基于coursemaker的交互式實驗教學的探究

陳姝君，王 艷，孫敦艷

(南京理工大學紫金學院，江蘇 南京 210046)

1 研究現狀

在信息技術快速發展的背景下，傳統的教育形式已經難以適應現代教育的需求，目前的實驗教學和一般課堂教學形式一樣，只是多了一些互動。但是，老師在介紹實驗流程和內容的過程中，如果是老師邊教學生邊做，往往會使學生失去獨立思考、分析問題和解決問題的能力，不利于學生創新思維能力的培養，而且學生的個體差異大，不能全部趕上進度，導致實驗效率低下，學生缺乏思考的空間；如果采取先講后做的方法，往往學生在做實驗的時候就已經遺忘老師講的內容，導致實驗缺乏目標驅動和正確的方法。

隨著網絡資源的廣泛發展，學生獲取知識的途徑不僅局限在課本上，更多的將依靠依賴電腦，移動設備等。在調查中發現，學生基本上都會利用移動設備觀看教學資源，比如PPT、習題資料、作業答案等。因此，教育信息化應運而生。“互聯網+教育”作為一種新型教育形態，給教育信息化帶來了新的改變和發展趨勢，要把老師為主導的課堂變為學生的自主學習平臺。

2 交互式平臺選擇

針對實驗教學現狀和過程，需要由以“教”為主向重“學”為主的教學模式發展，教學中要“以學生為中心”，積極推進自主、合作、探究學習模式。希望教學資源能夠得到及時學習及處理，并能使交互方式進行下去，也就是能夠即時完成信息輸入、處理、反饋和使用，這是一個完整的信息處理單元，這也是目前所提倡的交互概念和核心。因此，選擇以具備互動反饋環節的微課形式滿足學生自主化學習的需要。以課前制作的網絡教學資源為基礎，以問題為驅動，實驗操作為基本手段，教師引導啟發、學生-教師以及學生-學生合作探究為基本教學模式。該模式很大程度上激發了學生學習的主動性、參與度，提高了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力和團隊協作能力。而與此同時也需建立課堂教學效果記錄和反饋機制[1]。

基于CourseMaker軟件設計制作的交互式微課即能很好地完成以上所需的任務。在實驗中利用CourseMake嵌入交互式組件，通過微視頻對實驗內容進行介紹，學生可以根據自己進度自行查看且可以反復查看，避免了學生跟不上老師的節奏的問題。同時，可以根據實驗內容在視頻任何節點插入問題，引導學生實驗進程，學生必須在完成問題后才能繼續觀看視頻進行之后的操作，很好地實現了問題式教學。而且，學生上交客觀習題后可以立即得到答題反饋以及習題解析，教師也可以對學生上交的主觀習題進行批改和統計，了解整體學生的實驗情況，解決了因課堂教學時間不足，只能記住積極反饋的學生的缺陷；既通過任務驅動在設定情景和步驟中充分發揮學生學習的主觀能動性。又根據各人學習進度自行調整，提高實驗效率。

3 交互式教學設計

教師根據教學內容模塊化制作交互式微課，并融入教學理念和方法，通過任務驅動的方式，指導學生進行自學，讓學生主動參與學習過程，啟發思考，積極調動學生的學習興趣。平臺會記錄和反饋詳盡的學情統計與分析，幫助老師進行二次備課，從而在課堂中有針對性地進行教與學，交互式教學導圖如圖1所示。

圖1 交互式教學流程導圖

同時通過交互組件和試題，以及發布學習任務，可細粒度地跟蹤、查看學生學情(包括學生的答題情況)，讓個性化教學“有據可詢”，同時改變考核方式，在理論課中將課堂表現，回答問題細化到每一個同學，最終利用系統進行量化，在實驗中從面向實驗結果轉變為面向實驗過程，同時將完成時間計入考核中。接下來以聲音檢測實驗為例細化交互式教學在傳感器技術課程中的具體實施和應用。

3.1 課前準備

教師活動的重點從課堂上轉移到課前，這樣可以把課堂時間最大限度地釋放出來給學生。

(1)收集整理創建相關素材，包括主要實驗器材——聲音傳感器、數據采集設備myDAQ的介紹，硬件和pc的連接，實驗軟件界面labview的搭建等，都要提前自己操作并且將過程進行錄制或錄屏，再利用軟件進行實驗視頻的制作；通過對分易等公眾號提前發布教學內容，學生可結合理論知識進行預習和討論。

