《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》課程混合教學(xué)模式的探索

【摘 要】鑒于誤差理論與數(shù)據(jù)處理在測量中的重要性及目前《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》課程存在的現(xiàn)狀，為了落實以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教育理念，探索研究由LBL教學(xué)模式、PBL教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂等融合的彈性混合教學(xué)模式，線上學(xué)習(xí)和實體課堂相結(jié)合的教學(xué)方法，使得在有限的學(xué)時能夠精選課程教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方式方法和建立科學(xué)的課程考核制度。

【關(guān)鍵詞】誤差理論與數(shù)據(jù)處理；混合教學(xué)模式；改革

對于高等學(xué)校測控技術(shù)與儀器專業(yè)，《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》是必修的學(xué)科基礎(chǔ)課，也可作為機械類專業(yè)、信息類專業(yè)和其它有關(guān)專業(yè)本科生、研究生的必修課或選修課。是學(xué)習(xí)專業(yè)課程和對實際測量系統(tǒng)進行科學(xué)的誤差分析和數(shù)據(jù)處理的必備基礎(chǔ)。在儀器儀表測量實驗結(jié)果中存在誤差的必然性與普遍性，影響了測量實驗數(shù)據(jù)的可信賴性，甚至失去其科學(xué)價值與實用意義。特別在當(dāng)今信息技術(shù)時代，任何科學(xué)實驗和工程實踐所獲得的大量數(shù)據(jù)信息，都必須經(jīng)過合理的數(shù)據(jù)處理并給出科學(xué)的評價，才有其實際價值。

而對于誤差理論與數(shù)據(jù)處理這種理論性較強，計算量很大的課程來說，過去的教學(xué)模式過于強調(diào)公式化，忽略了對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，造成了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，甚至高分低能的現(xiàn)象，而在工程認(rèn)證中，希望學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程后所能支持的畢業(yè)要求應(yīng)為：具有專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠恰當(dāng)表述、分析和解決測控技術(shù)與儀器領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，且能夠運用科學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行綜合分析，得出有效結(jié)論。因此如何在有限的課時之內(nèi)將課程內(nèi)容精選、優(yōu)化教學(xué)方法、建立科學(xué)的課程考核制度等等，最終使得每位學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生完成畢業(yè)要求的各項指標(biāo)是非常必要和有意義的。

1 課程教學(xué)的社會及模式現(xiàn)狀分析

1.1 就業(yè)趨勢計算機化

自20世紀(jì)70—80年代以來，在以多媒體、計算機、互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)的推動下，人類社會日益進入信息時代。在信息化環(huán)境中，微型計算機及智能化手機高速發(fā)展，其應(yīng)用已深入到生產(chǎn)、生活的各個方面，應(yīng)運而生的計算機相關(guān)企業(yè)大量涌現(xiàn)。特別是軟件編程工作，入門容易上手快，往往經(jīng)過1到2個月的集中培訓(xùn)就可以上崗。面對本科生嚴(yán)峻的就業(yè)壓力，因此出現(xiàn)下面問題：一是，大多數(shù)高校注重培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力；二是，偏離本專業(yè)就業(yè)。而面對現(xiàn)今社會的快速發(fā)展和進步，顯然社會需要的是多方面具有各專業(yè)特色的人才，學(xué)生的單一化發(fā)展必將引起不好的社會效應(yīng)，因此怎樣將學(xué)生的興趣點和教學(xué)相結(jié)合起來是需要研究的。

1.2 專業(yè)課程不感興趣

現(xiàn)在的大學(xué)生在進入大學(xué)之前所學(xué)主要課程是語數(shù)外，專業(yè)相關(guān)知識幾乎完全沒有涉及，大學(xué)的結(jié)合實踐或者生產(chǎn)的專業(yè)課程不能夠適應(yīng)，不懂為什么學(xué)習(xí)這樣的課程，特別是《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》這類的計算量大，理論強的課程。因此怎樣轉(zhuǎn)變學(xué)生的思想，在教學(xué)中貫穿此門課程的應(yīng)用和重要性是非常必要的。

1.3 課程成績兩極分化，參與度低

目前高校的上課的很多情況為上課認(rèn)真成績優(yōu)秀的學(xué)生坐在教室的前三排，認(rèn)真聽講，做筆記和回答問題。上課不認(rèn)真或者不感興趣的同學(xué)坐在教室后三排，玩手機、看電腦，不認(rèn)真聽課，甚至缺課。因此怎樣保證課堂質(zhì)量，治療當(dāng)前高校課堂的一些通病，活躍課堂氣氛，實現(xiàn)全員參與的高質(zhì)量課堂，是對該課程的教學(xué)提出了比較嚴(yán)峻的考驗和更高的要求。

