采用量化任務驅動的混合式教學研究

［摘 要］ 線上線下混合式教學是目前高校常見的教學模式，但在其應用中學生的學習效果特別是線上部分難以保證。任務驅動式教學是一種通過任務來引導學生主動應用學習資源進行探究的教學方法。探索了在混合式教學中應用量化任務驅動的教學方法，教師預先對每一環節進行任務設定，且任務采用可量化評價的問卷或題目形式，形成清晰的評價目標，引導學生主動有效地學習。此方法在“電路原理實驗”課程教改實踐中取得了較好的效果。

［關鍵詞］ 任務驅動教學法；量化的任務；混合式教學；電路原理實驗

［基金項目］ 2021年度北京化工大學信息學院混合式教學改革資助項目“電路原理實驗混合式教學改革項目”（XXJG2021007）

［作者簡介］ 雷伏容（1980—），女，湖北松滋人，博士，北京化工大學信息科學與技術學院講師，主要從事電力電子技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）21-0113-04 ［收稿日期］ 2023-03-27

引言

混合式教學是互聯網時代教學模式探索的有效成果之一［1］，將傳統課堂面授與在線學習結合起來，優勢互補，有利于取得更好的教學效果，混合式教學已經成為高等教育中的新常態。中央網絡安全和信息化委員會發布的《“十四五”國家信息化規劃》提出，推進信息技術、智能技術與教育教學融合的教育教學變革［2］。為全面推進教學模式創新和評價方式改革，北京化工大學依托優慕課平臺構建了目前所有開設課程的在線資源，引導和鼓勵教師積極開展混合式教學。

“電路原理實驗”是電子信息類專業一門重要的專業基礎實驗課程，對于培養學生的動手能力、工程觀念及創新能力具有重要意義。在實驗課中開展線上線下混合式教學，利用在線資源進行課前預習及課后思考，克服了傳統實驗教學模式的一些不足，如實驗預習不充分、實驗場地和課時有限、拓展不夠等，有助于加強學生對實驗目的的理解與對實驗技能的掌握，促進學生對實驗的實現途徑及現象的思考。但是在混合式教學的應用實踐中，如何引導和激勵學生通過自主學習取得較好的效果，以及教師如何對學生進行科學評價是目前混合式教學探索中關注的熱點問題。

一、學情分析及課程現狀

（一）學情分析

“電路原理實驗”課程在北京化工大學是面向二年級本科生開設的第一門與專業相關的實踐課程，學生對電路有強烈的好奇心，但是在實驗教學中發現存在以下問題，首先是課前預習效果不佳，主要體現在對實驗目的和實驗相關理論知識的理解不夠；其次，學生對基本的實驗儀器設備如萬用表、示波器、信號源的使用不熟練，對出現的實驗現象如故障等缺乏獨立的思考與分析；最后，學生課后對數據分析、拓展及思考深度不夠等。但是由于受場地和學時限制，教師在課堂上對學生進行單獨指導的時間有限，不能完全達到預期的教學效果。

（二）課程現狀

近五年來，我們教學團隊對“電路原理實驗”課程進行了一系列的教學改革工作，如自編實驗教材，對每個實驗均設計了虛擬仿真與實際操作部分［3］；建設課程的線上資源，錄制教學視頻，進行混合式教學探索；借鑒清華大學電路原理課程的教改經驗，利用便攜式“雷實驗”智慧實驗系統進行理論與實驗一體化教學改革實踐等［4-6］。

經過前期的改革探索，目前北京化工大學“電路原理實驗”課程采用獨立設課的實驗教學模式，課程總學時為16學時，每一輪有16個班級同時開課。獨立設課后，學生對于實驗課程的重視程度有了很大的提升。尤其采用混合式教學模式后，線上資源使預習狀況有了很大的改善，提高了課堂效率，學生對于課程的熱情增加，但是在混合式教學改革實踐中發現還存在以下問題。

1.學生可以利用線上資源如課件、視頻、閱讀材料等進行預習，但是由于“電路原理實驗”課程涉及內容較多，如理論知識的理解、儀器儀表的使用、理論到實際電路圖的具象等，學生預習時難以抓住重點。

