“互联网+”背景下工科实验课程混合式教学模式研究与实践

“互联网+”背景下工科实验课程混合式教学模式研究与实践

梁丽勤张宝健郭献章刘扬洪婷慧

（东北大学秦皇岛分校，河北省秦皇岛市066004）

基金项目：河北省高等教育教学改革研究与实践项目（2017GJJG235）

基于微课、翻转课堂的电学实验课程教学模式研究

摘要：“互联网+”背景下优质信息资源与教育的深度融合，为工科实验课程带来了新的机遇。面对机遇，针对以教师的“教”为主体的传统实验教学模式已经无法充分调动学生的学习主动性的问题，提出了工科实验课程混合式教学模型，并在数字电子技术实验课程中开展实践。实践结果表明混合式教学模式应用于实验课程不仅提高了学生自主学习的动力，还提高了学生的创新意识和实践能力。

关键词：互联网+；混合式教学模式；实验课程；微课；翻转课堂

1.引言

近年来，随着“互联网+”与多媒体技术的飞速发展与广泛应用，信息技术的资源优化配置和集成将互联网的优秀成果深度融合到教育体制中，各高校教育领域开始尝试将传统的课堂式实验教学与应用现代网络技术的微课、翻转课堂和虚拟实验等方式结合，形成一种混合式教学模式，以充分发挥教师的主导作用与学生的主体地位，最终达到更好的教学效果的目标。混合式学习是一种将传统课堂中师生面对面教学与数字化学习相结合的教与学的新方式，混合式教学既能发挥教师在教学过程中的引导、启发、监控等主导作用，又能体现学生在学习过程中的积极性、主动性和创造性[1]。利用“互联网+”丰富的技术手段实现慕课、翻转课堂[2]，通过新的教学模式的实施逐步引导学生从传统“填鸭式学习”向自主式学习转变。混合式教学模式革新了教师的教育理念，扩展了师生的知识范畴，激发了学生的学习兴趣，提高了师生的创新能力，解决了传统教育以教师为主体、以书本为引导的弊端，使得信息技术与教育紧密衔接，为师生的创新意识和学习能力的提高提供了一种有效的途径。如何利用“互联网+”成为实验教学改革的新常态[3]，充分发挥“互联网+”的机动、灵活和个性化的优势，将“互联网+”融入到实验教学中提升教学质量，将是今后一段时间内实验教学研究的新焦点。

工科实验教学是工科专业本科教学的重要组成部分，是理论教学的重要实践补充，良好的实验教学可以培养学生独立思考、解决问题的能力和创新能力。数字电子技术实验课是电学相关专业学生接触最早的专业相关的实验课程之一，面向对象是本科二年级学生，这些学生首次接触专业基础课，专业知识学习不深入，在这个阶段通过一系列的实践能力训练以提高学生创新意识和创新能力，为学生进入高年级专业课学习、参加专业创新竞赛奠定良好的基础。

因此，在工科实验课程中探索混合式教学模式，不仅可以加强实验的教学效果，更能够提高学生创新意识和创新能力。

2.混合式教学在实践类课程的应用现状

混合式教学模式在实践类课程中的应用并不广泛，主要受实验设备和场所的限制，早期在经济学、管理学等实验课程中实践[4]，2016年开始在英语、物理等实验课程中实践[5,6,7,8]。以上尝试和实践均取得了较好的课堂效果，促进了学生自主学习、动手能力以及创新能力的提升,将学生的创新精神与实践能力培养落到实处。但目前,混合式教学模式在工科专业基础课程实验中研究与实践的较少,还未形成科学、系统的体系研究，对教学效果的促进作用未全部彰显。

3.混合式教学在数字电子实验课中的研究与实践

工科实验课程混合式教学模式是一项系统性的工程，不仅包括课上教与学的环节，还包括教师课前准备、学生课前准备及课后反馈等。教学模型设计主要分为四个模块：教师课前模块、学生课前模块、课上互动模块和课后反馈模块。

1)教师课前模块，是指教师在课前按照实验要求设计实验方案，预做实验，做好实验的准备工作并将本次实验课的理论、实验方法、实验要求及主要仪器使用的注意事项等内容，录制成微课，通过QQ群，微信群或其他平台等方式发放给学生。

2)学生课前模块，是指学生在课前结合老师下发的微课、教材，通过查询资料、讨论等方式完成实验课电路图的设计与仿真，为实验课做好充分的预习工作。在学生课前模块中还包括教师对学生线上的答疑工作，使学生在遇到问题时及时与老师沟通交流，最终为实验的顺利开展奠定理论基础。

3)课上互动模块，是指老师通过提问方式了解学生仪器使用规范和知识点掌握情况；通过学生介绍电路设计思路和教师检查实验报告中的电路图，了解学生实验的预习准备情况；通过教师点评，使学生对实验设计的思路等更加清晰、明确；通过重点提示，提醒学生实验仪器重点需要注意的事项，避免损坏仪器和实验失败情况的发生。

4)课后反馈模块，学生、教师分别通过实验过程评估是否达到预测的实验目的，教师通过教学反思对实验设计、教学过程的设计、学生在实验中出现的问题等进行深入思考，并将反馈及反思的情况应用于下一轮实验的开展和设计。

