慕課時代下實驗室實時互動教學(xué)平臺建設(shè)實踐研究

張建新+張今朝+王慶泉+胡紅生

摘 要：本文分析了慕課時代下實驗室實時互動教學(xué)平臺建設(shè)的理論價值和實踐意義，指出了目前現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺用于實驗室的弊端，最后結(jié)合嘉興學(xué)院電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺的建設(shè)提出幾點教學(xué)模式的改進(jìn)與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：慕課；實驗教學(xué)；互動教學(xué)平臺

中圖分類號：TP311.56 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2015）21-0076-04

慕課（MOOC）興起于2012年，慕課的意思是大規(guī)模開放在線課程。迄今為止，已經(jīng)有十幾所世界著名大學(xué)參與其中。參與者發(fā)布的課程，不是傳統(tǒng)的面對面教授課程，而是發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)課程。學(xué)習(xí)者上課不受地點局限，無論你身在何處，只需要一臺聯(lián)網(wǎng)電腦，就可以享受世界一流大學(xué)的課程[1][2]。

隨著慕課提供越來越多的優(yōu)質(zhì)免費課程，高等教育的教學(xué)模式受到前所未有的沖擊。大學(xué)不再是高等教育唯一的提供者，大學(xué)應(yīng)該盡快做出相應(yīng)調(diào)整，適應(yīng)慕課時代，實現(xiàn)“開放”“共享”的共同進(jìn)步。尤其是電氣工程、機械工程等緊需工科課程，電子教案、教學(xué)動畫、講課視頻等優(yōu)秀的教學(xué)資源應(yīng)該共享于社會，服務(wù)于社會。而對于該類工科課程所涉及的實驗課程，受實驗條件所限，很難達(dá)到共享的效果。那么，工科實驗課程將如何面對慕課時代做出調(diào)整呢？在應(yīng)對高等教育國際化的進(jìn)程中，建立開放性、共享性互動教學(xué)平臺，是解決實驗教學(xué)資源集約化的主要途徑[3][4]。

一、實驗室實時互動教學(xué)平臺的理論價值與實踐意義

實驗教學(xué)是工科學(xué)生獲取知識必不可少的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)工科學(xué)生動手能力的重要手段。而目前開設(shè)的實驗教學(xué)受制于多種因素，不可能實現(xiàn)面對社會開放。例如昂貴實驗設(shè)備的維護(hù)、實驗耗材消耗嚴(yán)重、實驗室正常課程的運行管理等。借助網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)建設(shè)實驗室實時互動教學(xué)平臺，不僅能夠保證正常實驗教學(xué)的順利進(jìn)行、提高教學(xué)質(zhì)量，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)實驗課程對非本校社會生源的共享。

實驗室實時互動教學(xué)平臺的建設(shè)理念是，結(jié)合慕課理念充分利用實驗室資源建設(shè)一個開放、互動、共享的實驗教學(xué)平臺。一方面，促進(jìn)實驗教學(xué)改革、提升教學(xué)質(zhì)量，更好地實現(xiàn)應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)目標(biāo)；另一方面，讓社會生源能夠間接地參與實驗課程，最大限度地實現(xiàn)實驗室教學(xué)資源的共享?；舅悸肥窃谛畔⒓夹g(shù)、傳播技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展綜合影響國際教育的大背景下，以開放性在線課程為平臺，對實驗課程進(jìn)行全面的綜合改革，建設(shè)與慕課相適應(yīng)的實驗教學(xué)資源，以滿足實驗教學(xué)開放性在線課程的要求，滿足工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

二、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺用于實驗室的弊端

近些年，網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺得到了迅猛發(fā)展，也得到了高校教師和管理者的認(rèn)同，給高等教育帶來了很多新鮮嘗試和便利。[5]-[7]但是，現(xiàn)有的教學(xué)平臺主要是針對理論課堂，直接應(yīng)用于實驗室教學(xué)，則暴露出很多弊端[8][9]。

1.現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺無法實現(xiàn)對社會生源的共享

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺只能針對本校師生使用，需要師生賬號才能登錄。對于并非本校學(xué)生、有學(xué)習(xí)意愿的社會生源，是無法登錄使用的。這些社會生源可能是沒有開設(shè)實驗課程的他校在校生、未經(jīng)培訓(xùn)的從業(yè)工程師、自學(xué)從業(yè)工程師、轉(zhuǎn)專業(yè)從業(yè)工程師。他們一般具有一定的理論和實踐基礎(chǔ)，但是缺乏專業(yè)的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)指導(dǎo)。他們對實驗課程的需求遠(yuǎn)大于理論課程。對這些社會生源來說，實驗室互動教學(xué)平臺的開放，無疑是幫助他們開通了自學(xué)路上的快速通道。

