基于翻转课堂的学生自主学习能力培养

摘 要：文章阐述了“射频识别原理与应用”课程的开设意义，论述了课程教学中存在的问题，分析了课程教学应用翻转课堂的必要性，提出了翻转课堂在“射频识别原理与应用”课程教学中的实施方案，提高学生自主学习的能力，加强学生学习的深度，促进物联网工程专业应用型人才培养。

关键词：翻转课堂；射频识别；线上资源

现在科学技术日新月异，工科大学生的培养要更侧重于学生自主学习、深度学习能力的培养，这样才能使其不断学习和实践新的技术，适应社会的快速发展。翻转课堂是混合式教学的一种具体实施，它重新调整課堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生，学生在课前通过看视频、电子书、PPT等在线方式完成自主学习，课上通过合作学习、协作探究等方式促进学生进行知识的内化和迁移，把学习者的学习由浅到深地引向深度学习，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，从而获得更深层次的理解，以达到学生高阶思维的培养；教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习。翻转课堂是一种“先学后教”的三维课堂教学模式，课堂教学环节是有准备的互动与合作，学生提出的问题也更有针对性，更有深度和广度，突出了学生的自主学习，让学生的参与度更强，自主规划学习内容、学习节奏，改变了传统的教学模式[1]，将引发教师角色、课程模式、管理模式等一系列变革。下面以“射频识别原理与应用”课程的翻转课堂为例阐述学生自主学习能力的培养。

1 “射频识别原理与应用”课程背景

1.1 “射频识别原理与应用”课程开设意义

射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它具有识别准确、速度快、距离远的特点，是目前综合性能较好的自动识别技术之一。基于大数据技术进行海量数据分析，对各种应用系统进行智能化、自动化的处理与控制，需要依托射频识别技术进行实时数据采集。物联网技术在互联网的基础，将任何地点的任何物品在任何时间进行互联，需要通过射频识别技术进行物品标识和信息记录。近距离无线通信技术（Near Field Communication，NFC）技术是射频识别和移动通信技术整合，是射频识别技术的延伸。由此可见，射频识别技术是当今科学技术的关键技术之一。射频识别技术是物联网体系结构感知层的核心技术之一，所以“射频识别原理与应用”课程是物联网工程专业的专业核心课程[2]。

1.2 “射频识别原理与应用”课程教学中存在的问题

“射频识别原理与应用”课程是一门理论和实践相结合的综合性课程，包括理论课、实验课、课程设计三大部分。理论课涉及电路、电磁波、高频电子电路、通信等知识，实验课、课程设计涉及程序设计、数据库、嵌入式系统、Linux等内容，因此，射频识别技术涉及多学科，对基于计算机学科的学生掌握起来有一定的难度，更应偏重于射频识别应用系统实践开发[3]。

由于物联网技术是多种技术的融合，所以物联网工程专业大三年级开设的专业课程较多，而且每门课都包括理论课和实践课，所以每门课程课时较紧张，“射频识别原理与应用”课程也不例外。在有限的课堂上，知识信息量大，学生不能完全接受和消化教师所讲内容，也来不及深入思考，使得知识停留于浅层，达不到深度学习的效果。

在教学活动中，教师是教学的主导，学生是学习的主体，然而一个教学班中的学生是不同个体组成的群体，在认知、接受、理解等思维活动方面存在差异性，统一的教学内容不能满足不同学生对象的学习需求。这样，有些学生已经掌握了相关知识内容，而老师在课堂中主要考虑了中间层面学生的接受程度，而忽略了这部分学生，没有及时给这些学生进行深层次的教学，从而不能引导这些学生进行深度学习，对课程失去了热情；还有一些学生不能完全接受所授知识，感觉课程有一定的难度，学习课程会有一定的挫败感，打击了他们的学习积极性。

