《誤差理論與數據處理》課程混合教學模式的探索

【摘 要】鑒于誤差理論與數據處理在測量中的重要性及目前《誤差理論與數據處理》課程存在的現狀，為了落實以學生為主體、教師為主導的教育理念，探索研究由LBL教學模式、PBL教學模式，翻轉課堂、對分課堂等融合的彈性混合教學模式，線上學習和實體課堂相結合的教學方法，使得在有限的學時能夠精選課程教學內容、優化教學方式方法和建立科學的課程考核制度。

【關鍵詞】誤差理論與數據處理；混合教學模式；改革

對于高等學校測控技術與儀器專業，《誤差理論與數據處理》是必修的學科基礎課，也可作為機械類專業、信息類專業和其它有關專業本科生、研究生的必修課或選修課。是學習專業課程和對實際測量系統進行科學的誤差分析和數據處理的必備基礎。在儀器儀表測量實驗結果中存在誤差的必然性與普遍性，影響了測量實驗數據的可信賴性，甚至失去其科學價值與實用意義。特別在當今信息技術時代，任何科學實驗和工程實踐所獲得的大量數據信息，都必須經過合理的數據處理并給出科學的評價，才有其實際價值。

而對于誤差理論與數據處理這種理論性較強，計算量很大的課程來說，過去的教學模式過于強調公式化，忽略了對學生綜合素質的培養，造成了學生學習興趣不高，甚至高分低能的現象，而在工程認證中，希望學生學習本門課程后所能支持的畢業要求應為：具有專業基礎知識，能夠恰當表述、分析和解決測控技術與儀器領域復雜工程問題，且能夠運用科學方法對數據進行綜合分析，得出有效結論。因此如何在有限的課時之內將課程內容精選、優化教學方法、建立科學的課程考核制度等等，最終使得每位學習本課程的學生完成畢業要求的各項指標是非常必要和有意義的。

1 課程教學的社會及模式現狀分析

1.1 就業趨勢計算機化

自20世紀70—80年代以來，在以多媒體、計算機、互聯網為代表的信息技術的推動下，人類社會日益進入信息時代。在信息化環境中，微型計算機及智能化手機高速發展，其應用已深入到生產、生活的各個方面，應運而生的計算機相關企業大量涌現。特別是軟件編程工作，入門容易上手快，往往經過1到2個月的集中培訓就可以上崗。面對本科生嚴峻的就業壓力，因此出現下面問題：一是，大多數高校注重培養學生的計算機應用能力；二是，偏離本專業就業。而面對現今社會的快速發展和進步，顯然社會需要的是多方面具有各專業特色的人才，學生的單一化發展必將引起不好的社會效應，因此怎樣將學生的興趣點和教學相結合起來是需要研究的。

1.2 專業課程不感興趣

現在的大學生在進入大學之前所學主要課程是語數外，專業相關知識幾乎完全沒有涉及，大學的結合實踐或者生產的專業課程不能夠適應，不懂為什么學習這樣的課程，特別是《誤差理論與數據處理》這類的計算量大，理論強的課程。因此怎樣轉變學生的思想，在教學中貫穿此門課程的應用和重要性是非常必要的。

1.3 課程成績兩極分化，參與度低

目前高校的上課的很多情況為上課認真成績優秀的學生坐在教室的前三排，認真聽講，做筆記和回答問題。上課不認真或者不感興趣的同學坐在教室后三排，玩手機、看電腦，不認真聽課，甚至缺課。因此怎樣保證課堂質量，治療當前高校課堂的一些通病，活躍課堂氣氛，實現全員參與的高質量課堂，是對該課程的教學提出了比較嚴峻的考驗和更高的要求。

1.4 主動學習能力差

學生在大學之前的十幾年的學習生涯中，一直習慣和接受的是被動填鴨式教學，很少有機會或者愿意主動學習，還沒有完全轉換教與學的模式，而本門課程邏輯思維強，計算量大的特點更加阻礙學生愿意主動學習的興趣。

1.5 考核制度不合理

相對于教學的其他方面，學生更看重的是課程的最終給出的考核成績，一直是期終考試為主，平時的學習過程的監管明顯不足，這導致學生總是在考試之前才突擊復習，這種狀況不論對基礎知識的積累、還是系統學習能力的建立都是有害的，因此考核方式必須改革。

2 課程優化教學模式及方法

2.1 混合式教學模式

擯棄過去的單一的 LBL教學模式（Lecture-based learning）轉向由LBL教學模式、PBL教學模式（Problem-based learning），翻轉課堂、對分課堂等融合的彈性混合式教學模式。

LBL教學模式：是以講義為導向的教學模式，采用這種方法教師能夠系統、全面地教授課程的專業理論知識，順利實現既定課程的教學目標。然而，單一采用LBL教學法也存在很明顯的缺點：第一，不利于調動學生學習積極性。LBL教學法以教師講授為主要形式，不利于調動學生學習的積極性。第二，不利于培養學生的獨立思考能力。

