“互联网+实验教学”的线上线下混合教学模式研究

2018-09-10吴晓雪何东钢李响何南

高教学刊 2018年9期

吴晓雪何东钢李响何南

摘要：电路实验课程中引入泛雅网络教育平台，将线上学习和课堂学习两部分有机结合，提出适应新社会时期发展的新型教学方法和考核评价体制。文章以电路实验课为例进行详细设计，通过该课程的学习，调动学生学习的主动性，该教学模式的研究对电类教学与改革具有较好的适用性和促进性。

关键词：在线课程；现场实验；翻转课堂；实验改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）09-0115-03

Abstracts： Experiments in Theory of Circuit is a fundamental compulsory course for electrics majors. Experiment courses contribute to improving students' abilities on practice， analysis and problem-solving so as to help students better meet positions demanding. This paper carries out overall design on online courses learning， flipped classroom and filed experiment as it seeks to explore teaching mode of circuits theory and experiment. Drawing on the Internet plus teaching mode and Fan-ya network education platform， this paper puts forward new teaching methods and mechanism of assessment and evaluation for this circuit course. Taking theory and experiment of circuits as an example， this paper indicates that this teaching mode is applicable and contributive for electrics teaching and reform.

Keywords： online courses； field experiment； flipped classroom； experiment reform

一、概述

近年国内高校对在线课程的建设研究越来越重视，建立“互联网+实验教学”的线上线下混合教学模式为教学改革提供了新的研究思路和方法。但目前，应用互联网的实验教学还比较匮乏，针对互联网与电路实验教学相关文献在知网数据库检索文献中寥寥无几，多数为互联网教学+生物类实验教学、互联网+物理类教学、互联网+化学类教学，在检索到的几篇相关文献中大部分是针对理论进行阐述，而未见对电路实验在线课程的整体规划、教学方法、考核办法设计和教学效果评价等。

实验课与理论课不同之处是需要实验室、仪器设备、实验材料等硬件设施，更重要的是培养学生的动手能力、分析能力及团队协作能力，这在单一的网络教学中无法实现，使“互联网+实验教学”成为难题。[1]我校于2016年引进泛雅网络教学平台，基于此平台结合课堂面授教学建立线上线下相结合的混合教育模式，将在线课程、翻转课程和现场实验相结合，可以扬长避短，以期来探究“互联网+实验教学”的解决途径。

二、教学改革思路

《电路理论实验课》是电子信息工程、通信工程、自动化、海洋技术学生的主要专业课程，具有很强的综合性、技术性和实用性。大连海洋大学信息工程学院在2007年对原有的课程进行了调整，将电路实验从理论课本中剥离出来独立设课，实验课从12学时增加到24学时，学分由0.5增加到1学分。研究内容增加了各种电子元件、半导体器件性能的学习，电路线路的连接，各类仪器仪表的使用，测量电路中交直流电压电流、示波器波形的获取和数据的处理方法。

本文在“互联网+实验教学”背景下对电路实验进行改革，基于大连海洋大学泛雅网络平台，通过在线课程的规划设计、创新实验教学方式方法、建立科学有效的实践教学效果评价机制等三个方面实现电路实验课的教学改革。整合实验内容、增加设计性、综合性实验，减少验证性实验。[2]利用网络资源提前预习实验内容，对理论知识进行回顾，完善实操环节的知识储备；利用Multisim仿真软件对设计的电路进行验证，分析线路设计的合理性，并对常规电路进行故障分析与检测；[3]最后教师通过泛雅网络教学平台查看学生课堂预习效果并做出预习效果评价，决定是否进行实操实验，通过实操效果给出实操成绩。优化考核综合评定指标，突出实践技能与理论基础的有效衔接，虚拟实验和实操实验的一一对应，全面提高学生的综合素质和专业能力。

三、在线课程设计

按照项目类别对教学内容进行规范。紧密结合教学大纲，根据教学大纲要求把实验调整为3类：验证性、应用性、综合性[4]。针对不同专业的培养要求调整实验内容，比例为3：4：3。验证性实验是学生对电路原理进行验证、引导学生理解基本概念和基本原理，需要学生自己规划实验方案并动手实现；应用性实验是学生对一些实际电路分析故障产生原因并进行故障排除；综合性实验是把所有实验活动串联起来实现一个完整的电路系统，要求学生灵活运用所学知识和技能，自主设计一个具有一定复杂度的电路系统，最终得到完整的实践测试报告。[5]

