譚力寧　金國(guó)棟　蘆利斌　王偉光

摘 要 信息化時(shí)代對(duì)無(wú)人機(jī)人才的培養(yǎng)提出了更高要求。本文針對(duì)“無(wú)人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程開(kāi)展混合式教學(xué)設(shè)計(jì)研究。首先通過(guò)學(xué)情分析梳理當(dāng)前教學(xué)中存在的突出矛盾;然后結(jié)合對(duì)線上教學(xué)資源的分類和特點(diǎn)分析，對(duì)該課程混合式教學(xué)模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)。從實(shí)踐效果來(lái)看，混合式教學(xué)的應(yīng)用提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)，提升了課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 混合式教學(xué) 學(xué)情分析 線上教學(xué)資源 翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.059

Abstract The information age needs higher-quality UAV talents. This paper focuses on hybrid teaching design based on student situation analysis of the UAV Technology and Application course. First the problems in current teaching is analyzed through student analysis; then the hybrid teaching mode is designed based on classification and analysis of online resources. Practice show such mode has improved the positivity and innovation of students， and the course teaching quality.

Keywords hybrid teaching; student analysis; online teaching resources; flipped classroom

1 學(xué)情分析

1.1學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與課程學(xué)時(shí)存在矛盾

“無(wú)人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容涉及傳感器、導(dǎo)航與控制、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等多個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，這些教學(xué)內(nèi)容需要各領(lǐng)域大量基礎(chǔ)知識(shí)作為支撐，這對(duì)某個(gè)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的。因此必須在課堂上對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，這就導(dǎo)致在整個(gè)課程有限的課時(shí)內(nèi)，技術(shù)和應(yīng)用之間的學(xué)時(shí)分配難以平衡。一是講應(yīng)用必須建立在對(duì)相關(guān)技術(shù)牢固掌握的基礎(chǔ)上;二是崗位任職對(duì)無(wú)人機(jī)人才的需求又是以應(yīng)用為主，這是目前無(wú)人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的突出問(wèn)題。

1.2能力培養(yǎng)與教學(xué)方法存在矛盾

崗位任職對(duì)無(wú)人機(jī)人才的需求是以應(yīng)用型人才為標(biāo)準(zhǔn)的，這就需要學(xué)生具備較強(qiáng)的主動(dòng)作為意識(shí)，以達(dá)到任職后在實(shí)踐中消化、升華理論知識(shí)，提高綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決應(yīng)用中實(shí)際問(wèn)題能力的目的。然而以往該課程的教學(xué)方法仍以傳統(tǒng)的講授式為主，課堂由教師主導(dǎo)，學(xué)生只是單方面的接受知識(shí)。如何較好的處理知識(shí)傳授與學(xué)生能力培養(yǎng)間的關(guān)系，讓知識(shí)傳授催化能力培養(yǎng)，是本課程堂教學(xué)要集中解決的一個(gè)難題。

1.3課堂教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度難以兼顧

無(wú)人機(jī)技術(shù)更新?lián)Q代較快，并且無(wú)人機(jī)全系統(tǒng)涉及多個(gè)前沿領(lǐng)域，在兼顧課堂教學(xué)內(nèi)容廣度的同時(shí)，很難在有限學(xué)時(shí)內(nèi)深挖相關(guān)領(lǐng)域的最新成果。在以往的教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)，一個(gè)班次的學(xué)生往往都有自己感興趣的方向，愿意在這些方向上投入精力長(zhǎng)期跟蹤、深度挖掘，并參加相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽。但目前的該課程教學(xué)很難滿足學(xué)生這方面的需求：一是教學(xué)內(nèi)容廣度不夠，學(xué)生也就難以發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn);二是目前以講授為主的教學(xué)模式在顧及廣度的同時(shí)又很難兼顧深度，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

2 線上教學(xué)資源發(fā)展現(xiàn)狀分析

按照知識(shí)傳授的方式，當(dāng)前主流的線上教學(xué)資源可分為慕課、公開(kāi)課、自媒體、直播、線上實(shí)驗(yàn)和社區(qū)等六類。慕課作為線上教學(xué)資源的代表，典型產(chǎn)品有中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等，優(yōu)點(diǎn)是課程體系較為完備，但學(xué)習(xí)所耗費(fèi)的時(shí)間和精力都相對(duì)較大，同時(shí)內(nèi)容上更偏基礎(chǔ)重理論，在前沿、應(yīng)用和實(shí)踐等方面?zhèn)戎剌^少。而其他五類線上教學(xué)資源恰恰能夠在領(lǐng)域前沿、實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐操作三個(gè)方面對(duì)慕課形成補(bǔ)充。

以TED（Talking EveryDay）為代表的公開(kāi)課具有內(nèi)容前沿，學(xué)習(xí)門檻低、感染力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但內(nèi)容多為科普程度，在深度上有所不足;嗶哩嗶哩、知乎專欄等自媒體資源形式生動(dòng)，專業(yè)性、前沿性較強(qiáng)，但數(shù)據(jù)量龐大，質(zhì)量良莠不齊;將門創(chuàng)投、深藍(lán)學(xué)院等直播資源內(nèi)容聚焦，專業(yè)性、前沿性和可操作性較強(qiáng)，但幾乎所有高質(zhì)量?jī)?nèi)容都屬于收費(fèi)范疇;Github等線上代碼倉(cāng)庫(kù)能夠提供實(shí)驗(yàn)代碼、環(huán)境，專業(yè)性、前沿性較強(qiáng)，但學(xué)習(xí)操作門檻較高;知乎、CSDN等知識(shí)社區(qū)能夠開(kāi)展高質(zhì)量的多方討論，但內(nèi)容質(zhì)量參差不齊，需要一定知識(shí)門檻進(jìn)行篩選和甄別。因此，一個(gè)解決教學(xué)中存在問(wèn)題的思路就是將多樣化的線上教學(xué)資源融入課程教學(xué)。

