“互聯網+實驗教學”的線上線下混合教學模式研究

吳曉雪 何東鋼 李響 何南

摘 要：電路實驗課程中引入泛雅網絡教育平臺，將線上學習和課堂學習兩部分有機結合，提出適應新社會時期發展的新型教學方法和考核評價體制。文章以電路實驗課為例進行詳細設計，通過該課程的學習，調動學生學習的主動性，該教學模式的研究對電類教學與改革具有較好的適用性和促進性。

關鍵詞：在線課程；現場實驗；翻轉課堂；實驗改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：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

近年國內高校對在線課程的建設研究越來越重視，建立“互聯網+實驗教學”的線上線下混合教學模式為教學改革提供了新的研究思路和方法。但目前，應用互聯網的實驗教學還比較匱乏，針對互聯網與電路實驗教學相關文獻在知網數據庫檢索文獻中寥寥無幾，多數為互聯網教學+生物類實驗教學、互聯網+物理類教學、互聯網+化學類教學，在檢索到的幾篇相關文獻中大部分是針對理論進行闡述，而未見對電路實驗在線課程的整體規劃、教學方法、考核辦法設計和教學效果評價等。

實驗課與理論課不同之處是需要實驗室、儀器設備、實驗材料等硬件設施，更重要的是培養學生的動手能力、分析能力及團隊協作能力，這在單一的網絡教學中無法實現，使“互聯網+實驗教學”成為難題。[1]我校于2016年引進泛雅網絡教學平臺，基于此平臺結合課堂面授教學建立線上線下相結合的混合教育模式，將在線課程、翻轉課程和現場實驗相結合，可以揚長避短，以期來探究“互聯網+實驗教學”的解決途徑。

二、教學改革思路

《電路理論實驗課》是電子信息工程、通信工程、自動化、海洋技術學生的主要專業課程，具有很強的綜合性、技術性和實用性。大連海洋大學信息工程學院在2007年對原有的課程進行了調整，將電路實驗從理論課本中剝離出來獨立設課，實驗課從12學時增加到24學時，學分由0.5增加到1學分。研究內容增加了各種電子元件、半導體器件性能的學習，電路線路的連接，各類儀器儀表的使用，測量電路中交直流電壓電流、示波器波形的獲取和數據的處理方法。

本文在“互聯網+實驗教學”背景下對電路實驗進行改革，基于大連海洋大學泛雅網絡平臺，通過在線課程的規劃設計、創新實驗教學方式方法、建立科學有效的實踐教學效果評價機制等三個方面實現電路實驗課的教學改革。整合實驗內容、增加設計性、綜合性實驗，減少驗證性實驗。[2]利用網絡資源提前預習實驗內容，對理論知識進行回顧，完善實操環節的知識儲備；利用Multisim仿真軟件對設計的電路進行驗證，分析線路設計的合理性，并對常規電路進行故障分析與檢測；[3]最后教師通過泛雅網絡教學平臺查看學生課堂預習效果并做出預習效果評價，決定是否進行實操實驗，通過實操效果給出實操成績。優化考核綜合評定指標，突出實踐技能與理論基礎的有效銜接，虛擬實驗和實操實驗的一一對應，全面提高學生的綜合素質和專業能力。

三、在線課程設計

按照項目類別對教學內容進行規范。緊密結合教學大綱，根據教學大綱要求把實驗調整為3類：驗證性、應用性、綜合性[4]。針對不同專業的培養要求調整實驗內容，比例為3：4：3。驗證性實驗是學生對電路原理進行驗證、引導學生理解基本概念和基本原理，需要學生自己規劃實驗方案并動手實現；應用性實驗是學生對一些實際電路分析故障產生原因并進行故障排除；綜合性實驗是把所有實驗活動串聯起來實現一個完整的電路系統，要求學生靈活運用所學知識和技能，自主設計一個具有一定復雜度的電路系統，最終得到完整的實踐測試報告。[5]

