基于翻转课堂的“RFID原理与应用”实验教学优化研究

张红艳

(安徽建筑大学 电子与信息工程学院，安徽 合肥 230601)

0 引言

近年来，翻转课堂已经成为高校的一种必不可少的教学模式。翻转课堂作为移动技术支持下的混合学习模式[1]，改变了传统课堂教学和实验教学的固有模式，是将知识传授和知识内化过程颠倒的一种教学模式，通过学生课前的在线自主学习和课堂中教师引导、学生自主讨论的问题答疑等，实现学生主动并富有创造性的学习[2]。目前，大部分高校的“RFID原理与应用”实验课程仍使用传统教学模式授课，即通过教师上课时针对本次实验的目的和原理进行讲解演示，然后学生动手操作来完成，这种“满堂灌”的教学模式导致在规定的时间内学生只能模仿和复制指导教师的操作，达不到理想的教学效果，难以实现学生综合素质的提升。因此，借鉴翻转课堂在理论教学中的应用，为实验教学改革提供了新的思路。本文就以“RFID原理与应用”实验课程为例，对比传统实验教学存在的问题，介绍将翻转课堂教学的思想引入到实验教学中所具有的优势[3]。

1 “RFID原理与应用”实验教学现状

1.1 教学模式落后

“RFID原理与应用”实验课程仍使用传统教学模式授课，即实验课前学生通过理论课程的学习理解掌握相关知识点，在实验课堂上通过指导教师针对本次实验的目的、原理进行讲解并演示步骤，学生根据指导教师的演示“依葫芦画瓢”动手操作来完成本次实验内容，课后完成实验报告的书写。这种完全按照教师的思路和步骤来进行实验的“满堂灌”的被动式教学模式，长久以来养成了学生懒惰的习惯，不会自己去思考接下来该做什么，而是看着指导教师怎么做就怎么学，错误地把实验课程当成了一项任务，目的是做完而不是培养自己的能力，这种模式下培养出来的学生基本没有很强的实践操作能力、独创思维和创新能力，也难以实现学生综合素质的提升[4]。

1.2 实验学时较少

由于传统教学模式的限制，在实验课堂上指导教师会占用大量的时间来进行实验目的和原理的讲解以及实验步骤和实验操作过程的演示。对于动手能力强的学生，指导教师的讲解的有些部分内容在课程之前已经掌握，不需要再花时间去了解；而对于接受能力比较弱的学生，特别是对不常用实验仪器的使用上会花费特别多的时间来进行了解和掌握，使得学生本该在规定的实验学时内完成的实验内容很多时候都来不及完成。特别是对于一些难度较大的综合设计类实验，素质和能力层次较弱的学生在进行分析、设计、调试等操作时，明显感觉时间不够用，而对于能力较强的学生在规定的学时内却能很好地完成实验内容。所以目前的学时设置无法兼顾到不同层次的学生[5-6]。

1.3 教学内容局限性较大

“RFID原理与应用”实验教学应当具有较强的实践性，特别注重RFID应用等方面的训练，但是由于在传统教学模式下受实验学时少的影响，实验教学内容在安排上大多是验证性的实验，综合设计型实验安排较少，“RFID原理与应用”几种常见实验项目如表1所示。在这种教学内容的引导下，让学生进行一些自主设计的实验内容时，由于固定思维的限制和学时不够，导致学生在遇到较多具体问题时会感到很难进行下去，不能锻炼学生在实践中发现问题并解决问题的能力[7]。

表1 “RFID原理与应用”常见实验项目

1.4 实验考核体系陈旧

目前，“RFID原理与应用”实验课程考核体系主要由三个部分组成：课前预习检查、实验过程记录和实验报告批改。其中课前预习检查主要是针对学生对本次实验项目的内容提前预习情况进行打分，由于指导教师做不到全程记录预习的过程，所以只能依靠学生的预习笔记、口头表述对内容的理解或对指导教师随机提出的问题的回答情况进行打分，主观性比较强；实验过程记录主要包括签到、签退、实验操作过程记录和实验完成情况记录；实验报告是按照一定的格式填写相关内容，报告批改主要针对实验结果数据、实验结果分析和实验思考题的完成情况进行打分。指导教师根据以上三个部分的内容给出本次实验考核成绩，但是在实际操作过程中，存在一些问题，如预习检查会占用实验学时；实验报告往往是千篇一律，存在抄袭现象。因此指导教师给出的实验成绩就很难客观地反映出学生的真实水平[8]。

