吳曉雪 何東鋼 李響 何南

摘 要：電路實(shí)驗(yàn)課程中引入泛雅網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)，將線上學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)兩部分有機(jī)結(jié)合，提出適應(yīng)新社會(huì)時(shí)期發(fā)展的新型教學(xué)方法和考核評(píng)價(jià)體制。文章以電路實(shí)驗(yàn)課為例進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過該課程的學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，該教學(xué)模式的研究對(duì)電類教學(xué)與改革具有較好的適用性和促進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：在線課程；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；翻轉(zhuǎn)課堂；實(shí)驗(yàn)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(guó)內(nèi)高校對(duì)在線課程的建設(shè)研究越來越重視，建立“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的線上線下混合教學(xué)模式為教學(xué)改革提供了新的研究思路和方法。但目前，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還比較匱乏，針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)與電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫檢索文獻(xiàn)中寥寥無幾，多數(shù)為互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)+生物類實(shí)驗(yàn)教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+物理類教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)類教學(xué)，在檢索到的幾篇相關(guān)文獻(xiàn)中大部分是針對(duì)理論進(jìn)行闡述，而未見對(duì)電路實(shí)驗(yàn)在線課程的整體規(guī)劃、教學(xué)方法、考核辦法設(shè)計(jì)和教學(xué)效果評(píng)價(jià)等。

實(shí)驗(yàn)課與理論課不同之處是需要實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料等硬件設(shè)施，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，這在單一的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中無法實(shí)現(xiàn)，使“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”成為難題。[1]我校于2016年引進(jìn)泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，基于此平臺(tái)結(jié)合課堂面授教學(xué)建立線上線下相結(jié)合的混合教育模式，將在線課程、翻轉(zhuǎn)課程和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，以期來探究“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的解決途徑。

二、教學(xué)改革思路

《電路理論實(shí)驗(yàn)課》是電子信息工程、通信工程、自動(dòng)化、海洋技術(shù)學(xué)生的主要專業(yè)課程，具有很強(qiáng)的綜合性、技術(shù)性和實(shí)用性。大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院在2007年對(duì)原有的課程進(jìn)行了調(diào)整，將電路實(shí)驗(yàn)從理論課本中剝離出來獨(dú)立設(shè)課，實(shí)驗(yàn)課從12學(xué)時(shí)增加到24學(xué)時(shí)，學(xué)分由0.5增加到1學(xué)分。研究?jī)?nèi)容增加了各種電子元件、半導(dǎo)體器件性能的學(xué)習(xí)，電路線路的連接，各類儀器儀表的使用，測(cè)量電路中交直流電壓電流、示波器波形的獲取和數(shù)據(jù)的處理方法。

本文在“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”背景下對(duì)電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，基于大連海洋大學(xué)泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過在線課程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法、建立科學(xué)有效的實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)機(jī)制等三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)電路實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革。整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。[2]利用網(wǎng)絡(luò)資源提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行回顧，完善實(shí)操環(huán)節(jié)的知識(shí)儲(chǔ)備；利用Multisim仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證，分析線路設(shè)計(jì)的合理性，并對(duì)常規(guī)電路進(jìn)行故障分析與檢測(cè)；[3]最后教師通過泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)查看學(xué)生課堂預(yù)習(xí)效果并做出預(yù)習(xí)效果評(píng)價(jià)，決定是否進(jìn)行實(shí)操實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)操效果給出實(shí)操成績(jī)。優(yōu)化考核綜合評(píng)定指標(biāo)，突出實(shí)踐技能與理論基礎(chǔ)的有效銜接，虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)操實(shí)驗(yàn)的一一對(duì)應(yīng)，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力。

三、在線課程設(shè)計(jì)

按照項(xiàng)目類別對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范。緊密結(jié)合教學(xué)大綱，根據(jù)教學(xué)大綱要求把實(shí)驗(yàn)調(diào)整為3類：驗(yàn)證性、應(yīng)用性、綜合性[4]。針對(duì)不同專業(yè)的培養(yǎng)要求調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比例為3：4：3。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生對(duì)電路原理進(jìn)行驗(yàn)證、引導(dǎo)學(xué)生理解基本概念和基本原理，需要學(xué)生自己規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方案并動(dòng)手實(shí)現(xiàn)；應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生對(duì)一些實(shí)際電路分析故障產(chǎn)生原因并進(jìn)行故障排除；綜合性實(shí)驗(yàn)是把所有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電路系統(tǒng)，要求學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，自主設(shè)計(jì)一個(gè)具有一定復(fù)雜度的電路系統(tǒng)，最終得到完整的實(shí)踐測(cè)試報(bào)告。[5]

