粟世瑋 王凌云 王輝 郭攀鋒
摘 要:圍繞“新工科”的建設目標,有必要探索一種混合式學習策略,以綜合兼顧并充分發(fā)揮傳統(tǒng)課堂和互聯(lián)網的優(yōu)勢。對電類專業(yè)基礎課程的部分或全部內容實施傳統(tǒng)教學或翻轉課堂的混合教學模式,能充分發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用,調動學生學習的主動性和培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性,同時通過科技創(chuàng)新活動、綜合作業(yè)、學科競賽、創(chuàng)新工程實踐等環(huán)節(jié),實現(xiàn)跨學科交叉融合,有利于培養(yǎng)工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才。
關鍵詞:新工科;混合式學習;翻轉課堂;創(chuàng)新能力
作者簡介:粟世瑋,三峽大學電氣與新能源學院副教授、碩士生導師;王凌云、王輝、郭攀鋒,三峽大學電氣與新能源學院。(湖北 宜昌 443002)
基金項目:本文系三峽大學教學研究項目“新工科背景下提升工程創(chuàng)新能力的混合式學習策略研究——以電類專業(yè)基礎課為例”(編號:J2018011)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2018)32-0101-03
當前,在地方高校的傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)中,仍然是重理論輕實踐,跨學科交叉融合不夠,學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等方面的培養(yǎng)都受到了很大限制;且現(xiàn)有的實踐教學環(huán)節(jié)大都還是傳統(tǒng)的驗證性實驗,實驗學時也在逐年遞減,學生大多是保留跟隨性學習習慣,極大限制了其創(chuàng)新性思維能力培養(yǎng),阻礙了人才培養(yǎng)質量的提高。隨著網絡化、智能化、服務化、協(xié)同化的“互聯(lián)網+”新經濟形態(tài)的形成和發(fā)展,為綜合兼顧并充分發(fā)揮傳統(tǒng)課堂和互聯(lián)網二者的優(yōu)勢,學界借助中國大學MOOC這一大規(guī)模網絡平臺,探索出了一種混合式學習策略。本文以我校電類專業(yè)基礎課程為對象,實施混合式教學,充分發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用,從工程實踐技術、理解評估判斷、創(chuàng)新創(chuàng)造、團隊協(xié)作以及領導力等方面相關能力對學生進行開發(fā)和訓練,本文就此展開論述。
一、電類專業(yè)基礎課程的混合式學習策略
電類相關專業(yè)所涉及的專業(yè)基礎課包括“電路原理”“模擬電子技術”“數(shù)字電子技術專業(yè)核心課程和電路實驗”“電子實驗”“電子系統(tǒng)綜合作業(yè)”等課程。這些課程彼此關聯(lián),承前啟后,彼此又有交叉,課程體系如圖1所示。這些課程在專業(yè)培養(yǎng)中起著承上啟下的重要作用,也是培養(yǎng)學生工程和創(chuàng)新能力的基礎。這是在“新工科”背景下,結合工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標,將基礎課程彼此關聯(lián)起來,整合課程資源,采取混合式學習教學模式,共享優(yōu)質教學資源、調動學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性,從而實現(xiàn)高效且優(yōu)質的教學的有益探索。
所謂混合式學習,就是將面對面學習和在線學習模式有機地整合,在教學上采用不同的媒體與信息傳遞方式進行學習,最終達到效果最優(yōu)化。學生可以根據(jù)自身的學習進度,選擇相應的工具、技術、媒體、教材、設備等進行自主學習。根據(jù)我院學生的培養(yǎng)目標及現(xiàn)有的教學資源,制定混合式學習策略如圖2所示。
如圖2所示,可以通過中國大學慕課網或者其他網絡平臺實現(xiàn)線上學習并完成單元測試,引導學生完成課程內容的預習和復習,并搜集學生在利用網絡學習過程中遇到的問題,在課堂上進行輔導;對重點、難點內容實施翻轉課堂或專題討論的教學方式,學生分組討論并完成備課、授課,組與組之間互評,教師負責點評與總結。此外,還可以利用我校自主的網絡平臺——求索學堂,輔助傳統(tǒng)理論課程內容的教學。在實踐環(huán)節(jié),電路實驗和電子實驗等基礎實驗能讓學生對儀器設備、電路元件等有基礎認識,而電子系統(tǒng)綜合作業(yè)則分別從文獻查閱及應用、綜合應用基礎理論知識的能力、團隊協(xié)作及計算機仿真和電路設計等方面能力對學生進行培養(yǎng)及提升。
二、電類專業(yè)基礎課程混合式學習方案
在混合式學習策略下,電類專業(yè)基礎課程的教學將從以下五個方面開展實施,即課前教學目標分析、課前學習內容分析、課上學習活動設計、課外學習延伸和課后學習評價。課程的學習方案如圖3所示。
1.課前教學目標分析??紤]到線上學習方式的交互性不足,為了確保教學效果的實現(xiàn),增加師生之間的交流互動,按照將電路、電子技術基礎以及相關的實驗課程的教學大綱,對照培養(yǎng)方案上的目標要求,對課程的每一章、每一節(jié)和每個知識點進行目標分析,確定好各個部分的目標,并選定各個知識點的學習模式(課堂講授、自學或翻轉課堂)。
