疫情期间《智能化仪器仪表》网络教学方法改革探索

摘  要：智能化仪器仪表是门理论性和操作性都非常强的学科，而在今年的疫情当中，这门课程采用全网络化的教学方法。这对学生的学习兴趣和学习效率带来较大的负面影响。本文将探索以学生为中心，将探究式、互动式、启发式教学模式应用到智能化仪器仪表的网络课堂教学中去，通过教学模式的创新，使学生通过网络学习的方法更加新颖，方式更加灵活，使得网络化的学习过程变得生动、有趣、有效，提高学生在网络上的学习兴趣和学习效率，避免网络教学中存在的缺点。

关键词：智能化仪器仪表  网络教学改革  教学方法  改革创新

中图分类号：G642          文献标识码：A                   文章编号：1674-098X（2021）03（a）-0202-03

Exploration on Network Teaching Method Reform of Intelligent Instrument during Epidemic Period

PENG Chao

（Dongguan University of Technology， Dongguan， Guangdong Province， 523808 China）

Abstract： Intelligent instrument is a subject with strong theory and operation. In this year's epidemic situation， this course adopts the whole network teaching method. This has a greater negative impact on students' learning interest and learning efficiency. This paper will explore the student-centered， inquiry， interactive， heuristic teaching mode applied to the intelligent instrument network classroom teaching， Through the innovation of teaching mode， the students' learning method through the network is more novel and flexible， which makes the learning process of network become vivid， interesting and effective， improve students' learning interest and learning efficiency on the network， and avoid the shortcomings in the network teaching.

Key Words： Intelligent instrument; Network teaching reform; Teaching methods; Reform and innovation

2020的上半年是一个不同寻常的时期，由于新冠肺炎的原因，2020上半年的教学活动全部改为网络化教学。这对常年进行课堂教学的教师是一个全新挑战和机遇[1]。2019—2020第2学期，基于文华在线的优学院平台智能化仪器仪表课程为10个班级，共279名学生开展线上教学活动。课程以优学院云平台中的《智能化仪器仪表》网络教学平台为主，开展形式多样的线上教学活动。目前线上课程以直播教学为主（按课表直播，直播视频可回放），录播课程（专业录课教室录制）为辅的方式开展，同时采取在线作业发布、学生作业互改、在线小测试和考试、直播问卷发布等多种考核方式，课后采取平台讨论区及QQ群、微信群等方式答疑讨论。这些均为积极有效地开展本课程春季学期的线上教学工作打下了坚实的基础。

1  网络教学工作的设计

智能化仪器仪表是电子信息工程、通信工程、电气工程、自动化等专业的一门学科基础和专业选修课，本课程以单片机为典型机型讲述了单片机的基本原理和应用技术，并讲述和仪器仪表智能化密切相关的无线通信、现场总线技术和抗干扰技术。该课程是一门理论性和实践性都很强的课程，在详细介绍主流单片机技术与应用的基础上，穿插了电子、通信和自动化的一些先进技术。它的教学目的是让学生掌握单片机原理、接口技术，了解一些先进技术。为以后参加电子竞赛、毕业设计和参与实际的项目开发打下基础，提高学生的研发能力[2]。

（1）加强线上课程平台资源建设，使得线上资源形式多样，内容丰富。在优学院平台上有8章共32节理论课教学视频和2个实验的教学视频，同时还有可回放的直播教学视频供学生学习，已建有PPT、预备知识、教学辅导、参考资料、工程案例、实验指导等丰富的课程资源。其中作业/习题/试卷库（历年考试试卷及评分标准40余套，教材习题答案10余个版本，考研试题库近30套，网络在线测试作业100余份，网络在线测试试卷40余套，可以自动组卷或手动组卷）、自编讲义（实验和课程设计）、实驗/实训/实习资源库（9个版本的实验指导书、课程设计指导及任务书、3个版本的课程设计指导书）、设计案例库（近120个不同案例，目前设计案例栏目里有近120个不同案例供学生参考学习）、应用资源库（应用资源库含有技术开发资源、器件资料库、行业标准、进阶资料库，近60个文档）、课外实践库和学生成果库（学生单片机（含ARM）的竞赛获奖、公开论文、知识产权等科研成果等展示近70余项）等多种在线学习资源。在网络教学平台上本课程累计在线回答逾350次。在线课程针对不同层次学生的学习需求，为学生提供了丰富的在线学习资源[3-4]。

