基于传感器实验教学的线上线下一体化教学模式改革

金莹 胡青 吴子春

摘    要：传统的高校传感器实验教学对开设的时间、地点都有一定的局限性。文章探讨了一种线上线下相结合的教学模式，通过“考核—推进”的一体化教学模式，将原本需要学生在实验室完成的基础操作和知识点学习，通过线上教学、知识点考核、给定课题、线上讨论的过程来代替，缩短实验室授课时长;线下课程着重在具体操作部分，增加实验教学的灵活度，降低设备损耗比率，合理化实验室利用率，提高學生学习效率。

关键词：传感器;线上线下一体化;实验教学改革

中图分类号：G640      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2022）01-0079-02

“传感器设备与应用”实验课程在加强理论知识理解的基础上，提高学生动手能力，培养分析问题和应用所学知识解决实际问题的综合能力，体现出较强的实践性。该课程使学生掌握了常用传感器的特性及其应用电路的设计、调试方法，加深理解传感器基本理论知识，加强传感器综合应用能力。

文章通过对线上教学与线下操作一体化教学模式的设计与探讨，在保证课程教学目标的基础上，实现上课时间、地点的灵活性，达到减轻实验室排课压力、协调学生上课时间饱和度，降低设备损耗度等目的。

一、教学模式改革的必要性

（一）硬件实验现状

以大连海事大学为例，为响应专业认证标准，将原本的“传感器”理论基础课中配套的课内实验，全部提炼出来独立设课，并增加了具有工程性的创新型实验。这不仅仅是学时和实验难度的增加，同时也增加了硬件实验设备的使用比率。

经过多方调研，修改教学内容，初期改革实验室启用LabView软件，将部分验证型实操实验修改为仿真实验，但是这种模式也只是在一定程度上减小了硬件损耗。

（二）面临的问题

大连海事大学的“传感器设备与应用”独立实验是一门专业限选课程，共30学时，面向3个专业约300名学生开设，每年的选课人数，可达到270人左右。而在学校配备的传感器实验室中，因为设备仪器体积较大，仅能容纳30台传感器操作台。据了解，一般高校所配备的传感器实验室也多是50台以内的容量。

独立设课的实验实践类课程，如果让教务处统一排课，会将学时严格按照一节课两学时的进度划分，不利于实验课程在具体实施过程中的进度调整。一般除配合理论课程进度设置的课内实验外，其余独立设课实验，大连海事大学电子信息工程系均采用自主排课的方式进行实验安排。另外，由于学生课业紧张，空闲时间较难统一，因此需要更加灵活的授课方式，在正常情况下，能够最大程度地减轻排课难度与设备损耗度，疫情时，可以最大程度地保证教学进度，减少学生返校后大批量集中补课所面临的时间难以协调的问题。

二、设计与探讨

（一）课程教学流程设计

将独立设课实验安排在理论课结束之后，学生在理论知识点都掌握的基础上，再进行实验课程，不但能够更好地复习理论基础知识，还可以整合知识体系脉络，加强整体应用认知。

1.线上授课与前期准备。教师先通过线上教学软件进行线上教学，详细讲述4个验证型实验的实验原理和操作步骤，并列出创新设计型实验的选题、需求和可提供设备等内容。课后教师会在校内BB课堂平台为学生提供验证型实验操作视频。学生通过观看视频以及回放线上课程，学习掌握验证型实验操作步骤，并按照学号分组进行设计型实验方案的讨论与制定，完成实验前期学习准备。

2.针对实验原理与步骤进行网上测验。教师采用雨课堂答题模式，对验证型实验的原理与操作步骤进行理论考核，考核不通过的学生需要重复第一阶段线上授课与前期准备的学习。

3.开放实验室进行验证型实验操作。前期考核通过的学生可以预约实验室，进行验证型实验。

4.以小组为单位，给出创新型实验设计方案。验证型实验全部完成的小组，可以进入创新型实验阶段。该部分采用线上会议模式，以组为单位对设计型实验的方案进行阐述，包括整体构思、组内工作分配、原理图、元器件需求等。

5.进行创新型实验。设计方案合理的小组，通过提前预约，进实验室进行实物操作。

6.整理数据，进行验收汇报以及报告书写。创新型实验结果合格后，该小组成员可以进行后期的数据整理和报告书写工作，这部分内容课下完成，不占用实验室。当全部小组完成，或到截止时间后，教师使用线上教学软件，以学生发言的模式，全班公开汇报考核。

实验整体流程采用“考核—推进”的模式，每阶段学习之后，都安排考核，考核通过后才可以进行下一阶段的学习。在这个过程中，最终考核设有截止时间，实验室开放使用，专人专位，实验室配备监控和助教协同实验教师进行开放管理。

