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【摘要】文章分析了“数字电子技术”课程传统课堂教学模式存在的问题及原因，重组教学内容，进行了基于示教仪和微课的翻转课堂教学模式改革实践，通过对新疆工程学院该课程在两种课堂教学模式下的学生学习结果进行比较，得出了该项课程改革的优点和推广价值。
【关键词】教学模式；微课；翻转课堂；示教仪
【基金项目】新疆维吾尔自治区教育厅高校科研计划科学研究重点项目，项目号：XJEDU2016I013。
一、传统教学模式存在的问题及原因
（一）存在的问题
通过对本地相关高等院校的考察，“数字电子技术”课程在各院校基本都是理论教学与实验教学穿插的模式，课堂教学都是以理论讲授为主并辅以多媒体教学的传统教学模式，由于课堂时间有限，老师兼顾不了不同程度的学生，利用课堂有限时间讲授知识点。学生在整个学习过程中都是被动接受，这就要求学生注意力要集中，否则无法跟上老师的讲课节奏。这种教学方式大大降低了学生的学习主动性和积极性，培养出的学生缺乏自学能力和创新能力，学生普遍反映课堂理论学习抽象难懂，课下要花不少时间进行消化，学习掌握的内容有限，理论与实践脱节。
（二）原因分析
究其原因，与数字电子技术课程的特点和目前的授课方式以及学生自身的特点都有关系。数字电子技术研究的是数字电路，在采用二进制的数字电路中信号只有“0”和“1”两种状态，分析电路和设计电路都采用了逻辑代数的方法。怎么将其与实际电路联系起来，学生理解起来有很大难度。尤其是新建应用型本科院校的大多数学生自学能力和积极性都不高，课堂上没听懂，课下也不主动学习，持续一段时间就干脆放弃了，理论没学懂，就更无从谈实践能力，这种情况持续下去将极大影响应用型本科学生培养质量，无法完成应用型本科学生的培养目标。针对这些问题，如何提高学生学习的积极性，让其主动参与进来，提高课堂教学效果，是我们每一位教师迫切需要研究的课题。
二、课堂教学模式改革实践
翻转课堂是近年来教育改革和教育创新的热点话题之一，它实现了学生个性化的自主学习，增加了更多的师生互动环节，拓展了师生在课堂上讨论问题的时间和空间，有利于学生探索精神和创新能力的培养，提高学生学习的积极性。为此我们于2018年上半年进行了“数字电子技术”课程的教学改革试点，实施了基于微课和示教仪的翻转课堂教学实践。试点对象是我校能源工程学院新能源科学与工程16级汉族班的44名学生，该班与电气工程及其自动化专业16级汉族班为平行班，两个班在前一学期的“电路”课程学习中成绩相当。本学期的“数字电子技术”课程一个是44学时，一个是56学时，我们选择了48学时的班进行了改革试点，另一平行班仍采用传统教学模式。
（一）前期准备
想要做好翻转课堂，就必须要从课前、课上、和课后三个环节来进行教学组织和教学流程的精心设计。为了做好这三个环节的教学，解决学生积极性不高、理论与实践脱节的问题，光从课堂教学方式上改革是不够的，根据以往教学经验，首先在教学内容和教学工具和仪器上进行了前期准备。
（二）教学内容重组
“数字电子技术”传统教学内容中都是按章节先讲逻辑代数基础、逻辑门电路，再讲组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路，最后讲脉冲波形、A/D、D/A转换等内容。学生应重点掌握组合和时序逻辑电路的分析和设计。而逻辑代数就是分析和设计的基础工具，在以往教学中会出现一些问题。例如学生反映学习逻辑代数基础时，难以将之与电路联系起来，感觉在学数学，整个学完才学门电路又突然觉得很难，不好将电路与逻辑关系联系起来，等学完门电路到学习组合逻辑电路的分析设计就更难理解了，理论与实践是脱节的。老师本可以在讲前面内容时穿插后面内容，但由于课时有限，尤其是少学时班级，实验还占课时，课上讲解时间非常有限，教学内容又需要在课堂讲授中全部完成，就限制了各部分内容穿插的讲解。本次教学改革，因为很多内容可在课下利用网络学习，因此课堂授课内容上进行了重新组合，将内容穿插学习。例如学完逻辑代数的三种基本运算，立刻学习逻辑门电路的三种基本电路，紧跟着就学习用之设计一个简单组合逻辑电路，然后用自主研发的教学仪器搭建出来。
（三）微课视频录制
将内容重组后，为保证课堂有足够时间，学生需在课下进行自学，由于学生的注意力集中时间有限，因此将主要内容以微课小视频（时间5—10分钟）的形式传给学生，可供学生课下反复学习。