（2）克服线上教学的缺点，采取多种手段保证教学质量。线上教学存在教师不能实时掌握学生学习状态的缺点。为了提高学生的学习兴趣，保障教学质量，课题组经过反复讨论制定了丰富多样的师生交流方案。在直播教学中，教师通过在线实时签到、实时发送问卷答题、师生连麦视频等方式，让教师实时掌握学生状态，活跃课堂气氛，提高教学效果。课后通过设置在线学习计划、在线发布作业/小测试、作业互评、讨论区和QQ讨论答疑等方式进一步巩固学生的学习效果[5]。同时针对本课程实践性强的特点，利用在线学习的桌面共享功能，教师在直播课程中实时演示编程软件和仿真软件的操作，让学生在没有实验器件的情况下，通过在线编程和硬件设计仿真进一步加深对知识点的理解，保证教学效果。

（3）引入多样化的在线考核机制，加强线上学习在课程考核评价中的作用。课程考核成绩组成如下：实验（15%，4个普通实验，2个OBE实验以及课外实验考核）+期中考试（15%，线上）+期末考试（70%，线下）。另外引入在线学习表现减分制，在线学习表现包括在线学习时间（录播视频观看）、作业和小测试成绩、直播签到次数、讨论区活跃程度和互助答疑表现等多种考核形式。在线学习表现分值不设上限，学得越好，分值越低。课程的最终成绩为课程考核成绩减去在线学习表现分值。这种将线上学习表现与线下考核有机地联系起来，突出了线上学习在课程考核中的作用，有力地提高了学生的线上学习兴趣。

（4）采取课题组方式开展线上课程教学。课题组有4名教师组成，其中3名理论课教师（2名教授、1名讲师），1名实验课教师（高级实验师），课题组通过QQ群发布统一的教学大纲和教学安排，并一同在优学院平台上进行教学工作，科学管理，实现资源的共享。

（5）实验教学设计。因为在全网络化的教学中，不能使用硬件实物进行实验教学活动。课程组针对这个情况，把相应的教学内容偏向于使用Proteus仿真软件来进行实例的讲解，使得同学们深入掌握KeilC51和Proteus结合在一起进行知识掌握和知识整合。在没有硬件实物实验的条件下加深理解，增强动手能力和硬件系统的设计能力。课程一共设计了22个Proteus仿真实例[6]。

2  教学实施

由于新冠疫情的影响，传统的课堂教学设施已经不能够使用。如果单纯使用网络化教学不仅会影响学生的学习兴趣，而且没有课堂上教师与学生面对面的接触，在实施教学过程当中难免出现学生上课注意力不集中，容易走神等现象存在。为了避免上述缺点，同时为了充分保证教学质量，我们在网络化教学过程中采用了项目驱动加翻转课堂的新型教学模式。翻转课堂是一种以学生为中心的新型教学模式。为了在疫情下激发学生的学习热情和学习主动性，经课题组讨论后商定，我们制定了15个导学实例和6个设计任务实例。其中6个设计任务实例如下[7]：

（1）要求使用定时/计数器1，方式2，中断方式完成仿真，观察信号频率值，分析其误差原因。并同导学案例6：定时计数器产生方波做比较，分析其优势在哪里。

（2）仿真系统同导学案例7修改程序实现两个按键，一个按键按下人数加1，一个按键按下人数减1。其余要求不变，功能同学也可以自行增加。

（3）用8051 串行口连接2片并入串出移位寄存器74LS165，扩展1个16位的并行输入口。其中16个发光二极管对应着2个8位的拨码开关，当拨动某一个开关时，对应的发光二极管亮灭。

