基于翻轉課堂的學生自主學習能力培養

摘 要：文章闡述了“射頻識別原理與應用”課程的開設意義，論述了課程教學中存在的問題，分析了課程教學應用翻轉課堂的必要性，提出了翻轉課堂在“射頻識別原理與應用”課程教學中的實施方案，提高學生自主學習的能力，加強學生學習的深度，促進物聯網工程專業應用型人才培養。

關鍵詞：翻轉課堂；射頻識別；線上資源

現在科學技術日新月異，工科大學生的培養要更側重于學生自主學習、深度學習能力的培養，這樣才能使其不斷學習和實踐新的技術，適應社會的快速發展。翻轉課堂是混合式教學的一種具體實施，它重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生，學生在課前通過看視頻、電子書、PPT等在線方式完成自主學習，課上通過合作學習、協作探究等方式促進學生進行知識的內化和遷移，把學習者的學習由淺到深地引向深度學習，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，從而獲得更深層次的理解，以達到學生高階思維的培養；教師則采用講授法和協作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習。翻轉課堂是一種“先學后教”的三維課堂教學模式，課堂教學環節是有準備的互動與合作，學生提出的問題也更有針對性，更有深度和廣度，突出了學生的自主學習，讓學生的參與度更強，自主規劃學習內容、學習節奏，改變了傳統的教學模式[1]，將引發教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革。下面以“射頻識別原理與應用”課程的翻轉課堂為例闡述學生自主學習能力的培養。

1 “射頻識別原理與應用”課程背景

1.1 “射頻識別原理與應用”課程開設意義

射頻識別技術是一種非接觸式的自動識別技術，它具有識別準確、速度快、距離遠的特點，是目前綜合性能較好的自動識別技術之一。基于大數據技術進行海量數據分析，對各種應用系統進行智能化、自動化的處理與控制，需要依托射頻識別技術進行實時數據采集。物聯網技術在互聯網的基礎，將任何地點的任何物品在任何時間進行互聯，需要通過射頻識別技術進行物品標識和信息記錄。近距離無線通信技術（Near Field Communication，NFC）技術是射頻識別和移動通信技術整合，是射頻識別技術的延伸。由此可見，射頻識別技術是當今科學技術的關鍵技術之一。射頻識別技術是物聯網體系結構感知層的核心技術之一，所以“射頻識別原理與應用”課程是物聯網工程專業的專業核心課程[2]。

1.2 “射頻識別原理與應用”課程教學中存在的問題

“射頻識別原理與應用”課程是一門理論和實踐相結合的綜合性課程，包括理論課、實驗課、課程設計三大部分。理論課涉及電路、電磁波、高頻電子電路、通信等知識，實驗課、課程設計涉及程序設計、數據庫、嵌入式系統、Linux等內容，因此，射頻識別技術涉及多學科，對基于計算機學科的學生掌握起來有一定的難度，更應偏重于射頻識別應用系統實踐開發[3]。

由于物聯網技術是多種技術的融合，所以物聯網工程專業大三年級開設的專業課程較多，而且每門課都包括理論課和實踐課，所以每門課程課時較緊張，“射頻識別原理與應用”課程也不例外。在有限的課堂上，知識信息量大，學生不能完全接受和消化教師所講內容，也來不及深入思考，使得知識停留于淺層，達不到深度學習的效果。

在教學活動中，教師是教學的主導，學生是學習的主體，然而一個教學班中的學生是不同個體組成的群體，在認知、接受、理解等思維活動方面存在差異性，統一的教學內容不能滿足不同學生對象的學習需求。這樣，有些學生已經掌握了相關知識內容，而老師在課堂中主要考慮了中間層面學生的接受程度，而忽略了這部分學生，沒有及時給這些學生進行深層次的教學，從而不能引導這些學生進行深度學習，對課程失去了熱情；還有一些學生不能完全接受所授知識，感覺課程有一定的難度，學習課程會有一定的挫敗感，打擊了他們的學習積極性。

鑒于上述問題，開展“射頻識別原理與應用”課程的教學，需要一種良好的教學模式保障課程教學質量和效果。

1.3 “射頻識別原理與應用”課程教學中應用翻轉課堂的必要性

寶雞文理學院計算機學院物聯網工程專業自2012年招生以來，秉著“重基礎、強應用”的教學理念，不斷修訂人才培養方案，進行教學改革探索，著力于應用型人才培養。RFID應用系統設計是基于嵌入式系統的軟件與硬件的綜合體，是軟件、硬件協同設計的工程[4]。2017年，寶雞文理學院計算機學院物聯網工程專業獲批陜西省“一流專業”建設項目培育項目，需要對專業課程進行資源整合，探索和嘗試新的教學模式，解決課程建設中存在的問題。