1.4 主動學(xué)習(xí)能力差

學(xué)生在大學(xué)之前的十幾年的學(xué)習(xí)生涯中，一直習(xí)慣和接受的是被動填鴨式教學(xué)，很少有機會或者愿意主動學(xué)習(xí)，還沒有完全轉(zhuǎn)換教與學(xué)的模式，而本門課程邏輯思維強，計算量大的特點更加阻礙學(xué)生愿意主動學(xué)習(xí)的興趣。

1.5 考核制度不合理

相對于教學(xué)的其他方面，學(xué)生更看重的是課程的最終給出的考核成績，一直是期終考試為主，平時的學(xué)習(xí)過程的監(jiān)管明顯不足，這導(dǎo)致學(xué)生總是在考試之前才突擊復(fù)習(xí)，這種狀況不論對基礎(chǔ)知識的積累、還是系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的建立都是有害的，因此考核方式必須改革。

2 課程優(yōu)化教學(xué)模式及方法

2.1 混合式教學(xué)模式

擯棄過去的單一的 LBL教學(xué)模式（Lecture-based learning）轉(zhuǎn)向由LBL教學(xué)模式、PBL教學(xué)模式（Problem-based learning），翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂等融合的彈性混合式教學(xué)模式。

LBL教學(xué)模式：是以講義為導(dǎo)向的教學(xué)模式，采用這種方法教師能夠系統(tǒng)、全面地教授課程的專業(yè)理論知識，順利實現(xiàn)既定課程的教學(xué)目標(biāo)。然而，單一采用LBL教學(xué)法也存在很明顯的缺點：第一，不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。LBL教學(xué)法以教師講授為主要形式，不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。第二，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力。

PBL教學(xué)模式：是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，PBL教學(xué)法其目的是將學(xué)生從被動學(xué)習(xí)的地位中解放出來，引導(dǎo)其向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，最大限度地調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣和積極性。PBL教學(xué)法鼓勵和支持學(xué)生對引人關(guān)注的問題進行研究，提高學(xué)生獨立或協(xié)作解決問題的能力。但單一實施該種教學(xué)方法難度較大，主要有三點，一是，PBL教學(xué)法要求教師具備很高的理論水平和實踐能力。二是，PBL教學(xué)法對學(xué)生素質(zhì)的要求較高，只有主動性強、韌性足、學(xué)習(xí)技能較強的學(xué)生才可能從PBL教學(xué)法中受益。三是，在實施PBL教學(xué)法過程中確定與之相配套的科學(xué)評價體系較難。

翻轉(zhuǎn)課堂：翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時間，學(xué)生能夠更專注于主動的基于項目的學(xué)習(xí)，教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學(xué)生在課后完成自主學(xué)習(xí)，他們可以網(wǎng)上進行自主學(xué)習(xí)，還能在網(wǎng)絡(luò)上與別的同學(xué)討論，能在任何時候去查閱需要的材料。教師也能有更多的時間與每個人交流。在課后，學(xué)生自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)節(jié)奏、風(fēng)格和呈現(xiàn)知識的方式，教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學(xué)生的需要和促成他們的個性化學(xué)習(xí)，其目標(biāo)是為了讓學(xué)生通過實踐獲得更真實的學(xué)習(xí)，單一實施同樣存在教師不能完全起到主導(dǎo)作用，不便于掌握教學(xué)節(jié)奏和進度。

對分課堂：即將課堂分為兩個部分，講授和討論。具體實施是首先針對課程章節(jié)的設(shè)計和內(nèi)容，抽取其中重點和難點知識，采用少量時間首先進行講授；鑒于學(xué)生掌握內(nèi)容的差異性，合理設(shè)計不同難度作業(yè)內(nèi)容，學(xué)生可采用討論、查資料和自主方式完成作業(yè)；課后針對上課內(nèi)容和作業(yè)內(nèi)容進行網(wǎng)上討論交流，教師參與監(jiān)督，然后回到課堂上，分組討論課后沒有解決的問題或者新的想法，教師隨機抽取組中同學(xué)回答問題，學(xué)生代表全組同學(xué)，不是個人答案，消除部分學(xué)生不愿表達自己的心理障礙。

