实践教学中应用口袋教学的研究与实践*

王国霞

(北京科技大学 自动化学院，北京 100083)



实践教学中应用口袋教学的研究与实践*

王国霞

(北京科技大学 自动化学院，北京 100083)

文章给出了口袋教学的定义，说明了在实践教学中应用的口袋教学和口袋实验的不同，阐明了口袋教学强调的主要是教学问题，并对口袋教学的教育理论进行了研究。文中以某一实践课程为例，对口袋教学在实践教学中的应用进行了有益的探索，并分别从定性和定量的角度分析口袋教学的教学效果。从分析的结果可以看出，对口袋教学在实践教学中的应用进行研究和实践探索非常有益，无论是学生还是教学都从口袋教学的实施中获得了很大的收益。

口袋教学；口袋实验；实践教学

一、口袋教学及其理论基础分析

关于什么是口袋教学至今还没有确切的定义，也没有形成相应的理论体系。简单地讲，口袋教学就是教师把教学“放在”学生的口袋里，学生可以随时随地地从口袋中主动获取，这里所说的教学等同于传统意义上课堂教学。

把口袋教学应用到实践教学中时，有文献把它定义为“口袋实验”[1]，其中姜志鹏等把口袋实验定义为：“将实验设备微型化以便携带，学生可以自选时间和场合进行实验的一种教学模式”[2]。从上述定义不难发现，口袋实验强调了学生便于实验的特点，而口袋教学比口袋实验的要求更加深入，不仅是学生不受时空的限制进行实验，还可以不受时空限制获取与课堂同等的教学资源，包括实验设备、教师全程指导、同学协作等。同时，还可以根据学习情况和需求选择实验项目、实验方法、实验难度等等。

(一)口袋教学的特点

1.教学不受时间和场地的约束

传统的教学是在指定的时间和场地来进行的，无论学生的学习需求和学习情况如何，都必须接受，否则过时不候。随着高校的扩招，实验室的规模和学生的需求关系日益紧张，使得实践教学存在缩水现象。而口袋教学完全不受时间和场地的限制，学生在自己允许的时间和自己喜欢的场所(如宿舍、图书馆、教室等)完成教学进程。

2.教学满足学生的个性化需求，做到因材施教

传统教学的受众是所有学生，教学进度、教学内容和教学难度都只能按多数学生的需求进行，存在部分学生消化不了，部分学生吃不饱的现象。口袋教学中，学生可根据自己的学习需求来选择教学资源，差生和优等生都可以从教学资源中找到适合自己的，无论基础性实验、提高性实验还是创新性实验，实现了“总有一款适合你”，满足学生的个性化需求，做到因材施教。

3.以学生为中心

传统教学中，教师是教学的主角和主导，教学进度、教学难度等整个教学过程完全由教师控制。口袋教学以学生为中心，强调的是学生的主动性，学生不再靠学校规章制度的驱使，而是在教师的引导下，在兴趣的驱使下主动地学习，教师的角色也只是引导者和辅助者。

4.教学资源的组织有利于口袋教学

传统教学的教学资源几乎是“一次性”的，除了教学课件，教师讲课情况和讲课内容随着课堂的结束而不可复制。口袋教学的教学资源具有可重复利用的特点，设备应具有体积小、能耗低、携带便利等特点。同时，教学内容具有系统性、层次性和可复制性等特点，教师的引导既要有实时性和针对性，还要有普适性和方便共享等特点。

(二)口袋教学的教育思想和理念

在实践教学中应用口袋教学的教育思想和理念主要有以下两种：

1.建构主义教育理论

让·皮亚杰的建构主义在教育理论或实践领域都非常流行[3-4]，获得了教学工作者的大力支持。建构主义属于学习理论，受认知主义的影响，该理论认为学习者是认知的主体，其知识的获得不是被动地由教师传递，学习者是知识的寻求者、传递者，甚至是形成者，即学习者在一定情景下，借助他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过建构的方式获得知识。学习者获得知识的多少及能力的形成取决于自身建构知识的能力，而不是教师的讲授能力。

建构主义强调学习以学生为中心，学生是知识的主动寻求者、探索者、主动建构者，教师仅仅是指导者、促进者和帮助者，强调只有充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，才能形成新知识的建构和主动建构的能力。