（四）示教仪制作
在数字电子技术的教学过程中，为了提高学生学习的兴趣和主动性，尝试了各种方法，做了各种尝试，根据数字电子技术课程的特点，最终制作了一个能随身携带并能完成所有数字电路验证和大纲要求的电路设计的示教仪，用双电源供电，可当堂演示。在数字电子技术课上进行了实践，讲完理论后立刻用它验证各集成数字电路的功能和搭接实现某种功能的实际电路，通过声光反应结果，吸引学生注意力。通过实践发现学生的反映很好，原来理解不了的现在变得很容易了。此次课改前，我们带领上一届学生自己动手制作了30套示教仪，用于本次课程改革，已申请专利。
二、翻转课堂实施
（一）课前学习
因为没有相应的学习软件平台，所以采用了相对快捷简单的方式，建立了“数字电子技术”课程学习专用群，上课前几天，将录制好的微课视频上传到学习群中，以供学生学习，也可线上答疑。为了掌握学生的学习情况，要求学生录制课下学习视频内容的视频，并发送给教师，在视频中有的会设置一些有趣的点，有的通过设疑、示错等方法导入需要学习的内容、要求学生解决的问题，在下一次课上进行提问，从而判断学生的学习情况，进行记录，并在最后考核中占一定比例的分值，以此督促学生认真学习。
（二）课上设计
对“数字电子技术”课程24次课（实验用示教仪在课下完成，不占课时）的内容进行了精心的教学设计，每一次课都有独特的设计点，授课完全以学生为主体，将学生分成了22个小组，编成7个大组，每一小组发放示教仪一台，学生可随身携带，每节课按教学内容特点设计教学模式，例如，在学生自主学习完微课视频内容后，有些课上先让每一大组推出一名学生（每次必须是不同学生）分别讲授预习过的新课，讲授内容难易不同，抽签决定讲解内容，讲完后，其他学生可提出问题，由讲课学生进行讲解，有不同意见的提出新的观点、思路和方法，一起探讨，然后采用自评、互评、老师评的方式决定成绩。讲课成绩会成为每一位组员的成绩，最后得分最高的讲课学生会另外加分。这些讲课分数在最后成绩里会占一定比例，最后由老师总结评价，将学生未讲清楚的点进一步讲解，学生很快就掌握了。在有些课上，老师先提出问题，学生进行大组或小组讨论，教室都设置有无线网络，学生在课堂上可用手机或电脑查阅资料，分析问题，解决问题，最后用示教仪搭接电路。老师会按情况打分并总结，分数也按比例计入总成绩。有些课上在完成该节课内容后，通过启发，引入下节课电路设计内容，在有限的时间内让小组进行设计并搭接电路，搭接成功的小组进行加分。诸如此类的各种设计贯穿在每一次教学中，学生会好奇下一次课将采用什么样的方式，自己会得多少分，极大提高了学生的学习兴趣，使学生对相关知识点也有了更加深入的理解。同时，学生的成就感、自信心倍增，学习主动性增强，从而达到良性循环的效果。示教仪的使用很好地解决了理论与实践脱节的问题，各种以学生为主体的灵活教学方式让学生积极性空前高涨，每一项工作的评分让学生不敢脱节，每一次的课堂授课都在愉快又紧张的气氛中结束。
（三）课后复习
下课后复习和布置作业不同于传统的只有看书和课后练习作业的模式，大多是不用书写的设计类、思考类作业，学生需用示教仪在课下将设计的电路搭接出来，以视频形式上交。老师会根据上交作业打分，按一定比例计入总成绩，课后还加大了以赛促学的力度，将理论授课、电子电路综合实践、电子大赛紧密结合，理论联系实际培养学生的创新能力。
四、效果对比及学生评价
经过一学期的教学实践，学生反映虽然课下要花费大量时间进行学习，压力较大，但他们乐意接受，觉得很有意思，很好地锻炼了他们自学和解决问题的能力，收獲颇多。两个平行班本学期学习的“数字电子技术”成绩仍然相当，但“数字电子技术”课程成绩有很大的变化。课改学生优秀率比传统教学模式学生成绩高出10%，良好率比传统教学模式学生成绩高出20%，不及格率比传统教学模式学生成绩低了20%，甚至有同学反映，某些几乎不学习的学生都积极参与了进来，只学习了这门课，成绩还达到了“良”。
五、结论
“数字电子技术”课堂教学模式改革实践效果明显，这是一项成功的教学改革，也进一步说明了以往不理想的教学现状是可以改善的，就看老师怎么教，其中教学方式的改革和示教仪的使用起到了举足轻重的作用。下一步可以在校内推广，完善后向校外推广，为应用型本科院校教学质量的提升贡献一份力量。
【参考文献】
[1]胡志忠，王成华.基于翻转课堂的“模拟电子技术”课程教学模式改革与实践初探[J].工业和信息化教育，2016（04）：63-67.
