多終端互動課堂模式的改革探索

徐偉棟 楊小丹 陳致遠

（杭州電子科技大學）

實驗課程是大學課程體系的重要組成部分。通過對課程理論體系與實踐操作的學習，學生能更好地了解該技術領域的知識架構與基本工序，程度較好的學生更是能因此而一窺相關行業的門徑，因此課程的實驗環節也一直深受高校學生的喜愛。

一、傳統實驗課程課堂模式

1.課堂形式

在目前的課程模式里，由于學校條件的限制與傳統形式的影響，實驗部分通常與課堂講授分離。教師在課程前期講述理論知識與實驗操作要點，完成前期知識闡述后集中進行相關的實驗課程。

2.課堂模式缺陷

在高校課堂上，教師通常會遇到這樣一個困境：當需要在知識闡述后插入實踐操作介紹時，只能借助有限的演示文稿、板書甚至手勢，缺乏一種直觀、便于理解的表現形式。對于一些輕型的儀器（如微機）的操作（如編程演示），也僅能供教師做演示。既不利于學生的觀察，動手操作所帶來的場景記憶的好處也無法在課堂上得到體現。而當幾周后相關的實驗正式開始時，相當一部分學生對于實驗相關的理論知識與操作步驟等的記憶已經模糊；而教師在理論課上布置的實踐作業，也因缺少現場指導，學生對實驗環境、操作細節等缺乏基本了解等，效果不佳。

因此，雖然相對于純理論性的課程，帶實驗環節的課程能引起學生更大的投入度、更高的參與度，但仍因為理論與實踐之間的時間（要等課后或下次課）與空間（分別在教室與實驗室）上的距離，導致事倍功半。

這種模式屬于傳統的“教師講授型為主”的教學模式，也就是在課堂內進行知識的傳授，在課堂外進行知識的內化。其模式缺陷可以歸結為三個方面：（1）理論與實踐脫節；（2）缺乏良好的實踐；（3）缺乏有效的互動。

二、多終端互動課堂模式

1.課堂模式

為解決傳統實驗課程課堂模式的缺陷，我們引入了一種全新的多終端互動課堂教學模式，嘗試利用局域網與移動互聯網等信息手段，探索拉近理論與實踐的有效方法。這種模式課堂的核心是互動，這里的互動不僅是師生、生生之間，還包括人與技術、環境、資源等方面的互動。這種模式將在機房進行，分為三個環節：（1）教師的理論闡述與現場演示（利用機房的擴音設備與投影儀）；（2）學生的跟進實驗與當堂作業；（3）學生的課后作業與在線遞交。各環節具體過程如下：

①前兩個環節由教師按照教學安排對學生進行理論部分的闡述，遇到需要引入實驗時，直接在教師機上操作，通過投影儀展現給學生，然后學生跟進實驗，基本完成后教師進入下一個知識點。

②對于重要的知識點，教師會暫停講授，布置一個在十到十五分鐘左右的時間的當堂作業，由學生現場完成并在線遞交。

③第三個環節為課后作業，由學生在課后任意時間在線遞交，教師也可以在課外隨時在線發起關于作業或知識點的點評與討論。

前兩個環節可以讓理論知識充分聯系實踐操作，同時形成師生、生生間良好的互動，而第三個環節則能起到加深實踐的作用，從而構成一個“2+1”的結構。在本模式下，原有的實驗課取消了，化整為零分散到了整個課程的每個知識點處，理論與實踐之間的時間與空間距離被盡可能地縮短，有助于學生更好地掌握相關知識點與技能。

2.課程硬件環境

在本模式開展的過程中，最重要的硬件保障條件就是局域網機房。局域網機房在目前高校的二級學院中廣泛建設。

3.課程軟件環境

在之前的醫學影像方面的長期科研中，我們建立了一套完整的“TEMCO 圖像實驗室”系統。通過將其進行簡化并輔以局域網通訊模塊，可以實現在學生跟進演示后通過局域網通知到教師端的功能。

同時，考慮到對互聯網在線工具的應用，比較理想的是結合到相應的MOOCs 平臺中。但根據我們對國內各大MOOCs 平臺的調研發現，目前尚不能完全符合多終端互動課堂“2+1”模式的具體需求。