2.現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺硬件條件不足

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺功能上主要體現(xiàn)在課程內(nèi)容的發(fā)布上，借助網(wǎng)絡(luò)作為一種信息傳遞的載體，并沒有實現(xiàn)真正的教學(xué)互動功能。實驗室教學(xué)平臺的功能要求不僅是發(fā)布課程內(nèi)容，還要求視頻信息、語音信息、文字信息的實時互動。因此，實驗室教學(xué)平臺要求更高的硬件條件，實驗室里必須配置音頻和視頻設(shè)備，例如高清攝像頭、高清顯示屏、話筒、音響等。除此之外，還要解決網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、系統(tǒng)兼容性、可靠性等問題。

3.現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺無法實現(xiàn)實時互動

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)平臺的互動效果延遲嚴(yán)重。例如Blackboard平臺提供的互動方式包括“發(fā)帖跟帖”和“發(fā)郵件”兩種[10]。這樣的互動主要是在理論課結(jié)束后分散的課余時間進(jìn)行的，在時間上有嚴(yán)重的滯后延遲。延遲的互動會導(dǎo)致問題不能及時反饋解決，最終導(dǎo)致師生互動興趣消失。電氣工程實驗課程多安排為4課時連上的大課，實驗室教學(xué)平臺要求的是集中時間段的課內(nèi)互動、實時互動。師生之間更多的處于 “在線等”“秒回”的狀態(tài)。因此，實驗室教學(xué)平臺需要開發(fā)一個實用、便捷的實時通訊模塊。而且，在通訊方式上不能簡單地依靠文字通訊，還要開發(fā)更高效的語音通訊。

三、電氣工程實驗室實時互動教學(xué)模式的實踐

嘉興學(xué)院電氣工程實驗室在2014年與上海庚商網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有限公司合作，共同開發(fā)了“電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺”。旨在充分借助多媒體資源和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行實驗室互動教學(xué)。實驗室實時互動教學(xué)模式就是把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于實驗教學(xué)中，使學(xué)生在教師指導(dǎo)下，借助網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)創(chuàng)造的網(wǎng)絡(luò)氛圍進(jìn)行個別學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、多向互動、多維反饋、多元發(fā)展。

電氣工程實驗室是電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)實踐能力的基礎(chǔ)實驗室，能夠提供電氣專業(yè)的實驗課程，包括電力電子技術(shù)、電機控制、繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)控制等。通過該類實驗課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)電氣專業(yè)所需要的高素質(zhì)技能型人才。在電氣工程實驗室的實驗教學(xué)活動中，“電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺”的具體實施主要體現(xiàn)為以下幾點教學(xué)模式的改進(jìn)和創(chuàng)新。

1.允許社會生源加入實驗室教學(xué)平臺

非本校的社會生源可以通過申請、注冊以“慕課生”的身份進(jìn)入實驗室教學(xué)平臺。慕課生可以免費享受教學(xué)視頻、實驗設(shè)備介紹等教學(xué)資源。更重要的是，慕課生可以根據(jù)實驗室提供的《實驗課程安排進(jìn)行表》預(yù)約進(jìn)入電氣實驗室的某一課程，實時在線參觀整個教學(xué)過程。也就是說，在時間上，慕課生與在校師生是同時進(jìn)入實驗室課程的。進(jìn)入課程后，慕課生可以選擇“教師視角”或者“學(xué)生視角”進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。通過“教師視角”，慕課生能夠看到教師講解、示范、指導(dǎo)學(xué)生操作等教師動作。通過“學(xué)生視角”，慕課生能夠看到某位學(xué)生的具體實驗操作，包括可能出現(xiàn)的錯誤及解決錯誤的方法。“教師視角”和“學(xué)生視角”可以隨時切換，或者同屏顯示。慕課生之間可以通過平臺互動，也可以向助教提問，但是不能干預(yù)實驗課堂。實驗室教學(xué)平臺能夠給沒有實驗條件的社會生源帶來身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。慕課生的訪問模式如圖1所示。

2.視頻互動模式

在以往實驗教學(xué)過程中的教師示范環(huán)節(jié)，全部學(xué)生擁擠在教師示范實驗臺，學(xué)生很難看清教師的每一個細(xì)節(jié)步驟。實驗室教學(xué)平臺要求在教師示范實驗臺配置高清攝像頭，在學(xué)生座位配置高清顯示屏。通過實驗室教學(xué)平臺，將教師的攝像信息實時傳遞給每一個學(xué)生的顯示屏。這樣，學(xué)生坐在自己的座位上就能清楚地看到教師的示范實驗，每位學(xué)生都有一個屬于自己的“專屬示范教師”，如圖2所示。在電氣實驗課程中經(jīng)常需要教師在電路板上進(jìn)行的精細(xì)操作，例如微型元件選型、導(dǎo)線端點連接等。這些精細(xì)操作通過高清攝像頭清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，同時通過攝像頭保留下當(dāng)天的教學(xué)視頻，做為實驗室公開教學(xué)材料。