根據實驗大綱錄制實驗視頻，在制作PPT時要標注出各類實驗項目對學生的要求標準和所需掌握的實驗技能。學生可以嚴格按照標準來考核評價自己，檢查自己是否掌握了本節課的知識點，是否完成本節課的學習任務。這樣學生在學習時有所側重，節省學習時間，提高學習效率。同時在教學內容的設計上也增加了實驗室新置儀器設備的使用說明，以往的儀器設備陳舊，實驗教材對設備的介紹也很少，導致學生對設備不熟悉，容易引發安全隱患，導致實驗誤差較大，所以增加儀器設備使用說明可以讓學生對實驗設備有更好的認識。只有先了解實驗設備才能更好更準確的測量出實驗結果，減小實驗誤差產生。每個學校所用的實驗設備、實驗條件以及學生能力各不相同，在編寫實驗教材時要緊密結合校內的實際情況編寫，對老的淘汰的實驗設備也要及時地更新，始終保證實驗指導書與實驗教學同步。如我校于2015年重新編寫了電路理論實驗指導書，增加了電子元器件介紹，Multisim在電路原理中的應用和實驗儀器設備使用說明等內容。在實驗環節設立了電路元件伏安特性的測繪及直流電路的測量、疊加定理及基爾霍夫定律等驗證性實驗，日光燈電路及功率因數提高實驗，一階、二階電路過渡過程的研究及測量的應用性實驗和帶通濾波器的設計類綜合性實驗。于2016年開始使用泛雅平臺，開展基于線上線下相結合的混合式教學模式進行實驗教學并取得了良好的教學效果。

（一）在線課程教學

“互聯網+實驗教學”的教育與傳統的教育相比，體現在一個終端、海量的網絡資源。[6]美國心理學家霍華德·加德納將當今信息時代的年輕人稱為“APP一代”，與上一代人不同，他們的學習方式已經發生轉變，他們更傾向于從網絡、電視、動畫中學習[7]，坐在教室里聽課、看書，他們已經變得沒有耐心。傳統的教學模式中教師通常采用板書的形式向學生介紹實驗內容，實驗內容簡單，孤立，教學方法落后，難以引起學生的重視，不利學生學習能力的培養，因此必須引進新型的上課模式。泛雅網絡教育平臺是面向全校師生開展在線教學，網絡輔助教學，泛在學習的支撐系統。系統以混合式教學為核心，支持所有的課程資源建設、在線交流、過程統計和教學研究等活動。教師可以在網絡上發布授課內容、布置相關作業、系統自動批閱、在線實時測試、訪問課程統計、學習進度統計、測試成績分析、討論記錄查詢等；學生可以利用該網絡在網上提問、實時交流和討論，自己計劃學習內容和進度，整理疑惑和問題，學習方式較靈活。

（二）教學內容設計

建立視頻資源庫，建立“翻轉課堂”師資培養，自主設計精品視頻課件與精品課例，利用學校優質網絡資源，開發基于泛雅教學平臺的網絡視頻資源，制作微課程課例。視頻資源與課堂學習內容相關，包括教學微視頻、教學課件以及相關拓展知識網站鏈接等。

微視頻利用Camtasia Studio屏幕錄像軟件錄制，以知識單元為主體，對各個章節的知識點、重點、難點等理論知識以5-10分鐘視頻形式進行講解。在實驗示例講解中采用攝像機或者手機進行實驗拍攝，錄制整個實驗的操作過程，視頻中應包含教師講課的儀態和內容，記錄課堂的整個畫面。為了達到最佳的視頻錄制效果，在課程錄制之前，需要對進行的實驗項目設計實驗教學環節，形成教案及教學PPT。[8]最后對教師錄制的視頻進行剪輯和添加說明字幕，制作視頻封面和菜單目錄。[9]最后將剪輯完的微視頻轉化成支持網絡在線播放的流媒體格式（.avi，.wmv，.swf）。通過泛雅網絡教學平臺進行發布，教師和學生可以流暢的利用終端設備進行在線學習，也可以將其下載到個人電腦、手機上實現移動學習，真正實現以學生為中心的智慧化教學與個性化學習。

