張洪杰 錢彭飛 劉峰 方愷晴 湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院
工程實踐能力訓(xùn)練(下稱實訓(xùn))是高等院校工科類專業(yè)教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。由于專業(yè)、內(nèi)容、目標(biāo)等不同,各專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)一直是值得進(jìn)一步研究和探索的教學(xué)改革問題。在疫情形勢下,《疫情防控期間做好高校在線教學(xué)組織與管理工作》[1]的意見使基于物理設(shè)備和工具的實訓(xùn)進(jìn)入了在線教育的深度思考。
部分高校推遲了實訓(xùn)排課,教學(xué)基于自建和他建仿真平臺等措施,滿足部分在線學(xué)習(xí)需求,但在線資源僅涉及原理解釋、操作步驟、設(shè)備講解等基礎(chǔ)部分,而進(jìn)一步設(shè)計實驗由于系統(tǒng)半開放性導(dǎo)致內(nèi)容設(shè)備無法匹配,無法自由地使用其他虛擬仿真實驗資源。筆者對直播展開了調(diào)查[2],并發(fā)現(xiàn)以直播課和慕課為主的在線教學(xué),除了加強知識技能外,還要加強人文方面的培養(yǎng),確保課程思政與教學(xué)的一致性。同時,思政教育的整合和直播模塊教學(xué)過程的發(fā)展,將逐步滿足在線實訓(xùn)教育的常態(tài)需求。
體驗式學(xué)習(xí)解決了如何從體驗中學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)過程性質(zhì)問題[3],即運用生活中每一刻體驗來喚醒自主學(xué)習(xí),提高自身能力,從多維度多角度認(rèn)知生活,豐富生活經(jīng)歷。
體驗式學(xué)習(xí)圈(Kolb’s Experiential Learning Cycle,KELC)[4]是庫伯界定了體驗式學(xué)習(xí)后構(gòu)建的一個完整的學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型,包括具體體驗、反思觀察、抽象概括和主動應(yīng)用四個階段,如圖1所示。體驗式學(xué)習(xí)不是線性過程,而是在不斷領(lǐng)悟和轉(zhuǎn)換體驗過程中的螺旋上升過程。領(lǐng)悟體驗和轉(zhuǎn)換體驗是模型的兩條基本軸。
信息類專業(yè)具有高抽象性和很強的工科應(yīng)用性。在在線實訓(xùn)課程中,運用體驗式學(xué)習(xí)法的教學(xué)過程主要包括:以學(xué)生為中心,課程思政貫穿教學(xué)設(shè)計;進(jìn)一步保持抽象和應(yīng)用學(xué)習(xí)環(huán)節(jié);適當(dāng)增加體驗和反思環(huán)節(jié);結(jié)合直播講座,設(shè)計從教到學(xué)的自主學(xué)習(xí)活動。筆者研究了電子系統(tǒng)實訓(xùn)結(jié)合慕課與直播課的在線教學(xué)方式,并從視聽和反思方面促進(jìn)知識獲得、技能習(xí)得和人文思政融合。
圖1 體驗式學(xué)習(xí)圈模型
電子系統(tǒng)設(shè)計的實訓(xùn)課程,以集中實踐為主,以專題講座、輔導(dǎo)、答疑等為輔。實踐方式有工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場參觀、手工焊接電路板、標(biāo)準(zhǔn)案例測試電路板、設(shè)計制作產(chǎn)品背板、軟件工具使用、程序設(shè)計訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計等。
1.思政結(jié)合的角色體驗式學(xué)習(xí)
在產(chǎn)品背板設(shè)計模塊可以整體采用角色扮演的體驗式學(xué)習(xí)組織模式,進(jìn)行SPOC線上教學(xué)和線下實訓(xùn)的混合式學(xué)習(xí)。線上教學(xué)環(huán)節(jié)主要是課程管理和數(shù)字資源。在實訓(xùn)環(huán)節(jié)中,教師必須使用設(shè)備環(huán)節(jié),除了保留線下實訓(xùn)外,也可以利用錄播方式演示視頻。
(1)角色體驗式學(xué)習(xí)將個體學(xué)習(xí)融入小班互動學(xué)習(xí)
背板設(shè)計和生產(chǎn)一般會安排在電路板焊接后到中期驗收前,教師可以穿插到其他實訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行,角色體驗流程如圖2所示。具體如下:各小班30人,自動入職為設(shè)計員,同時推薦2位總設(shè)計員,部分分工安排見下表??偣に?~4人暫由助教負(fù)責(zé),學(xué)校增加設(shè)備開放數(shù)量后可下放至各班。全程學(xué)生以自學(xué)為主,各班主任提供技術(shù)協(xié)調(diào),實驗中心只提供方案制作、教學(xué)設(shè)備和學(xué)生管理支持。
圖2 角色體驗流程
(2)融合思政元素的知識技能人文一體化實訓(xùn)教學(xué)
①嚴(yán)守法律法規(guī)、安規(guī)誠信作業(yè)的在線職業(yè)道德教育。
