高揚(yáng) 胡卉 王來(lái)軍 趙嬌 付穎斌

摘 要 線上線下混合教學(xué)模式正在成為現(xiàn)代高等教育教學(xué)的一大發(fā)展方向。該模式基于傳統(tǒng)的課堂授課教學(xué)，并融合新興的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，可以達(dá)到更好的教學(xué)效果?！癕ATLAB與計(jì)算機(jī)仿真”屬于專(zhuān)業(yè)軟件應(yīng)用與專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)相結(jié)合的課程，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性、實(shí)踐性與專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)。而傳統(tǒng)的MATLAB課程側(cè)重于對(duì)軟件與語(yǔ)法的線下教學(xué)，如何結(jié)合線上教學(xué)平臺(tái)資源，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)具有現(xiàn)實(shí)的研究?jī)r(jià)值。

關(guān)鍵詞 MATLAB與計(jì)算機(jī)仿真 混合教學(xué) 高等教育

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.01.074

Abstract The online and offline mixed teaching mode is becoming a major development direction of modern higher education teaching. The model combines the traditional classroom teaching mode with the online teaching mode to achieve better teaching results. "MATLAB and Computer Simulation" belongs to the professional course of computer field and has strong application and practicality. However， the traditional MATLAB course focuses on offline teaching of software and grammar. How to combine online teaching platform resources to achieve better teaching has realistic research value.

Keywords MATLAB and computer simulation; mixed teaching; higher education

“MATLAB與計(jì)算機(jī)仿真”課程因MATLAB 特有的語(yǔ)法特點(diǎn)，廣泛的專(zhuān)業(yè)使用范圍、Simulink 仿真的各種較為專(zhuān)業(yè)的設(shè)置等，體現(xiàn)出一定的難度。在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生需要教師的指導(dǎo)與解惑，而學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師的講解有機(jī)結(jié)合是關(guān)鍵。一方面，MATLAB作為一種在實(shí)踐中應(yīng)用極為廣泛的仿真軟件，它擁有大量的線上教學(xué)、討論、學(xué)習(xí)視頻，手冊(cè)、教程應(yīng)用資料等等各種豐富的資源。另一方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式中主要抓住課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，其余課前與課后環(huán)節(jié)均需要依靠學(xué)生自主線下完成。從兩者的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)來(lái)看，線上平臺(tái)教學(xué)的主要優(yōu)勢(shì)包括：背靠網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，信息資源豐富;[1]信息獲取模式采用主動(dòng)獲取模式;可綜合圖片、多媒體、語(yǔ)音交流、文字等多種方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞，因此信息傳遞手段多樣化;傳輸時(shí)間自由靈活，學(xué)習(xí)時(shí)間全覆蓋。線下教學(xué)的主要優(yōu)勢(shì)在于：當(dāng)面授課帶來(lái)的語(yǔ)言、眼神等多維度直接交流，直接互動(dòng)帶來(lái)的教學(xué)效果以及課堂教學(xué)本身帶來(lái)的氛圍與討論感。因此，線上線下兩種平臺(tái)體現(xiàn)出不同的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，如何結(jié)合線上教學(xué)平臺(tái)資源，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)具有現(xiàn)實(shí)的研究?jī)r(jià)值。

1 線上平臺(tái)教學(xué)模式的特點(diǎn)

Piazza，是國(guó)外大學(xué)中非常流行的教師與學(xué)生問(wèn)答互動(dòng)與輔助教學(xué)平臺(tái)，是一家專(zhuān)門(mén)面向?qū)W生和老師的問(wèn)答平臺(tái)，它集wiki和論壇模式為一體，能夠幫助老師和學(xué)生更好的提問(wèn)和解答學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。由于支持PC端、移動(dòng)手機(jī)端如iOS和Android等手機(jī)平臺(tái)而得到廣泛的運(yùn)用。其校園用戶活躍人數(shù)已超過(guò)10萬(wàn)，用戶范圍涵蓋美國(guó)主要院校，例如斯坦福，哥倫比亞，哈佛，MIT，普林斯頓等著名高校。經(jīng)統(tǒng)計(jì)登陸Piazza的學(xué)生每天平均花費(fèi)在Piazza的時(shí)間均在4小時(shí)以上。超星學(xué)習(xí)通由國(guó)內(nèi)世紀(jì)超星信息技術(shù)發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)，是一種專(zhuān)業(yè)的線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，可在PC電腦，手機(jī)，平板電腦等多種終端使用。該平臺(tái)相比其他線上教學(xué)平臺(tái)而言，結(jié)合超星數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)支撐，超星學(xué)習(xí)通能夠無(wú)縫提供包括電子資源下載，圖書(shū)館藏書(shū)借閱查詢(xún)，課程學(xué)習(xí)，資訊瀏覽，小組討論等功能。綜合兩種線上教學(xué)與互動(dòng)平臺(tái)軟件特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)線上平臺(tái)教學(xué)的主要優(yōu)勢(shì)包括：背靠網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，信息資源豐富;信息的獲取主要采用主動(dòng)獲取模式;可綜合圖片、多媒體、語(yǔ)音交流、文字等多種方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞，因此信息傳遞手段多樣化;傳輸時(shí)間自由靈活，學(xué)習(xí)時(shí)間全覆蓋。

