基于過程反饋的實驗課程教學模式研究與探索

李志敏 陸熊 姚睿 陳燕 田祥瑞

[摘 要]實驗教學是提高大學生實踐能力和創新精神的有效途徑。該文以“電子技術”實驗課程群為例，利用先進的信息技術和數據處理資源，構建一種過程反饋式實驗課程教學新模式，通過實驗教學的全過程、實時反饋，有利于持續提高實驗教學質量和教學水平。

[關鍵詞]過程反饋;實驗教學模式;信息技術;云桌面

[基金項目]2018年度南京航空航天大學研究生教育教學改革研究項目“人工智能新時代下面向工程應用的深度學習實驗基地建設”（2018YJXGG02）;2019年度南京航空航天大學實驗技術研究與開發項目“基于大數據的反饋式‘模擬電子技術實驗教學項目設計與開發”（2018050300051855）;2016年度南京航空航天大學自動化學院教改項目“基于科學實驗探究的‘單片微控制器原理及應用教學模式改革”（CAE2016-20）

[作者簡介]李志敏（1991—），女，江蘇南通人，碩士，南京航空航天大學自動化學院助理實驗師，主要從事電子技術與智能感知研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0198-02[收稿日期] 2020-03-06

在新工科背景下，提高高等教育實驗教學質量和實踐育人水平成為目前高校實驗教學工作任務的重點[1]。提高實驗教學質量，需要適應經濟社會發展對人才培養的新要求，遵循信息化時代教育教學的新規律。因此，推進信息技術與高等教育實驗教學的深度融合，不斷加強高等教育實驗教學優質資源建設與應用成為新的趨勢[2]。

反饋式教學理念充分體現了以學生為本的教學思想，讓真正地實現教書育人成為可能[3]。隨著信息技術的快速發展，“互聯網++教育”的理念被充分重視[4]。因此，本文利用先進的信息技術和大數據資源構建實驗室云桌面教學系統，實現高校實驗教學的全過程、反饋式教學新模式，拓展實驗教學內容的廣度和深度，延伸實驗教學的時間和空間，提升實驗教學的質量和水平[5]。

一、傳統教學模式存在的問題

電子技術基礎課程群是所有電學專業的核心基礎課程[6]。電子技術實驗是鞏固電子技術科學理論知識的必要手段。信息技術的變革發展對高等教育提出了開放辦學、資源共享的新要求[7]，而傳統的實驗教學模式和實驗教學設備逐漸顯現出一些不足。

（一）理論與實踐相脫節

電子技術課程群的理論知識具有較強的銜接性，而目前理論知識授課和實驗教學安排的時間和內容往往出現脫節，學生個體之間的理論知識儲備也具有很大的差異性。因此，課堂上實驗教師對基礎理論知識需要進行重復講授，限制了學生動手能力的培養和創新拓展能力的發揮。

（二）課堂指導效率低下

由于實驗課程和學生人數多，而電子技術實驗內容復雜，涉及細節眾多，課堂上教師的巡視指導難以解決每位學生遇到的不同問題。實驗老師難以做到“手把手”地教學，因此很難保證學生掌握正確的實驗方法、實驗技巧，更不能保證實踐創新能力的提升。

（三）課程評價機制單一

由于實驗課程時間有限，而學生人數眾多，授課教師很難通過課堂及作業準確、全面地掌握學生實驗課程的完成情況和學習效果。傳統單一的課后實驗報告無法準確地體現學生的實驗成果和實驗過程中遇到的問題，實驗報告存在的抄襲現象更是不利于實驗課程的及時反饋和持續改進。

二、過程反饋式實驗教學模式設計

針對高校實驗課程中存在的理論知識與實驗課程脫節、教師課堂指導效率低下、課程評價機制缺乏科學性等一系列問題提出一種基于過程反饋的實驗教學新模式。利用網絡信息技術構建實驗教學云桌面系統，結合課程內容設計課前預習與測試、課堂操作與數據提交、實驗結果分析等模塊，全過程、實時采集學情數據，通過信息反饋與分析有力整合師生資源，提高實驗教學質量并促進實驗教學的持續改進。