3 混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

3.1利用線上教學(xué)資源補(bǔ)足基礎(chǔ)原理教學(xué)

結(jié)合專業(yè)前置課程和學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，通過(guò)多期教學(xué)班次實(shí)踐;總結(jié)出以下基礎(chǔ)原理是本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的薄弱環(huán)節(jié)：空氣動(dòng)力學(xué)基本概念;衛(wèi)星全球?qū)Ш较到y(tǒng)原理;慣性測(cè)量器件原理特性;自動(dòng)控制基本原理;計(jì)算機(jī)視覺(jué)基本原理。在以往的授課中，對(duì)這些知識(shí)需要以專題的形式占用3到5學(xué)時(shí)進(jìn)行講解，一是受限于學(xué)時(shí)難以達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果;二是占用了本就比較緊張的課程教學(xué)時(shí)間。

通過(guò)調(diào)研，這些基礎(chǔ)原理在線上教學(xué)平臺(tái)上都已有較好的教學(xué)資源，如清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名高校均在主流慕課平臺(tái)上線了相關(guān)的慕課資源。因此在上述基礎(chǔ)原理教學(xué)中，采用學(xué)生課前利用慕課自主學(xué)習(xí)，課上進(jìn)行內(nèi)容串講和針對(duì)性答疑的教學(xué)模式。通過(guò)這一舉措，在最近一期班次的教學(xué)中，講授基礎(chǔ)原理所用學(xué)時(shí)從原來(lái)的3到5學(xué)時(shí)減少到了1到2學(xué)時(shí)，在一定程度上緩解了課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的局面。并且學(xué)生反映對(duì)基礎(chǔ)理論掌握更為牢固，學(xué)習(xí)自由度更高。

3.2依托線上教學(xué)資源開(kāi)展翻轉(zhuǎn)式教學(xué)

翻轉(zhuǎn)課堂將以學(xué)生為中心理念貫徹到教學(xué)中，提倡在課堂教學(xué)中讓學(xué)生成為舞臺(tái)的中心，能夠養(yǎng)成學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、主動(dòng)探究、主動(dòng)作為的意識(shí)。[5]開(kāi)展翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的前提是學(xué)生在課前對(duì)大部分教學(xué)內(nèi)容完成自學(xué)，并根據(jù)要求能夠提出自己的見(jiàn)解或形成自己的觀點(diǎn)。而以往的教學(xué)中，由于教學(xué)資源的支持不夠，學(xué)生自學(xué)效果難以保證，導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)式教學(xué)中難以提出質(zhì)量較高的議題，教學(xué)效果大打折扣。

針對(duì)這一問(wèn)題，充分發(fā)揮名校名師線上公開(kāi)教學(xué)資源的作用，采用建立課前學(xué)習(xí)資源目錄、纂寫課前學(xué)習(xí)指南、進(jìn)行課前問(wèn)卷調(diào)查的方法，保證進(jìn)行翻轉(zhuǎn)式教學(xué)課學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容有相當(dāng)程度的理解。課堂時(shí)間以學(xué)生為中心，重點(diǎn)討論解決其疑難問(wèn)題。這時(shí)課堂教學(xué)的重點(diǎn)不再是要求學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，而是要通過(guò)討論，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并通過(guò)獨(dú)立思考能建立正確而完整的知識(shí)體系。實(shí)踐證明在翻轉(zhuǎn)式教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性有很大提高，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握也更為牢固。

3.3使用線上教學(xué)資源助力學(xué)生拓展創(chuàng)新

由于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)涉及多個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，在以往的課堂授課時(shí)主要顧及課程理論體系的完整性，也就是教學(xué)內(nèi)容的寬度，難以兼顧教學(xué)內(nèi)容的深度。為緩解這一矛盾，在課堂教學(xué)后為學(xué)生推送相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展前沿的慕課資源。經(jīng)調(diào)研，目前麻省理工大學(xué)、斯坦福大學(xué)、卡內(nèi)基梅隆等國(guó)際知名院校都在無(wú)人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用前沿領(lǐng)域建有公開(kāi)課資源或?qū)＜抑v座，TED等講座網(wǎng)站也有無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的大師講座資源。通過(guò)精選此類資源推送給學(xué)生，使學(xué)生按照自身興趣結(jié)合自身實(shí)際進(jìn)行學(xué)習(xí)，為學(xué)有余力的學(xué)生提供擴(kuò)展視野和創(chuàng)新的知識(shí)支撐。通過(guò)這一措施，多名學(xué)生在無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、無(wú)人機(jī)控制、無(wú)人機(jī)圖像處理等方向得到了鍛煉和發(fā)展，參加了多項(xiàng)科技創(chuàng)新競(jìng)賽，取得了較好的成績(jī)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在學(xué)情分析和線上教學(xué)資源分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)將線上教學(xué)資源引入在基礎(chǔ)原理教學(xué)、開(kāi)展翻轉(zhuǎn)式教學(xué)和助力學(xué)生拓展創(chuàng)新等教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了“無(wú)人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的混合式教學(xué)模式，使學(xué)生在掌握無(wú)人機(jī)系統(tǒng)基本原理的基礎(chǔ)上，能夠發(fā)展自身興趣和特長(zhǎng)，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。下一步的主要工作是根據(jù)本專業(yè)學(xué)生實(shí)際和培養(yǎng)目標(biāo)，開(kāi)展更具針對(duì)性的線上教學(xué)資源建設(shè)工作，進(jìn)一步提高混合式教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)

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