根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱錄制實(shí)驗(yàn)視頻，在制作PPT時(shí)要標(biāo)注出各類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)學(xué)生的要求標(biāo)準(zhǔn)和所需掌握的實(shí)驗(yàn)技能。學(xué)生可以嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來考核評(píng)價(jià)自己，檢查自己是否掌握了本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，是否完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)有所側(cè)重，節(jié)省學(xué)習(xí)時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上也增加了實(shí)驗(yàn)室新置儀器設(shè)備的使用說明，以往的儀器設(shè)備陳舊，實(shí)驗(yàn)教材對(duì)設(shè)備的介紹也很少，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)設(shè)備不熟悉，容易引發(fā)安全隱患，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差較大，所以增加儀器設(shè)備使用說明可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有更好的認(rèn)識(shí)。只有先了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備才能更好更準(zhǔn)確的測(cè)量出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，減小實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生。每個(gè)學(xué)校所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件以及學(xué)生能力各不相同，在編寫實(shí)驗(yàn)教材時(shí)要緊密結(jié)合校內(nèi)的實(shí)際情況編寫，對(duì)老的淘汰的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也要及時(shí)地更新，始終保證實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步。如我校于2015年重新編寫了電路理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，增加了電子元器件介紹，Multisim在電路原理中的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用說明等內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)立了電路元件伏安特性的測(cè)繪及直流電路的測(cè)量、疊加定理及基爾霍夫定律等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，日光燈電路及功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)，一階、二階電路過渡過程的研究及測(cè)量的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)和帶通濾波器的設(shè)計(jì)類綜合性實(shí)驗(yàn)。于2016年開始使用泛雅平臺(tái)，開展基于線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)并取得了良好的教學(xué)效果。

（一）在線課程教學(xué)

“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的教育與傳統(tǒng)的教育相比，體現(xiàn)在一個(gè)終端、海量的網(wǎng)絡(luò)資源。[6]美國(guó)心理學(xué)家霍華德·加德納將當(dāng)今信息時(shí)代的年輕人稱為“APP一代”，與上一代人不同，他們的學(xué)習(xí)方式已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，他們更傾向于從網(wǎng)絡(luò)、電視、動(dòng)畫中學(xué)習(xí)[7]，坐在教室里聽課、看書，他們已經(jīng)變得沒有耐心。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中教師通常采用板書的形式向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，孤立，教學(xué)方法落后，難以引起學(xué)生的重視，不利學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，因此必須引進(jìn)新型的上課模式。泛雅網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)是面向全校師生開展在線教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，泛在學(xué)習(xí)的支撐系統(tǒng)。系統(tǒng)以混合式教學(xué)為核心，支持所有的課程資源建設(shè)、在線交流、過程統(tǒng)計(jì)和教學(xué)研究等活動(dòng)。教師可以在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布授課內(nèi)容、布置相關(guān)作業(yè)、系統(tǒng)自動(dòng)批閱、在線實(shí)時(shí)測(cè)試、訪問課程統(tǒng)計(jì)、學(xué)習(xí)進(jìn)度統(tǒng)計(jì)、測(cè)試成績(jī)分析、討論記錄查詢等；學(xué)生可以利用該網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)上提問、實(shí)時(shí)交流和討論，自己計(jì)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度，整理疑惑和問題，學(xué)習(xí)方式較靈活。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

建立視頻資源庫，建立“翻轉(zhuǎn)課堂”師資培養(yǎng)，自主設(shè)計(jì)精品視頻課件與精品課例，利用學(xué)校優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源，開發(fā)基于泛雅教學(xué)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)視頻資源，制作微課程課例。視頻資源與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)，包括教學(xué)微視頻、教學(xué)課件以及相關(guān)拓展知識(shí)網(wǎng)站鏈接等。

微視頻利用Camtasia Studio屏幕錄像軟件錄制，以知識(shí)單元為主體，對(duì)各個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)等理論知識(shí)以5-10分鐘視頻形式進(jìn)行講解。在實(shí)驗(yàn)示例講解中采用攝像機(jī)或者手機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)拍攝，錄制整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過程，視頻中應(yīng)包含教師講課的儀態(tài)和內(nèi)容，記錄課堂的整個(gè)畫面。為了達(dá)到最佳的視頻錄制效果，在課程錄制之前，需要對(duì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，形成教案及教學(xué)PPT。[8]最后對(duì)教師錄制的視頻進(jìn)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(zhuǎn)化成支持網(wǎng)絡(luò)在線播放的流媒體格式（.avi，.wmv，.swf）。通過泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，教師和學(xué)生可以流暢的利用終端設(shè)備進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，也可以將其下載到個(gè)人電腦、手機(jī)上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的智慧化教學(xué)與個(gè)性化學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

改革后的實(shí)驗(yàn)課授課過程分為線上學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)兩大塊[10]，學(xué)生完成在線學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、自主實(shí)驗(yàn)實(shí)施、數(shù)據(jù)處理及誤差分析、系統(tǒng)提交、總結(jié)和討論。授課流程如圖1所示。

