信息類課程多元化教學與自主學習模式探究

尹曉琦， 楊玉東， 王林高， 王士湖

(淮陰工學院 電子信息工程學院，江蘇 淮安 223003)

信息類課程多元化教學與自主學習模式探究

尹曉琦， 楊玉東， 王林高， 王士湖

(淮陰工學院 電子信息工程學院，江蘇 淮安 223003)

信息技術類專業課程中的概念相對抽象，內容復雜多樣。在“通信原理”“信號與系統”等多門專業課程的教學過程中，采用以虛擬仿真技術輔助多媒體課堂教學，推行項目化教學以提升學生的創新能力，并在互聯環境下通過云班課、課程網站、私播課平臺等多元化途徑為學習者提供了多種選擇機會，構建互聯環境下自主協同學習新模式, 對提高學生的應用能力和學習的主動性起到很好的促進作用。

互聯網； 云班課； 自主協同學習； 虛擬仿真技術

隨著信息技術在教學中的應用越來越廣泛，出現了計算機輔助教學、網絡教學等多元化模式，而信息技術類專業課程的概念相對抽象，內容復雜多樣。傳統的課程教學偏重于知識的傳授，而目前在大眾化教育的背景下，高等教育更加關注專業人才的個性化培養。本文通過將新型教學手段應用于教學，實現了教師與學生之間的及時交流與反饋，使得學生的學習更具有自主協同性，在教學中更加凸顯其主體作用。

1 信息類課程的多元化教學

1.1 將虛擬仿真技術應用于教學

虛擬仿真技術是利用人工智能、網絡技術、傳感技術等進行的高級人機交互技術，其特點是以虛擬仿真環境為依托，以虛擬化的多元路徑學習為標志，以大學生自主學習為基礎，以學習力提升為目的一種現代教育技術[1]。在信息類課程教學方面，主要是利用虛擬仿真技術，用軟件實現儀器仿真，強調軟件的主體作用，利用仿真軟件中各種系統模型的模擬功能對電子電路的實驗環境進行模擬，實現與原理相一致的目標。常用的信息類課程的虛擬仿真軟件有Multisim、PSPICE、Proteus、MAXPLUSⅡ、LabVIEW等[2]。教師將虛擬仿真技術應用于教學過程，開發了界面友好的虛擬教學模塊，且可操作性強。學生不僅可以直觀地認識復雜的原理，還可以自己通過軟件設計仿真或硬件制作的方法來實現系統的功能，對提高學生的應用能力和學習的主動性起到很好的促進作用。

通過通信原理課程多年的教學實踐發現，其教材內容自成體系，理論性偏強，與實際應用脫節較大，學生比較難于理解，并且受實驗條件的限制，實驗教學缺乏靈活性。針對通信原理課程教學中存在的問題，將LabVIEW軟件仿真技術引入課堂教學，充分利用虛擬儀器中的函數運算、數據存儲、程序調用、前面板顯示以及文件管理等功能，并提供豐富的信號源、運算處理以及信號顯示模塊，構建了“軟實驗室”。針對通信原理課程中各章節中不同的調制解調模式進行建模仿真與演示，增加學生對各種通信模塊間信號傳遞的直觀性認識。其虛擬仿真圖形見圖1。

圖1 通信原理課程虛擬仿真圖形

在電子技術課程設計實踐教學中，傳統的方法是根據電子電路的功能要求和技術指標，設計總體方案框圖和各單元模塊，計算電路參數，繪制原理圖和PCB板，然后安裝、調試，完成實物的制作。這種方法不適用于較大規模的電子系統設計，不僅在安裝、調試過程中元器件容易損壞，而且完成制作的周期較長，因此,將Multisim、PSPICE、Proteus等仿真技術引入課程設計教學中，并充分利用學院的電工電子實驗中心和實習基地的資源，提高課程設計的教學效果。這種方法不僅使學生掌握了電子電路設計的方法，還減少了儀器設備和元件的損壞，同時提高了學生的分析和解決問題的能力[3]。

