[6]。笔者主讲的“电路”课程已经建设了中国大学MOOC课程资源，线上线下混合教学流程如图1所示，分为课前-线上-线下-课后四个环节。混合教学模式根据教学内容，首先进行教学设计，混合教学不是单纯地将教学内容搬移至线上，而是将教学内容合理分配、深度融合在课前-线上-线下-课后四个环节，对学生的知识掌握和能力培养层层递进，完成教学目标的达成。
图1 线上线下混合教学流程
1) 课前
研究、细化教学内容，进行混合式教学设计，是混合式教学的基础。首先编辑慕课视频文件，设计覆盖知识点的线上基础练习题和讨论题；
其次在开展混合教学前的最后一次线下课，用2～3 min的时间，布置线上学习任务，讲解线上学习知识的前因后果，引导学生进行线上学习；
最后在慕课堂发布线上学习任务。
2)线上
学生完成线上视频学习、慕课堂讨论和基础练习，教师参与讨论区讨论并解答学生讨论区的问题，通过线上环节学习学生基本掌握了教学内容。
教师根据慕课堂线上讨论和基础练习反馈信息，重新调整教学内容和重点，细化线下课内容。
3)线下
在线上课教学成果的基础上，开展线下课的深度教学。混合教学的线下课教学以学生为中心[7]，教学方式不同于传统的“满堂灌”，教师转变为课堂教学的引领者，引导学生进行问题分析和知识探索，学生更多地参与课堂教学，更多地发挥学生的主体作用。
线下课教学与线上课深度融合，是线上课教学的补充、继续和深入。教师首先对线上课学习中的错误和疑惑进行补偏救弊，进而对教学内容进行更复杂、更深入和更综合的全面讨论，完成高阶性、创新性和挑战度的教学内容。
4)课后
综合线上线下教学反馈信息，有针对性地布置适量课后练习题，进一步夯实基础知识，加强学生综合分析能力和知识应用能力的培养。
1.2 线上线下混合教学讨论
线上线下混合式教学模式中，课前-线上-线下-课后四个环节是一个有机的整体，教学目标在各环节教学中逐步达成。通过课前环节和线上环节，学生学习和掌握基本概念和基础知识，完成教学的初级目标，并通过线上练习进行初级教学目标的检测。线下环节的教学是线上教学基础上的继续和深入，教学围绕学生分析问题能力和综合应用知识能力培养设计，教师综合应用各种教学方法，实施多维度深度教学，学生带着线上课基本认知和问题进入线下课堂，教学中发挥更多的主导作用。课后作业环节是前三个教学环节的补充和加强，帮助学生内化知识，达成教学目标。
显然线上线下混合教学改变了传统的线下教学模式，教学资源更加丰富[8]，学生线上学习时间和空间自由，满足学生学习的个性化需求，方便学生进行自主学习；
线上线下混合教学流程环节多、学生学习效果多维检测和反馈，教学内容的知识掌握难度增大，教学标准提高，混合教学模式无论是形式还是内容都发生了巨大的变革。混合教学对教师自身的教学能力、专业能力、工程实践能力以及多媒体技术应用能力都提出了更高的要求，教师需要更多的教学投入。
线上线下混合式教学模式增加了教学环节，但是并未增加学生课程学习的时间，而是将线下教学中的课后学习时间分配在线上学习和课后学习两个环节，取得的教学效果更佳。
2.1 混合教学模式的教学内容
“电路”课程教学内容多，逻辑性强，课程教学对知识掌握灵活性要求高。线上线下混合教学模式虽然有很多优势，但是在教学实践中也不能搞一刀切。关于如何选择教学形式，要根据课程内容、教学要求和混合教学的特点来确定，选择教学要求高、知识应用灵活、学生学习难度大的教学内容进行混合教学模式，目前对电路一般分析方法、戴维宁定理、理想运算放大器、正弦稳态电路的相量法分析方法、二端口网络等内容进行了线上线下混合教学模式的探索，均取得了较好的教学效果。下边以理想运算放大器线上线下混合教学为例，说明课前、线上、线下、课后四个教学环节的具体实践方法。
