“传感器实验”混合式教学的探索与实践

张永华 肖新华 张 健 吴 幸

(1.华东师范大学 通信与电子工程学院,上海 200241)(2.西平县职业教育中心,西平 463900)

“传感器实验”是华东师范大学通信与电子工程学院为微电子专业开设的专业必修课,并列为学院其他专业的选修课。该课程是在学生学完“模拟电子技术”和“数字电子技术”理论及实验课,以及“传感器原理”课程的基础上,所开设的一门工程应用性非常强的专业实验课。课程以传感器原理为基础,以传感器应用为主线,内容由若干个传感器基础知识验证专题模块构成的单元和以实现传感器应用为目的的综合设计实验单元两部分构成。每个传感器基础知识验证专题模块,以围绕某一种传感器进行的性能测试组成。课程的设置不仅为配合传感器理论课的教学需要,促进学生理论与实践的结合,也着重于培养学生的动手实践能力,以及训练学生的创新思维能力。

1 混合式教学的意义

随着现代信息技术和互联网技术向教育领域的逐步深入融合,在线开放课程教学应运而生。2012年起,在线开放课程教学在全球范围内得到了快速的扩散与应用,颠覆了传统的课堂教学方式和思维,为现代教育增添了新活力[1-2]。在此基础上,兼有传统课堂教学和在线网络教学优势的线上线下混合式教学模式的出现[3-4],为实现课堂翻转起到了很好的推动作用。传统的“被动、高控制、无法顾及学生差异”的课堂教学模式,转向凸显“主动”“交互”“差异化”等教学本质和规律的新型教学方式变革的需要,使得在“传感器实验”教学活动中,探索与教学内容有机整合的线上线下混合式新型教学模式、有效地提高教学效果,显得十分重要。尤其在当下,利用笔记本、平板电脑、智能手机等电子设备,通过互联网获取信息已成为学生生活学习中的常态化行为,也为混合式教学的实施,提供了很好的环境条件。

线上线下混合式教学在“传感器实验”课中的实施,需要关注以下几个方面:

(1)学生“主动”“交互”“差异化”的学习要求。教学资源和教学手段的网络化,在满足“差异化”的基础上,即在适合于学生个体学习要求的基础上,实现学生个体的“主动”“交互”学习目标要求。

(2)提高线下课堂实验效果。实验课程的教学,着重于学生动手操作能力的训练。而“传感器实验”的每个专题实验内容又各有其特点和难点。学生在线下课堂动手实验之前,需要预先通过视频,对相关实验内容知识点进行形象上的认识,从而提高后续线下课堂动手实验操作的效果。

(3)强化对实验结果的处理分析与再认识。以线下课堂和线上视频中交叉设问的形式,引导学生反思实验,以实现学生主动地、自主地学习。

(4)发挥学生的创造性。“传感器实验”课程的综合设计环节,着重于学生对理论知识的综合运用。借助在线多媒体资料,实现理论知识的实物再现,既对学生有一定的引导,又对设计目标有所开放,并结合在线平台互动模块的应用,充分发挥学生的创造性。

2 混合式教学的设计

“传感器实验”课混合式教学的设计,围绕“以学生为中心”的理念,以学校大夏学堂网络平台为依托,以积极引导学生主动使用、方便学生使用,实现“差异化”教学为目的,搭建合理的在线学习网络平台,具体举措如下。

(1)精心完善平台PPT课件。作为实验课纲领性文件,线上PPT将方便学生课前预习、课后巩固,以利于学生主动、自主地学习。

(2)以规范学生实验操作、减少仪器损坏和避免人身安全事故为目的,精心准备仪器设备使用说明微视频和实验操作规范测试系统,使学生在走进实验室动手实验之前,通过观看微视频并完成在线测试,培养良好的操作习惯。

(3)精心制作用于基础实验教学的微视频课件,以实验专题为单元模块,实现系列化,生动形象地阐明相关专题实验的操作难点和操作要求,以利于学生在线下课堂动手实验前,通过反复观摩微视频,较快地掌握相关操作知识和技巧,从而能在有限的线下课堂时间内顺利地完成,得到实验结果,并在课后积极地处理分析实验数据,达到实验目的。