在教師示范環(huán)節(jié)之后，教師進(jìn)行指導(dǎo)學(xué)生操作環(huán)節(jié)。電氣工程實驗室大多配置了大型電氣裝備，一個實驗室的面積遠(yuǎn)大于普通教室。教師需要走到每一個學(xué)生實驗臺進(jìn)行指導(dǎo)，穿梭于實驗臺之間，身心疲憊。為此，實驗室教學(xué)平臺在每一個學(xué)生實驗臺配置高清攝像頭，在教師座位配置高清顯示屏。通過實驗室教學(xué)平臺，將所有學(xué)生的攝像信息實時傳遞給教師顯示屏。這樣，教師坐在自己的座位上就能清楚地看到每一個學(xué)生的實驗過程，通過教學(xué)平臺的通訊互動功能進(jìn)行指導(dǎo)答疑。多屏顯示模式下，教師可以做到宏觀監(jiān)測所有學(xué)生的實驗過程；單屏放大模式下，教師可以對某位學(xué)生單獨指導(dǎo)，如圖3所示。

3.實時通訊模式

電氣工程實驗室互動教學(xué)平臺能夠提供實時通訊互動功能，可以文字互動，也可以語音互動，類似于QQ等即時通訊工具。教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間可以實時在線提問和回答。通訊內(nèi)容可以選擇“對外公開”即“群聊”或者“不公開”即“私聊”兩種模式。教師在實驗課程中展示的操作技巧來自于長期經(jīng)驗積累。而對于初學(xué)者，將面臨 “怎么辦”“為什么”等眾多問題。這樣的問題必須及時答復(fù)，才能有效地幫助學(xué)生成長。否則，帶著這樣的問題繼續(xù)操作，問題只會越積累越多，最終導(dǎo)致實驗結(jié)果錯誤或者實驗失敗。實時通訊互動功能配合學(xué)生攝像信息能讓教師在第一時間了解學(xué)生面臨的問題，從而進(jìn)行針對指導(dǎo)。相較于傳統(tǒng)實驗課，基于實驗室教學(xué)平臺的實驗指導(dǎo)效率和指導(dǎo)效果明顯改善。

4.棘手問題投票模式

電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺提供一個師生互動投票功能。對于某一實驗課程，教師發(fā)起“本實驗常見問題及解決方法集錦”的投票活動。學(xué)生在實驗過程中遇到某一問題，已經(jīng)被“集錦”收錄、能夠找到答案的，則可以為此問題投上一票。沒有被收錄的問題可以向教師申請加入“集錦”?！凹\”內(nèi)的問題按照票數(shù)從高到低排列。這樣操作后，學(xué)生經(jīng)常碰到的問題就會票數(shù)最高，排在所有問題的最前面。這個投票活動既可以隨時幫助學(xué)生解決棘手的實驗問題，同時作為學(xué)生做實驗時切身體驗的統(tǒng)計，不經(jīng)意間留下了學(xué)生碰到問題的思考軌跡。這樣的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于后續(xù)學(xué)習(xí)者和慕課生，可謂是寶貴的經(jīng)驗之談。

5.無紙化教學(xué)模式

電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺能夠提供教學(xué)資源上傳與下載功能，包括辦公文件、視頻文件等。在“課程介紹”一欄，教師可以上傳基礎(chǔ)課要求、實驗安排等資料。在“課程信息”一欄，教師可以上傳實驗指導(dǎo)書、實驗設(shè)備介紹等資料，作為學(xué)生的預(yù)習(xí)材料。在“課程回顧”一欄，教師可以上傳教學(xué)視頻、思考題答案等資料，作為學(xué)生的復(fù)習(xí)材料。教師也可以預(yù)先在教學(xué)平臺上傳“本實驗常見問題及解決方法集錦”，作為只讀材料，減少學(xué)生在實驗中的出錯率。另外，學(xué)生可以在實驗結(jié)束后將做好的實驗報告上傳至教學(xué)平臺，教師評閱后給出指導(dǎo)意見，做到“無紙化教學(xué)”。

綜上所述，電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺在“允許慕課生加入”等幾個方面做了教學(xué)模式的改進(jìn)與創(chuàng)新。已有教學(xué)平臺與電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺的功能對比如表所示。

四、結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)是慕課時代下高等教育進(jìn)入信息時代的必然抉擇。通過把網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)引入到電氣工程實驗室的實驗教學(xué)過程中，建設(shè)“電氣工程實驗室實時互動教學(xué)平臺”，不僅使電氣專業(yè)的學(xué)生在有限的教學(xué)時間內(nèi)高質(zhì)量地完成了實驗課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，同時為非在校的社會生源提供了身臨其境的學(xué)習(xí)體驗，實現(xiàn)了高等教育“開放”、“分享”的共同進(jìn)步。

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（編輯：楊馥紅）