劉景艷，李玉東

(河南理工大學(xué) 電氣工程與自動化學(xué)院,河南 焦作 454000)

電路實(shí)驗(yàn)是一門獨(dú)立開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課,是與電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程電路理論配套的實(shí)踐環(huán)節(jié),是實(shí)踐教學(xué)不可缺少的組成部分。該課程與實(shí)際器件和具體電路聯(lián)系緊密,對學(xué)生的動手能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力要求較高[1-2]。但現(xiàn)在該課程設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本是對電路理論課堂已經(jīng)講授的基本定律和定理進(jìn)行驗(yàn)證,綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少,并且教學(xué)模式單一,缺乏學(xué)生獨(dú)立思考和自行解決問題的環(huán)節(jié),學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力無法得到很好的鍛煉。因此,如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,使學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到有效的提高是亟待解決的問題。

“翻轉(zhuǎn)課堂”(flipping classroom)的核心就是以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體和中心,構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境,將知識傳授放在課堂外,將知識內(nèi)化的過程放在課堂內(nèi)[3-4]。電路實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)所用儀器和數(shù)據(jù)處理與分析等固定模塊,其知識點(diǎn)多且邏輯性不強(qiáng),這些特點(diǎn)使得電路實(shí)驗(yàn)非常適合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。本文將分析目前電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題,探討基于項(xiàng)目的翻轉(zhuǎn)課堂模式在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,并以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 “疊加原理”為例,具體闡述該教學(xué)模式的實(shí)施過程。

1 電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

近幾年,隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深入,實(shí)驗(yàn)效果有一定的提高,但仍存在不少問題和不足。經(jīng)分析,導(dǎo)致電路實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果不理想的原因主要有以下3個(gè)方面。

1)學(xué)生對電路實(shí)驗(yàn)課程不夠重視。

學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,沒有深入思考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的及相關(guān)內(nèi)容,在實(shí)驗(yàn)過程中只是按照電路圖進(jìn)行連線,記錄數(shù)據(jù),沒有對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析,缺乏創(chuàng)新意識和探索精神,分析問題、解決問題的能力得不到鍛煉[5]。

2)教學(xué)內(nèi)容固定,教學(xué)模式單一。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)忽略了學(xué)生的個(gè)體差異,很難調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。比如,對于電子信息類專業(yè),河南理工大學(xué)電路實(shí)驗(yàn)課程主要開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括基爾霍夫定律、疊加定理、一階電路過渡過程和日光燈電路等,無法體現(xiàn)電氣、自動化、電信和電儀等不同專業(yè)的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)[6]。

3)電路實(shí)驗(yàn)課程的考核和評定方式不完善。

目前,學(xué)校大部分實(shí)驗(yàn)仍采用 “電路操作過程＋運(yùn)行結(jié)果＋實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的評價(jià)方式。由于實(shí)驗(yàn)過程中教師無法掌握每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況,存在學(xué)生之間幫忙操作和接線的現(xiàn)象,并且提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告也存在著數(shù)據(jù)抄襲現(xiàn)象。因此,教師評定的實(shí)驗(yàn)成績就很難客觀地對學(xué)生的實(shí)踐能力做出評價(jià)。電路實(shí)驗(yàn)效果魚骨圖如圖1所示。

圖1 電路實(shí)驗(yàn)效果魚骨圖

2 翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體,使學(xué)生通過教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目案例、微課和QQ群等在線平臺進(jìn)行知識的學(xué)習(xí),教師則通過對學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織和引導(dǎo),使學(xué)生完成知識的內(nèi)化[7-9]。

如圖2所示,基于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要由課前學(xué)習(xí)模塊、課堂實(shí)驗(yàn)?zāi)K和評價(jià)反思模塊三部分組成。

1)課前學(xué)習(xí)模塊。

教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)任務(wù)的發(fā)布,準(zhǔn)備相關(guān)教學(xué)資源；學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況測驗(yàn)。

圖2 基于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

2)課堂實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

教師對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行個(gè)性化的指導(dǎo)和答疑解惑,保證學(xué)生在交流與合作中完成知識的內(nèi)化。

3)評價(jià)反思模塊。

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)與實(shí)驗(yàn)效果的評價(jià)；教師則對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總結(jié),結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況和課堂表現(xiàn)給出本次實(shí)驗(yàn)的評測結(jié)果,及時(shí)對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)方案做出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。

3 電路實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例設(shè)計(jì)

以電路實(shí)驗(yàn)課程中 “疊加定理”實(shí)驗(yàn)為例,說明電路實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)過程。疊加定理是線性電路中的重要定理,用來計(jì)算線性電路中的電流和電壓。通過該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí),深化學(xué)生對疊加定理的理解。教學(xué)設(shè)計(jì)過程依照電路實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂的過程進(jìn)行。

