電子信息類基礎實驗網絡輔助教學平臺開發

張亞萍 單巍 王江濤

摘要：分析當前一般本科院校發展形勢和電子信息類學生的特點，總結出電子信息類基礎實驗教學中存在的問題，為了解決這些問題設計實現基礎實驗網絡輔助教學平臺.該平臺實現預習視頻上傳、實驗報告自動生成、實驗報告網絡批改和實驗成績自動統計等功能.該系統的投入使用簡化了實驗報告書寫、減少了老師批閱報告的工作量，提高學生實驗的興趣，培養了學生求解問題和動手實踐的能力.

關鍵詞：基礎實驗;輔助教學;預習視頻;實驗報告生成

中圖分類號：TP30;G420? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）02-0133-03

電子信息類專業基礎實驗課程包括：C程序設計、電路分析、數字電路、微機原理等.根據十幾年的教學經驗和高校教學現狀分析發現，電子信息類基礎實驗教學中普遍存在如下問題：

1 電子信息類基礎實驗教學中存在問題

1.1 學生對實驗內容不感興趣，實驗的積極性不高

由于電子信息類基礎課程知識點繁雜、理論抽象，使得學生學習有一定的難度;再加上每次實驗師生比例不合理，大部分同學遇到問題不能及時得到老師的指導[1];從而導致有些同學對實驗課失去興趣，甚至上課出現打游戲的現象.

1.2 實驗學時少，實驗題目選取不合理

最近幾年我校已經把電子信息類基礎課程的理論課時有所提高，但實驗課時還不及理論課時的一半，有的課程甚至更少[2].實驗題目死板、枯燥與實際聯系不大.

1.3 實驗操作成績缺乏有效的評價手段

老師在教學過程中忙于解決學生出現的問題和幫助他們調試儀器，所以沒有時間考察哪些同學是自己獨立完成的，哪些同學是抄襲別人的，最終給出的操作成績并不客觀.

1.4 實驗報告書寫繁瑣，實驗報告評分區分度不高

每次實驗學生就要花費大量的時間準備和抄寫報告，這樣使得學生之間抄寫實驗報告的風氣非常嚴重.最終上交的實驗報告都大同小異，老師給實驗報告打分只能看書寫、卷面是否整潔等這些次要的方面，這樣的成績不能客觀反映學生實驗操作的真實情況[3].

針對當前電子信息類基礎實驗教學情況和本校學生的現狀，開發電子信息類基礎實驗網絡輔助教學平臺對減輕老師的工作量和提高學生的學習效果，實現“翻轉”課堂有很大幫助[4].

2 平臺主要功能模塊的設計

該平臺由電子信息類基礎實驗課程組成，每門實驗課程做一個子系統，由于篇幅問題下面以《C程序設計實驗》為例介紹該平臺的設計實現過程.

2.1 C程序設計實驗輔助教學子系統結構圖

根據電子信息類專業特點和本學院現有條件開發實現C程序設計實驗子系統，該子系統結構如圖1所示.

2.2 教師端主要功能模塊設計

2.2.1 實驗部分功能模塊設計

為了提高學生對實驗課程的興趣，明確上機的目的，每個實驗都制作一個不超過十分鐘的預習視頻.對于驗證性實驗該視頻主要講解本次實驗所用到的知識點，以及上機操作可能出現的問題;設計性實驗視頻包括項目開發的步驟，項目開發的算法等.上機前學生利用零碎的時間在電腦端或手機端完成預習視頻的觀看，可以對實驗中所用的理論知識加以鞏固，并能明確實驗的目的，避免實驗時的盲目性和出現問題的無助性，上機時就可以發揮學生的主體作用，提高學生對實驗課的興趣.

實驗題目的選取采用遞進的方式.第一部分老師上傳一些基礎性的實驗題目，可以是程序閱讀題或程序填空題，這部分題目主要完成常見語法錯誤的理解與糾正，同時可以提高學生對理論知識的掌握和調試程序的能力.第二部分老師上傳一些接近生活實際的并有一定難度的編程題或一些綜合性的實驗項目，這部分題目在報告中給出算法或流程圖和相關的知識點，通過這類題目的練習，逐步提高學生分析問題、解決實際問題的能力，進一步提高學生實際編程能力.

2.2.2 實驗成績統計功能模塊設計

預習報告和實驗報告的批改歷來是老師頭疼的一件大事，本輔助教學系統可以解決這一大難題.該系統從學生提交的預習報告和實驗報告庫中自動提取程序運行、批改，并將成績按照一定的權重寫入實驗報告相應位置.一學期結束，老師就可以通過“實驗成績統計模塊”完成每一位同學實驗成績的統計，節約大量的人力物力.

