基于移動(dòng)互聯(lián)學(xué)習(xí)的“電路實(shí)驗(yàn)”翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐

楊 健， 夏益民， 谷愛(ài)昱， 蔡述庭， 王永華

(廣東工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，廣東 廣州510006)

0 引言

在我國(guó)加入華盛頓協(xié)議的大形勢(shì)下，基于產(chǎn)出教育OBE(Outcome-Based Education)的教學(xué)理念已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)教育界的普遍共識(shí)[1]，越來(lái)越多的教師開(kāi)始采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，注重知識(shí)內(nèi)化過(guò)程和高層次能力的培養(yǎng)[2～3]。為此，近年來(lái)教育部大力建設(shè)了近三千門國(guó)家級(jí)在線開(kāi)放課程，如何做到線下緊密結(jié)合線上，用好這些優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，打造出“線上+線下”混合式金課，是需亟待解決的問(wèn)題[4～5]。本文提出的基于移動(dòng)互聯(lián)學(xué)習(xí)的“電路實(shí)驗(yàn)”課程翻轉(zhuǎn)課堂就是解決該問(wèn)題的一次嘗試。

1 “電路實(shí)驗(yàn)”課程情況

“電路實(shí)驗(yàn)”是電類專業(yè)基礎(chǔ)核心課“電路”課的配套實(shí)驗(yàn)課，是學(xué)生接觸到的第一門工程類實(shí)驗(yàn)課，其蘊(yùn)含了大量分析、調(diào)試工程電路的基本思路和方法，貫穿于各類電路分析始終，直接關(guān)系到OBE教育理念中“解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力”是否能有效實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)課教學(xué)理念陳舊，授課方法落后，實(shí)驗(yàn)效果有限，存在以下諸多問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以單個(gè)知識(shí)點(diǎn)為中心；

(2)實(shí)驗(yàn)之間的組合擴(kuò)展性不強(qiáng)；

(3)授課形式單一，授課理念落后。

2 基于雨課堂的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問(wèn)題，在知識(shí)體系總架構(gòu)的統(tǒng)一指導(dǎo)下，從系統(tǒng)的角度重新劃分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)各實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性和啟發(fā)性，以及各實(shí)驗(yàn)之間的組合擴(kuò)展，根據(jù)不同需求可將各實(shí)驗(yàn)電路組合成不同的應(yīng)用系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用的目的。

圖1為優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。每個(gè)實(shí)驗(yàn)包括課前推送到學(xué)生手機(jī)上的基礎(chǔ)部分，以及課堂上分組討論的進(jìn)階部分。基礎(chǔ)部分多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，要求課前完成，而進(jìn)階部分僅提出電路功能要求，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并在課上驗(yàn)證。

圖1 優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

基于8個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)組合擴(kuò)展，設(shè)計(jì)了4個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)，供學(xué)生選題期末完成，綜合型實(shí)驗(yàn)是考察課程大綱要求的具有強(qiáng)相關(guān)性的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)群的綜合運(yùn)用，有利于逐步破除課程間的壁壘，構(gòu)建跨課程統(tǒng)一知識(shí)脈絡(luò)。要求學(xué)生在期中前完成小組選題，于最后一次課上小組完成實(shí)物演示和答辯。

2.2 基于雨課堂的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)踐

基于深度學(xué)習(xí)理論，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建基于雨課堂的“電路實(shí)驗(yàn)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，主要包括以下三個(gè)組成部分。

1)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容主要包括預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)單、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)課件、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)仿真要求、預(yù)習(xí)測(cè)試題和進(jìn)階預(yù)思考等部分。預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)單列出了課前自主學(xué)習(xí)需要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)、知識(shí)點(diǎn)、進(jìn)階實(shí)驗(yàn)預(yù)思考，指出課前應(yīng)具備的知識(shí)和能力要求。教學(xué)視頻用于直觀展示基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)原理及步驟，相關(guān)儀器、元器件的介紹，仿真電路的搭建及調(diào)試等。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)仿真是對(duì)每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的基礎(chǔ)部分進(jìn)行基于Multisim的驗(yàn)證仿真，讓學(xué)生在課前通過(guò)仿真軟件配合在較短的時(shí)間內(nèi)快速熟悉實(shí)驗(yàn)方案、掌握實(shí)驗(yàn)原理，為課上的分組進(jìn)階實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。

