基于翻轉課堂的“LTDE”教學設計與實施
——以“通信原理實驗”為例

崔艷玲，潘矜矜，文文凱

（桂林航天工業學院電子信息與自動化學院 廣西 桂林 541004）

“通信原理”作為通信工程專業的專業基礎課，從理論上建立完整的通信系統架構，涉及通信過程及底層基本原理和系統性能方面的知識內容。“通信原理實驗”是與該理論課程相配套的獨立實驗課，承擔著從獨立功能到整體系統的過渡，是轉化知識為工程應用和實際生產的銜接平臺。但是，現有的實驗授課模式使實驗教學資源難以做到充分有效地利用，學生對實驗室設備的使用僅僅限于課堂時間，課后沒有時間去使用也不愿意去使用，學生學習的積極主動性不夠，很多高校一直在提的“開放實驗室”無法做到真正開放。同時，由于實驗課時有限，且學生在實驗課之前無法對理論及實驗過程進行較好的預習，導致實驗準備不充分、低級問題不斷，結果讓實驗老師的指導負擔加重，學生對實驗設備操作不熟悉也容易導致實驗硬件設備損壞，實驗效果大打折扣；此外，學校現有的實驗設備只能提供極為有限的二次開發環境，很多同學在實驗課程學完后對所做過的實驗內容仍然一知半解，沒有時間進行舉一反三的思考，更不能獨立自主創新設計。

傳統課堂的授課以教師為主導，在有限的課堂時間內實現知識的傳授，學生被動接受，特別在實驗課的課堂上，學生能夠自己完全理解并獨立思考和操作的比例非常少，教學效果不盡理想。近年來，隨著互聯網的普及和計算機技術在教育領域的應用，“翻轉課堂”即一種以學生自主學習為主導的具有教育改革意義的教學模式逐漸變得可行和現實。一般來說，“翻轉課堂”是由教師在課前根據教學內容制作特定的視頻資料，學生提前觀看學習后，再回到課堂上與教師進行面對面交流和深入討論，完成知識的內化和吸收的教學過程。知識的傳授通過信息技術的輔助在課后完成，知識內化則在課堂中經教師的幫助與同學的協助而完成。

本文提出基于翻轉課堂的“學―教―做―評”(LTDE,即Learning-Teaching-Doing-Evaluating) 四位一體的教學方案，創新傳統授課理念，將傳統課堂和翻轉課堂有效融合，改變原有“教師先教學生后學”為“學生先學教師后教”的教學形式。以“通信原理實驗”課程為例進行翻轉課堂教學設計，考慮到課程對方案的適用性，實踐課程的翻轉教學能讓學生對上課操作的內容了解得更為清晰具體。特別是預習資料里的視頻制作內容可觀看性和可操作性相比理論課程更加形象直觀，學生更容易理解，因此教學效果更為突出。學生能夠根據課前老師提供的可選擇、可重復的學習內容進行自主學習，課堂上能夠更好地理解實驗內容并熟悉實驗設備的操作，課后能夠進行實驗結果分析和自我反思，從而實現高效率學習。

1 教學內容設計與組織實施

翻轉課堂教學模式應以學生為中心，使學生在教師和小組互動創設的學習環境中充分發揮主動性。該教學模式應促進信息技術與課堂教學的深度融合，改變傳統的以教師為中心的教學觀念。以本校通信工程專業的“通信原理實驗”課程教學為例，每次實驗授課2 學時即90 分鐘。教師課前梳理知識點，聯系學生所學的理論知識設計實驗過程，制作PPT、錄制相關視頻并向學生推送資料及測試題，引導學生進行線上學習；課中教師適當講解實驗相關內容并組織學生分組討論，學生自主完成實驗任務，對課堂內容進行熟悉、消化吸收；課后學生總結自己所學、所做實驗內容并進行反思，教師也通過及時查看課前布置的測試題解答情況，了解學生反饋的問題，有針對性地講解和解答。“學―教―做―評”四位一體的實驗課堂教學開展按照如下幾方面依次展開，各環節互聯關系如圖1 所示。

圖1 教學實施結構圖

學生“學”（Learning）——課前預習：學生通過教師提前制作好的學習資料，如實驗內容簡介、實驗操作視頻或實驗預習訓練題等先進行學習，對每次上課的內容有大致的了解，并對實驗操作的過程提前熟悉。一般教師制作的預習視頻以8―10 分鐘為宜，視頻對學生在實驗過程中容易出錯或忽略的問題應進行重點介紹或說明。以通信原理實驗課程所用的實驗設備為例，通信原理綜合實驗箱模塊上的各信號輸入點和信號輸出點容易混淆，教師在制作視頻的時候可以加以強調。

