“SPOC+翻转课堂”教学模式在“电路实验”中的应用

刘景艳， 李玉东

(河南理工大学 电气工程与自动化学院， 河南 焦作 454000)

0 引言

“电路实验”是我校一门独立开设的实验课，是电子信息类专业基础课程“电路理论”配套的实践环节。这一课程应该对学生的动手能力要求较高[1-2]。但现在该课程设置的实验内容基本是对“电路理论”课堂已经讲授的基本定律和定理进行验证，综合性和创新性实验项目较少，并且教学模式单一，缺乏独立思考和自行解决问题的环节，学生的自主学习能力和实践创新能力无法得到很好地锻炼。因此，如何激发学生的学习主动性，使学生的实践创新能力得到有效地提高是亟待解决的问题。

小规模限制性在线课程SPOC(Small Private Online Course)是一种典型课程范式，具有小众化、限制性和集约化等特点，采用在线学习与面对面学习相结合的混合式教学，是一种比较适合在校学生学习的课程模式[3]。

翻转课堂FC(Flipping Classroom)其核心就是以学生作为学习的主体和中心，构建个性化学习环境，将知识传授放在课堂外，将知识内化的过程放在课堂内[4-5]。

“电路实验”课程设置有实验目的、实验原理、实验所用仪器和数据处理与分析等固定模块，其知识点多且逻辑性不强，这些特点使得“电路实验”非常适合SPOC和翻转课堂的教学模式。

本文在分析了目前电路实验教学中存在的问题后，重点探讨了“SPOC+翻转课堂”的二元混合教学模式在“电路实验”教学中应用。

1 “电路实验”教学中存在的问题

近几年，随着实验教学改革的深入，实验教学效果有一定的提高，但仍存在不少问题和不足。经分析，除了实验场地和实验设备不足等客观因素和教师的教学理念等主观因素外，导致“电路实验”课程教学效果不理想的原因主要如下：①学生对“电路实验”课程不够重视。学生在进行实验前，没有深入思考实验项目的目的及相关内容，在实验过程中只是按照电路图进行连线、记录数据，没有对实验原理进行透彻分析，缺乏创新意识和探索精神，分析问题、解决问题的能力得不到锻炼[6]。②实验教学内容固定，教学模式单一，忽略了学生的个体差异，很难调动学生的学习积极性和主动性。③课程的考核和评定方式不完善。目前，大部分实验仍采用“电路操作过程+运行结果+实验报告”的评价方式。由于实验过程中教师无法掌握每位学生的实验情况，存在学生之间帮忙操作的现象，并且提交的实验报告也存在着数据抄袭现象。因此，教师评定的实验成绩就很难客观地对学生的实践能力做出评价。

总结起来，影响“电路实验”教学效果的主要因素的鱼骨图如图1所示。

图1 影响“电路实验”教学效果的鱼骨图

2 “SPOC+翻转课堂”模式设计

针对传统电路实验课程中存在的问题，我们在“互联网+”背景下，采用“SPOC+翻转课堂”的教学模式，以翻转课堂为纽带，将传统实验教学分为线上学习模块与课堂学习模块，对“电路实验”课程进行“SPOC+翻转课堂”的教学模式设计如图2所示。

图2 “SPOC+翻转课堂”的教学模式设计

2.1 线上学习模块设计

线上学习模块由课程资源、在线测试以及交流与讨论三部分组成。

1)课程资源

课程资源主要指与课堂学习内容相关的微课、教学课件、实验教学案例以及相关的拓展知识等[7]。教师首先根据教学内容与目标设计实验项目，制作实验项目教学案例，根据需要录制微课并制作教学课件，并在电路实验学习网站(如图3)上发布实验任务。

图3 电路实验学习网站

学生可以登录电路实验学习网站，利用手机或计算机终端下载相关视频进行学习，对于重点难点部分，可以反复进行学习，以此进行实验项目的预习。课件资源模块如图4所示。以戴维南定理这一实验项目为例，学生利用课程资源，进行课前学习，课前学习模块如表1所示。

图4 课件资源模块

任务内容详细设计学习指南学习主题:戴维南定理的验证及应用。学习目标:理解戴维南定理的内涵,并能够自行设计电路验证戴维南定理。学习形式:利用学习平台的资源自主学习。学习方法:观摩实验教学案例及相关学习资源。学习任务1、学习微课及教学课件等教学资源,深入的理解戴维南定理。2、观摩实验教学案例,了解实验所需的仪器、实验步骤及需要测试的数据。学习资源1、戴维南定理微课视频及教学课件。2、案例素材:戴维南定理的验证电路。3、电路实验学习网站:http://218.196.245.48:7100/Page/BI/BI000.aspx学习测试1、填写实验预习报告。2、完成在学习平台题库中的测试题。

2)在线测试

在线测试模块是由教师录入原始试题资料，生成测试题库，测评试卷由题库自动生成。学生通过对课程资源的学习，自行测试，教师则根据学生的测试情况，创建统计学生答案的数据报告[8]。在线测试模块如图5所示。

3)交流与讨论

交流与讨论模块主要是解决学生预习与测试后存在的学习难点、欠缺的知识以及错误概念等问题。通过课下的在线交流与讨论环节，学生能为课堂内化和具体实践做好准备。

图5 在线测试模块

2.2 课堂学习模块设计

课堂学习模块分为个人实验、小组讨论和总结提高三个阶段。仍以戴维南定理这一实验项目为例，对课堂学习模块进行阐述。

个人实验阶段教师首先简单介绍实验安排和实验方案，并给出实验中所需器件的参数。学生可将自己的实验方案和其它同学的进行对比，自由交流讨论，也可以针对有疑惑的地方向教师询问，教师引导学生思考解决遇到的各类问题，然后动手进行实验，其中，教师授课时间为15-20分钟，学生实验时间为50-60分钟[9]。

小组讨论阶段是根据课前分好的3人学习小组(一个自然班30人，共计10个小组)，针对戴维南定理的适用条件、验证电路设计等相关问题开展小组讨论，每位小组成员扮演不同的角色，其中负责人1名(负责总结此次实验)、记录人1名(负责记录此次实验的讨论情况)和操作人1名(负责本次实验的操作)，大概占用时间为10分钟。

总结提高阶段，教师根据各小组学生个人实验情况和小组讨论的观察，对本次实验进行总结，时间为10分钟。这种实验模式提高了学生的动手能力，使其更加关注实验操作过程和实验结果的讨论[10]。

3 “电路实验”教学效果评价

“电路实验”课程采用“SPOC+翻转课堂”教学模式已在我校自动化15级3个班进行试点，并对教学效果采用发放问卷、访谈、在线平台数据统计等方式进行调查，统计结果如表2所示。

通过表2中的数据可以看出，相对于传统模式，“SPOC+翻转课堂”模式减少了教师的授课时间，提高学生的实际操作时间，学生的实际操作错误率也有下降，该模式的考试通过率、学生好评率和交流与讨论情况也有较大的提高。

表2 不同教学模式下的数据统计

4 结语

将“SPOC+翻转课堂”应用于“电路实验”课程教学中，能够提高学生学习的积极性和主动性，多样化的学习方式使得学生的科学素养、创新意识、动手能力和团队合作精神得到大幅度的提升。