基于混合式教学模式的虚拟仪器设计课程探索与实践

赵金才 刘国彦 卫 勇

（天津农学院工程技术学院，天津 300384）

0 引言

混合式教学是学生、教师与学习资源之间面对面交互和以技术为媒介交互的系统性教学活动，能够有效地将在线教学的优势与传统课堂教学群体学习的优势融为一体，授课形式更加灵活与多元，实现了真实教学环境与网络虚拟环境相结合、师生间课堂交流与网络交流相结合，以及网络自主学习、合作学习、接受式学习与发现式学习等多种学习模式相结合。既能够发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习主体的主动性、积极性与创造性[1]。虚拟仪器是当前仪器与测量技术发展的一个重要方向，虚拟仪器设计课程是测控技术与仪器专业的一门重要专业课程，也是对学生已学多门理论课程知识的融合，同时也是将理论与实践结合、锻炼学生分析和解决复杂工程问题的重要一环。不仅实践性强，而且需要较多前期课程知识的支撑，但传统虚拟仪器设计课程教学中存在以下问题[2]：

（1）传统“填鸭式”教学模式易使学生产生倦怠感，学习兴趣不强；

（2）受课程学时限制，课上实践课时有限，分析、解决实践问题不够完整，缺乏系统性；

（3）实践内容缺乏开放性，无法发挥学生的主观能动性，不利于学生创新意识和创新能力的培养。

为此，将混合式教学模式引入虚拟仪器设计课程的教学中，进行基于混合式教学模式的虚拟仪器设计课程探索。

1 教学组织

传统教学模式下，由于受教学任务、时间和地点的限制，教学过程以教师讲授为主，学生处于被动接受状态。这与工程教育认证的核心理念——以产出为导向、以学生为中心、持续改进的工程教育理念不相符，应尝试探索传统教学模式的改革，在教与学的过程中实现“以学生为中心”的理念。因此，引入混合教学模式对虚拟仪器设计的课程教学进行了线上与线下相结合的组织模式改革。

1.1 线上教学模式

采用“智慧树”平台建设虚拟仪器设计SPOC课程，基于LabVIEW虚拟仪器设计与开发环境，针对LabVIEW的VI创建、程序结构、数据类型、图形显示、文件操作、数据采集、信号分析与处理、通信接口等内容分别录制并制作讲课视频，关联电子资料、单元测试题目等线上资源。根据课程授课计划通过智慧树发布作业的功能定时发布作业及预习要求，使学生在课前自主选择时间进行线上学习，完成单元作业。

另外，结合章节进展在智慧树平台发布开放式设计题目，为学生主观能动性的发挥提供条件，利于培养学生的创新意识和创新能力。根据设计任务的难易程度可设置分组讨论与教学，将一个比较大的设计任务分解为若干个子任务，每个小组完成一项内容，这个过程，既锻炼学生的沟通与协作能力，又培养学生的问题分析、分解及解决能力。

1.2 线下教学与实践模式

在线下实践环节，一方面对线上开放式设计题目的结果进行验证、讨论和总结，另一方面针对作业、单元测试中出错较多的知识点进行错误剖析并辅以实例进行讲解及现场演示。同时，根据课程进度，适当安排随堂测试，以便督促学生的线上学习并及时了解学生真实的学习效果。

2 混合式教学课程的成绩构成

目前，学校已出台相关文件鼓励积极开展线上线下混合式教学模式改革，但对于混合式教学的成绩评定还没有出台详细规则，目前仍采用3∶7的平时、期末成绩构成比例。对于传统教学模式，这种成绩构成比例已显现不足，对于线上线下混合式教学则更不适合。

在期末成绩占70%的情况下，学生突击式备考现象背后是不良的学习习惯和重结果忽略过程的评价方法。在“以产出为导向”的教育理念下，要加强促进学生基本技能和综合素质提升的过程性考核评价占比，加强学习过程管理，严格过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重，完善学生学习过程监测、评估与反馈机制[3]。

鉴于上述情况，在虚拟仪器设计课程的考核中，充分挖掘平时成绩的可用之处，将出勤签到成绩由正值加分改为负值减分，即出勤不加分但缺勤会减分。这样能充分利用占比30%的平时成绩去评判作业、参与讨论、单元测试及实践项目比赛等中间培养过程环节，有效激发和调动学生的参与积极性，起到强化过程培养的效果。

3 取得的成效及存在的问题与对策

在经历了2020年“疫情”特殊时期的线上教学及返校后的线下教学经历，以及2021年一个真正意义上的混合式教学过程，在虚拟仪器设计的混合式教学中取得了以下3个方面的成效：

（1）学生学习的主观能动性有了较大提升，教学效果有了明显改善。

（2）学生的理论知识和实践技能能够得到更好的训练和运用，分析、解决复杂问题的能力得到有效锻炼。

（3）开放式设计项目为学生发挥创新能力提供了机会，也利于工程意识的养成。通过线下分配器材自拟题目、设计仪器功能、分解任务及分工合作等环节有效训练了学生对于工程问题的解决思路与能力；利用线上平台便于项目资料的汇总、整理以及过程材料和总结材料的保管、存放；利于学生工程素养和工程意识的养成。

尽管混合式教学取得了上述成效，但也存在如下问题：

（1）目前线上线下混合式教学的成绩构成仍采用传统教学模式下的3∶7比例，尽管混合式教学更侧重过程培养与考核，但30%的成绩占比不足以强化学生的重视程度。目前这种混合式教学模式并未大面积推广，对于学生而言还处于比较新颖的阶段，兴趣也比较浓厚，但这种新鲜感难以维持长久，或多门课程采用这种混合式教学后，学生的参与积极性很难保持。因此，需要设计更为符合混合式教学模式的过程评价机制和成绩构成，在引导学生积极参与的同时达到培养过程与培养结果并重的预期效果。

（2）在线教学管理平台缺位。目前线上教学平台主要依托第三方平台，教学资源和教学数据存储在第三方平台就属于非学校教学资产，大规模在线教学客观上只是应急的权宜之计，不能为在线教学常态化发展增加决策数据[5]。

4 结论

在经历了2020年春季学期“疫情”下的线上教学后，线上教学显现出了其优势，但现阶段也存在难以完全取代线下教学的不足。通过在虚拟仪器设计这门课程中运用混合式教学模式表明，混合式教学不仅能够调动学生的学习兴趣、有效培养学生理论与实践的结合和运用能力，而且对培养学生的组织协作、创新与探索精神十分有利；同时，教学资源得到最大化利用，学生能够根据自己的基础和知识能力自己掌握学习进度，实现教学的差别化、个性化，实现“以学生为中心”的教育理念。