PBL教學模式：是以問題為導向的教學模式，PBL教學法其目的是將學生從被動學習的地位中解放出來，引導其向主動學習轉變，最大限度地調動學生主動學習的興趣和積極性。PBL教學法鼓勵和支持學生對引人關注的問題進行研究，提高學生獨立或協作解決問題的能力。但單一實施該種教學方法難度較大，主要有三點，一是，PBL教學法要求教師具備很高的理論水平和實踐能力。二是，PBL教學法對學生素質的要求較高，只有主動性強、韌性足、學習技能較強的學生才可能從PBL教學法中受益。三是，在實施PBL教學法過程中確定與之相配套的科學評價體系較難。

翻轉課堂：翻轉課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生。在這種教學模式下，課堂內的寶貴時間，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學生在課后完成自主學習，他們可以網上進行自主學習，還能在網絡上與別的同學討論，能在任何時候去查閱需要的材料。教師也能有更多的時間與每個人交流。在課后，學生自主規劃學習內容、學習節奏、風格和呈現知識的方式，教師則采用講授法和協作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習，單一實施同樣存在教師不能完全起到主導作用，不便于掌握教學節奏和進度。

對分課堂：即將課堂分為兩個部分，講授和討論。具體實施是首先針對課程章節的設計和內容，抽取其中重點和難點知識，采用少量時間首先進行講授；鑒于學生掌握內容的差異性，合理設計不同難度作業內容，學生可采用討論、查資料和自主方式完成作業；課后針對上課內容和作業內容進行網上討論交流，教師參與監督，然后回到課堂上，分組討論課后沒有解決的問題或者新的想法，教師隨機抽取組中同學回答問題，學生代表全組同學，不是個人答案，消除部分學生不愿表達自己的心理障礙。

本文融合多種教學模式，進行彈性混合，結合課程特點和學生情況，使學生形成一套在“適當的”階段，通過“適當的”學習方式和風格，獲取“適當的”能力，從而實現最優的學習效果。

2.2 線上與線下結合

基于網絡平臺和實體課堂，實現課程學習的線上與線下結合，即利用翻轉課堂模式做輔助，達到課程的最終學習和畢業目標。線上工作主要包括課程知識資源包建設及推送，教師與學生的互動、答疑，學生的在線測試和評價等。其中課程知識資源包可包括慕課視頻、課件、作業、調查問卷、試卷等，教師通過網絡教學平臺進行推送，目前該種類型平臺非常多，如泛雅教學平臺 “雨課堂”平臺等等，甚至可實現PC機和手機同時推送。學生通過平臺進行線上學習、互動、測試和評價。教師同樣可及時檢查學生的學習情況，相應進行調整和改進，建立和良好的互動回應和反饋機制。

實體課堂工作包括重點難點的講授與課堂問題討論對分，PBL小組研討實踐。根據線上的學情分析及知識點的特點，教師確定章節的重點和難點進行LBL模式講述，選擇某些有爭議問題設置課堂討論環節，結合現實生活中所遇到的問題進行PBL小組研討實踐，PBL教學模式實施的原則概括為：1）以“問題”為學習起點，在PBL模式中，關鍵點是“問題”必須是在教師的必要引導下由學生來發現和提出的。這種學生的問題意識和后續分析問題、形成解決策略的能力，是實施PBL學習的關鍵。2）以“自主學習”為學習模式，在PBL情境下，學習者發現問題、考察問題、研究問題背景和問題要素、分析解決問題方案的可行性時，學習就自動切換為自主學習模式。3）以“小組合作”為學習結構，由于PBL問題的復雜性，學生要以小組為單元進行學習，小組成員需要主動參與小組活動，與小組內其他學習者相互依賴共同承擔分析問題、解決問題的責任，鍛煉學生的團隊協作能力。4）以“學生”為學習核心，在PBL教學模式中，學生是整個教學活動的直接參與者，在問題情境中充當核心角色。教師成為學習者自主學習的引導角色，在這樣的過程中，最終可成長為自我指導、不斷完善、不斷充實知識和技能、善于分析、精于合作、擅長學習的學生。

2.3 教學過程監控和考核

學生課程的最終成績是評價學生學習效果和教師教學成果的最直接表現方式，也是激勵學生學習積極性的有效手段，因此，在教學過程中的各個節點和維度，設計階段性目標和得分點，可成為學生的學習動力驅動點和教學效果監控點。從而科學的給出學生的最終成績。考核和監控同樣分為兩個區塊，即線上和線下。線上包括觀看視頻，作業，互動討論和小測試，四個方面。線下包括考勤、課堂討論、PBL小組研討實踐和期末考試四個方面。學生的總評成績即是有兩個區塊，八個方面組成。怎樣設置各個方面的分數是需要研究的一個重點內容。同時為了評分的合理和公正，需要針對每個方面的監控和測試制定評分細則，教師嚴格按照細則執行，保證了考核的統一和科學性。

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[責任編輯：田吉捷]