基于翻轉課堂的“RFID原理與應用”實驗教學優化研究

張紅艷

(安徽建筑大學 電子與信息工程學院，安徽 合肥 230601)

0 引言

近年來，翻轉課堂已經成為高校的一種必不可少的教學模式。翻轉課堂作為移動技術支持下的混合學習模式[1]，改變了傳統課堂教學和實驗教學的固有模式，是將知識傳授和知識內化過程顛倒的一種教學模式，通過學生課前的在線自主學習和課堂中教師引導、學生自主討論的問題答疑等，實現學生主動并富有創造性的學習[2]。目前，大部分高校的“RFID原理與應用”實驗課程仍使用傳統教學模式授課，即通過教師上課時針對本次實驗的目的和原理進行講解演示，然后學生動手操作來完成，這種“滿堂灌”的教學模式導致在規定的時間內學生只能模仿和復制指導教師的操作，達不到理想的教學效果，難以實現學生綜合素質的提升。因此，借鑒翻轉課堂在理論教學中的應用，為實驗教學改革提供了新的思路。本文就以“RFID原理與應用”實驗課程為例，對比傳統實驗教學存在的問題，介紹將翻轉課堂教學的思想引入到實驗教學中所具有的優勢[3]。

1 “RFID原理與應用”實驗教學現狀

1.1 教學模式落后

“RFID原理與應用”實驗課程仍使用傳統教學模式授課，即實驗課前學生通過理論課程的學習理解掌握相關知識點，在實驗課堂上通過指導教師針對本次實驗的目的、原理進行講解并演示步驟，學生根據指導教師的演示“依葫蘆畫瓢”動手操作來完成本次實驗內容，課后完成實驗報告的書寫。這種完全按照教師的思路和步驟來進行實驗的“滿堂灌”的被動式教學模式，長久以來養成了學生懶惰的習慣，不會自己去思考接下來該做什么，而是看著指導教師怎么做就怎么學，錯誤地把實驗課程當成了一項任務，目的是做完而不是培養自己的能力，這種模式下培養出來的學生基本沒有很強的實踐操作能力、獨創思維和創新能力，也難以實現學生綜合素質的提升[4]。

1.2 實驗學時較少

由于傳統教學模式的限制，在實驗課堂上指導教師會占用大量的時間來進行實驗目的和原理的講解以及實驗步驟和實驗操作過程的演示。對于動手能力強的學生，指導教師的講解的有些部分內容在課程之前已經掌握，不需要再花時間去了解；而對于接受能力比較弱的學生，特別是對不常用實驗儀器的使用上會花費特別多的時間來進行了解和掌握，使得學生本該在規定的實驗學時內完成的實驗內容很多時候都來不及完成。特別是對于一些難度較大的綜合設計類實驗，素質和能力層次較弱的學生在進行分析、設計、調試等操作時，明顯感覺時間不夠用，而對于能力較強的學生在規定的學時內卻能很好地完成實驗內容。所以目前的學時設置無法兼顧到不同層次的學生[5-6]。

1.3 教學內容局限性較大

“RFID原理與應用”實驗教學應當具有較強的實踐性，特別注重RFID應用等方面的訓練，但是由于在傳統教學模式下受實驗學時少的影響，實驗教學內容在安排上大多是驗證性的實驗，綜合設計型實驗安排較少，“RFID原理與應用”幾種常見實驗項目如表1所示。在這種教學內容的引導下，讓學生進行一些自主設計的實驗內容時，由于固定思維的限制和學時不夠，導致學生在遇到較多具體問題時會感到很難進行下去，不能鍛煉學生在實踐中發現問題并解決問題的能力[7]。

表1 “RFID原理與應用”常見實驗項目

1.4 實驗考核體系陳舊

目前，“RFID原理與應用”實驗課程考核體系主要由三個部分組成：課前預習檢查、實驗過程記錄和實驗報告批改。其中課前預習檢查主要是針對學生對本次實驗項目的內容提前預習情況進行打分，由于指導教師做不到全程記錄預習的過程，所以只能依靠學生的預習筆記、口頭表述對內容的理解或對指導教師隨機提出的問題的回答情況進行打分，主觀性比較強；實驗過程記錄主要包括簽到、簽退、實驗操作過程記錄和實驗完成情況記錄；實驗報告是按照一定的格式填寫相關內容，報告批改主要針對實驗結果數據、實驗結果分析和實驗思考題的完成情況進行打分。指導教師根據以上三個部分的內容給出本次實驗考核成績，但是在實際操作過程中，存在一些問題，如預習檢查會占用實驗學時；實驗報告往往是千篇一律，存在抄襲現象。因此指導教師給出的實驗成績就很難客觀地反映出學生的真實水平[8]。