3.1 課前學(xué)習(xí)模塊設(shè)計(jì)

教師首先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,制作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)案例,根據(jù)需要錄制微課并制作教學(xué)課件,然后在網(wǎng)站上發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)。學(xué)校的電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站如圖3所示。

圖3 電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站

學(xué)生登錄電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站,學(xué)習(xí)相關(guān)教學(xué)資源,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí),并對預(yù)習(xí)情況進(jìn)行預(yù)習(xí)測試。課前學(xué)習(xí)模塊如表1所示。

表1 課前學(xué)習(xí)模塊表

3.2 課堂實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)

課堂實(shí)驗(yàn)?zāi)K分為個(gè)人實(shí)驗(yàn)、小組討論和總結(jié)提高三個(gè)階段。1)在個(gè)人實(shí)驗(yàn)階段,教師首先簡單介紹實(shí)驗(yàn)安排和實(shí)驗(yàn)方案,并給出實(shí)驗(yàn)中所需器件的參數(shù),學(xué)生可與自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行對比,自由交流討論,也可以針對有疑惑的地方向教師提問,教師引導(dǎo)學(xué)生思考解決遇到的各類問題[10]。2)在小組討論階段,根據(jù)課前分組的3人學(xué)習(xí)小組,針對疊加定理的適用條件、驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)等相關(guān)問題開展小組討論,每位同學(xué)扮演不同的角色,其中負(fù)責(zé)人1名(負(fù)責(zé)總結(jié)此次實(shí)驗(yàn))、記錄人1名(負(fù)責(zé)記錄此次實(shí)驗(yàn)的討論情況)和操作人1名(負(fù)責(zé)本次實(shí)驗(yàn)的再次操作)。3)在總結(jié)提高階段,教師根據(jù)對學(xué)生個(gè)人實(shí)驗(yàn)情況和小組討論的觀察,組織各學(xué)習(xí)小組進(jìn)行總結(jié)。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐O大地提高了學(xué)生的動手能力,使學(xué)生更加關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論[11]。

3.3 評價(jià)反思模塊設(shè)計(jì)

評價(jià)反思模塊從學(xué)生和教師兩方面進(jìn)行。

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)小結(jié),將自己遇到的問題和注意事項(xiàng)與他人分享,并且對該次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果進(jìn)行評價(jià)[12-13]。

教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況,對實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié),并對該次實(shí)驗(yàn)的效果進(jìn)行調(diào)查,采取發(fā)放問卷、訪談、在線平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方式,就學(xué)生對知識的理解程度、實(shí)驗(yàn)的興趣與積極性、參與討論和交流程度等方面進(jìn)行問卷調(diào)查,從而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。問卷調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 2015級翻轉(zhuǎn)課堂問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

1)學(xué)生對知識的理解程度情況如圖4所示。從圖中可知,60名學(xué)生中,有超過90%的學(xué)生表示 “滿意”,不超過4%的學(xué)生表示 “不滿意”。大部分學(xué)生認(rèn)為對知識的理解達(dá)到了很好的效果。

圖4 對知識的理解程度調(diào)查情況分析圖

2)對實(shí)驗(yàn)的興趣性與積極性的評價(jià),大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)的興趣性與積極性得到了提高,僅有3%的學(xué)生認(rèn)為效果不好。

3)對參與討論和交流程度的調(diào)查,如圖5所示,在60名學(xué)生中,滿意率超過了95%,僅有1%的學(xué)生表示不滿意。這說明多數(shù)學(xué)生都參與了討論與交流。

圖5 對參與討論和交流程度調(diào)查情況分析圖

4)對課前學(xué)習(xí)內(nèi)容的調(diào)查顯示,多數(shù)學(xué)生對教師所準(zhǔn)備的內(nèi)容表示滿意,但在2015級自動化1班中,還有7.1%的學(xué)生表示不滿意,不滿意率在所有調(diào)查項(xiàng)目中是最高的,說明教師應(yīng)對課前學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)。

5)對實(shí)驗(yàn)效果的整體評價(jià)表明,多數(shù)人對實(shí)驗(yàn)效果表示滿意,只有不超過3%的學(xué)生對實(shí)驗(yàn)效果不滿意。

通過對上述問卷調(diào)查表的分析可知,基于項(xiàng)目的翻轉(zhuǎn)課堂在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)束語

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)模式,它 “翻轉(zhuǎn)”的不僅僅是教學(xué)結(jié)構(gòu),更重要的是通過對知識傳授和知識內(nèi)化的顛倒安排,改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色。將基于項(xiàng)目的翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于電路實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中,能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。多樣化的學(xué)習(xí)方式使得學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識、動手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神得到大幅度提升。