此外，專業任課教師將PSPICE仿真技術引入到模擬電子技術課程，將Multisim、MAXPLUSⅡ技術應用于數字電子技術課程、將Matlab應用于信號與系統、數字信號處理課程的教學，使枯燥的教學活動形象生動，并鼓勵學生自己動手設計，通過軟件設計仿真方法來實現教學內容，采取課內與課外相結合的方式，提高了學生學習的主動性和自覺性，對其應用能力的提升起到很好的促進作用。

1.2 應用互聯網+技術拓寬學習途徑

互聯網+技術改變了單一的學習方式，擴展了知識的來源及信息交流的方式，為學生的自主學習方式提供了基礎保障[4]。學生通過網絡可以獲取自己專業知識方面的資料，及時了解與專業知識相關的新技術、新方法等，并擴大了與他人互動交流的重要渠道，有利于對知識全面而深刻的理解。通過移動互聯網建立的云班課、課程網站、私播課平臺等多元化途徑為學生學習提供了多種選擇機會，加強其自主協同學習，構建互聯環境下即時互動教學新模式。

在信號與系統課程的教學改革實踐中，利用開放的移動互聯教育平臺，開設學生樂于接受的網絡云班課程，實現了教與學的新模式。通過手機APP軟件實現課堂教學資源共享，使得智能終端進課堂。在移動互聯網環境下，學生利用多媒體技術從不同角度來確認學習目標，同時制定出科學的學習計劃，教師則對學生擬定的學習安排、學習進程等提出相關建議。用資源庫代替教材、教參，形成基于網絡資源庫的課程與教材新觀念，學習者能夠快速找到合適的學習資源，并加強相互溝通交流，根據實際情況及時調整學習策略，完成學習目標。信號與系統網絡云班課見圖2。

圖2 信號與系統云班課圖示

在信號與系統網絡云班課的平臺上發布的課程信息、進度安排、教學課件及題庫等課程資源可以即時傳遞到學生的智能手機和平板計算機等移動設備上，從而讓這些移動設備成為學生學習的便利工具[5]。在課堂上，考勤采取一鍵簽到代替傳統點名的方式；師生互動采取了隨機抽取的手機搖一搖方式，并將其計入課堂表現中，特色創新的教學手段和多元的授課內容調動了學生上課的積極性。云班課應用過程中，在我校電氣工程及其自動化、電子信息工程2個專業的學生中進行了問卷調查，統計數據顯示，移動互聯網環境下即時互動教學的方式得到學生的廣泛認可。

在高頻電子線路課程的教學實踐中，選用適合的主流軟件并適當開發少量外掛程序與之配套，形成高頻電子線路私播課平臺[6]。針對課程大綱及教學進度安排，設置關鍵時間節點來發布課程信息，對應不同章節順序對課程資源進行調整，并自制教學視頻上傳到平臺供學生觀看，與學生共享課程資源，還可通過私播課平臺的后臺數據掌握學生在線學習情況[7]。結合高頻電子線路課程的特點，在教學設計過程中，根據課程大綱采用知識點矩陣進行選點排隊，對知識點進行相關問題設計，使學生能對知識點多角度地理解，提高其自主學習的能力。

1.3 推行項目化教學提升創新能力

信息學科專業注重學生創新能力的培養，針對電子信息專業卓越計劃的培養目標，采用項目教學法提升學生的創新實踐能力[7]。教師可以要求學生按項目任務要求設計電子電路系統，使學生系統地掌握電子信息領域所需的實驗、測試和工藝設計技能，培養學生對電子電路系統綜合設計和應用開發的能力。在項目化教學應用過程中，教師也可以通過指導學生創新實踐活動，培養其工程設計、團隊溝通和創新能力，通過各級各類大學生創新計劃、電子設計競賽實現卓越計劃背景下工程創新型人才培養。近年來，我校電子信息工程學院獲批省級大學生創新項目14項，獲得省級以上競賽獎10項。2016年，學生許浩浩等的“可穩定工作電流的管道水垢電磁處理裝置”項目獲得第十四屆挑戰杯中航工業全國大學生課外學術科技作品三等獎；2015年，學生黃夢蝶等3人在第十四屆挑戰杯江蘇省選拔賽中榮獲一等獎；學生肖賀、徐峰、許剛3人獲全國大學生電子設計大賽二等獎等。

