“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式在“電路實(shí)驗(yàn)”中的應(yīng)用

劉景艷， 李玉東

(河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院， 河南 焦作 454000)

0 引言

“電路實(shí)驗(yàn)”是我校一門獨(dú)立開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課，是電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程“電路理論”配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)。這一課程應(yīng)該對學(xué)生的動(dòng)手能力要求較高[1-2]。但現(xiàn)在該課程設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本是對“電路理論”課堂已經(jīng)講授的基本定律和定理進(jìn)行驗(yàn)證，綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，并且教學(xué)模式單一，缺乏獨(dú)立思考和自行解決問題的環(huán)節(jié)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力無法得到很好地鍛煉。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到有效地提高是亟待解決的問題。

小規(guī)模限制性在線課程SPOC(Small Private Online Course)是一種典型課程范式，具有小眾化、限制性和集約化等特點(diǎn)，采用在線學(xué)習(xí)與面對面學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合式教學(xué)，是一種比較適合在校學(xué)生學(xué)習(xí)的課程模式[3]。

翻轉(zhuǎn)課堂FC(Flipping Classroom)其核心就是以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體和中心，構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，將知識(shí)傳授放在課堂外，將知識(shí)內(nèi)化的過程放在課堂內(nèi)[4-5]。

“電路實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)置有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)所用儀器和數(shù)據(jù)處理與分析等固定模塊，其知識(shí)點(diǎn)多且邏輯性不強(qiáng)，這些特點(diǎn)使得“電路實(shí)驗(yàn)”非常適合SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。

本文在分析了目前電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題后，重點(diǎn)探討了“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的二元混合教學(xué)模式在“電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中應(yīng)用。

1 “電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中存在的問題

近幾年，隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深入，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果有一定的提高，但仍存在不少問題和不足。經(jīng)分析，除了實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足等客觀因素和教師的教學(xué)理念等主觀因素外，導(dǎo)致“電路實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)效果不理想的原因主要如下：①學(xué)生對“電路實(shí)驗(yàn)”課程不夠重視。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，沒有深入思考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的及相關(guān)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)過程中只是按照電路圖進(jìn)行連線、記錄數(shù)據(jù)，沒有對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行透徹分析，缺乏創(chuàng)新意識(shí)和探索精神，分析問題、解決問題的能力得不到鍛煉[6]。②實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容固定，教學(xué)模式單一，忽略了學(xué)生的個(gè)體差異，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。③課程的考核和評定方式不完善。目前，大部分實(shí)驗(yàn)仍采用“電路操作過程+運(yùn)行結(jié)果+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的評價(jià)方式。由于實(shí)驗(yàn)過程中教師無法掌握每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，存在學(xué)生之間幫忙操作的現(xiàn)象，并且提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告也存在著數(shù)據(jù)抄襲現(xiàn)象。因此，教師評定的實(shí)驗(yàn)成績就很難客觀地對學(xué)生的實(shí)踐能力做出評價(jià)。

總結(jié)起來，影響“電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)效果的主要因素的魚骨圖如圖1所示。

圖1 影響“電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)效果的魚骨圖

2 “SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”模式設(shè)計(jì)

針對傳統(tǒng)電路實(shí)驗(yàn)課程中存在的問題，我們在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，采用“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，以翻轉(zhuǎn)課堂為紐帶，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為線上學(xué)習(xí)模塊與課堂學(xué)習(xí)模塊，對“電路實(shí)驗(yàn)”課程進(jìn)行“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 “SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

2.1 線上學(xué)習(xí)模塊設(shè)計(jì)

線上學(xué)習(xí)模塊由課程資源、在線測試以及交流與討論三部分組成。

1)課程資源

課程資源主要指與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的微課、教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例以及相關(guān)的拓展知識(shí)等[7]。教師首先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，制作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)案例，根據(jù)需要錄制微課并制作教學(xué)課件，并在電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站(如圖3)上發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

圖3 電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站

學(xué)生可以登錄電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，利用手機(jī)或計(jì)算機(jī)終端下載相關(guān)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，對于重點(diǎn)難點(diǎn)部分，可以反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，以此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)。課件資源模塊如圖4所示。以戴維南定理這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，學(xué)生利用課程資源，進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，課前學(xué)習(xí)模塊如表1所示。