根据实验大纲录制实验视频，在制作PPT时要標注出各类实验项目对学生的要求标准和所需掌握的实验技能。学生可以严格按照标准来考核评价自己，检查自己是否掌握了本节课的知识点，是否完成本节课的学习任务。这样学生在学习时有所侧重，节省学习时间，提高学习效率。同时在教学内容的设计上也增加了实验室新置仪器设备的使用说明，以往的仪器设备陈旧，实验教材对设备的介绍也很少，导致学生对设备不熟悉，容易引发安全隐患，导致实验误差较大，所以增加仪器设备使用说明可以让学生对实验设备有更好的认识。只有先了解实验设备才能更好更准确的测量出实验结果，减小实验误差产生。每个学校所用的实验设备、实验条件以及学生能力各不相同，在编写实验教材时要紧密结合校内的实际情况编写，对老的淘汰的实验设备也要及时地更新，始终保证实验指导书与实验教学同步。如我校于2015年重新编写了电路理论实验指导书，增加了电子元器件介绍，Multisim在电路原理中的应用和实验仪器设备使用说明等内容。在实验环节设立了电路元件伏安特性的测绘及直流电路的测量、叠加定理及基尔霍夫定律等验证性实验，日光灯电路及功率因数提高实验，一阶、二阶电路过渡过程的研究及测量的应用性实验和带通滤波器的设计类综合性实验。于2016年开始使用泛雅平台，开展基于线上线下相结合的混合式教学模式进行实验教学并取得了良好的教学效果。

（一）在線课程教学

“互联网+实验教学”的教育与传统的教育相比，体现在一个终端、海量的网络资源。[6]美国心理学家霍华德·加德纳将当今信息时代的年轻人称为“APP一代”，与上一代人不同，他们的学习方式已经发生转变，他们更倾向于从网络、电视、动画中学习[7]，坐在教室里听课、看书，他们已经变得没有耐心。传统的教学模式中教师通常采用板书的形式向学生介绍实验内容，实验内容简单，孤立，教学方法落后，难以引起学生的重视，不利学生学习能力的培养，因此必须引进新型的上课模式。泛雅网络教育平台是面向全校师生开展在线教学，网络辅助教学，泛在学习的支撑系统。系统以混合式教学为核心，支持所有的课程资源建设、在线交流、过程统计和教学研究等活动。教师可以在网络上发布授课内容、布置相关作业、系统自动批阅、在线实时测试、访问课程统计、学习进度统计、测试成绩分析、讨论记录查询等；学生可以利用该网络在网上提问、实时交流和讨论，自己计划学习内容和进度，整理疑惑和问题，学习方式较灵活。

（二）教学内容设计

建立视频资源库，建立“翻转课堂”师资培养，自主设计精品视频课件与精品课例，利用学校优质网络资源，开发基于泛雅教学平台的网络视频资源，制作微课程课例。视频资源与课堂学习内容相关，包括教学微视频、教学课件以及相关拓展知识网站链接等。

微视频利用Camtasia Studio屏幕录像软件录制，以知识单元为主体，对各个章节的知识点、重点、难点等理论知识以5-10分钟视频形式进行讲解。在实验示例讲解中采用摄像机或者手机进行实验拍摄，录制整个实验的操作过程，视频中应包含教师讲课的仪态和内容，记录课堂的整个画面。为了达到最佳的视频录制效果，在课程录制之前，需要对进行的实验项目设计实验教学环节，形成教案及教学PPT。[8]最后对教师录制的视频进行剪辑和添加说明字幕，制作视频封面和菜单目录。[9]最后将剪辑完的微视频转化成支持网络在线播放的流媒体格式（.avi，.wmv，.swf）。通过泛雅网络教学平台进行发布，教师和学生可以流畅的利用终端设备进行在线学习，也可以将其下载到个人电脑、手机上实现移动学习，真正实现以学生为中心的智慧化教学与个性化学习。

（三）教学过程设计

改革后的实验课授课过程分为线上学习和课堂学习两大块[10]，学生完成在线学习、翻转课堂、自主实验实施、数据处理及误差分析、系统提交、总结和讨论。授课流程如图1所示。

1. 在线课程学习。在每一次实验课开始前，需要学生登录泛雅网络教学平台，登录学号信息即可看到教师设置的预习要求及布置的学习任务，实验两个人为一组，由实验小组共同探讨思考题，每名学生独立撰写实验报告。

2. 翻转课堂。上课时由教师随机向实验小组学生提问，学生上台讲解思考题，教师和其他学生认真听取讲解内容，并对讲解内容进行提问，学生进行解答。最后由指导老师对学生的表现进行点评，对学生回答不正确的地方进行补充，提出不足。