翻轉課堂教學可以解決上述問題，以學為本建設優質的在線開放課程，開啟課程資源共享與應用模式，學生課下先學習老師提供的基礎知識，如果有問題就可以記錄下來，在課堂上由老師答疑或同學討論來解決。翻轉課堂通過把傳統的課堂學習和線上學習的優勢結合在一起，實現線上線下混合式教學，可以更好地加強面對面的互動，培養學生團結協作的能力，提高教學效果，開啟學生深度學習，滿足不同學生對象的學習需求[5]。

2 翻轉課堂在“射頻識別原理與應用”課程教學中的實施方案

2.1 整合課程資源，搭建課程體系結構

將“射頻識別原理與應用”課程分為3個層次。第一層為RFID技術與物聯網的關系，主要介紹RFID技術在物聯網工程應用的核心作用、“射頻識別原理與應用”課程開設意義、課程總體安排、課程學習資源等。第二層為RFID技術基礎知識，主要介紹RFID技術相關的基本概念和工作原理，包括RFID技術概述、RFID標準體系、RFID電子標簽、RFID讀寫器、RFID系統編碼與調制、RFID中間件、RFID防碰撞技術。第3層為RFID技術應用案例分析與實踐，主要介紹一些典型的RFID應用實例的解決方案和實現方法，如圖書管理系統、停車收費管理系統、商品溯源系統等。

2.2 分解課程內容，凝練課程微課設計

翻轉課堂實施的前提是發布課前課程學習資源，讓學生課前自主學習相關知識點。課程視頻資源是傳統課堂的另一種表現形式，具有教師面授的親切感，是利于學生學習的課程資源之一，學生可以根據自己的時間靈活安排學習微課，掌握相關知識點[6]。但是課程視頻不能是整堂課的復制，而要進行微視頻的制作。微課具有短小精悍的特點，能抓住學生的短時注意力，提高學生學習效果。為了更好地開展“射頻識別原理與應用”的翻轉課堂教學，需要制作課程微視頻。首先將“射頻識別原理與應用”課程各章節的內容按知識點進行打散分解，然后凝練出精華部分，明確教學目標，總結歸納出重點和難點，再精心進行教學設計，采用舉例子、打比方等各種教學方法，最后錄制課程微課。將“射頻識別原理與應用”課程體系中的第一、二層的各章節進行分解，分解后的知識點包括課程開設意義、射頻識別概述、RFID系統構成、RFID系統分類、電子標簽概述、電子標簽的組成、電子標簽體系結構、典型的電子標簽、讀寫器概述、讀寫器的設計、RFID系統信源編碼、RFID系統信道編碼、RFID系統調制方法、RFID標準體系、RFID防碰撞ALOHA算法、RFID防碰撞二進制樹型算法。

2.3 挖掘典型應用，開展課程案例教學

以計算機學科為依托的物聯網工程專業培養目標是“重實踐，偏應用”，所以“射頻識別原理與應用”課程的教學目標是集RFID設備、數據庫技術、軟件工程思想、程序設計語言開發基于RFID技術的應用管理系統。針對“射頻識別原理與應用”課程體系中的第3層，課程教學要進行RFID技術應用案例分析與實踐，這部分內容主要涉及QT開發、SQLite數據庫設計、RFID技術在交通、圖書管理、商品溯源等方面的應用。為了讓學生課堂上更容易接受和掌握，在開展翻轉課堂教學中，首先課前給學生布置應用案例需求分析和功能模塊設計分析任務，然后課堂上講解案例的設計和實現方式，接著引導學生分析案例設計的不足之處或案例可以如何擴展，最后讓學生在所講案例的基礎上進行改進或擴展，并作為作業上交。教師可以根據學生的作業情況，評價學生的學習情況，發現教學需改進之處，重新進行教學設計。