（一）實驗教學系統軟硬件設計

以“遠程、開放、共享、創新”為核心理念，采用高性能服務器+瘦終端的架構，構建了一個大數據、可交互的智慧實驗教學硬件系統，如下圖所示。

通過網絡交換機構建教師用戶與學生用戶組成的高速局域網絡。利用服務器信息存儲能力構建一個教學資源池，授課教師與學生可以實現高效的信息共享功能。學生可以利用智慧云實驗系統的模擬仿真和數據計算能力，實現各種難度要求的綜合性實驗，充分激發了學生的學習能力，培養學生的創新精神。

（二）實驗課程教學內容改革

為了實現“電子技術”實驗課程全方位、實時教學數據反饋，加強師生互動，改善教學效果，實現實驗課程教學的持續改進，針對“電子技術”課程的理論和實踐要求，對其實驗課程內容進行了整合重構。

1.實驗知識與操作預習設計。課前編排與本次課程內容配套的實驗預習內容，提煉相關的理論知識與實驗操作基本技巧，設計與之對應的預習測試題目，以圖文、視頻等形式通過云桌面實驗系統推送給學生終端。通過云桌面系統軟件下的教師權限實時監控學生的預習時間和預習效果，為課堂教學內容的設置、學生成績評定、課程改進提供科學依據。

2.實驗課堂內容模塊化設計。將大規模、復雜化的課堂實驗以實驗操作步驟和任務目標進行模塊劃分，學生通過云桌面系統構建的智能師生課堂互動軟件進行實驗結果的分步提交和在線提問。教師根據學生提交的數據、圖片等階段性實驗結果進行針對性講評和答疑。通過實驗內容的精細劃分和實驗過程的實時反饋，幫助授課教師統籌把握課堂節奏，提高學生學習的主動性和學習質量。

3.學生評價與課程改進策略設計。利用云桌面系統的數據存儲和數據處理能力，根據學生的課堂互動情況和反饋的實驗數據，客觀全面地生成相應的學生能力評價和課程教學評價，作為課程持續改進的依據，助力課程品質提升。

三、結語

針對傳統實驗教學模式中存在的問題，以模擬電子技術實驗為試點，基于智慧云桌面系統設計了包含課前預習、課堂授課、課后評價的實驗教學內容。利用云桌面系統的高速網絡，實現了教學資源互通，打破了傳統課堂的時間和空間局限，激發了學習的積極性和創造性。同時，利用云桌面系統的數據采集、存儲和計算功能，實現了實驗教學的全過程數據采集和多維度評估，從而構建起一種基于過程反饋的實驗教學新模式，形成教學相長的良性循環。

參考文獻

[1]國務院辦公廳.國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/ 2015-05/13/content_9740.htm，2015-05-13.

[2]高東鋒.信息化時代高校實驗教學改革的要求、思路與路徑[J].中國高教研究，2018，（4）：93-96.

[3]劉顯國.反饋法教學[J].中國教育學刊，1994，（4）：24-28.

[4]平和光，杜亞麗.“互聯網+教育”：機遇、挑戰與對策[J].現代教育管理，2016，（1）：13-18.

[5]黃琰，蔣玲，黃磊.翻轉課堂在“現代教育技術”實驗教學中的應用研究[J].中國電化教育，2014，（4）：110-115.

[6]袁小平，陳燁，陳世海，等.基于“虛實結合”的電子技術實驗課程群體系建設與實踐[J].實驗技術與管理，2018，35（8）：216-220.

[7]周旭章，汪財生，朱秋華，等.多學科共享實驗教學平臺建設與實踐[J].實驗技術與管理，2010，27（11）：196-199.

Research and Exploration of Experimental Teaching Model Based on Process Feedback

LI Zhi-min， LU Xiong， YAO Rui， CHEN Yan， TIAN Xiang-rui

（College of Automation Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，

Nanjing， Jiangsu 211106， China）

Abstract： Experimental teaching is an effective way to improve students' practical ability and innovative spirit. Taking the Electronic Technology experimental course group as an example， using advanced information technology and data processing resources， a new experimental teaching model based on the process feedback can be constructed. Through the whole process and real-time feedback of the experimental teaching， it is conducive to improving the quality and level of experimental teaching.

Key words： process feedback; experimental teaching model; information technology; cloud desktop