基于混合式教學模式的虛擬儀器設計課程探索與實踐

趙金才 劉國彥 衛 勇

（天津農學院工程技術學院，天津 300384）

0 引言

混合式教學是學生、教師與學習資源之間面對面交互和以技術為媒介交互的系統性教學活動，能夠有效地將在線教學的優勢與傳統課堂教學群體學習的優勢融為一體，授課形式更加靈活與多元，實現了真實教學環境與網絡虛擬環境相結合、師生間課堂交流與網絡交流相結合，以及網絡自主學習、合作學習、接受式學習與發現式學習等多種學習模式相結合。既能夠發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分體現學生作為學習主體的主動性、積極性與創造性[1]。虛擬儀器是當前儀器與測量技術發展的一個重要方向，虛擬儀器設計課程是測控技術與儀器專業的一門重要專業課程，也是對學生已學多門理論課程知識的融合，同時也是將理論與實踐結合、鍛煉學生分析和解決復雜工程問題的重要一環。不僅實踐性強，而且需要較多前期課程知識的支撐，但傳統虛擬儀器設計課程教學中存在以下問題[2]：

（1）傳統“填鴨式”教學模式易使學生產生倦怠感，學習興趣不強；

（2）受課程學時限制，課上實踐課時有限，分析、解決實踐問題不夠完整，缺乏系統性；

（3）實踐內容缺乏開放性，無法發揮學生的主觀能動性，不利于學生創新意識和創新能力的培養。

為此，將混合式教學模式引入虛擬儀器設計課程的教學中，進行基于混合式教學模式的虛擬儀器設計課程探索。

1 教學組織

傳統教學模式下，由于受教學任務、時間和地點的限制，教學過程以教師講授為主，學生處于被動接受狀態。這與工程教育認證的核心理念——以產出為導向、以學生為中心、持續改進的工程教育理念不相符，應嘗試探索傳統教學模式的改革，在教與學的過程中實現“以學生為中心”的理念。因此，引入混合教學模式對虛擬儀器設計的課程教學進行了線上與線下相結合的組織模式改革。

1.1 線上教學模式

采用“智慧樹”平臺建設虛擬儀器設計SPOC課程，基于LabVIEW虛擬儀器設計與開發環境，針對LabVIEW的VI創建、程序結構、數據類型、圖形顯示、文件操作、數據采集、信號分析與處理、通信接口等內容分別錄制并制作講課視頻，關聯電子資料、單元測試題目等線上資源。根據課程授課計劃通過智慧樹發布作業的功能定時發布作業及預習要求，使學生在課前自主選擇時間進行線上學習，完成單元作業。

另外，結合章節進展在智慧樹平臺發布開放式設計題目，為學生主觀能動性的發揮提供條件，利于培養學生的創新意識和創新能力。根據設計任務的難易程度可設置分組討論與教學，將一個比較大的設計任務分解為若干個子任務，每個小組完成一項內容，這個過程，既鍛煉學生的溝通與協作能力，又培養學生的問題分析、分解及解決能力。

1.2 線下教學與實踐模式

在線下實踐環節，一方面對線上開放式設計題目的結果進行驗證、討論和總結，另一方面針對作業、單元測試中出錯較多的知識點進行錯誤剖析并輔以實例進行講解及現場演示。同時，根據課程進度，適當安排隨堂測試，以便督促學生的線上學習并及時了解學生真實的學習效果。

2 混合式教學課程的成績構成

目前，學校已出臺相關文件鼓勵積極開展線上線下混合式教學模式改革，但對于混合式教學的成績評定還沒有出臺詳細規則，目前仍采用3∶7的平時、期末成績構成比例。對于傳統教學模式，這種成績構成比例已顯現不足，對于線上線下混合式教學則更不適合。

在期末成績占70%的情況下，學生突擊式備考現象背后是不良的學習習慣和重結果忽略過程的評價方法。在“以產出為導向”的教育理念下，要加強促進學生基本技能和綜合素質提升的過程性考核評價占比，加強學習過程管理，嚴格過程考核，加大過程考核成績在課程總成績中的比重，完善學生學習過程監測、評估與反饋機制[3]。

鑒于上述情況，在虛擬儀器設計課程的考核中，充分挖掘平時成績的可用之處，將出勤簽到成績由正值加分改為負值減分，即出勤不加分但缺勤會減分。這樣能充分利用占比30%的平時成績去評判作業、參與討論、單元測試及實踐項目比賽等中間培養過程環節，有效激發和調動學生的參與積極性，起到強化過程培養的效果。

3 取得的成效及存在的問題與對策

在經歷了2020年“疫情”特殊時期的線上教學及返校后的線下教學經歷，以及2021年一個真正意義上的混合式教學過程，在虛擬儀器設計的混合式教學中取得了以下3個方面的成效：

（1）學生學習的主觀能動性有了較大提升，教學效果有了明顯改善。

（2）學生的理論知識和實踐技能能夠得到更好的訓練和運用，分析、解決復雜問題的能力得到有效鍛煉。

（3）開放式設計項目為學生發揮創新能力提供了機會，也利于工程意識的養成。通過線下分配器材自擬題目、設計儀器功能、分解任務及分工合作等環節有效訓練了學生對于工程問題的解決思路與能力；利用線上平臺便于項目資料的匯總、整理以及過程材料和總結材料的保管、存放；利于學生工程素養和工程意識的養成。

盡管混合式教學取得了上述成效，但也存在如下問題：

（1）目前線上線下混合式教學的成績構成仍采用傳統教學模式下的3∶7比例，盡管混合式教學更側重過程培養與考核，但30%的成績占比不足以強化學生的重視程度。目前這種混合式教學模式并未大面積推廣，對于學生而言還處于比較新穎的階段，興趣也比較濃厚，但這種新鮮感難以維持長久，或多門課程采用這種混合式教學后，學生的參與積極性很難保持。因此，需要設計更為符合混合式教學模式的過程評價機制和成績構成，在引導學生積極參與的同時達到培養過程與培養結果并重的預期效果。

（2）在線教學管理平臺缺位。目前線上教學平臺主要依托第三方平臺，教學資源和教學數據存儲在第三方平臺就屬于非學校教學資產，大規模在線教學客觀上只是應急的權宜之計，不能為在線教學常態化發展增加決策數據[5]。

4 結論

在經歷了2020年春季學期“疫情”下的線上教學后，線上教學顯現出了其優勢，但現階段也存在難以完全取代線下教學的不足。通過在虛擬儀器設計這門課程中運用混合式教學模式表明，混合式教學不僅能夠調動學生的學習興趣、有效培養學生理論與實踐的結合和運用能力，而且對培養學生的組織協作、創新與探索精神十分有利；同時，教學資源得到最大化利用，學生能夠根據自己的基礎和知識能力自己掌握學習進度，實現教學的差別化、個性化，實現“以學生為中心”的教育理念。