“傳感器實驗”混合式教學的探索與實踐

張永華 肖新華 張 健 吳 幸

(1.華東師范大學 通信與電子工程學院,上海 200241)(2.西平縣職業教育中心,西平 463900)

“傳感器實驗”是華東師范大學通信與電子工程學院為微電子專業開設的專業必修課,并列為學院其他專業的選修課。該課程是在學生學完“模擬電子技術”和“數字電子技術”理論及實驗課,以及“傳感器原理”課程的基礎上,所開設的一門工程應用性非常強的專業實驗課。課程以傳感器原理為基礎,以傳感器應用為主線,內容由若干個傳感器基礎知識驗證專題模塊構成的單元和以實現傳感器應用為目的的綜合設計實驗單元兩部分構成。每個傳感器基礎知識驗證專題模塊,以圍繞某一種傳感器進行的性能測試組成。課程的設置不僅為配合傳感器理論課的教學需要,促進學生理論與實踐的結合,也著重于培養學生的動手實踐能力,以及訓練學生的創新思維能力。

1 混合式教學的意義

隨著現代信息技術和互聯網技術向教育領域的逐步深入融合,在線開放課程教學應運而生。2012年起,在線開放課程教學在全球范圍內得到了快速的擴散與應用,顛覆了傳統的課堂教學方式和思維,為現代教育增添了新活力[1-2]。在此基礎上,兼有傳統課堂教學和在線網絡教學優勢的線上線下混合式教學模式的出現[3-4],為實現課堂翻轉起到了很好的推動作用。傳統的“被動、高控制、無法顧及學生差異”的課堂教學模式,轉向凸顯“主動”“交互”“差異化”等教學本質和規律的新型教學方式變革的需要,使得在“傳感器實驗”教學活動中,探索與教學內容有機整合的線上線下混合式新型教學模式、有效地提高教學效果,顯得十分重要。尤其在當下,利用筆記本、平板電腦、智能手機等電子設備,通過互聯網獲取信息已成為學生生活學習中的常態化行為,也為混合式教學的實施,提供了很好的環境條件。

線上線下混合式教學在“傳感器實驗”課中的實施,需要關注以下幾個方面:

(1)學生“主動”“交互”“差異化”的學習要求。教學資源和教學手段的網絡化,在滿足“差異化”的基礎上,即在適合于學生個體學習要求的基礎上,實現學生個體的“主動”“交互”學習目標要求。

(2)提高線下課堂實驗效果。實驗課程的教學,著重于學生動手操作能力的訓練。而“傳感器實驗”的每個專題實驗內容又各有其特點和難點。學生在線下課堂動手實驗之前,需要預先通過視頻,對相關實驗內容知識點進行形象上的認識,從而提高后續線下課堂動手實驗操作的效果。

(3)強化對實驗結果的處理分析與再認識。以線下課堂和線上視頻中交叉設問的形式,引導學生反思實驗,以實現學生主動地、自主地學習。

(4)發揮學生的創造性。“傳感器實驗”課程的綜合設計環節,著重于學生對理論知識的綜合運用。借助在線多媒體資料,實現理論知識的實物再現,既對學生有一定的引導,又對設計目標有所開放,并結合在線平臺互動模塊的應用,充分發揮學生的創造性。

2 混合式教學的設計

“傳感器實驗”課混合式教學的設計,圍繞“以學生為中心”的理念,以學校大夏學堂網絡平臺為依托,以積極引導學生主動使用、方便學生使用,實現“差異化”教學為目的,搭建合理的在線學習網絡平臺,具體舉措如下。

(1)精心完善平臺PPT課件。作為實驗課綱領性文件,線上PPT將方便學生課前預習、課后鞏固,以利于學生主動、自主地學習。

(2)以規范學生實驗操作、減少儀器損壞和避免人身安全事故為目的,精心準備儀器設備使用說明微視頻和實驗操作規范測試系統,使學生在走進實驗室動手實驗之前,通過觀看微視頻并完成在線測試,培養良好的操作習慣。

(3)精心制作用于基礎實驗教學的微視頻課件,以實驗專題為單元模塊,實現系列化,生動形象地闡明相關專題實驗的操作難點和操作要求,以利于學生在線下課堂動手實驗前,通過反復觀摩微視頻,較快地掌握相關操作知識和技巧,從而能在有限的線下課堂時間內順利地完成,得到實驗結果,并在課后積極地處理分析實驗數據,達到實驗目的。