教師“教”（Teaching）——課堂講授：按照一次課90 分鐘授課時間計算，教師的課堂講授以20 分鐘左右為宜，并以實驗電路的原理結構為重點講解內容，不涉及實驗的具體連線和詳細操作步驟。教師對實驗課堂的授課應該根據每次課的具體內容分門別類，有整合、有歸納、有重點地講解。通信原理實驗箱的幾大主要模塊功能如圖2（p126）所示，同一模塊實現的功能具有一定的關聯性，由此引申出各個不同類型的實驗。教師“教”和學生“做”是實驗過程的兩條主線，教師需要系統學習理論和實驗知識，提出能夠激發學生探究欲望的問題，也需要“瞻前顧后”兼顧學生的能力和水平進行綜合評判。學生需要與教師互動，也需要和同學之間交流，在不斷反饋的“實驗——研討——實驗”中去消化和內化所學的知識。

圖2 通信原理實驗箱主要模塊功能

小組“做”（Doing）——學生操作：每次實驗課學生自行操作的時間以1 小時左右為宜，根據老師布置的實驗項目內容，練習課前的視頻預習資料，獨立操作，自主完成實驗，學生可以根據自己的意愿，分小組完成也可以獨立完成實驗內容。教學過程中，教師可以鼓勵學生組隊完成實驗，對實驗的結果進行分析探討，反復驗證，培養學生的團隊意識和溝通協作能力。

綜合“評”（Evaluating）——考核評價：實驗課程的完成質量應結合實驗課堂的多方面情況進行綜合評估，每次實驗課結束時，教師應利用5―10 分鐘時間對實驗的內容做總結歸納，特別要針對實驗操作時普遍出現的問題進行補充說明。對實驗完成情況的評價應該貫穿上述“學―教―做”的各個環節，從實驗步驟、實驗內容、實驗結果分析與實驗總結等幾方面綜合考核報告的完成情況并進行評價。

2 方案實施的效果與持續改進

基于翻轉課堂的“學―教―做―評”四位一體實踐教學方案考慮了特定課程的特點和現有教學情況存在的問題進行課堂教學全過程的設計。在教學設計中著重增加原授課方式中所欠缺的以問題為中心、師生互動和同儕互動的內容。教學改革的目的是增加學生的學習投入度、鍛煉其自主學習能力和對知識的深度加工能力。通過對本校通信工程專業2018 級和2019 級的“通信原理實驗”授課情況進行學情分析，對實施翻轉課堂的班級和未實施翻轉課堂的班級進行學習效果對比，統計數據如表1 所示，可以看出，在進行課改的班級課堂上教師講授和學生操作等環節都體現出較好的學習效果。特別是在獨立完成實驗的學生比例上明顯高于未課改的班級，由平均50%左右提升至80%，由此表明，大部分學生在預習這塊就有很大收獲，教師明顯縮減了課堂講授時間，學生操作和思考討論的時間明顯增加，學生有更多的時間去解決課堂上發現的問題，學生的自主學習和自我管理能力得到鍛煉和培養，學生有較好的課后獲得感與滿足感，更能激發其對所學課程的工程應用能力和創新設計能力。

表1 2018 級和2019 級的通信工程專業“通信原理實驗”課程學情分析對比表

本方案不但對本校的通信實踐類課程教學具有指導意義，而且對其他專業也有借鑒意義。實踐教學體系的建設，不光需要理論上的探討，更多地還需要在實踐中探索和總結經驗。對“通信原理實驗”課程的實施效果還要通過學生的具體反饋體現，為獲取正確的客觀的學習信息，本校通信工程專業課程組教師設計了學生實施翻轉課“LTDE”模式教學學習后心理要素的分析表，如表2 所示。鑒于不同年級、不同專業的學習情況，各同學在知識、能力和素質提升等方面表現略有不同。但總體來看，大部分同學在知識理解、實驗操作和課程的認同等方面（*號標注）有較大的提高，和傳統課堂授課方式相比體現出較為明顯的優勢。

表2 獲取學生課后信息的客觀評價指標設計

不同學校、不同專業在辦學條件、師資力量、學生來源、地方特色等方面都有其自身的特點。新工科背景下應用型本科院校辦學目標是為社會經濟、生產、建設、管理等培養高等技術應用型人才，實踐教學要面向崗位、傳遞技術、培養素質，所以對技術應用領域的崗位與技術的深入了解、及時跟蹤、準確把握、科學綜合是構建實踐教學體系的前提條件。課前預習資料和學習平臺的建設需要投入相應的人力、物力、財力，并且不斷在實踐中總結經驗。這一切都需要人員、時間、資金等方面的進一步投入。及時跟蹤和傳遞相關技術應用領域的技術狀況，將是一條必要的和有效的途徑。

3 結論

如何利用互聯網信息和通訊技術，為學生提供更靈活、更高效的課程和學習機會是當今高校面臨的重大挑戰之一。本文旨在通過基于翻轉課堂的“通信原理實驗”課程教學改革，積極探索創新型教學模式“LTDE”的合理應用和實施，將在線學習、翻轉課堂及混合式學習等有機融合起來的多元化教學方法，實現“教”“學”相長、雙向互贏的教學目標，使學生獲取更為高效的學習成果，真正成為學習的主人，并為高校課堂教學改革和人才培養實踐創新提供幫助和依據。