2.課前學習內容分析。學習內容是要求學生學習時應掌握的基本知識和基本技能。學習內容包括課堂內容、模塊內容、單元內容和具體的知識點內容。為了適應混合式教學模式,課程組成員通過調研對比,根據(jù)我校實際,找到合適的線上資源,根據(jù)培養(yǎng)目標選擇合適的學習內容。
3.課上學習活動設計。學習活動是教學最重要的組成部分,設計課堂學習活動的成功與否直接關系著教學質量的高低,因此做好課上學習活動設計是教學當中最重要的環(huán)節(jié)。在專業(yè)核心基礎課程(包括電路、模擬電子技術和數(shù)字電子技術)的學習中,學習活動可以采取教師講授為主、師生協(xié)同、學生協(xié)同、學生自學、師生問答、分組討論、總結匯報等方式。究竟采取哪種學習活動,取決于章節(jié)教學內容的重要性、章節(jié)內容的難易、教學目標的要求和學習者當天的精神狀態(tài)。在專業(yè)拓展課程(包括電路實驗、電子實驗和電子系統(tǒng)綜合作業(yè))教學中,通過電路實驗和電子實驗要求學生能正確使用電壓表、電流表、功率表、萬用表及常用的一些電工設備;學會使用示波器、信號發(fā)生器、晶體管穩(wěn)壓電源、晶體管毫伏表;掌握基本的測量技術,具有查閱電子器件手冊的能力;同時能按電路圖連接實驗線路和合理布線,初步具有分析、尋找和排除常見故障的能力,并能根據(jù)實驗任務確定實驗方案,選擇合適元器件設計線路的初步能力。電子系統(tǒng)綜合作業(yè)則是綜合了以上基礎課程教學內容,由指導老師給定探索性、實踐性和整體性較強的研究課題或工程項目,學生選用常用電路元件或通用的集成電路完成設計,并用仿真工具對所設計的電路進行仿真驗證,最后進行實物的制作調試。綜合作業(yè)能有效地將知識、能力、素質進行融合,在問題導向、案例導向、成果導向的驅使下,既能提高學生的實踐動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和加強團隊協(xié)作能力,還能使學生掌握信息獲取、處理的基本理論和應用的一般方法,具有設計、集成、應用及計算機模擬信息系統(tǒng)的基本能力。
4.課外學習延伸。在專業(yè)核心基礎課程(理論課程)的教學中,考慮到學時的壓縮,結合新的人才培養(yǎng)方案,為讓學生能夠將數(shù)學和物理等自然科學、工程基礎知識、相關領域專業(yè)知識用于解決復雜工程問題、能夠基于科學原理并采用科學方法,對電力系統(tǒng)復雜工程問題進行研究、能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員或負責人的角色、能夠就本專業(yè)復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流,除了理論知識的學習外,還將增加以下的課外環(huán)節(jié):
(1)電路仿真及分析。要求學生自學Matlab、Pspice或Multisim等電路仿真軟件,對比較抽象、難于理解的課程內容自行做電路仿真,幫助學生明確系統(tǒng)的性能指標并適當調整各項參數(shù),更準確地分析電路的工作狀況。如在電路課程中關于二階電路的時域分析、網絡的幅頻特性等課程內容時,布置課外作業(yè),讓學生應用仿真軟件對所學的電路進行仿真并分析,寫出分析報告;在模擬電子技術課程中,針對阻容耦合負反饋放大電路、集成運放構成波形產生電路等進行仿真并分析,并寫出報告;在數(shù)字電子技術基礎課程中,分別要求學生對組合邏輯電路和時序邏輯電路進行仿真并分析。并將此項學習納入平時成績的考核。這不僅能提升學生的實踐動手能力,同時為后續(xù)的電子系統(tǒng)綜合作業(yè)打好基礎。
(2)資料收集與整理。在學時大量壓縮的背景下,課程內容無法全部講授,因此將部分內容引導學生自學,如電路課程中關于濾波器、諧振電路的頻率特性、回轉器和負阻抗變換器;電子技術基礎課程中關于特殊二極管、集成穩(wěn)壓電源等內容。給出幾個關鍵詞,學生通過查閱相關文獻,并以報告的形式作為學習成果上交或者給出幾個討論題,學生課后收集資料,分組討論,在課堂上交流。納入平時成績的考核。這樣不僅能解決學時短缺的問題,還能指導學生結合課程相關的內容撰寫科研論文,同時還能增強學生的文獻檢索能力和自學能力。此外,嘗試引進“創(chuàng)新工程實踐”這一MOOC課程,讓學生盡快了解和掌握原始創(chuàng)新的方法和實踐過程,投身到原始創(chuàng)新中來,培養(yǎng)一批有原始創(chuàng)新能力并充滿原始創(chuàng)新激情的人才。
5.課程考核。課程考核注重平時各個教學環(huán)節(jié)中學生的表現(xiàn),總評成績按平時成績(50%)與終期考核(50%)的標準進行折合。其中平時成績由線上作業(yè)、線下作業(yè)、互動討論和課堂考勤四個部分組成。各自所占比例如表1所示,這種混合式學習方式不僅可以幫助老師隨時跟蹤學生學習情況、靈活地調整課程進度;更可以最大限度地為學生提供實體課程般的學習體驗、保持學生的課程參與度。
綜上所述,將混合式學習策略應用到電類專業(yè)基礎課程的學習中,將名師課堂引入學校,充分利用現(xiàn)有的優(yōu)質資源,并通過基礎實驗、電子系統(tǒng)綜合作業(yè)等環(huán)節(jié),結合多元化、混合的教學模式、多樣化的考核標準,校外優(yōu)質資源的有效利用,校內老師的引導、啟發(fā)、監(jiān)控和考核,從理論到實踐,從校內到校外,豐富了學生的專業(yè)知識,訓練文獻檢索及綜述能力,提高了團隊協(xié)作等能力,從而實現(xiàn)跨學科知識和思維模式的交叉整合,提升學生們的國際視野和跨學科整合能力,為未來承擔新工科和新工程建設發(fā)展重任奠定良好基礎。
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責任編輯 陳 莉