建构主义强调了学习情景的作用，它认为学习者与周围环境互相作用，依次经过“同化”和“顺应”后[5-6]，新的知识结构逐步建构起来，建构能力也得到了提高和发展。建构主义还强调了学习环境是支持和促进学习的场所，学习者可以在其中自由探索和自主学习，还可以获得教师和其他学习者的支持和帮助，也可以得到所需要的工具和资源。

综上所述，建构主义指导下的教学可概括为：以学生为中心，在整个教学过程中教师发挥组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情景、协作、会话等学习环境充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，达到使学生有效地实现对当前所学知识建构和提高建构能力的目的。

2.“做中学”的学习理论

“做中学”的学习理论来源于美国教育家杜威的“在做中学”的教育理念[7-9]，我国的杨叔子院士也大为赞同该教育理念[10-11]。该学习理论认为知识不是别人口中听来的，犹如从工具箱中取出的锯子不是制造工具一样，学习者只有考虑问题的条件，把个人思维主动用于问题中，主动探索解决问题的办法，即教学让学习者参与到实际的项目和解决项目的活动中来，才能获得新知识。“做中学”的学习理论还强调了学习活动远远超出了教室的范围，是学习者探索真实世界，与真实世界互动并创造知识的过程。

二、口袋教学在实践教学中的应用

北京科技大学自动化学院在自动化专业“自动控制理论”课程的实践教学中积极地探索了口袋教学的应用，并取得良好的教学效果。本文以此为例，说明在实践教学中应用口袋教学的情况。

(一)实验项目的设计

实验项目的设计要给学生创建可以自主探索的学习情景。所以本课程的实践课程主要以不同知识点为基础，设置了多种类型的实验项目，比如基于软件的实验项目和基于硬件的实验项目。从完成任务的复杂度上，设置了基础性实验、综合设计性实验和创新性实验等不同类型的实验项目。同时学习“自动控制理论”的学生有自动化专业，也有非自动化专业，学习该课程的难易程度有别，实践课程也是如此。即使同一专业的学生、学习能力和需求也会不同，对实验项目的需求也不尽相同，所以同一实验项目还设置了不同层次的实验，包括基础实验层次、提高实验层次和创新实验层次。

“自动控制理论”的课内实践学时8个，要求课内完成4个实验项目即可。我们设计的基于软件的实验项目9项，基于硬件的实验项目8项，既包括时域响应分析、根轨迹分析等基础性实验项目，也包括控制系统综合等综合设计性实验，还有Matlab仿真设计与分析等创新性实验。又比如典型环节模拟实验中，既设计有基础层次的实验，也设计了综合设计性实验。前者可以使学生在平台上简单地通过修改参数获得直观的感受，从而理解和掌握知识点；后者要求学生自行设计实验线路，搭建相应控制系统来熟悉典型环节的电模拟方法及参数测试方法。

这种多类型、多层次的实验项目设计可以使不同层次的学生都可找到适合自己的实验项目，最大限度地满足学生个性化学习需求。不同层次的实验还可以激发学生的好奇心和兴趣，促使学生主动向难度更大的实验探索，从而达到培养学生的主动性、能动性的目的，也实现在“做中学”的教学目标。

(二)实验平台的设计

实验平台的设计要充分考虑口袋教学的特点，既要满足实验需求，还要方便学生把平台带在身边。所以“自动控制理论”的实验平台设计成软件和硬件两种形式，其中软件平台进行了模块化设计，即针对不同的实验目的，设计独立的软件模块，同实验项目中不同层次的实验也设计成独立的模块，这种独立模块设计可以大大降低软件大小和能耗，也方便了学生有针对性地学习。而硬件平台部分采用我院自主开发的实验箱。该实验箱通过通信线路和上位机连接，在上位机完成对实验箱的操作，进行试验和开发。该实验箱体积小、结构简单，上位机的操作简单易学，学生通过对使用说明的学习，可以很快上手。无论软件实验平台还是硬件实验平台，学生都可以随身携带，大大方便了口袋教学的实施。

(三)教学方法的设计

口袋教学强调教师的角色为教学的组织者、指导者、帮助者和促进者，口袋教学过程中“教师”不可能装在学生的口袋中，但通过智能手机等通讯工具的帮助，教师的引导和帮助可以“装”到学生的口袋中，实现教师引导的实时性和合理性。

