互聯(lián)網(wǎng)下的互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

趙怡

摘要：本文以電子信息工程專業(yè)為例，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，并且提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。平臺(tái)將改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和自主創(chuàng)新意識(shí)；符合高校對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求。以互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂為特征的“互聯(lián)網(wǎng)+”，將成為工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；互動(dòng)；教學(xué)改革

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2018.08.025

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—1580（2018）08—0085—03

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和普及，互聯(lián)網(wǎng)下的互動(dòng)式教學(xué)成為了當(dāng)下教學(xué)改革的一個(gè)重要方向?；ヂ?lián)網(wǎng)下的互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)搭建，不僅能改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高教育水平，還能降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本、提高工作效率。建立互聯(lián)網(wǎng)下的互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，在平臺(tái)中向?qū)W生提供大量的主題學(xué)習(xí)資源、協(xié)作學(xué)習(xí)平臺(tái)和專業(yè)軟件工具，讓教師和學(xué)生廣泛參與到互聯(lián)網(wǎng)交流中，讓專業(yè)知識(shí)信息在互聯(lián)網(wǎng)上流動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，提升了教學(xué)層次和效果。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

電子信息工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，實(shí)驗(yàn)是掌握本專業(yè)技能的重要方式之一。通過對(duì)現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行分析，存在以下幾個(gè)方面的現(xiàn)象：

（一）灌輸式的教育模式

電子信息工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和儀器選擇大多是由教師提前規(guī)定或準(zhǔn)備。教師先對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行講解，然后演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在旁圍觀，演示后學(xué)生照著老師的做法做實(shí)驗(yàn)。例如，專業(yè)中的電路、模擬電子技術(shù)、高頻電子電路等實(shí)驗(yàn)，由于電路元件之間的連線復(fù)雜，測(cè)試數(shù)據(jù)包括電壓、電流、頻率、幅度等復(fù)雜數(shù)據(jù)，這類實(shí)驗(yàn)都是灌輸式教育為主，學(xué)生是被動(dòng)地接受知識(shí)和技能。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為中心，把教師的“教”放在首要位置，忽略學(xué)生“學(xué)”的過程。在教學(xué)過程中，較少有師生互動(dòng)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)失去興趣，降低學(xué)習(xí)積極性。

（二）被忽視的創(chuàng)新教育

電子信息工程專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性為主，開設(shè)各課程的綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)太少。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是只需要按指導(dǎo)書的步驟機(jī)械地操作就可以得到良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是穩(wěn)定可預(yù)測(cè)的。例如，專業(yè)中的單片機(jī)、DSP技術(shù)、EDA技術(shù)等課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大部分都由編寫好的程序或設(shè)計(jì)好的電路組成，學(xué)生只要在此基礎(chǔ)上通過計(jì)算機(jī)和硬件設(shè)備按照統(tǒng)一的步驟進(jìn)行驗(yàn)證即可，而這類實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹荚谑箤W(xué)生掌握設(shè)計(jì)方法。然而，這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)限制學(xué)生的創(chuàng)造力，學(xué)生能力得不到有效的鍛煉，不符合培養(yǎng)工科本科生創(chuàng)新能力的初衷。

二、互聯(lián)網(wǎng)下的互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比較，互聯(lián)網(wǎng)下的互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有以下優(yōu)勢(shì)：

（一）教與學(xué)的互動(dòng)

互動(dòng)教學(xué)使教師和學(xué)生都處在相同的地位，形成教與學(xué)的相互促進(jìn)?；ヂ?lián)網(wǎng)下的學(xué)習(xí)平臺(tái)具有指導(dǎo)性和交互性，平臺(tái)通過互聯(lián)網(wǎng)將學(xué)習(xí)資源和師生之間的交流延伸到網(wǎng)上，互聯(lián)網(wǎng)作為互動(dòng)教學(xué)的新載體。將學(xué)生繞著教師轉(zhuǎn)的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熇@著學(xué)生轉(zhuǎn)，將過去的教師主動(dòng)講授、學(xué)生被動(dòng)接受教學(xué)轉(zhuǎn)為以學(xué)生為主的，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)教學(xué)。通過互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，師生通過電腦、手機(jī)等連接平臺(tái)，進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流，新教學(xué)模式下，學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性將被激發(fā)。

（二）自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)之前和做實(shí)驗(yàn)時(shí)，充分給予學(xué)生發(fā)揮想象的自由度，淡化實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的強(qiáng)制和約束，強(qiáng)化學(xué)生的主體意識(shí)，從根本上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。通過互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)，使學(xué)生主動(dòng)明確實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)資源，給學(xué)生更多的啟發(fā)和引導(dǎo)，從而發(fā)揮他們的自覺性。對(duì)于電子信息工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)來說，讓學(xué)生作為主體參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，例如，DSP、EDA技術(shù)等實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)編寫程序有自己的理解，從認(rèn)知上積極投入到學(xué)習(xí)中，探索新知識(shí)從而提高能力。