鉴于上述问题，开展“射频识别原理与应用”课程的教学，需要一种良好的教学模式保障课程教学质量和效果。

1.3 “射频识别原理与应用”课程教学中应用翻转课堂的必要性

宝鸡文理学院计算机学院物联网工程专业自2012年招生以来，秉着“重基础、强应用”的教学理念，不断修订人才培养方案，进行教学改革探索，着力于应用型人才培养。RFID应用系统设计是基于嵌入式系统的软件与硬件的综合体，是软件、硬件协同设计的工程[4]。2017年，宝鸡文理学院计算机学院物联网工程专业获批陕西省“一流专业”建设项目培育项目，需要对专业课程进行资源整合，探索和尝试新的教学模式，解决课程建设中存在的问题。

翻转课堂教学可以解决上述问题，以学为本建设优质的在线开放课程，开启课程资源共享与应用模式，学生课下先学习老师提供的基础知识，如果有问题就可以记录下来，在课堂上由老师答疑或同学讨论来解决。翻转课堂通过把传统的课堂学习和线上学习的优势结合在一起，实现线上线下混合式教学，可以更好地加强面对面的互动，培养学生团结协作的能力，提高教学效果，开启学生深度学习，满足不同学生对象的学习需求[5]。

2 翻转课堂在“射频识别原理与应用”课程教学中的实施方案

2.1 整合课程资源，搭建课程体系结构

将“射频识别原理与应用”课程分为3个层次。第一层为RFID技术与物联网的关系，主要介绍RFID技术在物联网工程应用的核心作用、“射频识别原理与应用”课程开设意义、课程总体安排、课程学习资源等。第二层为RFID技术基础知识，主要介绍RFID技术相关的基本概念和工作原理，包括RFID技术概述、RFID标准体系、RFID电子标签、RFID读写器、RFID系统编码与调制、RFID中间件、RFID防碰撞技术。第3层为RFID技术应用案例分析与实践，主要介绍一些典型的RFID应用实例的解决方案和实现方法，如图书管理系统、停车收费管理系统、商品溯源系统等。

2.2 分解课程内容，凝练课程微课设计

翻转课堂实施的前提是发布课前课程学习资源，让学生课前自主学习相关知识点。课程视频资源是传统课堂的另一种表现形式，具有教师面授的亲切感，是利于学生学习的课程资源之一，学生可以根据自己的时间灵活安排学习微课，掌握相关知识点[6]。但是课程视频不能是整堂课的复制，而要进行微视频的制作。微课具有短小精悍的特点，能抓住学生的短时注意力，提高学生学习效果。为了更好地开展“射频识别原理与应用”的翻转课堂教学，需要制作课程微视频。首先将“射频识别原理与应用”课程各章节的内容按知识点进行打散分解，然后凝练出精华部分，明确教学目标，总结归纳出重点和难点，再精心進行教学设计，采用举例子、打比方等各种教学方法，最后录制课程微课。将“射频识别原理与应用”课程体系中的第一、二层的各章节进行分解，分解后的知识点包括课程开设意义、射频识别概述、RFID系统构成、RFID系统分类、电子标签概述、电子标签的组成、电子标签体系结构、典型的电子标签、读写器概述、读写器的设计、RFID系统信源编码、RFID系统信道编码、RFID系统调制方法、RFID标准体系、RFID防碰撞ALOHA算法、RFID防碰撞二进制树型算法。

2.3 挖掘典型应用，开展课程案例教学

以计算机学科为依托的物联网工程专业培养目标是“重实践，偏应用”，所以“射频识别原理与应用”课程的教学目标是集RFID设备、数据库技术、软件工程思想、程序设计语言开发基于RFID技术的应用管理系统。针对“射频识别原理与应用”课程体系中的第3层，课程教学要进行RFID技术应用案例分析与实践，这部分内容主要涉及QT开发、SQLite数据库设计、RFID技术在交通、图书管理、商品溯源等方面的应用。为了让学生课堂上更容易接受和掌握，在开展翻转课堂教学中，首先课前给学生布置应用案例需求分析和功能模块设计分析任务，然后课堂上讲解案例的设计和实现方式，接着引导学生分析案例设计的不足之处或案例可以如何扩展，最后让学生在所讲案例的基础上进行改进或扩展，并作为作业上交。教师可以根据学生的作业情况，评价学生的学习情况，发现教学需改进之处，重新进行教学设计。