2.學生習慣于被動式學習，而預習的質量需要在課堂實操時才能得到檢驗，難以保證學生自發地、有效地完成預習任務。

3.課程的評價雖然注重了過程性評價，包括了預習報告、實驗操作及實驗報告評分等，但是不夠細致和量化，激勵的效果不明顯。

針對“電路原理實驗”課程在混合式教學中存在的問題，我們進行了進一步的教學改革探索，采用了任務驅動教學法結合量化評價的過程性考核方式，取得了較為顯著的教學效果。

二、任務驅動教學法結合量化評價在“電路原理實驗”課程混合式教學中的應用

（一）任務驅動教學法及其在“電路原理實驗”課程混合式教學中的應用

任務驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的教學理念，將再現式教學轉變為探究式學習［7］。學生圍繞任務主動進行相應知識的學習和探究，師生之間或者學生之間進行交流、討論，目標是完成相應的設定任務。因此課堂轉變為以學生為中心、學生主動式學習的模式，教師通過每一環節的任務設定和提供解決問題的線索來充當引導者角色。最后，教師通過總結、反饋等改進任務的設定，學生通過總結、反思完善自主學習，師生共同得到能力提升。任務驅動教學法在“電路原理實驗”課程教學實踐中，實施過程如圖1所示。

在“電路原理實驗”課程的具體實踐中，首先，教師對線上和線下內容進行科學劃分：安全知識、虛擬仿真等內容線上進行；實物電路搭建、故障排除、拓展電路等線下進行。其次，教師對每一環節進行任務設定，并且采用可量化評價的形式。課程考核基于課前、課中和課后整個過程的任務完成情況，并結合線上線下兩部分表現。

（二）量化的任務評價指標

在采用任務驅動教學的混合式教學實踐中，為了引導任務有效完成，我們設定任務時，采用了量化的形式，如有具體分值的問卷形式。

1.安全教育環節，任務設定為完成按題目量化評分的安全問卷。每名學生需要在問卷評分達到90分以上才有資格進入實驗室進行實驗操作。

2.課前的預習環節，設定的任務是完成基于實驗內容設計的預習問卷。我們對每一個實驗設計了問題式的預習問卷，且給定了具體分值。以往的預習要求是完成預習報告，部分學生往往是不加思考地抄寫實驗指導書部分，對于實驗原理、步驟不進行分析和理解。采用了預習問卷的任務形式后，由于問卷中設計的問題包括理論知識的理解、儀器儀表的使用細節、具體搭建中需要注意的問題等，學生圍繞問卷這一任務即可抓住預習重點，達到預習環節的目標。如圖2所示為實驗三“RC動態電路的研究”的預習問卷。

量化的問卷式預習任務使學生預習的內容明確，量化的評價指標又使學生對于預習成果的預期非常清晰。但是教師需要注意問卷的設計，要覆蓋希望學生預習的相關方面。如圖2所示實驗三的預習問卷中，問題1的設計是使學生理解動態元件與電阻元件的區別，理解實驗目的之一，含動態元件的電路為什么需要單獨研究；問題2的設計是使學生復習“一階RC電路時間常數的定義、計算及工程測定方法”的理論知識，便于在實驗中理解實驗現象，并進行不同R、C參數對波形影響的探究；問題3的設計，就是引導學生進行示波器基本使用方法的學習。通過對比發現，采用預習問卷形式后，在預習中掌握了示波器基本使用方法、信號發生器的波形與參數設定的學生比例有大幅提高，從以往的50%提升到90%左右。最后問題4的設計是使學生理解實驗設計的原理。

3.課中的實際操作部分，任務設定為按照實驗指導書的要求，進行實物電路的搭建、數據測量、現象判斷、故障排除等。教師根據學生完成的任務量、難度和課堂表現給出相應評價分值。此部分的教學目標是要求學生在有效預習的基礎上，對電路搭建與測試步驟思路清晰，基本儀器儀表使用規范，對實驗現象有基本的判斷，電路出現故障有獨立的思考，若無法解決可求助于教師，教師向學生提供解決該問題的有關線索，通過引導、討論和交流，學生自己形成對當前問題的解決方案，提高分析和解決問題的能力以及工程實踐能力。學生不應只是連接電路和記錄數據，而不去判斷實驗現象是否合理，一旦出現故障就完全依賴指導教師解決。

4.課后環節的任務設定為完成并按時提交實驗報告，并進行相關拓展，數據處理、思考題及拓展要求均給出具體分值。根據完成情況如仿真、搭建或制作等給出相應加分，鼓勵創新。實驗三“RC動態電路的研究”的實驗報告要求如圖3所示，拓展部分學生可以通過查找RC電路的工程應用加深對電路的理解，并培養分析綜合電路的能力。

