基于移动互联学习的“电路实验”翻转课堂实践

2021-04-13夏益民谷爱昱蔡述庭王永华

电气电子教学学报 2021年2期

杨健，夏益民，谷爱昱，蔡述庭，王永华

(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)

0 引言

在我国加入华盛顿协议的大形势下，基于产出教育OBE(Outcome-Based Education)的教学理念已经成为国内教育界的普遍共识[1]，越来越多的教师开始采用翻转课堂教学模式，注重知识内化过程和高层次能力的培养[2～3]。为此，近年来教育部大力建设了近三千门国家级在线开放课程，如何做到线下紧密结合线上，用好这些优质教学资源，打造出“线上+线下”混合式金课，是需亟待解决的问题[4～5]。本文提出的基于移动互联学习的“电路实验”课程翻转课堂就是解决该问题的一次尝试。

1 “电路实验”课程情况

“电路实验”是电类专业基础核心课“电路”课的配套实验课，是学生接触到的第一门工程类实验课，其蕴含了大量分析、调试工程电路的基本思路和方法，贯穿于各类电路分析始终，直接关系到OBE教育理念中“解决复杂工程问题的能力”是否能有效实现。

传统的电路实验课教学理念陈旧，授课方法落后，实验效果有限，存在以下诸多问题：

(1)实验内容多以单个知识点为中心；

(2)实验之间的组合扩展性不强；

(3)授课形式单一，授课理念落后。

2 基于雨课堂的翻转课堂实验教学

2.1 实验内容的优化设计

针对以上问题，在知识体系总架构的统一指导下，从系统的角度重新划分实验内容，强调各实验的设计性和启发性，以及各实验之间的组合扩展，根据不同需求可将各实验电路组合成不同的应用系统，以达到对课程知识点的综合运用的目的。

图1为优化后的实验内容。每个实验包括课前推送到学生手机上的基础部分，以及课堂上分组讨论的进阶部分。基础部分多为验证型实验，要求课前完成，而进阶部分仅提出电路功能要求，要求学生设计出电路结构和参数，并在课上验证。

图1 优化后的实验内容结构图

基于8个实验内容，通过组合扩展，设计了4个综合型实验，供学生选题期末完成，综合型实验是考察课程大纲要求的具有强相关性的多个知识点群的综合运用，有利于逐步破除课程间的壁垒，构建跨课程统一知识脉络。要求学生在期中前完成小组选题，于最后一次课上小组完成实物演示和答辩。

2.2 基于雨课堂的翻转课堂教学模式的实践

基于深度学习理论，以创新能力培养为目标，构建基于雨课堂的“电路实验”翻转课堂教学模式，主要包括以下三个组成部分。

1)教学内容设计

教学内容主要包括预习学习单、教学视频、实验预习课件、基础实验仿真要求、预习测试题和进阶预思考等部分。预习学习单列出了课前自主学习需要完成的学习任务、知识点、进阶实验预思考，指出课前应具备的知识和能力要求。教学视频用于直观展示基础实验原理及步骤，相关仪器、元器件的介绍，仿真电路的搭建及调试等。基础实验仿真是对每次实验内容中的基础部分进行基于Multisim的验证仿真，让学生在课前通过仿真软件配合在较短的时间内快速熟悉实验方案、掌握实验原理，为课上的分组进阶实验打好基础。

2) 翻转课堂教学过程组织设计

教学过程组织设计关系着教学内容的设计能否顺利实施，以及教学效果能否达到，包括课前、课中和课后三阶段。

(1)课前阶段：将教学内容设计阶段整理好的预习学习单、教学视频、实验课件等学习材料通过雨课堂推送到学生的手机上，积极引导学生向深层思维发展，充分发挥学习主动性，挖掘学习的潜力。学生则需要根据预习学习单自主预习，基于Multisim仿真软件完成基础实验的仿真验证，以及进阶实验的预思考。

(2)课中阶段：使用雨课堂进行实时推题，检验学生对实验基础部分的掌握程度，并记录学生的课堂表现情况，督促学生课前进行有效的预习行为。在解答完课前预习难点后，组织学生分组对教师在课前提出的进阶实验要求进行讨论和验证，由各小组代表上台进行最终的实验电路展示和陈述。教师对学生的学习表现进行评价，对知识进行系统化的总结和梳理。

(3)课后阶段：学生课后对本次实验内容进行总结，完成推送的复习测试题以及本次实验的实验报告，加深对实验相关知识和技能的掌握。

3) 全教学数据反馈

全部教学过程均发生在雨课堂之上，教师可以得到学生学习行为全部数据，通过对数据的分析和挖掘，一方面可对教学目标、实施方案进行有针对性的调整，另一方面也可以对学生的学习情况进行“有法可依”的过程性评价。