（三）教學過程設計

改革后的實驗課授課過程分為線上學習和課堂學習兩大塊[10]，學生完成在線學習、翻轉課堂、自主實驗實施、數據處理及誤差分析、系統提交、總結和討論。授課流程如圖1所示。

1. 在線課程學習。在每一次實驗課開始前，需要學生登錄泛雅網絡教學平臺，登錄學號信息即可看到教師設置的預習要求及布置的學習任務，實驗兩個人為一組，由實驗小組共同探討思考題，每名學生獨立撰寫實驗報告。

2. 翻轉課堂。上課時由教師隨機向實驗小組學生提問，學生上臺講解思考題，教師和其他學生認真聽取講解內容，并對講解內容進行提問，學生進行解答。最后由指導老師對學生的表現進行點評，對學生回答不正確的地方進行補充，提出不足。

3. 自主實驗實施。待學習討論結束后，學生開始實驗操作。因為學生已經完成在線課程的學習，具有一定的知識儲備，具有將在線學習知識轉化為相應動手實踐的能力。[11]學生在實驗中出現的問題及時與教師共享，教師主要工作是引導學生如何分析及解決問題。[12]學生首先對電路進行Multisim仿真，然后在實驗箱上線路連接，線路搭建完畢后舉手示意指導教師，待老師檢查線路無誤后方可接通電源，測量實驗數據，并將數據記錄在課前寫好的預習報告冊中。

4. 數據處理及誤差分析。學生將得到的實驗數據記錄下以后與理論計算值進行對比，分析誤差產生原因，在誤差允許范圍內得到準確的實驗結果并將數據提交到在線平臺上，完成課后作業。

四、做好教學效果評價

自2016年3月1日至2017年7月1日，開始使用泛雅網絡平臺進行電路實驗教學以來，對信息工程學院學習電路這門實驗課的學生進行統計，可以得出登錄該系統進行學習的學生登錄次數為5325次，生均24.5次，每次課生均登錄2.2次。雙休日、節假日登錄1650次，占總登錄次數的31%。在17時以后的登錄次數為3690次，占總數的69%（見圖2）。從這些數據上來看，學生登錄網站學習時間通常為晚上，這表明在線課程學習時間上的靈活性，豐富了學生的業余生活，在線課程使學生更合理的安排學習任務。

在移動學習中，教師可以下載手機應用輕松向學生發送預習推送、課堂掃碼簽到、課上課下全周期的數據統計和永不下線的師生微信推送，學生是否完成老師布置的預習任務將自動反饋給系統管理，便于教師掌握學生的學習情況。為了使學生本人及老師及時掌握學生的學習效果，設計了學習測評模塊[13]，學生將所得實驗數據輸入和實驗結果分析輸入到系統平臺中，教師綜合學生的預習報告、實驗操作情況、在線學習情況等對學生進行測評。[14]知識的在線考核避免了學習過程中的抄襲現象，準確地反應了學生對知識的學習情況。此外，教師可以綜合考核與測評數據對學生的學習成績、學習行為、知識點掌握情況等多個維度制定更有針對性的教學計劃。

五、結束語

本文嘗試把互聯網+實驗教學結合起來，整合線上線下實踐活動，把網絡教學資源轉變為學習的新方式，該模式不僅對教師的教學方法、學生的學習方式及高校實驗課程改革都起到了促進作用，同時也體現了互聯網+在現代教育教學中的應用。

電路實驗教學改革的內容還有很多并且是一項長期且艱巨的任務，每一位教師在教改的過程中都應該獻言獻策，提出更多、更新的理念，適應新課堂，注重教材與現實生活的聯系，注重培養學生的問題意識。教師不斷地提高自己的教學水平，豐富教學經歷，學生積極參加多方面實踐，提高綜合能力和綜合素質水平。本文從教學改革思路、在線課程設計及教學效果評價等方面激發學生學習的積極性，使學生了解更多有價值的科學技術信息，借助電路實驗開展教學改革，加強學生對工程能力和創新能力的培養，促進我國教育工作的快速發展！

參考文獻：

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