三、課程教學改革成效

采用任務驅動式教學方法結合量化的任務評價后，在2021級自動化專業2個教改班的“電路原理實驗”課程的混合式教學實踐中，與同期同專業2個常規混合式教學的平行班對比，取得了較顯著的教學成效。

（一）學生學習的主動性提升明顯

有了預習問卷、報告要求等問題式任務的引導，學生的預習、總結及拓展有了方向，所有教改班學生課前能夠按照預習問卷的引導有效地完成課前準備，課堂實操效率增加，用于理解實驗步驟和原理或者儀器設備使用上的時間大幅減少。通過教師對其進行引導和啟發，發現學生分析和解決問題的能力都有顯著提高，對實際搭建電路的故障排除方面獨立性增強。實驗（必做部分）課堂完成率和實驗（必做部分）平均完成時間都有大幅降低。

（二）線上線下的充分討論交流使學生對于學科興趣有明顯提升

課后調查問卷統計結果顯示，采用量化任務驅動式教學后，80%以上的學生表示“與以前的教學模式相比，對本課程的興趣有較大提升”，90%以上的學生表示“學習效果有較大提升”。同時，通過課程的持續教學改革，在人才培養方面也呈現出更多的成果。

（三）教學相長，教師在知識和能力方面也得到了提升

課程組教師團隊在環節任務設定及評價表的設計中，通過查閱資料和開展研討活動，拓展了知識面，在知識儲備、教學能力和工程應用能力方面也有較大的提升。

結語

在混合式教學模式下，為了培養學生的主動學習能力，全面實現教學目標，以“電路原理實驗”課程為例，采用了量化的任務驅動教學方法，以量化的任務評價為激勵手段，提升了教學效果，該應用探索對于具有創新意識和能力的人才培養存在實際意義。此教學模式要求教師科學設置課前、課中及課后各環節可量化評價的任務，也可以設置一些開放性或拓展性的任務，加強綜合能力的培養。

參考文獻

［1］張麗麗.“互聯網+”環境下化學反應工程混合式教學模式的設計與應用研究［D］.蘭州：西北民族大學，2020.

［2］中央網絡安全和信息化委員會.印發《“十四五”國家信息化規劃》［EB/OL］.（2021-12-28）［2023-02-27］.https：//www.gov.cn/xinwen/2021-12/28/content_5664872.htm.

［3］雷伏容，朱瑋，袁洪芳.電路及電子技術實驗（Ⅱ）［M］.北京：化學工業出版社，2021：1-3.

［4］朱桂萍，王帥國，宮晨，等.電路原理智慧實驗系統的設計與實踐：以清華大學“電路原理”實驗課程為例［J］.現代教育技術，2018（10）：107-112.

［5］吳亞瓊，韓雪巖，曹晰，等.基于“雨課堂+雷實驗”的實驗教學改革模式研究：以“電子技術實驗課程”為例［J］.現代教育技術，2019（6）：109-114.

［6］陳磊，朱瑋，金玲.新工科背景下電路原理課堂實驗教學探索［J］.中國現代教育裝備，2022（1）：91-92+98.

［7］劉建強.任務驅動：科學探究教學的重要策略［J］.教學研究與實驗，2015（1）：81-85.

A Study on Application of Quantitative Task Driven Teaching Method in Blended Teaching Mode： Taking Experiments on Principles of Electric Circuits as an Example

LEI Fu-rong， JIN Ling， YUAN Hong-fang， WU Ya-qiong

（College of Information Science and Technology， Beijing University of Chemical and Technology， Beijing 100029， China）

Abstract： Online and offline blended teaching is a common teaching mode in colleges and universities now， but the learning effect especially about the online part is difficult to guarantee in the application. Task driven teaching method is to lead the students to study by using the learning resources actively through the task. Applying task driven teaching method in blended teaching， teachers set the task of every step and evaluate the task quantitatively using questionnaire or problems， and the evaluation objectives can be formed clearly to guide the students to study actively and effectively. Better effects are achieved in the teaching reform practice of Experiments on Principles of Electric Circuits.

Key words： task driven teaching method; quantitative task; blended learning; experiments on principles of electric circuits