[2]陈希.基于翻转课堂的混合式教学模式应用——以数字电子技术及应用课程为例[J].中国教育技术装备，2017（12）：129-131.
【关键词】教学模式；微课；翻转课堂；示教仪
【基金项目】新疆维吾尔自治区教育厅高校科研计划科学研究重点项目，项目号：XJEDU2016I013。
一、传统教学模式存在的问题及原因
（一）存在的问题
通过对本地相关高等院校的考察，“数字电子技术”课程在各院校基本都是理论教学与实验教学穿插的模式，课堂教学都是以理论讲授为主并辅以多媒体教学的传统教学模式，由于课堂时间有限，老师兼顾不了不同程度的学生，利用课堂有限时间讲授知识点。学生在整个学习过程中都是被动接受，这就要求学生注意力要集中，否则无法跟上老师的讲课节奏。这种教学方式大大降低了学生的学习主动性和积极性，培养出的学生缺乏自学能力和创新能力，学生普遍反映课堂理论学习抽象难懂，课下要花不少时间进行消化，学习掌握的内容有限，理论与实践脱节。
（二）原因分析
究其原因，与数字电子技术课程的特点和目前的授课方式以及学生自身的特点都有关系。数字电子技术研究的是数字电路，在采用二进制的数字电路中信号只有“0”和“1”两种状态，分析电路和设计电路都采用了逻辑代数的方法。怎么将其与实际电路联系起来，学生理解起来有很大难度。尤其是新建应用型本科院校的大多数学生自学能力和积极性都不高，课堂上没听懂，课下也不主动学习，持续一段时间就干脆放弃了，理论没学懂，就更无从谈实践能力，这种情况持续下去将极大影响应用型本科学生培养质量，无法完成应用型本科学生的培养目标。针对这些问题，如何提高学生学习的积极性，让其主动参与进来，提高课堂教学效果，是我们每一位教师迫切需要研究的课题。
二、课堂教学模式改革实践
翻转课堂是近年来教育改革和教育创新的热点话题之一，它实现了学生个性化的自主学习，增加了更多的师生互动环节，拓展了师生在课堂上讨论问题的时间和空间，有利于学生探索精神和创新能力的培养，提高学生学习的积极性。为此我们于2018年上半年进行了“数字电子技术”课程的教学改革试点，实施了基于微课和示教仪的翻转课堂教学实践。试点对象是我校能源工程学院新能源科学与工程16级汉族班的44名学生，该班与电气工程及其自动化专业16级汉族班为平行班，两个班在前一学期的“电路”课程学习中成绩相当。本学期的“数字电子技术”课程一个是44学时，一个是56学时，我们选择了48学时的班进行了改革试点，另一平行班仍采用传统教学模式。
（一）前期准备
想要做好翻转课堂，就必须要从课前、课上、和课后三个环节来进行教学组织和教学流程的精心设计。为了做好这三个环节的教学，解决学生积极性不高、理论与实践脱节的问题，光从课堂教学方式上改革是不够的，根据以往教学经验，首先在教学内容和教学工具和仪器上进行了前期准备。
（二）教学内容重组
“数字电子技术”传统教学内容中都是按章节先讲逻辑代数基础、逻辑门电路，再讲组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路，最后讲脉冲波形、A/D、D/A转换等内容。学生应重点掌握组合和时序逻辑电路的分析和设计。而逻辑代数就是分析和设计的基础工具，在以往教学中会出现一些问题。例如学生反映学习逻辑代数基础时，难以将之与电路联系起来，感觉在学数学，整个学完才学门电路又突然觉得很难，不好将电路与逻辑关系联系起来，等学完门电路到学习组合逻辑电路的分析设计就更难理解了，理论与实践是脱节的。老师本可以在讲前面内容时穿插后面内容，但由于课时有限，尤其是少学时班级，实验还占课时，课上讲解时间非常有限，教学内容又需要在课堂讲授中全部完成，就限制了各部分内容穿插的讲解。本次教学改革，因为很多内容可在课下利用网络学习，因此课堂授课内容上进行了重新组合，将内容穿插学习。例如学完逻辑代数的三种基本运算，立刻学习逻辑门电路的三种基本电路，紧跟着就学习用之设计一个简单组合逻辑电路，然后用自主研发的教学仪器搭建出来。
（三）微课视频录制
将内容重组后，为保证课堂有足够时间，学生需在课下进行自学，由于学生的注意力集中时间有限，因此将主要内容以微课小视频（时间5—10分钟）的形式传给学生，可供学生课下反复学习。
（四）示教仪制作