而由于近年來移動互聯網的迅猛發展，移動OA（辦公自動化）工具層出不窮，這些工具幾乎都是同時支持Web、iOS、Android 等多個平臺，還支持企業級的在線討論、資源共享、時間軸/地址共享等。在經過對各種移動OA 工具的比較后，我們選擇了Trello作為師生互動的在線平臺，它有以下幾個好處：（1）界面簡潔，初用者能迅速入門；（2）管理簡潔，板塊內可由用戶自治；（3）功能完整。利用Trello，學生可以在線遞交作業，查看他人的程序范本并評論，教師可以隨時了解學生的遞交與評論，刊登公告或通知。

該技術平臺特點與我們實踐學科的特點是一致的，因此，創造一種能夠讓學生做中學，能夠及時得到反饋和不斷地提煉個人理解的學習環境就變得較為容易。

三、多終端互動課堂模式的探索

2014 年春夏學期，我們將多終端互動課堂“2+1”模式應用在生物醫學工程專業三年級本科生（一個行政班，共23 人）開設的《數字圖像處理》課程（2 課時*16 周，期末閉卷）中，進行了一個學期的教學模式改革實驗。在實驗開展過程中，我們記錄學生的出勤率、當堂作業完成情況、課后作業遞交情況、期末考試情況等，尋找數據背后的規律性，這些數據的分析結果匯報如下：

1．相關系數

表 各記錄項與考試分之間的相關系數|R|和判定系數R2

解釋分析：

（1）|R|＜0．3：不存在線性相關。實驗分項6（形態學0）與考試分不存在線性相關關系。

（2）0．3＜|R|＜0．5：低度線性相關。實驗分項2（灰度處理1）、實驗分項4（統計濾波0）與考試分存在低度線性相關關系。

（3）0．5＜|R|＜0．8：顯著線性相關。平時分、大作業、實驗分項1（灰度處理0）、實驗分項3（卷積濾波0）、實驗分項5（均值濾波0）、實驗分項7（幾何處理0）、分實驗總得分與考試分存在顯著線性相關關系。

（4）|R|＞0．8：高度線性相關。實驗分與考試分存在高度線性相關關系。

R2表示x的變化能夠解釋y變化的多少，例如實驗分的變化能夠解釋考試分變化的64．2%。

通過以上分析可以得出平時分、各項實驗得分對考試分有著一定影響，而實驗總分對考試分有著較大影響。

2．回歸分析

考慮到實驗分和實驗總分是由其他幾項計算而來，回歸分析中自變量只用了平時分、大作業、實驗分項1、實驗分項2、實驗分項3、實驗分項4、實驗分項5、實驗分項6、實驗分項7 得分，得到：

考試分=-0．7421* 平時分+1．1263* 大作業+0．2423* 實驗分項1 得分-0．1506*實驗分項2 得分+0．0727*實驗分項3 得分+0．0282* 實驗分項4 得分+0．1671* 實驗分項5 得分+0．0176* 實驗分項6 得分+0．0395*實驗分項7 得分+0．1476

其中：

解釋分析：

本文試圖建立各項實驗分與考試分直接的關系模型。從模型分析結果可知，綜合相關系數為0．6，自變量（各項平時分數）與因變量（考試分）呈顯著線性相關。但是從線性方程可得到，平時分和實驗分項2 得分與考試分呈負相關，與預期結果不符。這是因為數據樣本過少所致。

通過分析教學實踐數據，可以發現，在多終端互動課堂模式下學生的實驗成績對考試成績有較大的影響。但是由于處于教學探索階段，實驗數據較少，所以還無法得出實驗成績與考試成績之間的具體關系，其關系還有待于通過教學實驗繼續探索分析。

因此可以得出，多終端互動課堂模式對學生最終知識水平有著不小的影響，其具體影響還有待于進一步探索。

［1］劉小晶，鐘琦，張劍平,等．翻轉課堂模式在“數據結構”課程教學中的應用研究［J］．中國電化教育，2014（08）：105-110．

［2］戴曉娥．智能反饋系統參與高互動課堂的形式和特點［J］．中國電化教育，2012（05）：109-112．