1. 在線課程學(xué)習(xí)。在每一次實(shí)驗(yàn)課開始前，需要學(xué)生登錄泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，登錄學(xué)號(hào)信息即可看到教師設(shè)置的預(yù)習(xí)要求及布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)兩個(gè)人為一組，由實(shí)驗(yàn)小組共同探討思考題，每名學(xué)生獨(dú)立撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2. 翻轉(zhuǎn)課堂。上課時(shí)由教師隨機(jī)向?qū)嶒?yàn)小組學(xué)生提問，學(xué)生上臺(tái)講解思考題，教師和其他學(xué)生認(rèn)真聽取講解內(nèi)容，并對(duì)講解內(nèi)容進(jìn)行提問，學(xué)生進(jìn)行解答。最后由指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)學(xué)生回答不正確的地方進(jìn)行補(bǔ)充，提出不足。

3. 自主實(shí)驗(yàn)實(shí)施。待學(xué)習(xí)討論結(jié)束后，學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)操作。因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)完成在線課程的學(xué)習(xí)，具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，具有將在線學(xué)習(xí)知識(shí)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)動(dòng)手實(shí)踐的能力。[11]學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及時(shí)與教師共享，教師主要工作是引導(dǎo)學(xué)生如何分析及解決問題。[12]學(xué)生首先對(duì)電路進(jìn)行Multisim仿真，然后在實(shí)驗(yàn)箱上線路連接，線路搭建完畢后舉手示意指導(dǎo)教師，待老師檢查線路無誤后方可接通電源，測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)記錄在課前寫好的預(yù)習(xí)報(bào)告冊(cè)中。

4. 數(shù)據(jù)處理及誤差分析。學(xué)生將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下以后與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，分析誤差產(chǎn)生原因，在誤差允許范圍內(nèi)得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并將數(shù)據(jù)提交到在線平臺(tái)上，完成課后作業(yè)。

四、做好教學(xué)效果評(píng)價(jià)

自2016年3月1日至2017年7月1日，開始使用泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)以來，對(duì)信息工程學(xué)院學(xué)習(xí)電路這門實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以得出登錄該系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的學(xué)生登錄次數(shù)為5325次，生均24.5次，每次課生均登錄2.2次。雙休日、節(jié)假日登錄1650次，占總登錄次數(shù)的31%。在17時(shí)以后的登錄次數(shù)為3690次，占總數(shù)的69%（見圖2）。從這些數(shù)據(jù)上來看，學(xué)生登錄網(wǎng)站學(xué)習(xí)時(shí)間通常為晚上，這表明在線課程學(xué)習(xí)時(shí)間上的靈活性，豐富了學(xué)生的業(yè)余生活，在線課程使學(xué)生更合理的安排學(xué)習(xí)任務(wù)。

在移動(dòng)學(xué)習(xí)中，教師可以下載手機(jī)應(yīng)用輕松向?qū)W生發(fā)送預(yù)習(xí)推送、課堂掃碼簽到、課上課下全周期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和永不下線的師生微信推送，學(xué)生是否完成老師布置的預(yù)習(xí)任務(wù)將自動(dòng)反饋給系統(tǒng)管理，便于教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。為了使學(xué)生本人及老師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)模塊[13]，學(xué)生將所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析輸入到系統(tǒng)平臺(tái)中，教師綜合學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作情況、在線學(xué)習(xí)情況等對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)評(píng)。[14]知識(shí)的在線考核避免了學(xué)習(xí)過程中的抄襲現(xiàn)象，準(zhǔn)確地反應(yīng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)情況。此外，教師可以綜合考核與測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)行為、知識(shí)點(diǎn)掌握情況等多個(gè)維度制定更有針對(duì)性的教學(xué)計(jì)劃。

五、結(jié)束語

本文嘗試把互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合起來，整合線上線下實(shí)踐活動(dòng)，把網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的新方式，該模式不僅對(duì)教師的教學(xué)方法、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式及高校實(shí)驗(yàn)課程改革都起到了促進(jìn)作用，同時(shí)也體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)+在現(xiàn)代教育教學(xué)中的應(yīng)用。

電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的內(nèi)容還有很多并且是一項(xiàng)長(zhǎng)期且艱巨的任務(wù)，每一位教師在教改的過程中都應(yīng)該獻(xiàn)言獻(xiàn)策，提出更多、更新的理念，適應(yīng)新課堂，注重教材與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，注重培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)。教師不斷地提高自己的教學(xué)水平，豐富教學(xué)經(jīng)歷，學(xué)生積極參加多方面實(shí)踐，提高綜合能力和綜合素質(zhì)水平。本文從教學(xué)改革思路、在線課程設(shè)計(jì)及教學(xué)效果評(píng)價(jià)等方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生了解更多有價(jià)值的科學(xué)技術(shù)信息，借助電路實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)改革，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進(jìn)我國(guó)教育工作的快速發(fā)展！

參考文獻(xiàn)：

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