(4)以引导学生自主创新为目的,精心制作用于综合设计实验指导的微视频课件。综合设计实验视频课件包括设计软件应用讲解系列、实验室制作PCB方法系列和电子作品展示系列。这些视频课件既有所引导,又有所开放,使学生结合网络平台视频信息,在线下很好地完成以自选的某个传感器为核心的实用电子作品的设计与制作。并通过撰写设计报告,进行提炼总结,实现对传感器相关知识的再认识和创新能力的提高。

(5)以实现学生的“互动学习”为目的,完善交流板块的设计。在“问题讨论”板块,不仅设置实验内容的问题讨论,也设置关于平台微视频内容的讨论,还创造性地设置对主讲教师编写教材内容的研讨[5-6],引导学生提出修改意见。

混合式教学模式的课时安排,线下课堂面授与线上教学次数的设置,比例大概为2.5∶1,其中线上教学活动主要分散穿插安排在综合设计实验阶段。具体教学活动实施方式包括:对于线下课堂面授,采用课前线上看视频,课中提问预习情况、教师讲解教学内容/学生动手操作、点评学生作业,课后在线测试、在线讨论等;对于线上教学,采用线上看微视频、在线讨论、在线测试等。

3 混合式教学的实践

“传感器实验”课经过一个教学班混合式教学活动实践,效果十分明显。

大夏学堂网络平台统计数据显示:平均每个学生每次课的平台点击量为9.0次,远高于混合式教学模式正式实施前的4.3次。而且,在没有预先对学生设置视频学习任务的情况下,在总的网络平台点击量统计中,以微视频为主的教学资源模块部分占比达到67.18%,总数量为3991次,如图1所示。这说明网络教学平台微视频、PPT等资源适应了学生学习要求,为学生主动学习提供了很好的学习条件。

图1 网络平台内容区各板块学生访问量占比

由学生问卷调查反馈意见可知,学生观看微视频,约有2/3的学生平均看过2遍以上,这其中,有视频看过1遍的,也有最多看过5遍的。这说明,混合式教学既可以让学生线下课前做好预习,又可以在线下课堂上随看随练,还可以用于课后回顾的线上微视频资源,很好地实现了差异化教学的目的。

线上网络平台的问题讨论板块,学生也积极参与。其中“教材研讨”论坛,针对主讲教师编写的上课用教材内容进行讨论。学期末从学生发言中汇总出近10条教材修改合理化建议。该话题论坛的设置,充分调动了学生学习的积极性,也达到了教学相长的效果。

在体现“传感器实验”教学较高能力要求的综合设计环节,每个学生均独立地完成了一种传感器应用电子作品的设计和制作,电子作品展示有实用功能,成功率达到100%;且大约40%的学生在参考电路基础上进行了完善和改进,使自己制作的电子作品性能得到了改善。而此前的教学班中,此两项的数据分别为约93%和23%。这表明混合式教学模式,在实现学生实践动手能力和创新思维能力的提高方面具有明显的优势。

借助网络平台在线学习取代部分线下课堂教学的混合式教学模式,学生赞同比例达到97.37%,几乎得到了教学班上所有学生的认可。对于线上课时数的安排,汇总学生问卷调查反馈意见,如图2所示,线上学习安排次数,以4～6次为宜。

图2 期望线上课次数学生占比

4 结语

在“传感器实验”课教学中借助于在线网络平台,实行线上线下混合式教学模式,是实验课教学活动的一种革新。新的教学方式,既保留部分线下课堂学习,坚持强调对学生课堂动手做的实践训练,又借助网络平台的自主课前预习、课中学习、课后复习、互动讨论等功能,实现了学生弹性学习的要求;既调动了学生学习的主动性、积极性,又兼顾了多层次学生的需求,满足了学生“差异化”学习的要求,还达到了“互动”学习的目的。同时教材内容研讨话题的设置,使学生破除了“唯教材”心理,提高了创新自信理念,获得了教学相长的效果。