2 線上線下混合教學(xué)模式特點(diǎn)

線上線下混合教學(xué)模式是一種綜合運(yùn)用各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，將線上網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)形式與線下傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式形式相結(jié)合的一種新型教學(xué)模式。[2，3]傳統(tǒng)教學(xué)模式將教學(xué)過(guò)程劃分為三個(gè)環(huán)節(jié)：課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后復(fù)習(xí)鞏固。[4]傳統(tǒng)教學(xué)模式中主要抓住課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，課前與課后環(huán)節(jié)均需要依靠學(xué)生自主線下完成?；旌鲜浇虒W(xué)模式的特點(diǎn)則首先在于將線上資源覆蓋到學(xué)生的課前與課后環(huán)節(jié)。通過(guò)使用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)完成，預(yù)先發(fā)布課程視頻、學(xué)習(xí)材料，并督促學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)。[5-6]課后，則通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布課后任務(wù)，進(jìn)行課后答疑、交流，提供學(xué)生交流論壇。在混合式教學(xué)模式中，學(xué)生將由知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變成為教學(xué)主體，教師主要承擔(dān)起引導(dǎo)者、指導(dǎo)者的角色，將課堂上教師的主導(dǎo)作用轉(zhuǎn)化為學(xué)生、教師雙主導(dǎo)，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性將調(diào)動(dòng)起來(lái)，課堂效率大大提高。[7，8]

3MATLAB仿真課程特點(diǎn)

MATLAB是一種由美國(guó)MathWorks公司開(kāi)發(fā)的一款強(qiáng)大的商業(yè)數(shù)學(xué)、仿真軟件。主要應(yīng)用涵蓋算法開(kāi)發(fā)研究，數(shù)據(jù)分析與可視化處理，數(shù)值計(jì)算，交互式環(huán)境等領(lǐng)域。得益于MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算與優(yōu)化能力、高水平的圖形圖像處理能力、功能強(qiáng)大的工具箱和高度封裝帶來(lái)的易上手等特點(diǎn)使得MATLAB在眾多仿真軟件中脫穎而出，成為計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的主要工具之一。[8]MATLAB仿真技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容適用于翻轉(zhuǎn)課堂與混合教學(xué)模式。這主要由于以下特點(diǎn)確定：MATLAB 仿真技術(shù)課程可以劃分為多個(gè)教學(xué)模塊，易于實(shí)現(xiàn)知識(shí)碎片化，且可實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式教學(xué)安排，特別適于學(xué)生課下在寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境下按自己喜歡的方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。同時(shí)，MATLAB 獨(dú)特的程序設(shè)計(jì)技巧、Simulink 仿真模型的復(fù)雜設(shè)置、MATLAB/Simulink 靈活多樣的仿真應(yīng)用等，具有一定的難度，一方面學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中離不開(kāi)教師的指導(dǎo)與解惑。[9]另一方面作為一種在實(shí)踐中應(yīng)用極為廣泛的仿真軟件，MATLAB在線上擁有大量的教學(xué)視頻、應(yīng)用資料等等各種豐富的資源，有利于學(xué)生自我學(xué)習(xí)與提升，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。因此該課程學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與教師的講解有效地結(jié)合，非常適用于線上線下混合教學(xué)模式

4混合教學(xué)在MATLAB與計(jì)算機(jī)仿真課程中的應(yīng)用

4.1 課前準(zhǔn)備

課前為學(xué)生布置自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，提供豐富多彩的多媒體資料。

（1）教師搜集、篩選、組織、制作、整理學(xué)習(xí)資源，包括視頻，PPT、文檔、例程等，在piazza、超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行MATLAB仿真技術(shù)課程建設(shè)。尤其提供制作精良的視頻資料能夠激發(fā)學(xué)生興趣并使之進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)掌握知識(shí)。同時(shí)提供一些練習(xí)題目使學(xué)生自己對(duì)照練習(xí)能夠提升預(yù)習(xí)效果。

（2）教師布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)背景與層次性要求。課程學(xué)習(xí)的學(xué)生專(zhuān)業(yè)背景不盡相同，每個(gè)學(xué)生的的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，自主學(xué)習(xí)能力也各不相同，不能一概而論。因此必須在預(yù)先布置的學(xué)習(xí)任務(wù)中針對(duì)性的設(shè)計(jì)不同專(zhuān)業(yè)背景的練習(xí)題目，學(xué)習(xí)內(nèi)容安排由易到難，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，練習(xí)題目也應(yīng)有不同層次的難度，滿足不同層次學(xué)生的需求。教師依據(jù)具體學(xué)習(xí)任務(wù)決定是否要求學(xué)生完成課前小練習(xí)。學(xué)生可自行根據(jù)答案對(duì)比判斷自己學(xué)習(xí)結(jié)果，教師則據(jù)此判斷學(xué)生掌握情況。