“自动控制理论”的实验课采用了研究性实践教学方法[12]，把基于项目和基于问题的教学方法[13-15]引入口袋教学。教师把不同层次的实验项目作为实际的项目布置给学生，不同项目设置不同的任务。学生在完成任务的过程中，在不同阶段设置思考和解决的问题。在任务和问题的驱使下，学生在有意义的情景下不断发现新问题和解决问题，在解决问题和完成任务的过程中，学生可以完成新知识的构建和提高完成项目任务的能力。

(四)教学辅助手段的利用

口袋教学强调学生所需工具、教学资源、教师的引导等的便利性，为此我们引入了一系列的教学辅助手段。

“自动控制原理”课程网站的建立可以方便学生获取教学资源。在课程网站上，无论理论教学还是实践教学相关的教学资源(PPT教学课件、实践项目任务说明等)都可以获取。并且我校已经做到了Wifi全覆盖，学生可以通过智能手机随时访问该网站。

微信的合理利用。微信是腾讯公司开发的支持多种形式信息传送、多人群聊的手机聊天软件，获得了大量用户的喜欢，几乎成为智能手机的必备软件之一，尤其是年轻人更加青睐，大学生就是其中的一个大的群体。在教学过程中，我们建立了“自动控制理论”课程微信公众号，利用公众号的素材管理功能，可以给学生发送图片、语音、视频等各种资料；利用公众号的群发功能，实时地向学生发布任务和驱动问题；利用用户管理功能，可以把学生按照不同情况分组，并分别下发资料，布置任务和设置不同驱动问题，以进行个性化引导和帮助；利用公众号的自动回复功能，可以方便学生获取针对不同实验项目、不同实验阶段等的项目任务和教师引导、实验过程中常见问题的解决方法等等。通过建立不同的微信群以方便沟通和交流。根据教学的情况建立不同的微信群，学生之间、教师之间、学生和教师之间都可以实时沟通和交流，既可方便学生及时获取教师和学习伙伴的帮助，也方便教师及时了解学生实验情况，给予必要引导。

开放实验教学的实施。我院由学院主导制定相关制度，在各个实验室广泛开展开放实验教学，学生可以根据自身需求到各个实验室进行实验。不仅方便学生得到教师的帮助，也可方便学生间的讨论，还可以获取实验工具和实验资源。另外，我院还开展学科竞赛、创新研究项目开发等教学手段激发学生的积极性、主动性和创新精神，使教学进入一个良性循环状态。

三、实践教学应用口袋教学的教学效果分析

以“自动控制理论”课程中应用口袋教学的实践从09级的学生开始，从多个方面可以看到该教学模式给教学效果带来较大的提高。

首先，我们对10级、11级、12级的自动化专业和非自动化专业完成高层次实验的学生情况进行统计分析，结果如表1所示。从表1中可以发现，完成提高层次的实验和创新层次实验的学生比例都在不断提高，说明了学生自主学习和探索的主动性、能动性都得到了提升。

表1 完成各层次实验学生比例

其次，以学促教获得了巨大的成功。口袋教学在实践教学中应用后，学生不仅愿意进行更多创新层次的实验项目，其中的佼佼者还进行了更高层次的创新研究，比如实验所用的硬件开发箱是学生在创新研究的基础上自主开发完成，软件实验平台也是学生在毕业设计时自主开发。在实践教学应用过程中，又有诸多学生参与完善和改进，使它们的功能更丰富、层次更加细化、再开发更便利。好的实验平台促进了学生的自主学习、自主探索和自主创新的兴趣和能力，而学生创新能力的提升也反哺了教学，向着优势进化，整个教与学进入了良性的循环，相互给予营养和促进。

同时，该教学模式获得了学生、专家、学校极大的肯定和认可。学生是教学的主体，也是教学效果最直接的享受者，学生对教学效果的评价是比较有发言权的。但学生对教学效果的评价容易受主观影响而有失公正，比如学生会不喜欢授课教师或不喜欢该课程等。专家对教学效果的评价会增加结果的全面性和客观性，我校和我院都成立了教学督导小组，不间断地对教师的教学进行监督考察，他们对教学效果的评价比较客观和科学。

学生和专家的评价考察，我们采用问卷打分的方式进行，从实验项目、实验平台、教学方法、教学辅助手段和效果总体评价几个方面进行评价，问卷中的各项取不同分值，总分符合百分制，问卷如表2所示。

表2 问卷调查表

教学效果综合评价成绩可通过式(1)计算：

评价总值=α×学生分值+(1-α)×专家分值

(1)