(4)以引導學生自主創新為目的,精心制作用于綜合設計實驗指導的微視頻課件。綜合設計實驗視頻課件包括設計軟件應用講解系列、實驗室制作PCB方法系列和電子作品展示系列。這些視頻課件既有所引導,又有所開放,使學生結合網絡平臺視頻信息,在線下很好地完成以自選的某個傳感器為核心的實用電子作品的設計與制作。并通過撰寫設計報告,進行提煉總結,實現對傳感器相關知識的再認識和創新能力的提高。

(5)以實現學生的“互動學習”為目的,完善交流板塊的設計。在“問題討論”板塊,不僅設置實驗內容的問題討論,也設置關于平臺微視頻內容的討論,還創造性地設置對主講教師編寫教材內容的研討[5-6],引導學生提出修改意見。

混合式教學模式的課時安排,線下課堂面授與線上教學次數的設置,比例大概為2.5∶1,其中線上教學活動主要分散穿插安排在綜合設計實驗階段。具體教學活動實施方式包括:對于線下課堂面授,采用課前線上看視頻,課中提問預習情況、教師講解教學內容/學生動手操作、點評學生作業,課后在線測試、在線討論等;對于線上教學,采用線上看微視頻、在線討論、在線測試等。

3 混合式教學的實踐

“傳感器實驗”課經過一個教學班混合式教學活動實踐,效果十分明顯。

大夏學堂網絡平臺統計數據顯示:平均每個學生每次課的平臺點擊量為9.0次,遠高于混合式教學模式正式實施前的4.3次。而且,在沒有預先對學生設置視頻學習任務的情況下,在總的網絡平臺點擊量統計中,以微視頻為主的教學資源模塊部分占比達到67.18%,總數量為3991次,如圖1所示。這說明網絡教學平臺微視頻、PPT等資源適應了學生學習要求,為學生主動學習提供了很好的學習條件。

圖1 網絡平臺內容區各板塊學生訪問量占比

由學生問卷調查反饋意見可知,學生觀看微視頻,約有2/3的學生平均看過2遍以上,這其中,有視頻看過1遍的,也有最多看過5遍的。這說明,混合式教學既可以讓學生線下課前做好預習,又可以在線下課堂上隨看隨練,還可以用于課后回顧的線上微視頻資源,很好地實現了差異化教學的目的。

線上網絡平臺的問題討論板塊,學生也積極參與。其中“教材研討”論壇,針對主講教師編寫的上課用教材內容進行討論。學期末從學生發言中匯總出近10條教材修改合理化建議。該話題論壇的設置,充分調動了學生學習的積極性,也達到了教學相長的效果。

在體現“傳感器實驗”教學較高能力要求的綜合設計環節,每個學生均獨立地完成了一種傳感器應用電子作品的設計和制作,電子作品展示有實用功能,成功率達到100%;且大約40%的學生在參考電路基礎上進行了完善和改進,使自己制作的電子作品性能得到了改善。而此前的教學班中,此兩項的數據分別為約93%和23%。這表明混合式教學模式,在實現學生實踐動手能力和創新思維能力的提高方面具有明顯的優勢。

借助網絡平臺在線學習取代部分線下課堂教學的混合式教學模式,學生贊同比例達到97.37%,幾乎得到了教學班上所有學生的認可。對于線上課時數的安排,匯總學生問卷調查反饋意見,如圖2所示,線上學習安排次數,以4～6次為宜。

圖2 期望線上課次數學生占比

4 結語

在“傳感器實驗”課教學中借助于在線網絡平臺,實行線上線下混合式教學模式,是實驗課教學活動的一種革新。新的教學方式,既保留部分線下課堂學習,堅持強調對學生課堂動手做的實踐訓練,又借助網絡平臺的自主課前預習、課中學習、課后復習、互動討論等功能,實現了學生彈性學習的要求;既調動了學生學習的主動性、積極性,又兼顧了多層次學生的需求,滿足了學生“差異化”學習的要求,還達到了“互動”學習的目的。同時教材內容研討話題的設置,使學生破除了“唯教材”心理,提高了創新自信理念,獲得了教學相長的效果。