为什么选择含理想运算放大器电路分析进行线上线下混合教学呢？理想运算放大器线下课教学时，课程教学内容简单，仅对含理想运算放大器的电阻电路进行了分析，不分析含动态元件的理想运算放大器动态电路特性，同时课程例题选用电路简单，与工程实际应用的运算放大器电路严重脱节，通过课程学习，学生无法完全掌握分析实际电路的能力，不能够满足后续课程学习和工程实践能力的培养要求，因此进行了混合式教学改革，混合式教学设计如表1所示。
表1 理想运算放大器电路混合教学模式的教学设计
混合式教学模式实现了理想运算放大器教学目标在四个教学环节中的逐级递进实现。线上学习任务慕课堂发布如图2所示，线上基础练习题设计了5道练习题，线上练习题内容和正确率如表2所列。根据表2的反馈信息，学生基本掌握了理想运算放大器的特性，正确率高于84.10%，对两条规则以及规则的综合应用掌握的不够深入，正确率只有60.30%～74.6%。因此线下课首先要讲解线上课基本概念和基础知识掌握中存在的问题，解决学生线上课遗留的问题，然后用4个典型的例题，逐步引导学生应用两条规则和结点电压法分析例题电路的特性，最后教师再总结运算放大器电路分析方法，并对实际电路的工程应用进行知识的拓展。线下课的4个例题均来自于实际的工程应用电路，是教师精心选择的，实现运算放大器的深度教学，体现了教学的高阶性。4个例题分别为：①应用运放两条规则分析的双运放恒流源电路；
②结点电压法分析多运放增益可调的差动放大电路；
③负阻抗变换电路；
④含有动态元件的运算放大器特性分析方法。最后的课后习题设计可以帮助学生掌握知识，完成知识的内化。
2.2 教学效果
为了验证线上线下混合教学模式的教学效果，进行了调查问卷和期末卷面成绩的分析比对。
2021年进行理想运算放大器内容教学时，该教学内容在A、B两个平行教学班级选用了不同的教学方法， A班采用线上线下混合教学模式，B班按照传统的线下教学模式，两组课后作业相同。理想运算放大器教学结束后，对A、B两班进行了调查问卷，收集学生调查反馈信息，整理归纳如表3所列。
图2 线上慕课堂学习任务
表2 线上基础练习题正确率
从理想运算放大器知识的掌握、完成课后习题的时间、课后作业的难度以及与前几章教学内容横向比较课后题难度评价5个方面来看，A班表现均好于B班，在第2项作业难度横向比较中，A班有4.4%的学生认为难度大，B班有19%的学生认为难度大，后者比前者高了14.6%；
在第4项对研究性课后习题5-4题，A班比B班多12.6%的比例评价为容易；
在第5项课后作业难度系数评价中，A班平均难度系数3.4，B班平均难度系数为4.0，可见混合式教学方式对学生综合能力的培养有较好的促进作用。
将2021年期末卷面成绩按照考核内容整理，定义考核内容卷面平均分与考核分之比为得分率，则A、B两个班运算放大器期末卷面得分率如表3所列。从表3可见，A班期末卷面得分率为75%，B班期末卷面得分率为68.5%，混合教学的A班比线下教学的B班得分率高6.5%，从期末卷面成绩呈现的结果来看，同样验证了混合式教学比传统的线下教学取得了更好的效果，能够提高学生的知识的综合应用能力。
表3 线上线下混合教学模式教学效果对比
线上线下混合教学是一种新型教学方法，比传统教学方法具有更多的优势，线上线下教学的深度混合与递进，以学生为中心的多维深度线下教学是混合教学的核心竞争力。基于中国大学MOOC平台线上资源，通过课前-线上-线下-课后四个教学环节的深度融合，完成了线上线下混合教学实践，取得了较好的教学效果，实现了教学“两性一度”的教学目标。
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