其中α为权重参数，可根据实际情况调整各部分所占权重，比如令α=0.4，分别计算了10级、11级、12级自动化专业的效果评价值，分别为89、94、92，其中学生评价分值和专家评价分值都采用样本空间的平均值。

同时，该门课程的教师多次获得校级“我爱我师”的荣誉称号；对毕业学生进行评价调查时，该门课程的教师多次获得“对我帮助最大的老师”荣誉称号，该课程的建设也获得“北京科技大学优秀课程”称号，硬件实验平台和软件实验平台获教学成果二等奖和三等奖。

四、结论和展望

从学生的角度看，在实践教学中应用口袋教学后，学生可以在一定情景下自由探索实验，在教师的引导和帮助下主动学习。学生的实验是个人思维的主动参与，不再是被教师驱使着学习。学生新知识是自己建构完成，他们的建构能力得到了提高和发展，创新性思维和创新能力也都得到了提升。

从教学的角度看，在实践教学中应用口袋教学实现了“在做中学、以做促学、以学促教”的良性循环。

本文虽然对口袋教学的理论框架进行了有益的研究，也对口袋教学在实践教学的应用进行了大胆实践和探索，但口袋教学的理论框架还需要很多补充，比如教学效果评价[16]的理论依据和评价体系的建立等都需要系统地、深入地研究和探索，而这也是本文今后继续努力的方向。

[1]刘艳，秦昌明.“口袋”实验室在物联网工程实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2015，32(8)：212-215.

[2]姜志鹏，陈正宇，阎浩.基于“口袋实验室”的实践教学模式实施方法[J].物联网技术，2015(9)：98-99.

[3]JONASSEN D，DAVIDSON M，COLLINS M，et al.Constructivism and Computer-Mediated Communication in Distance Education[J].American Journal of Distance Education，1995，9(2)：7-26.

[4]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报(社会科学版)，1996(4)：75-82.

[5]何克抗.建构主义：革新传统教学的理论基础(一)[J].学科教育，1998(3)：29-31.

[6]何克抗.建构主义：革新传统教学的理论基础(二)[J].学科教育，1998(4)：17-20.

[7]杜威.民主主义与教育[M].王承绪，译.北京：人民教育出版社，1990.

[8]杜威.我们如何思维[M].伍中友，译.北京：人民教育出版社，2005.

[9]钟启泉，安桂清.研究性学习理论基础[M].上海：上海教育出版社，2003.

[10]杨叔子，吴昌林，张福润.三论创新之根在实践[J].高等工程教育研究，2003(2)：1-5.

[11]杨叔子，吴昌林，张福润.四论创新之根在实践[J].高等工程教育研究，2006(2)：1-5.

[12]许晓东，冯向东.理工科本科研究性教学模式的研究与实践[J].中国大学教学，2008(11)：9-14.

[13]张奠宙，张萌南.新概念：用问题驱动的数学教学[J].高等数学研究，2004，7(3)：8-10.

[14]付冬梅.问题驱动的教学方法研究与实现[J].大学教育，2014(2)：1-3.

[15]韩旭里.问题驱动的数学教育观及教学实践[J].高等理科教育，2014，116(4)：84-88.

[16]牛惠芳，王淑玉.教学效果评价方法研究[J].数学教育学报，2010，19(2)：89-91.

(责任编辑 李世萍)

A Study and Practice of the Application of Pocket-teaching in Practice Teaching

WANGGuo-xia

(School of Automation and Electrical Engineering，University of Science & Technology Beijing，Beijing，100083，China)

In this paper, it gives the definition of pocket-teaching and illustrates the differences between the pocket-teaching and pocket-experiment when it is applied to the practice teaching.Moreover，it explains that the key points of the pocket-teaching is teaching and conducts a study on the education theory.Taking one practice course as an example，this paper explores the application of pocket-teaching in practice teaching，and it also analyzes the teaching effect of pocket-teaching from the qualitative and quantitative analysis.From the analytical result，we found that it is very useful to study and explore the application of pocket-teaching.Meanwhile，both students and teachers all benefit from the pocket-teaching.

bag-teaching；bag-experiment；practice teaching

2016-03-01

教育部第五批高教学校特色专业建设项目“自动化CDIO特色建设”(项目编号：TS2422)；北京科技大学校级教学改革研究项目.

王国霞(1974-)女，河南平顶山人，讲师，博士，主要从事实验教学和管理、个性化信息获取研究.

G642

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