4.实施效果

数字电子实验室在一年的混合式教学模式尝试中，通过老师课堂观察、学生课后反馈及后续跟踪了解，得出混合式教学模式在数字电子技术实验课程中取得了良好的效果。主要体现在：

1)学生预习的主动性明显加强。课前发放的微课，使学生对实验课的目的、要求、实验仪器有了一定的了解，为了完成课堂中的教师提问、电路设计图等任务，主动加强对相关知识的预习、查阅资料文献并将设计的电路图在Multisim仿真软件中仿真实现等准备，对于遇到的各种问题还可以通过微信、QQ等现代通讯方式，得到老师一对一的指导，大大提高了预习的主动性和效果。

2)教师在课堂中讲授的内容更有侧重性。教师通过课堂提问，了解学生预习的情况，对学生掌握的比较好的实验内容可以一带而过，对学生觉得难理解、注意事项较多的内容可以详细介绍。例如在首次实验中包含的仪器使用介绍往往占用大量的上课时间，学生由于对仪器比较陌生，即使讲授的如何具体详细也经常发生仪器操作失误，进而导致实验失败甚至损坏设备的情况。相反，混合式教学模式实施后，学生已经通过微课，在视觉上对仪器设备有了一定的认识，并对仪器使用规范等重要信息可多次观看。在课上环节，教师通过提问方式，了解具体哪些仪器使用规范已经掌握、哪些还不太深刻，可以有针对性、有重点的介绍相关的知识，减少了讲解时间的同时提高了学生听课的效果，实验成功率和设备的完好率都有较大的提高。因此，教师课堂讲授内容随着不同专业，甚至不同班级的具体情况，详略不一、更具针对性和侧重性。

3)学生课上实验效率大大提高。由于学生课前充分的预习，课堂中老师的提问、学生介绍实验电路等设计思路、教师点评等互动环节，学生对实验过程的操作更加的得心应手，实验内容的完成更加有目的性，减少了误操作的概率和频次，实验的过程很顺利，缩短了完成时间，提高了实验效率。

4)学生的电路设计能力、创新意识和实践能力得到了进一步的提高。区别于往年的电路连接实验，学生通过课前电路设计、小组讨论、仿真实验和课堂中的电路思路设计介绍、实验实际操作等，掌握了基本的电路设计的思路和步骤。例如在计数器实验中，要求学生完成十六进制到六进制和十进制的转换及两位74LS190芯片组成的加法计数器。传统的教学模式下，教师将设计好的参考电路告诉学生，大多数学生会按照参考电路直接连接导线，验证参考电路的正确性。混合式教学模式下，教师并未给出参考电路，学生在实验时已经将仿真通过的自行设计的电路设计完成，在课上与同学和老师进行设计思路的交流。通过学生介绍、老师点评，对计数器的功能更加熟悉，真正达到了实验课程锻炼学生实践与操作能力的目标。在进入三年级后，学生参与创新类的竞赛积极性明显提高，并在国家级电子类创新大赛中多次获奖，其中学生完成的“self-control”安全节能插座在“神雾杯”第十届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中获奖。

综上所述，从授课情况、学生学习情况、学生自身能力培养等多方面来看，在数字电子技术实验课程中引入混合式教学模式取得了良好的教学效果。

5.结束语

在“互联网+”背景下，教师如何利用网络上海量的信息资源，改革实验教学模式，提高学生的学习效率和效果，是实验教学改革的核心问题之一。混合式教学在数字电子技术课程中的应用，打破了以往教师讲授实验内容和操作步骤为主，学生按步骤机械模仿验证实验结果的教学模式，发挥了学生在学习过程中的主体地位，为工科实验教学模式改革进行了有益探索。但实践中也发现，学生课堂效率提高后，对实验内容的质量和数量有了更高的需求；微课录制的内容范围和多媒体效果影响着学生理解实验内容的程度等，这些都是需要实验教师和管理人员进一步研究和探索的。混合式教学模式中的微课、翻转课堂等与传统教学模式的进一步结合，充分发挥学生主观能动性，使学生从原来讲台下被动接受知识的“观众”变为主动探索新知识的“主动者”，最终达到在实验课中巩固理论知识、锻炼设计电路的能力、培养创新实践意识的目标。

参考文献

[1]何克抗.从BlendingLearning看教育技术理论的新发展（上）[J].电化教育研究,2004(3).

[2]张明，郭小燕．“互联网+”时代新型教育教学模式的研究与启示——微课、慕课、翻转课堂[J]．电脑知识与技术，2015，(12)：167-171．

[3]颜正恕，徐济惠．线上线下一体化“互联网+”个性化教学模式研究[J]．中国职业技术教育，2016，(5)：74-78．

[4]王利,黄文武.经管类实验教学中混合式学习模式的应用探讨[J].实验技术与管理,2011,28(1):121-124.

[5]李帅,刘洋,程瑛琨等.网络环境下“生物学实验”混合式教学模式的改革研究[J].创新教育研究,2016,4(3):149-153.

[6]吴庆州,王涛.“互联网+”背景下物理实验混合式教学模式的构建[J].兰州教育学院学报,2016,32(12):111-112.

[7]曹显莹，曲阳．基于慕课模式的大学物理实验教学改革与创新[J]．物理实验，2016，(5)：25-28．

[8]程少云,杨芳.基于移动终端云班课+SPOC的大学英语混合式教学实验研究[J].实验技术与管理,2017,34(05):183-188+214.