2.2.3 答疑區功能模塊設計

實驗課前老師進入答疑區線下回答學生預習時遇到的疑難問題，也可以瀏覽學生針對某個問題討論的結果，根據同學們的討論結果分析該部分哪些知識點同學們還沒有掌握，哪些知識點同學們已經掌握，并根據該次實驗目的督促學生對本章理論知識復習鞏固;上實驗課時，學生有問題可以直接把問題發布到疑問區，老師線上答疑解惑.

2.3 學生端主要功能模塊設計

2.3.1 實驗部分功能模塊設計

預習報告和實驗報告可以根據報告模板自動生成，比如實驗題目、實驗目的、實驗要求這些可以自動生成.實驗課時，學生進入該系統首先生成實驗報告，根據報告內容編程調試，在此過程中有什么問題都可以線上問老師或同學，調試運行沒有問題，學生就可以把程序代碼和運行結果復制到實驗報告中相應位置，然后提交實驗報告.如果是前四名的同學可以榮幸當選為小組長，這樣其他同學有問題可以直接問小組長，組長根據同學們編寫程序的功能及完成的先后順序完成實驗操作分數的評判，解決了一位老師輔導太多同學忙不過來的問題.

2.3.2 交流區功能模塊設計

交流區的主要功能有發布討論主題、顯示討論信息、發布新帖等.學生進入該模塊可以隨時隨地與其他同學或老師討論實驗過程中遇到的問題，交流實驗的經驗.同時學生還可以瀏覽其他主題的帖子參與討論和回復，具有很好的實時性和交互性.

3 系統主要功能模塊的實現

用戶首先登陸主頁面，如果以教師身份登陸，打開教師用戶窗口，該窗口可以把每個實驗精心準備的視頻、驗證性實驗題目和設計性實驗項目的題目上傳，以及實驗報告的批改和實驗成績的統計等等.比如實驗成績統計的界面如圖2所示，每做一次實驗學生都要提交一份實驗報告，老師批改后都有一個分數存儲到成績庫中，一學期實驗結束后老師可以通過該界面對學生的實驗成績進行查找、排序、打印和輸出等操作.

如果用戶以學生身份登陸，就進入學生用戶窗口，該窗口有《C語言程序設計》的所有實驗，每個實驗包括預習視頻、預習報告的生成、實驗報告的生成、實驗報告的提交和交流區等模塊.

實驗報告模塊如圖3所示，實驗項目名稱、實驗目的、實驗要求、實驗題目等系統自動生成，學生只需要把調試過的程序和運行結果復制到該頁面相應的位置上，點擊上傳按鈕就可以完成實驗報告的提交.即節約大量的人力，又實現無紙化實驗的目的.

4 教學效果與實驗成績分析

本學院17級電子信息類專業學生開始使用該實驗輔助教學系統，經過一學期實驗教學的試用，課程組對近三屆學生C語言實驗成績的統計，成績分析對照如表1所示.

通過三屆同一專業實驗成績統計表可以看出，17級學生使用C程序設計實驗輔助教學系統后，期末實驗成績的平均分、及格率和優良率都有很大程度的提高.

5 結論

針對普通本科院校電子信息專業學生的現狀，開發實現的電子信息類基礎實驗網絡輔助教學平臺是對基于MOOC+SPOC的網絡輔助教學平臺功能的擴充[5].該實驗輔助教學系統的使用提高了學生實驗學習的興趣，培養了學生求解問題和動手實踐的能力，還有利于學生探索和創新能力的培養，更加有利于激發學生學習的積極性，最終實現“翻轉實驗課堂”的目的.

參考文獻：

〔1〕李郴，徐慧，劉悅.C語言實驗教學環節的改進與探索[J].電子測量技術，2015，38（12）：138-140.

〔2〕孫全尚.高校C語言程序設計實驗教學的探討[J].科教文匯，2017（374）：73-74.

〔3〕陳越洲，肖必武，王傳立.非計算機專業C語言程序設計實驗教學改革實踐[J].現代計算機，2017（10）：19-22.

〔4〕黃超，張偉，馬懷志等.應用型本科C語言程序設計實驗教學改革探究[J].福建電腦，2016（12）：71-72.

〔5〕張亞萍.基于MOOC+SPOC的網絡輔助教學平臺設計[J].通化師范學院學報，2018，39（1）：8-11.