圖4 課件資源模塊

任務(wù)內(nèi)容詳細(xì)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)主題:戴維南定理的驗(yàn)證及應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo):理解戴維南定理的內(nèi)涵,并能夠自行設(shè)計(jì)電路驗(yàn)證戴維南定理。學(xué)習(xí)形式:利用學(xué)習(xí)平臺(tái)的資源自主學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)方法:觀摩實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例及相關(guān)學(xué)習(xí)資源。學(xué)習(xí)任務(wù)1、學(xué)習(xí)微課及教學(xué)課件等教學(xué)資源,深入的理解戴維南定理。2、觀摩實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例,了解實(shí)驗(yàn)所需的儀器、實(shí)驗(yàn)步驟及需要測試的數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)資源1、戴維南定理微課視頻及教學(xué)課件。2、案例素材:戴維南定理的驗(yàn)證電路。3、電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站:http://218.196.245.48:7100/Page/BI/BI000.aspx學(xué)習(xí)測試1、填寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。2、完成在學(xué)習(xí)平臺(tái)題庫中的測試題。

2)在線測試

在線測試模塊是由教師錄入原始試題資料，生成測試題庫，測評試卷由題庫自動(dòng)生成。學(xué)生通過對課程資源的學(xué)習(xí)，自行測試，教師則根據(jù)學(xué)生的測試情況，創(chuàng)建統(tǒng)計(jì)學(xué)生答案的數(shù)據(jù)報(bào)告[8]。在線測試模塊如圖5所示。

3)交流與討論

交流與討論模塊主要是解決學(xué)生預(yù)習(xí)與測試后存在的學(xué)習(xí)難點(diǎn)、欠缺的知識(shí)以及錯(cuò)誤概念等問題。通過課下的在線交流與討論環(huán)節(jié)，學(xué)生能為課堂內(nèi)化和具體實(shí)踐做好準(zhǔn)備。

圖5 在線測試模塊

2.2 課堂學(xué)習(xí)模塊設(shè)計(jì)

課堂學(xué)習(xí)模塊分為個(gè)人實(shí)驗(yàn)、小組討論和總結(jié)提高三個(gè)階段。仍以戴維南定理這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，對課堂學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行闡述。

個(gè)人實(shí)驗(yàn)階段教師首先簡單介紹實(shí)驗(yàn)安排和實(shí)驗(yàn)方案，并給出實(shí)驗(yàn)中所需器件的參數(shù)。學(xué)生可將自己的實(shí)驗(yàn)方案和其它同學(xué)的進(jìn)行對比，自由交流討論，也可以針對有疑惑的地方向教師詢問，教師引導(dǎo)學(xué)生思考解決遇到的各類問題，然后動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中，教師授課時(shí)間為15-20分鐘，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間為50-60分鐘[9]。

小組討論階段是根據(jù)課前分好的3人學(xué)習(xí)小組(一個(gè)自然班30人，共計(jì)10個(gè)小組)，針對戴維南定理的適用條件、驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)等相關(guān)問題開展小組討論，每位小組成員扮演不同的角色，其中負(fù)責(zé)人1名(負(fù)責(zé)總結(jié)此次實(shí)驗(yàn))、記錄人1名(負(fù)責(zé)記錄此次實(shí)驗(yàn)的討論情況)和操作人1名(負(fù)責(zé)本次實(shí)驗(yàn)的操作)，大概占用時(shí)間為10分鐘。

總結(jié)提高階段，教師根據(jù)各小組學(xué)生個(gè)人實(shí)驗(yàn)情況和小組討論的觀察，對本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，時(shí)間為10分鐘。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教岣吡藢W(xué)生的動(dòng)手能力，使其更加關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論[10]。

3 “電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)效果評價(jià)

“電路實(shí)驗(yàn)”課程采用“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式已在我校自動(dòng)化15級(jí)3個(gè)班進(jìn)行試點(diǎn)，并對教學(xué)效果采用發(fā)放問卷、訪談、在線平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方式進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

通過表2中的數(shù)據(jù)可以看出，相對于傳統(tǒng)模式，“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”模式減少了教師的授課時(shí)間，提高學(xué)生的實(shí)際操作時(shí)間，學(xué)生的實(shí)際操作錯(cuò)誤率也有下降，該模式的考試通過率、學(xué)生好評率和交流與討論情況也有較大的提高。

表2 不同教學(xué)模式下的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語

將“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)用于“電路實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，多樣化的學(xué)習(xí)方式使得學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神得到大幅度的提升。