（3）開(kāi)放課程討論論壇供學(xué)生互相交流。依托Piazza平臺(tái)開(kāi)放MATLAB仿真技術(shù)課程的討論專(zhuān)區(qū)，由學(xué)生們?cè)诰W(wǎng)上互相討論交流自學(xué)過(guò)程中碰到的難點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)安排1位學(xué)生助教協(xié)助論壇管理，定期發(fā)放教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)課件，提前給出預(yù)習(xí)目標(biāo)安排，并搜集學(xué)生預(yù)習(xí)后對(duì)課堂教學(xué)重點(diǎn)的意見(jiàn)反饋以支持下一步課堂教學(xué)活動(dòng)有的放矢提升教學(xué)效果。

4.2 課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)是知識(shí)內(nèi)化、細(xì)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中的主要環(huán)節(jié)。通過(guò)學(xué)生的提前預(yù)習(xí)，MATLAB的基礎(chǔ)語(yǔ)法（少數(shù)較難部分除外）均應(yīng)已掌握。因此課堂教學(xué)中，首先安排對(duì)基礎(chǔ)語(yǔ)法的講解，講解應(yīng)安排較短時(shí)間，本部分的主要內(nèi)容為重溫語(yǔ)法內(nèi)容的同時(shí)通過(guò)與學(xué)生的當(dāng)面互動(dòng)檢查知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。其次，大部分課堂時(shí)間應(yīng)根據(jù)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中的練習(xí)結(jié)果、互動(dòng)中的檢查結(jié)果，對(duì)部分難點(diǎn)進(jìn)行講解。最后，依據(jù)各學(xué)生背景安排專(zhuān)業(yè)背景對(duì)應(yīng)的仿真案例與實(shí)操題目，實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂主要知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)的重點(diǎn)演練、講解?？紤]到學(xué)生學(xué)習(xí)水平的差異性，應(yīng)安排部分難度較高的選做練習(xí)題供學(xué)生操作使用。與此同時(shí)，對(duì)于掌握較好的知識(shí)點(diǎn)，可以組織部分知識(shí)掌握較好的同學(xué)上臺(tái)為其他同學(xué)進(jìn)行講解，形成一種學(xué)生主導(dǎo)課堂學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)氛圍。

4.3課后復(fù)習(xí)

課后復(fù)習(xí)是鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)成果，擴(kuò)展學(xué)習(xí)范圍的主要環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)主要基于課堂教學(xué)內(nèi)容，安排學(xué)生進(jìn)行更多的練習(xí)鞏固與課后討論。因此課后復(fù)習(xí)主要分為課程練習(xí)與課程大作業(yè)兩部分，復(fù)習(xí)內(nèi)容主要在線上發(fā)布、答疑、結(jié)果提交、評(píng)分，并在課堂環(huán)節(jié)予以講解。

（1）課程練習(xí)，每次課程結(jié)束后安排進(jìn)行。教師在本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)具有專(zhuān)業(yè)背景的練習(xí)題2-4道，教師提供題目以及資料由學(xué)生完成后通過(guò)網(wǎng)上平臺(tái)提交。提供討論平臺(tái)安排引導(dǎo)學(xué)生對(duì)練習(xí)題目進(jìn)行自主討論、互相解答問(wèn)題，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

（2）課程大作業(yè)，通常每5～8節(jié)課程或完成一大部分課程內(nèi)容后安排一次課程大作業(yè)。本環(huán)節(jié)中，安排或?qū)W生自由組合2～5位學(xué)生組成項(xiàng)目小組，教師應(yīng)為每個(gè)小組安排1個(gè)具有實(shí)踐背景的小課題，課題應(yīng)包含數(shù)據(jù)處理、算法運(yùn)行、結(jié)果展示、文檔形成環(huán)節(jié)。使學(xué)生通過(guò)聯(lián)合組隊(duì)合作完成實(shí)踐項(xiàng)目鍛煉項(xiàng)目能力。大作業(yè)完成后通過(guò)成績(jī)排名激發(fā)學(xué)生互相探討、學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)競(jìng)爭(zhēng)向上的課程學(xué)習(xí)氛圍。

5總結(jié)

線上線下混合教學(xué)模式在傳統(tǒng)的教學(xué)模式基礎(chǔ)上，深度融合了線上教學(xué)資源，利用了線上資源與平臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)。在這種模式中，如何發(fā)揮混合教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生由被動(dòng)接受者變成了主動(dòng)學(xué)習(xí)者，體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，是混合教學(xué)的主要難點(diǎn)。本文以MATLAB與計(jì)算機(jī)仿真課程為例，探討了線上線下混合教學(xué)與具體課程結(jié)合的方式與安排，為線上線下混合教學(xué)模式在該課程中的應(yīng)用方法提供有益嘗試。

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