2) 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程組織設(shè)計(jì)

教學(xué)過(guò)程組織設(shè)計(jì)關(guān)系著教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)能否順利實(shí)施，以及教學(xué)效果能否達(dá)到，包括課前、課中和課后三階段。

(1)課前階段：將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)階段整理好的預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)單、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)課件等學(xué)習(xí)材料通過(guò)雨課堂推送到學(xué)生的手機(jī)上，積極引導(dǎo)學(xué)生向深層思維發(fā)展，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性，挖掘?qū)W習(xí)的潛力。學(xué)生則需要根據(jù)預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)單自主預(yù)習(xí)，基于Multisim仿真軟件完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的仿真驗(yàn)證，以及進(jìn)階實(shí)驗(yàn)的預(yù)思考。

(2)課中階段：使用雨課堂進(jìn)行實(shí)時(shí)推題，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)部分的掌握程度，并記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況，督促學(xué)生課前進(jìn)行有效的預(yù)習(xí)行為。在解答完課前預(yù)習(xí)難點(diǎn)后，組織學(xué)生分組對(duì)教師在課前提出的進(jìn)階實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行討論和驗(yàn)證，由各小組代表上臺(tái)進(jìn)行最終的實(shí)驗(yàn)電路展示和陳述。教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化的總結(jié)和梳理。

(3)課后階段：學(xué)生課后對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，完成推送的復(fù)習(xí)測(cè)試題以及本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)和技能的掌握。

3) 全教學(xué)數(shù)據(jù)反饋

全部教學(xué)過(guò)程均發(fā)生在雨課堂之上，教師可以得到學(xué)生學(xué)習(xí)行為全部數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和挖掘，一方面可對(duì)教學(xué)目標(biāo)、實(shí)施方案進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，另一方面也可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行“有法可依”的過(guò)程性評(píng)價(jià)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果分析

最終成績(jī)構(gòu)成如表1所示。課前預(yù)習(xí)表現(xiàn)關(guān)注的是預(yù)習(xí)完成度，課堂討論表現(xiàn)關(guān)注的是課上主動(dòng)發(fā)言的次數(shù)，這兩部分主要鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成課前自主學(xué)習(xí)和課上開(kāi)口討論的習(xí)慣。課堂答題表現(xiàn)根據(jù)課上答題的正確率給定。實(shí)驗(yàn)成績(jī)則由平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末實(shí)驗(yàn)成績(jī)組成。

表1 實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的各組成部分及占比

3.1 課上實(shí)驗(yàn)耗時(shí)

圖2為學(xué)生課上實(shí)驗(yàn)平均耗時(shí)對(duì)比圖，單位為學(xué)時(shí)。試點(diǎn)班的課上實(shí)驗(yàn)平均耗時(shí)大大低于對(duì)照班，從實(shí)驗(yàn)一到實(shí)驗(yàn)八，平均用時(shí)相對(duì)于對(duì)照班分別減少了5.6%、9.4%、10.8%、16.4%、15.6%、15.7%、7.6%和14.6%。

圖2 學(xué)生課上實(shí)驗(yàn)平均耗時(shí)對(duì)比

3.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)

圖3為學(xué)生各實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)對(duì)比圖。試點(diǎn)班實(shí)驗(yàn)一到實(shí)驗(yàn)八的平均成績(jī)?cè)?2分～94分之間，相較于對(duì)照組，平均分?jǐn)?shù)分別提高了9.3%、8.3%、8.6%、15.4%、13.9%、13.3%、9.5%和9.8%。試點(diǎn)班總成績(jī)從80.1分提高到了91.8分，平均提高了14.6%。

圖3 學(xué)生各實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在翻轉(zhuǎn)課堂中引入雨課堂信息化平臺(tái)，在學(xué)時(shí)不變的情況下，拓展了實(shí)驗(yàn)的深度和廣度，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試實(shí)際電路的能力，促使深度學(xué)習(xí)的有效發(fā)生。利用雨課堂全教學(xué)環(huán)節(jié)提供的大數(shù)據(jù)，為因材施教的精細(xì)化教學(xué)提供可能，更好實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)。