2 “RFID原理與應用”實驗教學改革與實施

針對上述提出的“RFID原理與應用”實驗教學的現狀，學生在這種傳統教學模式下被“喂食”的授課情況，以及受傳統教學模式的影響導致實驗學時不夠和教學內容局限等問題，采用將“翻轉課堂”教學模式引入到“RFID原理與應用”實驗教學中，充分發揮學生的主動性，把“要我學”變成“我想學”。

2.1 課前準備

在翻轉課堂中，指導教師需要提前準備好課前教學資源，特別是第一次實驗課程時，需要將實驗儀器的功能介紹、操作面板功能區分布、如何正確使用及操作注意事項等錄制小視頻，以便在實驗教學前能夠讓學生對“RFID原理與應用”實驗課程使用的儀器有所掌握，并且能夠引導學生完成對本次實驗項目的教學內容、實驗原理和操作步驟等的自學。

以“ZigBee無線通信” 實驗項目為例，首先指導教師制作小視頻+PPT展示實驗系統硬件介紹、RFID綜合平臺軟件介紹及安裝、ZigBee通信模塊的原理等，其次展示本次實驗的目的和實驗操作步驟。指導教師將制作好的課前教學資源包通過新媒體(如課程QQ群、微信群等)發送給學生；學生在收到課前教學資源包后，提前利用課余時間進行學習并消化，做好實驗前的準備，并對實驗過程中可能遇到的問題和難點加以重視，并提出初步的實驗方案，這樣可以充分有效地利用課外時間來學習，減少由于實驗學時少帶來的問題。

2.2 課堂教學

學生課前預習的完成，可以有效減少傳統模式中教師的講授時間和學生的理解接受時間。在課堂教學活動中，指導教師可以在實驗開始前占用很少的時間通過提問或點名的方式，幫助學生回憶課前教學資源的內容；在實驗過程中有針對性地解答學生提出的和操作過程中遇到的問題，讓學生在自我嘗試過程中體驗到學習帶來的成就感，從而提高學習興趣；在整個實驗過程中，每組學生都要根據本組實驗條件的設定來記錄本組實驗操作過程、實驗中難測到現象、遇到的問題及解決方法等。

2.3 課后總結

實驗課主要通過完成實驗報告來進行課程總結。在引入翻轉課堂后，我們對實驗報告的形式也進行了相應地改進，由傳統的固定格式改為分成兩個部分的實驗報告：常規報告部分和附頁。常規報告部分采取大多數高校實驗報告的形式，附頁部分增加了機動項，包括附加思考題、實驗成果及總結和改進實驗的一些建議等。思考題的設置則不拘泥于教材，主要是為了引導學生對知識的進一步拓展和探索；實驗成果和總結的形式可以多樣化呈現，如實驗操作過程截圖、實驗數據記錄分析、實驗結果分析等；改進實驗的建議為可選項，學生通過總結本次實驗的內容設置、設備選擇及教學方面等存在的問題。通過這種多樣式的實驗報告附頁形式，和在實驗操作時根據指導教師的要求，每組學生使用的ZigBee節點ID號不同，每組學生寫入RFID讀寫卡的數據也不同，可以有效避免學生相互之間存在抄襲的現象，而且更加人性化，使學生可以開拓思維。

3 結語

將翻轉課堂教學的思想引入到“RFID原理與應用”課程實驗教學中，打破了常規 “填鴨式”實驗教學方式，不僅讓學生充分利用了課外時間，而且讓學生在學習過程中充分發揮了主觀能動性。通過對比2016級和2017級物聯網專業學生的“RFID原理與應用”課程的實驗教學結果顯示，引入了翻轉課堂教學模式的2017級學生比傳統模式教學的2016級學生，在實驗內容理解上、實驗動手操作能力和課后總結報告等處都具有明顯的進步。因此，應該大力地推進這種能夠激發學生學習積極性的實驗教學模式。