2.4 重视教学设计，组织翻转课堂教学

教学设计是根据课程标准的要求和教学对象的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划。教学设计一般包括教学课题、教学目标、教学重难点、教学内容、板书设计、教学方法、教学步骤与时间分配等环节、学生活动、课后评价与反思等内容。教学不只是单纯地讲授知识内容，还要重视教学设计，教学设计直接决定着一堂课的教学效果和质量。翻转课堂教学是一种混合式教学模式，涉及课前、课堂、课后等阶段，与传统教学相比更要重视教学设计[7]。教师要树立坚定的教育改革理念，培养较高的教育信息化素养，由“教”向“导”转换角色，课前通过QQ群或微信群推送教学资源，教学资源要呈现教学课题、教学目标、教学重难点、教学内容，这些资源的设计是顺利开展课堂教学的前提。课堂上首先要对学生课前内容学习的检测设计，包括问卷设计、问题设计、小测验设计、小组讨论设计、学生演示和答辩设计等检测方式设计，通过检测环节了解学生的学习情况，并针对此情况开展下一步教学，教师讲授学生没有掌握好的内容或总结归纳知识点或指出学生理解有误的地方。课堂教学结束前，针对学生的不同接受程度，布置多层次要求的作业，满足不同能力学生的学习需求。课后教师要根据学生评价，反思教学设计是否合适，并进行改进，优化教学设计。

2.5 注重实践创新，组织学生参加各类竞赛与大创项目

工科专业人才培养的主要目标是学生实践创新能力的培养。为了促进学生实践创新能力的提高，鼓励学生积极参加各类物联网竞赛和申报大学生创新创业项目。以竞赛和项目为契机，以任务和项目驱动的形式，激发学生去思考和探索，使学生将课程群的知识和技术综合起来应用，既能培养学生创新思维，又能促进学生综合实践能力的提高，学生的团队协作能力、逻辑表达能力、交流学习能力也有所增强，为后续综合实践性教学奠定基础，如课程设计、实习、毕业设计。

2.6 重视教学评价，改进教学设计

教学评价是检验教学效果的一种方式，以评促教是教学评价的目标。翻转课堂是一种新的教学模式，教师在教学过程中可能存在着各种问题，可以通过每堂课的小评价和学期末的总体评价，通过一些测试了解学生对知识点的掌握情况，根据一些问卷调查中学生提出的建议改变教学设计，促进翻转课堂教学的顺利开展。对学生学习效果评价要注重学生学习的过程性评价[8]，改变以前以笔试结果为主的评价，将每堂课学生课前学习、参与讨论、课后实践的表现加入学习评价中，充分调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，使翻转课堂能够切实开展，避免学生不积极参与翻转课堂学习的情况。

3 结语

将翻转课堂应用到“射频识别原理与应用”课程教学中，可以解决当前该课程教学中存在的问题，引导学生自主学习，促进师生之间的交流，提高学生的深度学习能力。目前，基于翻转课堂的“射频识别原理与应用”课程教学设计已经完成，还需建立一个“射频识别原理与应用”课程的在线学习平台或APP，将教学资源分类细化列出，学生可以通过这个平台进行学习交流，老师在教学过程中可以不断地去补充和完善教学资源和设计，并通过这个平台针对学生的学习记录和学习互动情况进行评价考核。

[参考文献]

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[3]吴宣够，王小林.物联网工程RFID课程教学研究与探索[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2015（2）：101-102.

[4]曹国平，王宜怀，曹金华.应用型本科物联网专业RFID课程实践教学研究[J].计算机教育，2015（10）：100-102.

[5]梁庆中，曾德泽，童恒建，等.基于翻转课堂思想的《RFID原理及应用》课程改革与实践[J].软件工程，2017（8）：59-62.

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[7]王朋娇，段婷婷，蔡宇南，等.基于SPOC的翻转课堂教学设计模式在开放大学中的应用研究[J].中国电化教育，2015（347）：79-86.

[8]任晓莉.应用型人才培养模式下《RFID》课程教学探索与实践[J].微型电脑应用，2016（3）：37-39.