3. 自主实验实施。待学习讨论结束后，学生开始实验操作。因为学生已经完成在线课程的学习，具有一定的知识储备，具有将在线学习知识转化为相应动手实践的能力。[11]学生在实验中出现的问题及时与教师共享，教师主要工作是引导学生如何分析及解决问题。[12]学生首先对电路进行Multisim仿真，然后在实验箱上线路连接，线路搭建完毕后举手示意指导教师，待老师检查线路无误后方可接通电源，测量实验数据，并将数据记录在课前写好的预习报告册中。

4. 数据处理及误差分析。学生将得到的实验数据记录下以后与理论计算值进行对比，分析误差产生原因，在误差允许范围内得到准确的实验结果并将数据提交到在线平台上，完成课后作业。

四、做好教学效果评价

自2016年3月1日至2017年7月1日，开始使用泛雅网络平台进行电路实验教学以来，对信息工程学院学习电路这门实验课的学生进行统计，可以得出登录该系统进行学习的学生登录次数为5325次，生均24.5次，每次课生均登录2.2次。双休日、节假日登录1650次，占总登录次数的31%。在17时以后的登录次数为3690次，占总数的69%（见图2）。从这些数据上来看，学生登录网站学习时间通常为晚上，这表明在线课程学习时间上的灵活性，丰富了学生的业余生活，在线课程使学生更合理的安排学习任务。

在移动学习中，教师可以下载手机应用轻松向学生发送预习推送、课堂扫码签到、课上课下全周期的数据统计和永不下线的师生微信推送，学生是否完成老师布置的预习任务将自动反馈给系统管理，便于教师掌握学生的学习情况。为了使学生本人及老师及时掌握学生的学习效果，设计了学习测评模块[13]，学生将所得实验数据输入和实验结果分析输入到系统平台中，教师综合学生的预习报告、实验操作情况、在线学习情况等对学生进行测评。[14]知识的在线考核避免了学习过程中的抄袭现象，准确地反应了学生对知识的学习情况。此外，教师可以综合考核与测评数据对学生的学习成绩、学习行为、知识点掌握情况等多个维度制定更有针对性的教学计划。

五、结束语

本文尝试把互联网+实验教学结合起来，整合线上线下实践活动，把网络教学资源转变为学习的新方式，该模式不仅对教师的教学方法、学生的学习方式及高校实验课程改革都起到了促进作用，同时也体现了互联网+在现代教育教学中的应用。

电路实验教学改革的内容还有很多并且是一项长期且艰巨的任务，每一位教师在教改的过程中都应该献言献策，提出更多、更新的理念，适应新课堂，注重教材与现实生活的联系，注重培养学生的问题意识。教师不断地提高自己的教学水平，丰富教学经历，学生积极参加多方面实践，提高综合能力和综合素质水平。本文从教学改革思路、在线课程设计及教学效果评价等方面激发学生学习的积极性，使学生了解更多有价值的科学技术信息，借助电路实验开展教学改革，加强学生对工程能力和创新能力的培养，促进我国教育工作的快速发展！

参考文献：

[1]王梦令，梅汝焕，厉旭云，等.在线课程和现场实验相结合提高学生的综合能力[J].实验室研究与探索，2017，36（5）：173-177.

[2]赵引玲.改善实验教学方法提高学生动手能力[J].教育界，2012（16）：53.

[3]刘安东.基于Multisim11.0的模拟电路故障诊断研究[J].科技展望，2016，26（6）：76-77.

[4]郭东亮.“模拟电子技术”课程实践性教学改革探索[J].实验实践教学，2014（29）：81-86.

[5]郑宾.Multisim仿真在模拟电路实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2013，32（2）：103-105.

[6]郑瑶.基于“互联网+”的电路实验教学新方式[J].教育现代化，2017（3）：282-283.

[7]王竹立.“互联网+教育”意味着什么[J].今日教育，2015（5）：1.

[8]李娟，戴洪德，张敏，等.微课教学融入课程建设的思考[J].大学教育，2015（10）：36-37.

[9]王中，高伟.基于Camtasia视频课件《RAID技术与磁盘冗余管理》的制作分析[J].榆林学院学报，2014，2（24）：36-39.

[10]魏婉东.MOOC对高校教学过程的影响探究[D].山东：中国海洋大学，2015.

[11]郝建新，郭晓静.互联网+背景下SPOC模式电类实验教学[J].实验室研究与探索，2016，35（9）：209-213.