教師要引導(dǎo)學(xué)生意識到:背板生產(chǎn)和標(biāo)識設(shè)計需要遵守國家法律法規(guī);標(biāo)識設(shè)計作業(yè),需要填寫《作品登記與授權(quán)承諾書》并手寫簽名;設(shè)計者要承諾作品沒有侵犯他人著作權(quán)的行為,同時要授權(quán)課程教學(xué)組相關(guān)的使用權(quán);另外,激光加工現(xiàn)場安全要遵守學(xué)校《工程訓(xùn)練安全守則》。
②工程思維訓(xùn)練學(xué)習(xí)自信和民族文化自信的工程倫理教育。
開放式作業(yè)設(shè)計標(biāo)識的創(chuàng)意由元素和寓意組成。教師可以將一些教學(xué)資源分享在網(wǎng)絡(luò)上,引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),主要內(nèi)容包括軟件環(huán)境、繪制標(biāo)識、極簡設(shè)計、博物展覽、激光非金屬加工。
職位 時間截止 事情 材料 必備技能 檢查總設(shè)計加工日之前半天1.培訓(xùn)全班各設(shè)計員并檢查各人設(shè)計文件2.復(fù)制各人紅色圖層并拼接到40片底板中并提供給總工藝 RLD工程文件且通過檢查3.領(lǐng)取整包成品下發(fā)40片底板DXF文件(di_ban2.dxf)、RDworks 1.設(shè)計員技能2.拼板技能(圖案跨文件復(fù)制、尺寸約束)3.激光點位置、放置對象、群組4.調(diào)整圖層順序5.顯示路徑、路徑優(yōu)化6.保存RLD檢查1.設(shè)計員的各項自查點自查2.藍(lán)色圖層是個人設(shè)計元素,優(yōu)先級1 3.紅色圖層是邊框和過孔,優(yōu)先級2 4.40片拼板總加工時間不超過20分鐘
例如,教師可以引導(dǎo)學(xué)生以字圖融合為設(shè)計思路,將標(biāo)識分解為字和圖兩種符號。學(xué)生可以進(jìn)入省博物館網(wǎng)上展廳、市博物館、市簡牘博物館在線觀看博物展覽,學(xué)習(xí)一些傳承民族文化的元素。
③引導(dǎo)討論題設(shè)計,提供建議參考,開展思政互動。
在討論環(huán)節(jié),教師可以拋出問題,如社會、環(huán)境、法律等對工程設(shè)計有哪些限制?標(biāo)識中配圖如何參照漫畫角色?從哪獲得設(shè)計靈感?舉例說明哪些情形需返工?進(jìn)而展開思政互動。
2.全周期的直播體驗式學(xué)習(xí)
(1)自我行為檢查的雙線學(xué)習(xí)過程
教師可以開設(shè)專題講座,以開關(guān)量的檢測與仿真為例,該知識點旨在讓學(xué)生能夠認(rèn)識開關(guān)量有關(guān)器件結(jié)構(gòu)、特性和硬件電路,掌握檢測開關(guān)動作事件的全查詢結(jié)構(gòu)C51軟件編寫,學(xué)習(xí)單片機虛擬實驗平臺的制作和仿真。教學(xué)主要環(huán)節(jié)如下:
①課前引導(dǎo)。在滿足六百人的在線課堂中,教師首先要調(diào)試視聽設(shè)備并要求學(xué)生預(yù)習(xí)直播課PPT中的背景、目標(biāo)、資源和內(nèi)容。
②直播講座。直播當(dāng)天,學(xué)生提前15分鐘進(jìn)入平臺,有特殊情況提前聯(lián)系助教。過程關(guān)注:難點、重點、視頻演示;記錄當(dāng)時心情與反思;答疑可通過發(fā)言區(qū)、語音舉手和QQ群課后求助。
③課后實作。歷史回放中深入學(xué)習(xí)的內(nèi)容有:Proteus官方例子和英文幫助文件閱讀;實作并掌握單片機虛擬平臺、交互仿真和圖表仿真;歸納單片機全查詢結(jié)構(gòu)軟件建模;按自己想法并行動,改造硬件電路與軟件代碼并通過虛擬平臺體驗效果。
④課后作業(yè)。在線學(xué)習(xí)電路板焊接制作、學(xué)習(xí)板功能示例和基礎(chǔ)案例,如三按鍵測試、振動傳感器、霍爾磁場檢測。
⑤題庫。每個講座包含20道選擇題或判斷題,取材于PPT和幫助文件,如講座目標(biāo)、硬件、軟件、展示體驗、反思等。
⑥驗收。實訓(xùn)第1周在線驗收,學(xué)生通過才能進(jìn)入下一階段。在開放日內(nèi)完成,可答題2次,取高分;不合格者補考通過取合格分。
(2)直播講座的持續(xù)性體驗轉(zhuǎn)換
直播課堂應(yīng)依據(jù)劇本式提綱活動,不僅要增加體驗感,而且要引導(dǎo)學(xué)生反思與抽象,使所見所思?xì)w納成解決問題的方法,并切實行動去創(chuàng)造所想,這樣才能有持續(xù)性的新體驗。
● 實踐總結(jié)
體驗式學(xué)習(xí)不僅能體驗電子產(chǎn)品硬件生產(chǎn)和軟件設(shè)計,還能將個體學(xué)習(xí)融入小班互動,在集體學(xué)習(xí)情境中學(xué)會主動學(xué)習(xí)。直播講座也豐富了實訓(xùn)的在線教學(xué)方式,虛擬實驗平臺及時提供了使用空間,讓學(xué)生積極體驗學(xué)習(xí)樂趣。
始于體驗的全周期學(xué)習(xí)過程,對構(gòu)建在線實訓(xùn)的知識技能圖譜及融合課程思政的人文圖譜有指導(dǎo)意義。探索電子系統(tǒng)實訓(xùn)在線教學(xué)新模式,引導(dǎo)學(xué)習(xí)興趣和定量評估,也是一個長期的過程。