2 構建自主協同學習模式

自主協同學習是指學生自主選擇認知工具，根據擬定的學習目標進行自主規劃，主動進行合作式探究學習的知識構建過程[8]。在學習的過程中應針對不同課程內容，依據自主學習教學程序和基本要求來進行過程建模，以指導學生的自主認知活動。自主協同學習模型見圖3。

圖3 互聯環境下自主協同學習模型

在互聯網環境下自主協同學習模式中，學生首先要根據學習目標制定具體全面的學習計劃來引導學習，充分利用云班課、課程網站、私播課平臺等多種途徑獲取與學習任務相關的資源，并要加強學生之間及師生之間的相互協作交流，在學習過程中應充分發揮自身的積極主動性。另外，還要注重學習過程的自我監控及評價。自我監控的過程可以通過系統后臺監控各單元課程內容的網頁瀏覽次數和時長等記錄進行統計，而評價學習效果則可以根據課程特點通過不同方式進行，例如對于電子技術課程，可以通過軟件仿真的方式將仿真結果提交，也可以采用上網測試的方式。

3 結語

信息技術類專業課程大多理論性偏強，概念相對抽象，內容復雜多樣。傳統的課程教學中教師仍占據著教學的中心地位，學生處于被動接受的地位。本文主要探討在通信原理、信號與系統等多門專業課程的教學過程中，采用以虛擬仿真技術輔助多媒體課堂教學，并在互聯環境下通過云班課、課程網站、私播課平臺等多元化途徑為學生提供了多種選擇機會，加強其在信息技術環境下的自主協同學習，提高學習的主動性和創新實踐能力。

References)

[1] 程思寧,耿強,姜文波,等.虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐[J].實驗技術與管理,2013,30(7):94-97.

[2] 高曉新,金耀,馬江權,等.互聯網虛擬仿真教學培訓系統建設探討[J].實驗技術與管理,2017,34(1):140-142.

[3] 涂文元.電子技術課程設計教學改革與實踐[J].佳木斯教育學院學報,2013(7):173.

[4] 呂升義.網絡環境下的自主學習模式研究[D].大慶：東北石油大學,2013.

[5] 王紅艷.移動學習環境下云班課支持的大學英語SPOC教學實踐探究[J]. 職業教育研究,2016(8):69-75.

[6] 張強,張海峰,唐巖,等.電路原理基于SPOC翻轉課堂教學模式的反饋及思考[J].實驗技術與管理,2015,32(9):179-182.

[7] 杜秀麗,李曉梅,張瑾.基于項目教學法的數字電子技術教學探究[J]. 大連大學學報,2016,37(3):119-122.

[8] 尹曉琦,楊玉東,皇甫立群.基于移動互聯環境的自主協同學習模式探析[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2016(12):66-67.

Research on diversified teaching and autonomous learning mode of information courses

Yin Xiaoqi, Yang Yudong, Wang Lingao, Wang Shihu

(School of Electronic and Information Engineering, Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)

The concepts of information technology courses are relatively abstract and the contents are complex and diverse. In the teaching process of Communication Principle, Signal and System and other specialized courses, the virtual simulation technology is used to assist the multimedia classroom teaching and promote the project-based teaching so as to enhance students’ innovative ability. In the Internet environment, through the diversified channels such as the cloud class, the curriculum websites, the private broadcasting class platform, etc., the learners are provided with a variety of choice opportunities, and a new mode of the autonomous cooperative learning is established, which plays a very good role in promoting the cultivation of students’ application ability and learning initiative.

Internet; cloud class course; autonomous cooperative learning; virtual simulation technology

G642.0

A

1002-4956(2017)10-0012-03

10.16791/j.cnki.sjg.2017.10.004

2017-03-21

2015年江蘇省高等教育教改研究立項課題“移動互聯環境下信息學科自主協同學習模式的研究”(2015JSJG130)

尹曉琦(1975—)，女，江蘇淮安，教授，主要從事高等教育學與無線通信研究.

E-mail：hy_xuebao2009@126.com