(2)制作自主學習任務單相關輔助資源，包括實驗過程中引導性問題的設計，實驗結束后考察性習題的設計。在教學設計的過程中，特別要注意“問題” 的設計，不能過于簡單，“為了交互而交互”，也不能過于復雜，讓學生喪失繼續學習微課的信心。交互式微課中所設計的問題，要難度適中，使大部分學生能回答正確從而幫助他們樹立信心，又能夠引起學生的思考，并將問題作為交互點合理地穿插在視頻相應節點。如本聲音傳感器是理論課學習中哪種形式的傳感器的應用，輸出量是模擬信號還是數字信號，輸出的大小高低和輸入量之間的對應關系是什么，傳感器如何調節閾值和靈敏度，實驗結果圖示和分析等都可以作為交互點進行設計。如果是需要學生在觀看視頻、圖片后再答題的情況，可以把視頻、圖片作為附件插入到習題中，這樣學生在答題的過程中可以反復觀看，仔細思考[2]。

3.2 課堂教學

利用提前制作好的微視頻介紹什么是數據采集設備，其端口如何和pc端進行連接，供電電壓和輸出模擬信號或數字信號的應用場合；傳感器的特性參數，端口設置，和采集設備的連接等；labview如何識別myDAQ，如何在VI中將傳感器的輸出信號引入進來。學生結合課前預習和觀看視頻，進行硬件搭建和軟件設計，并在實驗過程中回答預設的題目。客觀題目可及時反饋給學生，從而對知識點掌握與否做出判斷。主觀題由老師批改，老師可根據學生操作情況進行提示，總結及知識梳理。這樣不僅打破傳統微課單一線性播放模式，重構老師與學生互動鏈接，促進學生觀看和學習，深度啟發學生思考，提高學生的參與度和積極性，也解決了只有積極的學生才能得到有效反饋，老師兼顧不到位造成評價失衡等弊端[3]。

3.3 課后改進

學生可根據自己實驗過程中遇到的知識點掌握欠缺的部分進行總結和交流，從而完成實驗報告。老師根據學生表現，實時的答題統計結果以及在實驗過程中遇到的問題對課程的設計、制作進行修改和完善，在此基礎上增加實驗項目內容，增加實驗的廣度，讓學生理解更多種類傳感器的原理、特性及應用實現。

4 教學效果

這種教學方法做到了教師對學生有一定的管教、控制和導向作用，不至于因為完全放手使學生失去了目的和方向，同時又在按照學生的認知程度教學的基礎上給學生的自主學習預留一定的空間，重視學生思維能力以及全面發展的培養。有利于學生將課上、課下學習，理論、實踐學習有機結合，提高教學效果。

自南京理工大學紫金學院在個別班級進行交互式實驗試點教學以來，96%的學生表示利用交互式實驗教學模式使實驗課變得更有有自主性，也更有趣了，本身傳感器實驗就是一個應用型很強的實驗，他們自己根據視頻引導進行資料的查找和實驗的操作，對生活中常見的一些檢測現象[4]，如酒精檢測，紅外避障，超聲波測距，雨水檢測，聲音檢測等，結合課堂理論知識，自己完成了實驗操作和學習，同時增強了團隊合作意識。整個實驗的節奏可以自行控制，不再受老師的統一安排，避免了跟不上或者等候的尷尬，也就有信心和意愿去完成實驗項目；老師根據系統量化出的結果可以進一步督促學生的學習過程，把時間都用在解惑和內容研討上，而不是重復性的講解實驗內容。

5 結語

整體上基于coursemaker的交互性微課教學可以幫助教師按照教學內容、教學目標來自動分配學習資源、設定合理的教學目標、開展學生學習評價，對學生的學習過程進行監督控制，進而判斷學生目前的學習狀態，運用交互式平臺中的個性化推薦模塊來展現滿足學生學習特點的知識點。交互式平臺不僅僅可以在教師學習活動中起到導學作用，同時還可以根據學生的學習需求差異，運用多元化的教學方法來進行針對性的教學，進而展現個性化的學習特征。目前，基于交互式實驗教學的實驗模式，還處于探索階段，需要努力的地方還有很多，在實踐的過程中還需要逐步地完善與創新。