基于移動互聯(lián)學習的“電路實驗”翻轉(zhuǎn)課堂實踐

楊 健， 夏益民， 谷愛昱， 蔡述庭， 王永華

(廣東工業(yè)大學 自動化學院，廣東 廣州510006)

0 引言

在我國加入華盛頓協(xié)議的大形勢下，基于產(chǎn)出教育OBE(Outcome-Based Education)的教學理念已經(jīng)成為國內(nèi)教育界的普遍共識[1]，越來越多的教師開始采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，注重知識內(nèi)化過程和高層次能力的培養(yǎng)[2～3]。為此，近年來教育部大力建設(shè)了近三千門國家級在線開放課程，如何做到線下緊密結(jié)合線上，用好這些優(yōu)質(zhì)教學資源，打造出“線上+線下”混合式金課，是需亟待解決的問題[4～5]。本文提出的基于移動互聯(lián)學習的“電路實驗”課程翻轉(zhuǎn)課堂就是解決該問題的一次嘗試。

1 “電路實驗”課程情況

“電路實驗”是電類專業(yè)基礎(chǔ)核心課“電路”課的配套實驗課，是學生接觸到的第一門工程類實驗課，其蘊含了大量分析、調(diào)試工程電路的基本思路和方法，貫穿于各類電路分析始終，直接關(guān)系到OBE教育理念中“解決復雜工程問題的能力”是否能有效實現(xiàn)。

傳統(tǒng)的電路實驗課教學理念陳舊，授課方法落后，實驗效果有限，存在以下諸多問題：

(1)實驗內(nèi)容多以單個知識點為中心；

(2)實驗之間的組合擴展性不強；

(3)授課形式單一，授課理念落后。

2 基于雨課堂的翻轉(zhuǎn)課堂實驗教學

2.1 實驗內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計

針對以上問題，在知識體系總架構(gòu)的統(tǒng)一指導下，從系統(tǒng)的角度重新劃分實驗內(nèi)容，強調(diào)各實驗的設(shè)計性和啟發(fā)性，以及各實驗之間的組合擴展，根據(jù)不同需求可將各實驗電路組合成不同的應用系統(tǒng)，以達到對課程知識點的綜合運用的目的。

圖1為優(yōu)化后的實驗內(nèi)容。每個實驗包括課前推送到學生手機上的基礎(chǔ)部分，以及課堂上分組討論的進階部分。基礎(chǔ)部分多為驗證型實驗，要求課前完成，而進階部分僅提出電路功能要求，要求學生設(shè)計出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并在課上驗證。

圖1 優(yōu)化后的實驗內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

基于8個實驗內(nèi)容，通過組合擴展，設(shè)計了4個綜合型實驗，供學生選題期末完成，綜合型實驗是考察課程大綱要求的具有強相關(guān)性的多個知識點群的綜合運用，有利于逐步破除課程間的壁壘，構(gòu)建跨課程統(tǒng)一知識脈絡。要求學生在期中前完成小組選題，于最后一次課上小組完成實物演示和答辯。

2.2 基于雨課堂的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的實踐

基于深度學習理論，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標，構(gòu)建基于雨課堂的“電路實驗”翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，主要包括以下三個組成部分。

1)教學內(nèi)容設(shè)計

教學內(nèi)容主要包括預習學習單、教學視頻、實驗預習課件、基礎(chǔ)實驗仿真要求、預習測試題和進階預思考等部分。預習學習單列出了課前自主學習需要完成的學習任務、知識點、進階實驗預思考，指出課前應具備的知識和能力要求。教學視頻用于直觀展示基礎(chǔ)實驗原理及步驟，相關(guān)儀器、元器件的介紹，仿真電路的搭建及調(diào)試等?；A(chǔ)實驗仿真是對每次實驗內(nèi)容中的基礎(chǔ)部分進行基于Multisim的驗證仿真，讓學生在課前通過仿真軟件配合在較短的時間內(nèi)快速熟悉實驗方案、掌握實驗原理，為課上的分組進階實驗打好基礎(chǔ)。

2) 翻轉(zhuǎn)課堂教學過程組織設(shè)計

教學過程組織設(shè)計關(guān)系著教學內(nèi)容的設(shè)計能否順利實施，以及教學效果能否達到，包括課前、課中和課后三階段。

(1)課前階段：將教學內(nèi)容設(shè)計階段整理好的預習學習單、教學視頻、實驗課件等學習材料通過雨課堂推送到學生的手機上，積極引導學生向深層思維發(fā)展，充分發(fā)揮學習主動性，挖掘?qū)W習的潛力。學生則需要根據(jù)預習學習單自主預習，基于Multisim仿真軟件完成基礎(chǔ)實驗的仿真驗證，以及進階實驗的預思考。

(2)課中階段：使用雨課堂進行實時推題，檢驗學生對實驗基礎(chǔ)部分的掌握程度，并記錄學生的課堂表現(xiàn)情況，督促學生課前進行有效的預習行為。在解答完課前預習難點后，組織學生分組對教師在課前提出的進階實驗要求進行討論和驗證，由各小組代表上臺進行最終的實驗電路展示和陳述。教師對學生的學習表現(xiàn)進行評價，對知識進行系統(tǒng)化的總結(jié)和梳理。

(3)課后階段：學生課后對本次實驗內(nèi)容進行總結(jié)，完成推送的復習測試題以及本次實驗的實驗報告，加深對實驗相關(guān)知識和技能的掌握。

3) 全教學數(shù)據(jù)反饋

全部教學過程均發(fā)生在雨課堂之上，教師可以得到學生學習行為全部數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析和挖掘，一方面可對教學目標、實施方案進行有針對性的調(diào)整，另一方面也可以對學生的學習情況進行“有法可依”的過程性評價。

3 實驗教學效果分析

最終成績構(gòu)成如表1所示。課前預習表現(xiàn)關(guān)注的是預習完成度，課堂討論表現(xiàn)關(guān)注的是課上主動發(fā)言的次數(shù)，這兩部分主要鼓勵學生養(yǎng)成課前自主學習和課上開口討論的習慣。課堂答題表現(xiàn)根據(jù)課上答題的正確率給定。實驗成績則由平時實驗成績和期末實驗成績組成。

表1 實驗總成績的各組成部分及占比

3.1 課上實驗耗時

圖2為學生課上實驗平均耗時對比圖，單位為學時。試點班的課上實驗平均耗時大大低于對照班，從實驗一到實驗八，平均用時相對于對照班分別減少了5.6%、9.4%、10.8%、16.4%、15.6%、15.7%、7.6%和14.6%。

圖2 學生課上實驗平均耗時對比

3.2 學生實驗成績

圖3為學生各實驗平均成績對比圖。試點班實驗一到實驗八的平均成績在82分～94分之間，相較于對照組，平均分數(shù)分別提高了9.3%、8.3%、8.6%、15.4%、13.9%、13.3%、9.5%和9.8%。試點班總成績從80.1分提高到了91.8分，平均提高了14.6%。

圖3 學生各實驗平均成績對比

4 結(jié)語

通過在翻轉(zhuǎn)課堂中引入雨課堂信息化平臺，在學時不變的情況下，拓展了實驗的深度和廣度，提高了學生設(shè)計、分析、測試實際電路的能力，促使深度學習的有效發(fā)生。利用雨課堂全教學環(huán)節(jié)提供的大數(shù)據(jù)，為因材施教的精細化教學提供可能，更好實現(xiàn)以學生為中心的教與學。