本文融合多種教學(xué)模式，進行彈性混合，結(jié)合課程特點和學(xué)生情況，使學(xué)生形成一套在“適當(dāng)?shù)摹彪A段，通過“適當(dāng)?shù)摹睂W(xué)習(xí)方式和風(fēng)格，獲取“適當(dāng)?shù)摹蹦芰?，從而實現(xiàn)最優(yōu)的學(xué)習(xí)效果。

2.2 線上與線下結(jié)合

基于網(wǎng)絡(luò)平臺和實體課堂，實現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的線上與線下結(jié)合，即利用翻轉(zhuǎn)課堂模式做輔助，達到課程的最終學(xué)習(xí)和畢業(yè)目標(biāo)。線上工作主要包括課程知識資源包建設(shè)及推送，教師與學(xué)生的互動、答疑，學(xué)生的在線測試和評價等。其中課程知識資源包可包括慕課視頻、課件、作業(yè)、調(diào)查問卷、試卷等，教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進行推送，目前該種類型平臺非常多，如泛雅教學(xué)平臺 “雨課堂”平臺等等，甚至可實現(xiàn)PC機和手機同時推送。學(xué)生通過平臺進行線上學(xué)習(xí)、互動、測試和評價。教師同樣可及時檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，相應(yīng)進行調(diào)整和改進，建立和良好的互動回應(yīng)和反饋機制。

實體課堂工作包括重點難點的講授與課堂問題討論對分，PBL小組研討實踐。根據(jù)線上的學(xué)情分析及知識點的特點，教師確定章節(jié)的重點和難點進行LBL模式講述，選擇某些有爭議問題設(shè)置課堂討論環(huán)節(jié)，結(jié)合現(xiàn)實生活中所遇到的問題進行PBL小組研討實踐，PBL教學(xué)模式實施的原則概括為：1）以“問題”為學(xué)習(xí)起點，在PBL模式中，關(guān)鍵點是“問題”必須是在教師的必要引導(dǎo)下由學(xué)生來發(fā)現(xiàn)和提出的。這種學(xué)生的問題意識和后續(xù)分析問題、形成解決策略的能力，是實施PBL學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。2）以“自主學(xué)習(xí)”為學(xué)習(xí)模式，在PBL情境下，學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)問題、考察問題、研究問題背景和問題要素、分析解決問題方案的可行性時，學(xué)習(xí)就自動切換為自主學(xué)習(xí)模式。3）以“小組合作”為學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，由于PBL問題的復(fù)雜性，學(xué)生要以小組為單元進行學(xué)習(xí)，小組成員需要主動參與小組活動，與小組內(nèi)其他學(xué)習(xí)者相互依賴共同承擔(dān)分析問題、解決問題的責(zé)任，鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作能力。4）以“學(xué)生”為學(xué)習(xí)核心，在PBL教學(xué)模式中，學(xué)生是整個教學(xué)活動的直接參與者，在問題情境中充當(dāng)核心角色。教師成為學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)角色，在這樣的過程中，最終可成長為自我指導(dǎo)、不斷完善、不斷充實知識和技能、善于分析、精于合作、擅長學(xué)習(xí)的學(xué)生。

2.3 教學(xué)過程監(jiān)控和考核

學(xué)生課程的最終成績是評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)成果的最直接表現(xiàn)方式，也是激勵學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效手段，因此，在教學(xué)過程中的各個節(jié)點和維度，設(shè)計階段性目標(biāo)和得分點，可成為學(xué)生的學(xué)習(xí)動力驅(qū)動點和教學(xué)效果監(jiān)控點。從而科學(xué)的給出學(xué)生的最終成績?？己撕捅O(jiān)控同樣分為兩個區(qū)塊，即線上和線下。線上包括觀看視頻，作業(yè)，互動討論和小測試，四個方面。線下包括考勤、課堂討論、PBL小組研討實踐和期末考試四個方面。學(xué)生的總評成績即是有兩個區(qū)塊，八個方面組成。怎樣設(shè)置各個方面的分?jǐn)?shù)是需要研究的一個重點內(nèi)容。同時為了評分的合理和公正，需要針對每個方面的監(jiān)控和測試制定評分細(xì)則，教師嚴(yán)格按照細(xì)則執(zhí)行，保證了考核的統(tǒng)一和科學(xué)性。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]