2.4 重視教學設計，組織翻轉課堂教學

教學設計是根據課程標準的要求和教學對象的特點，將教學諸要素有序安排，確定合適的教學方案的設想和計劃。教學設計一般包括教學課題、教學目標、教學重難點、教學內容、板書設計、教學方法、教學步驟與時間分配等環節、學生活動、課后評價與反思等內容。教學不只是單純地講授知識內容，還要重視教學設計，教學設計直接決定著一堂課的教學效果和質量。翻轉課堂教學是一種混合式教學模式，涉及課前、課堂、課后等階段，與傳統教學相比更要重視教學設計[7]。教師要樹立堅定的教育改革理念，培養較高的教育信息化素養，由“教”向“導”轉換角色，課前通過QQ群或微信群推送教學資源，教學資源要呈現教學課題、教學目標、教學重難點、教學內容，這些資源的設計是順利開展課堂教學的前提。課堂上首先要對學生課前內容學習的檢測設計，包括問卷設計、問題設計、小測驗設計、小組討論設計、學生演示和答辯設計等檢測方式設計，通過檢測環節了解學生的學習情況，并針對此情況開展下一步教學，教師講授學生沒有掌握好的內容或總結歸納知識點或指出學生理解有誤的地方。課堂教學結束前，針對學生的不同接受程度，布置多層次要求的作業，滿足不同能力學生的學習需求。課后教師要根據學生評價，反思教學設計是否合適，并進行改進，優化教學設計。

2.5 注重實踐創新，組織學生參加各類競賽與大創項目

工科專業人才培養的主要目標是學生實踐創新能力的培養。為了促進學生實踐創新能力的提高，鼓勵學生積極參加各類物聯網競賽和申報大學生創新創業項目。以競賽和項目為契機，以任務和項目驅動的形式，激發學生去思考和探索，使學生將課程群的知識和技術綜合起來應用，既能培養學生創新思維，又能促進學生綜合實踐能力的提高，學生的團隊協作能力、邏輯表達能力、交流學習能力也有所增強，為后續綜合實踐性教學奠定基礎，如課程設計、實習、畢業設計。

2.6 重視教學評價，改進教學設計

教學評價是檢驗教學效果的一種方式，以評促教是教學評價的目標。翻轉課堂是一種新的教學模式，教師在教學過程中可能存在著各種問題，可以通過每堂課的小評價和學期末的總體評價，通過一些測試了解學生對知識點的掌握情況，根據一些問卷調查中學生提出的建議改變教學設計，促進翻轉課堂教學的順利開展。對學生學習效果評價要注重學生學習的過程性評價[8]，改變以前以筆試結果為主的評價，將每堂課學生課前學習、參與討論、課后實踐的表現加入學習評價中，充分調動學生的學習積極性，活躍課堂氣氛，使翻轉課堂能夠切實開展，避免學生不積極參與翻轉課堂學習的情況。

3 結語

將翻轉課堂應用到“射頻識別原理與應用”課程教學中，可以解決當前該課程教學中存在的問題，引導學生自主學習，促進師生之間的交流，提高學生的深度學習能力。目前，基于翻轉課堂的“射頻識別原理與應用”課程教學設計已經完成，還需建立一個“射頻識別原理與應用”課程的在線學習平臺或APP，將教學資源分類細化列出，學生可以通過這個平臺進行學習交流，老師在教學過程中可以不斷地去補充和完善教學資源和設計，并通過這個平臺針對學生的學習記錄和學習互動情況進行評價考核。

[參考文獻]

[1]倪珊珊，肖昊.基于教學價值取向的翻轉課堂教學模式研究[J].學術探索，2018（1）：134-141.

[2]教育部高等院校計算機科學與技術專業教學指導分委員會物聯網工程專業教學研究專家組.高等學校物聯網工程專業實踐教學體系與規范[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]吳宣夠，王小林.物聯網工程RFID課程教學研究與探索[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2015（2）：101-102.

[4]曹國平，王宜懷，曹金華.應用型本科物聯網專業RFID課程實踐教學研究[J].計算機教育，2015（10）：100-102.

[5]梁慶中，曾德澤，童恒建，等.基于翻轉課堂思想的《RFID原理及應用》課程改革與實踐[J].軟件工程，2017（8）：59-62.

[6]姚滿團.微課發展現狀及其推動教育公平的實踐價值[J].現代教育技術，2014（8）：28-33.

[7]王朋嬌，段婷婷，蔡宇南，等.基于SPOC的翻轉課堂教學設計模式在開放大學中的應用研究[J].中國電化教育，2015（347）：79-86.

[8]任曉莉.應用型人才培養模式下《RFID》課程教學探索與實踐[J].微型電腦應用，2016（3）：37-39.