在数字电子技术的教学过程中，为了提高学生学习的兴趣和主动性，尝试了各种方法，做了各种尝试，根据数字电子技术课程的特点，最终制作了一个能随身携带并能完成所有数字电路验证和大纲要求的电路设计的示教仪，用双电源供电，可当堂演示。在数字电子技术课上进行了实践，讲完理论后立刻用它验证各集成数字电路的功能和搭接实现某种功能的实际电路，通过声光反应结果，吸引学生注意力。通过实践发现学生的反映很好，原来理解不了的现在变得很容易了。此次课改前，我们带领上一届学生自己动手制作了30套示教仪，用于本次课程改革，已申请专利。
二、翻转课堂实施
（一）课前学习
因为没有相应的学习软件平台，所以采用了相对快捷简单的方式，建立了“数字电子技术”课程学习专用群，上课前几天，将录制好的微课视频上传到学习群中，以供学生学习，也可线上答疑。为了掌握学生的学习情况，要求学生录制课下学习视频内容的视频，并发送给教师，在视频中有的会设置一些有趣的点，有的通过设疑、示错等方法导入需要学习的内容、要求学生解决的问题，在下一次课上进行提问，从而判断学生的学习情况，进行记录，并在最后考核中占一定比例的分值，以此督促学生认真学习。
（二）课上设计
对“数字电子技术”课程24次课（实验用示教仪在课下完成，不占课时）的内容进行了精心的教学设计，每一次课都有独特的设计点，授课完全以学生为主体，将学生分成了22个小组，编成7个大组，每一小组发放示教仪一台，学生可随身携带，每节课按教学内容特点设计教学模式，例如，在学生自主学习完微课视频内容后，有些课上先让每一大组推出一名学生（每次必须是不同学生）分别讲授预习过的新课，讲授内容难易不同，抽签决定讲解内容，讲完后，其他学生可提出问题，由讲课学生进行讲解，有不同意见的提出新的观点、思路和方法，一起探讨，然后采用自评、互评、老师评的方式决定成绩。讲课成绩会成为每一位组员的成绩，最后得分最高的讲课学生会另外加分。这些讲课分数在最后成绩里会占一定比例，最后由老师总结评价，将学生未讲清楚的点进一步讲解，学生很快就掌握了。在有些课上，老师先提出问题，学生进行大组或小组讨论，教室都设置有无线网络，学生在课堂上可用手机或电脑查阅资料，分析问题，解决问题，最后用示教仪搭接电路。老师会按情况打分并总结，分数也按比例计入总成绩。有些课上在完成该节课内容后，通过启发，引入下节课电路设计内容，在有限的时间内让小组进行设计并搭接电路，搭接成功的小组进行加分。诸如此类的各种设计贯穿在每一次教学中，学生会好奇下一次课将采用什么样的方式，自己会得多少分，极大提高了学生的学习兴趣，使学生对相关知识点也有了更加深入的理解。同时，学生的成就感、自信心倍增，学习主动性增强，从而达到良性循环的效果。示教仪的使用很好地解决了理论与实践脱节的问题，各种以学生为主体的灵活教学方式让学生积极性空前高涨，每一项工作的评分让学生不敢脱节，每一次的课堂授课都在愉快又紧张的气氛中结束。
（三）课后复习
下课后复习和布置作业不同于传统的只有看书和课后练习作业的模式，大多是不用书写的设计类、思考类作业，学生需用示教仪在课下将设计的电路搭接出来，以视频形式上交。老师会根据上交作业打分，按一定比例计入总成绩，课后还加大了以赛促学的力度，将理论授课、电子电路综合实践、电子大赛紧密结合，理论联系实际培养学生的创新能力。
四、效果对比及学生评价
经过一学期的教学实践，学生反映虽然课下要花费大量时间进行学习，压力较大，但他们乐意接受，觉得很有意思，很好地锻炼了他们自学和解决问题的能力，收獲颇多。两个平行班本学期学习的“数字电子技术”成绩仍然相当，但“数字电子技术”课程成绩有很大的变化。课改学生优秀率比传统教学模式学生成绩高出10%，良好率比传统教学模式学生成绩高出20%，不及格率比传统教学模式学生成绩低了20%，甚至有同学反映，某些几乎不学习的学生都积极参与了进来，只学习了这门课，成绩还达到了“良”。
五、结论
“数字电子技术”课堂教学模式改革实践效果明显，这是一项成功的教学改革，也进一步说明了以往不理想的教学现状是可以改善的，就看老师怎么教，其中教学方式的改革和示教仪的使用起到了举足轻重的作用。下一步可以在校内推广，完善后向校外推广，为应用型本科院校教学质量的提升贡献一份力量。
【参考文献】
[1]胡志忠，王成华.基于翻转课堂的“模拟电子技术”课程教学模式改革与实践初探[J].工业和信息化教育，2016（04）：63-67.
[2]陈希.基于翻转课堂的混合式教学模式应用——以数字电子技术及应用课程为例[J].中国教育技术装备，2017（12）：129-131.