金瑩 胡青 吳子春
摘? ? 要:傳統(tǒng)的高校傳感器實驗教學對開設的時間、地點都有一定的局限性。文章探討了一種線上線下相結(jié)合的教學模式,通過“考核—推進”的一體化教學模式,將原本需要學生在實驗室完成的基礎操作和知識點學習,通過線上教學、知識點考核、給定課題、線上討論的過程來代替,縮短實驗室授課時長;線下課程著重在具體操作部分,增加實驗教學的靈活度,降低設備損耗比率,合理化實驗室利用率,提高學生學習效率。
關(guān)鍵詞:傳感器;線上線下一體化;實驗教學改革
中圖分類號:G640? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? 文章編號:1002-4107(2022)01-0079-02
“傳感器設備與應用”實驗課程在加強理論知識理解的基礎上,提高學生動手能力,培養(yǎng)分析問題和應用所學知識解決實際問題的綜合能力,體現(xiàn)出較強的實踐性。該課程使學生掌握了常用傳感器的特性及其應用電路的設計、調(diào)試方法,加深理解傳感器基本理論知識,加強傳感器綜合應用能力。
文章通過對線上教學與線下操作一體化教學模式的設計與探討,在保證課程教學目標的基礎上,實現(xiàn)上課時間、地點的靈活性,達到減輕實驗室排課壓力、協(xié)調(diào)學生上課時間飽和度,降低設備損耗度等目的。
一、教學模式改革的必要性
(一)硬件實驗現(xiàn)狀
以大連海事大學為例,為響應專業(yè)認證標準,將原本的“傳感器”理論基礎課中配套的課內(nèi)實驗,全部提煉出來獨立設課,并增加了具有工程性的創(chuàng)新型實驗。這不僅僅是學時和實驗難度的增加,同時也增加了硬件實驗設備的使用比率。
經(jīng)過多方調(diào)研,修改教學內(nèi)容,初期改革實驗室啟用LabView軟件,將部分驗證型實操實驗修改為仿真實驗,但是這種模式也只是在一定程度上減小了硬件損耗。
(二)面臨的問題
大連海事大學的“傳感器設備與應用”獨立實驗是一門專業(yè)限選課程,共30學時,面向3個專業(yè)約300名學生開設,每年的選課人數(shù),可達到270人左右。而在學校配備的傳感器實驗室中,因為設備儀器體積較大,僅能容納30臺傳感器操作臺。據(jù)了解,一般高校所配備的傳感器實驗室也多是50臺以內(nèi)的容量。
獨立設課的實驗實踐類課程,如果讓教務處統(tǒng)一排課,會將學時嚴格按照一節(jié)課兩學時的進度劃分,不利于實驗課程在具體實施過程中的進度調(diào)整。一般除配合理論課程進度設置的課內(nèi)實驗外,其余獨立設課實驗,大連海事大學電子信息工程系均采用自主排課的方式進行實驗安排。另外,由于學生課業(yè)緊張,空閑時間較難統(tǒng)一,因此需要更加靈活的授課方式,在正常情況下,能夠最大程度地減輕排課難度與設備損耗度,疫情時,可以最大程度地保證教學進度,減少學生返校后大批量集中補課所面臨的時間難以協(xié)調(diào)的問題。
二、設計與探討
(一)課程教學流程設計
將獨立設課實驗安排在理論課結(jié)束之后,學生在理論知識點都掌握的基礎上,再進行實驗課程,不但能夠更好地復習理論基礎知識,還可以整合知識體系脈絡,加強整體應用認知。
1.線上授課與前期準備。教師先通過線上教學軟件進行線上教學,詳細講述4個驗證型實驗的實驗原理和操作步驟,并列出創(chuàng)新設計型實驗的選題、需求和可提供設備等內(nèi)容。課后教師會在校內(nèi)BB課堂平臺為學生提供驗證型實驗操作視頻。學生通過觀看視頻以及回放線上課程,學習掌握驗證型實驗操作步驟,并按照學號分組進行設計型實驗方案的討論與制定,完成實驗前期學習準備。
2.針對實驗原理與步驟進行網(wǎng)上測驗。教師采用雨課堂答題模式,對驗證型實驗的原理與操作步驟進行理論考核,考核不通過的學生需要重復第一階段線上授課與前期準備的學習。
3.開放實驗室進行驗證型實驗操作。前期考核通過的學生可以預約實驗室,進行驗證型實驗。
4.以小組為單位,給出創(chuàng)新型實驗設計方案。驗證型實驗全部完成的小組,可以進入創(chuàng)新型實驗階段。該部分采用線上會議模式,以組為單位對設計型實驗的方案進行闡述,包括整體構(gòu)思、組內(nèi)工作分配、原理圖、元器件需求等。
5.進行創(chuàng)新型實驗。設計方案合理的小組,通過提前預約,進實驗室進行實物操作。
6.整理數(shù)據(jù),進行驗收匯報以及報告書寫。創(chuàng)新型實驗結(jié)果合格后,該小組成員可以進行后期的數(shù)據(jù)整理和報告書寫工作,這部分內(nèi)容課下完成,不占用實驗室。當全部小組完成,或到截止時間后,教師使用線上教學軟件,以學生發(fā)言的模式,全班公開匯報考核。