（二）课程学时分配设计

原来30学时的实验，共分为两大部分，4个验证型实验共8学时，1个创新设计型实验22学时。现将30学时的实验室操作课程修改为线上教学、考核、线下实际操作的一体化教学模式。

1.线上教学10学时包括： （1）2学时线上理论学习。教师采取线上授课模式，对重难点进行讲解答疑。（2）4学时线上讨论学习。教师为学生提供学习资料、操作视频、教学回放，要求学生课下自行完成。（3）1学时线上考核一。采取线上答卷模式，对验证型实验进行实验原理与操作步骤的理论性考核。（4）1学时线上考核二。采用线上会议模式，分组对创新型实验进行设计方案考核。（5）2学时线上汇报考核。采用线上授课模式，全班统一进行汇报考核。

2.线下操作20学时包括：（1）4学时线下仿真实验。通过考核一的学生，预约进入实验室进行实验。（2）16学时线下设备操作。通过考核二的小组，预约进入实验室进行实验。

（三）课程考核分配设计

经过修改后的教学模式，分为线上和线下两部分，该门课程为考查课，对最终的实验课程分数判定做了分化设计。实验总分为100分。从线上线下角度考虑，分数分配各占50%;而从实验类别占比角度来看，基础实验占比40%，设计型实验占比60%。

线上线下的分数分配情况：

1.线上考核共50分，其中包括：（1）学习时长，签到分数。根据学生是否按时听课，以及听课的时间长度来给定分数，满分10分。（2）考核一+考核二。线上的两次测试，考核一按照答卷准确度来评分，考核二按照实验设计的完善程度和可实施度来进行评分，每次各占10分，满分20分。（3）汇报、组内互评分数。根据小组最终的汇报完成度、报告情况以及组内分工互评给定每个人的分数，其中汇报5分、报告10分、组内互评5分，满分20分。

2.线下考核占50%，其中包括：（1）线下验证型实验分数。根据个人验证型实验数据结果来判定分数，满分20分。（2）创新型实验小组综合分数。根据小组整体实验操作情况和最终项目完成度判定，满分30分。

从实验类别角度来看分数分配情况：

基础得分共40分，包括：（1）学习时长，签到分数10分;（2）考核一分数10分;（3）线下验证型实验分数20分。设计得分共60分，包括：（1）考核二分数10分;（2）汇报、组内互评分数20分;（3）创新型实验小组综合分数30分。

（四）教师队伍要求

新的实验教学模式，要求教师能够熟练应用线上教学软件、编辑制作较为多样化的电子教学资料。同时，针对小组的讨论考核部分，由于需要每组单独进行，也会花费教师大量时间和精力，但是成果也是显著的。在线下操作课程当中，学生对初步的设计和最终项目需求等问题都比较清晰，实验过程中遇到的问题也多数能够自行解决，减少了教师在线下授课过程中的指导工作，使得学生创新型实验过程更为顺畅。

文章通过对传感器硬件实验课程的教学流程设计、学时分配设计，以及考核分配设计三方面的讨论与尝试，实现传感器独立实验课的线上线下一体化教学模式改革。新的教学模式，在实验的前期筹备学习、考核等部分都采用线上教学模式，具备较高的灵活度，学生学习不受时间、地点的限制，能够更加合理地安排时间进行实验课程的学习;在实验实操部分，调整为“考核—推进”的模式，完成上一部分考核的学生才可以进行实验室预约，进入下一部分的设备实操，减少每次进入实验教室的人数，并降低实验设备损耗，很大程度上缓解了实验排课难的问题。

参考文献：

[1]于海雁，庞杰，李晓游，等.线上线下混合式“金课”的建设与实践——以“模拟电子技术”课程为例[J].高教学刊，2020（28）：67.

[2]李静，刘伟.浅谈虚拟仪器在传感器实验教学中的应用[J].电子测试，2020（15）：98.

[3]肖传清.传感器与检测技术实验课程教学改革研究[J].电子测试，2020（13）：136.

[4]劉迷.传感器实验教学环节研究[J].信息与电脑（理论版），2020，32（14）：227.

■ 编辑∕丁俊玲

收稿日期：2020-12-20                                                          修回日期：2021-03-08

作者简介：金莹（1988—），女，辽宁大连人，大连海事大学信息科学技术学院实验师，研究方向：传感器应用、卫星导航、教育信息化。

基金项目：2020年第一批产学合作项目“基于工程教育认证下电子信息工程专业课程设计教学体系探索与改革”（202002132006）;大连海事大学教改项目“工程教育认证引领下的信号与系统实验实践系列课程重构”（2020Y34）