2 “RFID原理与应用”实验教学改革与实施

针对上述提出的“RFID原理与应用”实验教学的现状，学生在这种传统教学模式下被“喂食”的授课情况，以及受传统教学模式的影响导致实验学时不够和教学内容局限等问题，采用将“翻转课堂”教学模式引入到“RFID原理与应用”实验教学中，充分发挥学生的主动性，把“要我学”变成“我想学”。

2.1 课前准备

在翻转课堂中，指导教师需要提前准备好课前教学资源，特别是第一次实验课程时，需要将实验仪器的功能介绍、操作面板功能区分布、如何正确使用及操作注意事项等录制小视频，以便在实验教学前能够让学生对“RFID原理与应用”实验课程使用的仪器有所掌握，并且能够引导学生完成对本次实验项目的教学内容、实验原理和操作步骤等的自学。

以“ZigBee无线通信” 实验项目为例，首先指导教师制作小视频+PPT展示实验系统硬件介绍、RFID综合平台软件介绍及安装、ZigBee通信模块的原理等，其次展示本次实验的目的和实验操作步骤。指导教师将制作好的课前教学资源包通过新媒体(如课程QQ群、微信群等)发送给学生；学生在收到课前教学资源包后，提前利用课余时间进行学习并消化，做好实验前的准备，并对实验过程中可能遇到的问题和难点加以重视，并提出初步的实验方案，这样可以充分有效地利用课外时间来学习，减少由于实验学时少带来的问题。

2.2 课堂教学

学生课前预习的完成，可以有效减少传统模式中教师的讲授时间和学生的理解接受时间。在课堂教学活动中，指导教师可以在实验开始前占用很少的时间通过提问或点名的方式，帮助学生回忆课前教学资源的内容；在实验过程中有针对性地解答学生提出的和操作过程中遇到的问题，让学生在自我尝试过程中体验到学习带来的成就感，从而提高学习兴趣；在整个实验过程中，每组学生都要根据本组实验条件的设定来记录本组实验操作过程、实验中难测到现象、遇到的问题及解决方法等。

2.3 课后总结

实验课主要通过完成实验报告来进行课程总结。在引入翻转课堂后，我们对实验报告的形式也进行了相应地改进，由传统的固定格式改为分成两个部分的实验报告：常规报告部分和附页。常规报告部分采取大多数高校实验报告的形式，附页部分增加了机动项，包括附加思考题、实验成果及总结和改进实验的一些建议等。思考题的设置则不拘泥于教材，主要是为了引导学生对知识的进一步拓展和探索；实验成果和总结的形式可以多样化呈现，如实验操作过程截图、实验数据记录分析、实验结果分析等；改进实验的建议为可选项，学生通过总结本次实验的内容设置、设备选择及教学方面等存在的问题。通过这种多样式的实验报告附页形式，和在实验操作时根据指导教师的要求，每组学生使用的ZigBee节点ID号不同，每组学生写入RFID读写卡的数据也不同，可以有效避免学生相互之间存在抄袭的现象，而且更加人性化，使学生可以开拓思维。

3 结语

将翻转课堂教学的思想引入到“RFID原理与应用”课程实验教学中，打破了常规 “填鸭式”实验教学方式，不仅让学生充分利用了课外时间，而且让学生在学习过程中充分发挥了主观能动性。通过对比2016级和2017级物联网专业学生的“RFID原理与应用”课程的实验教学结果显示，引入了翻转课堂教学模式的2017级学生比传统模式教学的2016级学生，在实验内容理解上、实验动手操作能力和课后总结报告等处都具有明显的进步。因此，应该大力地推进这种能够激发学生学习积极性的实验教学模式。