實驗整體流程采用“考核—推進”的模式,每階段學習之后,都安排考核,考核通過后才可以進行下一階段的學習。在這個過程中,最終考核設有截止時間,實驗室開放使用,專人專位,實驗室配備監(jiān)控和助教協(xié)同實驗教師進行開放管理。
(二)課程學時分配設計
原來30學時的實驗,共分為兩大部分,4個驗證型實驗共8學時,1個創(chuàng)新設計型實驗22學時?,F(xiàn)將30學時的實驗室操作課程修改為線上教學、考核、線下實際操作的一體化教學模式。
1.線上教學10學時包括: (1)2學時線上理論學習。教師采取線上授課模式,對重難點進行講解答疑。(2)4學時線上討論學習。教師為學生提供學習資料、操作視頻、教學回放,要求學生課下自行完成。(3)1學時線上考核一。采取線上答卷模式,對驗證型實驗進行實驗原理與操作步驟的理論性考核。(4)1學時線上考核二。采用線上會議模式,分組對創(chuàng)新型實驗進行設計方案考核。(5)2學時線上匯報考核。采用線上授課模式,全班統(tǒng)一進行匯報考核。
2.線下操作20學時包括:(1)4學時線下仿真實驗。通過考核一的學生,預約進入實驗室進行實驗。(2)16學時線下設備操作。通過考核二的小組,預約進入實驗室進行實驗。
(三)課程考核分配設計
經(jīng)過修改后的教學模式,分為線上和線下兩部分,該門課程為考查課,對最終的實驗課程分數(shù)判定做了分化設計。實驗總分為100分。從線上線下角度考慮,分數(shù)分配各占50%;而從實驗類別占比角度來看,基礎實驗占比40%,設計型實驗占比60%。
線上線下的分數(shù)分配情況:
1.線上考核共50分,其中包括:(1)學習時長,簽到分數(shù)。根據(jù)學生是否按時聽課,以及聽課的時間長度來給定分數(shù),滿分10分。(2)考核一+考核二。線上的兩次測試,考核一按照答卷準確度來評分,考核二按照實驗設計的完善程度和可實施度來進行評分,每次各占10分,滿分20分。(3)匯報、組內(nèi)互評分數(shù)。根據(jù)小組最終的匯報完成度、報告情況以及組內(nèi)分工互評給定每個人的分數(shù),其中匯報5分、報告10分、組內(nèi)互評5分,滿分20分。
2.線下考核占50%,其中包括:(1)線下驗證型實驗分數(shù)。根據(jù)個人驗證型實驗數(shù)據(jù)結(jié)果來判定分數(shù),滿分20分。(2)創(chuàng)新型實驗小組綜合分數(shù)。根據(jù)小組整體實驗操作情況和最終項目完成度判定,滿分30分。
從實驗類別角度來看分數(shù)分配情況:
基礎得分共40分,包括:(1)學習時長,簽到分數(shù)10分;(2)考核一分數(shù)10分;(3)線下驗證型實驗分數(shù)20分。設計得分共60分,包括:(1)考核二分數(shù)10分;(2)匯報、組內(nèi)互評分數(shù)20分;(3)創(chuàng)新型實驗小組綜合分數(shù)30分。
(四)教師隊伍要求
新的實驗教學模式,要求教師能夠熟練應用線上教學軟件、編輯制作較為多樣化的電子教學資料。同時,針對小組的討論考核部分,由于需要每組單獨進行,也會花費教師大量時間和精力,但是成果也是顯著的。在線下操作課程當中,學生對初步的設計和最終項目需求等問題都比較清晰,實驗過程中遇到的問題也多數(shù)能夠自行解決,減少了教師在線下授課過程中的指導工作,使得學生創(chuàng)新型實驗過程更為順暢。
文章通過對傳感器硬件實驗課程的教學流程設計、學時分配設計,以及考核分配設計三方面的討論與嘗試,實現(xiàn)傳感器獨立實驗課的線上線下一體化教學模式改革。新的教學模式,在實驗的前期籌備學習、考核等部分都采用線上教學模式,具備較高的靈活度,學生學習不受時間、地點的限制,能夠更加合理地安排時間進行實驗課程的學習;在實驗實操部分,調(diào)整為“考核—推進”的模式,完成上一部分考核的學生才可以進行實驗室預約,進入下一部分的設備實操,減少每次進入實驗教室的人數(shù),并降低實驗設備損耗,很大程度上緩解了實驗排課難的問題。
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■ 編輯∕丁俊玲
收稿日期:2020-12-20? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期:2021-03-08
作者簡介:金瑩(1988—),女,遼寧大連人,大連海事大學信息科學技術(shù)學院實驗師,研究方向:傳感器應用、衛(wèi)星導航、教育信息化。
基金項目:2020年第一批產(chǎn)學合作項目“基于工程教育認證下電子信息工程專業(yè)課程設計教學體系探索與改革”(202002132006);大連海事大學教改項目“工程教育認證引領下的信號與系統(tǒng)實驗實踐系列課程重構(gòu)”(2020Y34)