（4）应用串行口控制的键盘和显示的硬件电路图，试编写程序实现按下相应按键，3个数码管显示相应按键的按键代码，按键代码值已经画在按键上。

（5）编程实现把TIN 输入的方波信号5分频后从TOUT 输出，并用示波器观察。

（6）AD1674 处于双极性输入接法，输入电压范围为-5V～+5V。要求拨动滑动电位器时数码管的显示随着真实电压值而变化。

我们把学生分成若干个小组，每个小组有3个同学。在平时上课期间，在课前的15min以小组为单位介绍自己组完成任务实例的情况，随后教师接着同学汇报中存在的问题和错误开展教学活动。5个设计任务实例是专门开出一节课实施。这种项目驱动加翻转课堂的新型教学模式，不仅可以提高学生的学习热情和学习主动性，使得同学可以有目的性地利用相关网络资源发现问题，解决问题，也可以提高同学们的动手能力和团队沟通合作能力。同时也可以使得同學摆脱传统课堂上存在的缺点[8]。传统课堂上，教师是整个教学活动的中心，学生被动式地接收教师所讲授的知识点，这也就难免存在学生接受教师的固化思维，限制了学生的创造思维和发散思维。而这种项目驱动加翻转课堂的新型教学模式可以极大地激发学生的创造思维和发散思维。

3  结语

通过一学期的基于网络化教学方法方式改革，我们取得了一些成绩。由于作业成绩均由学生自己互评，学生对平时作业的参与度更好，对作业的回答也更加认真，加深了学生知识点的理解。采用直播课程并同时采用课堂连线，课堂问卷发布等新颖的教学手段使得同学参与网络课堂的积极性得到极大的提高，同时通过快速反馈机制可以立马知道前期的教学效果，使得老师更能把握教学情况。另外我们改革了考核制度，一方面促使同学积极参与网络课程，另一方面加重考察同学们对知识点的掌握和灵活运用，避免死记硬背和学以不致用等现象的产生[9]。通过本学期的课后调查，98%的同学对这次网络化教学改革表达了认可并希望以后可以继续开展。期末考试成绩比上学期上升28%，特别是综合应用方面的得分有了较大程度的提升。这次网络化教学改革不仅成功应对了疫情所带来的影响，也从中化挑战为机遇，收获颇多。

参考文献

[1] 彭超，江小敏.基于翻转课堂的《微机原理与单片机技术》教学方法改革探索[J].课程教育研究， 2020（4）：238.

[2] 彭超，江小敏.智能化仪器仪表课程混合式教学改革实践和探索[J].课程教育研究，2020（8）：241.

[3] 黄彩虹，周丽春，梅小华，等.工程认证背景下仪器仪表课程设计课教学改革探索[J].大学教育，2020（10）：55-58.

[4] 黄彩虹，梅小华，周丽春.物联网时代下的《仪器仪表课程设计》教学改革实践[J].教育教学论坛，2020（15）：116-118.

[5] 张朋，刘娜，常静，等.信息技术驱动下的智能化仪器课程改革[J]. 教育教学论坛，2019（8）：254-256.

[6] 孙静.基于工程实践能力的智能仪器仪表与传感器教学改革——以黎明职业大学为例[J].黎明职业大学学报，2018（3）：59-62.

[7] 黎钢钊.《智能化仪器仪表原理及应用》模块化教学改革研究与实践[J].科技经济市场，2017（1）：124-125.

[8] 刘启才.液压故障模拟实验台的开发及阀控马达闭环系统性能研究[D].秦皇岛：燕山大学，2020.

[9] 曹思敏.模糊自适应磷化液温控系统的应用研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2019.