三、互動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)框架和模塊功能

（一）平臺(tái)結(jié)構(gòu)介紹

平臺(tái)的硬件包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)室教師機(jī)、機(jī)房學(xué)生機(jī)、教師手機(jī)和其他手持設(shè)備、學(xué)生手機(jī)和其他手持設(shè)備。平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。服務(wù)器為系統(tǒng)硬件核心，機(jī)房內(nèi)的學(xué)生計(jì)算機(jī)以及位于各個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的教師計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器相連。圖1中虛框內(nèi)是教師和學(xué)生各自使用的硬件設(shè)備。由于智能手機(jī)和個(gè)人手持設(shè)備是師生自有設(shè)備，且智能手機(jī)和個(gè)人手持設(shè)備與服務(wù)器間通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，因此，學(xué)校無需增加硬件設(shè)備的投入。

（二）平臺(tái)功能介紹

互聯(lián)網(wǎng)下的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要功能如圖2所示。圖2可以看出平臺(tái)由六大模塊組成，平臺(tái)的功能被細(xì)化、功能化，以互動(dòng)式教學(xué)為各模塊功能設(shè)置的主要依據(jù)。下面以教師和學(xué)生兩方面來說明整個(gè)平臺(tái)的功能設(shè)置。

1.學(xué)生用戶使用功能設(shè)置

針對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，設(shè)置學(xué)生用戶的使用功能。結(jié)合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和現(xiàn)代教學(xué)的理論，分為成果展示、教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)、成果展示這樣一個(gè)循環(huán)的過程，如圖3所示。

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室簡介中的模塊數(shù)據(jù)具有訪問的權(quán)限。場地設(shè)置為各類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的介紹，實(shí)驗(yàn)室所在地，以及各實(shí)驗(yàn)所承擔(dān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)和各實(shí)驗(yàn)室所有的實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生能在此模塊中了解各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室以便今后進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀器介紹對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室儀器的名稱、使用范圍、使用方法進(jìn)行簡單介紹，為學(xué)生之后實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。學(xué)生和教師成果展示模塊是學(xué)生和教師參加各類競賽和項(xiàng)目的成果展示，展示成果能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新靈感。

教學(xué)資源中實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)大綱、標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)課件和實(shí)驗(yàn)視頻是為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備的；圍繞實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)而設(shè)置的實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)大綱，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前對(duì)實(shí)驗(yàn)有一定的認(rèn)識(shí)；圍繞實(shí)驗(yàn)后的復(fù)習(xí)而設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、工具軟件、實(shí)驗(yàn)視頻，為學(xué)生課后的復(fù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理提供依據(jù)；圍繞創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)而設(shè)置的資料推薦，為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供思路和依據(jù)。

在線學(xué)習(xí)模塊中慕課是“翻轉(zhuǎn)課堂”的視頻素材，學(xué)生課前通過平臺(tái)自主學(xué)習(xí)視頻內(nèi)容、查找資料并進(jìn)行自學(xué)，小組討論深化理解，課堂上師生面對(duì)面交流，學(xué)生匯報(bào)學(xué)習(xí)成果，教師引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)和答疑解惑，將學(xué)生置于以問題為線索的教學(xué)環(huán)境之中。視頻不僅包含學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識(shí)，更是一個(gè)蘊(yùn)含著懸念與問題能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和探究欲望的教學(xué)。軟件仿真提供專業(yè)常用仿真軟件，如：Multisim、EWB、Quartus等，為電路實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)提供仿真環(huán)境，實(shí)驗(yàn)前能通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)有初步了解。在線答疑是互動(dòng)教學(xué)的體現(xiàn)，教師對(duì)學(xué)生提出的問題隨時(shí)解答，不限于課堂及答疑時(shí)間，為學(xué)生和教師提供充裕的互動(dòng)時(shí)間。學(xué)生項(xiàng)目討論是為學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目、電子設(shè)計(jì)提供討論平臺(tái)，學(xué)生可通過平臺(tái)對(duì)自己的項(xiàng)目進(jìn)行討論，教師也可通過平臺(tái)進(jìn)行指導(dǎo)。

2.教師用戶使用功能設(shè)置

教師權(quán)限比學(xué)生權(quán)限級(jí)別高，教師權(quán)限分為普通教師權(quán)限和管理人權(quán)限，普通教師權(quán)限可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和上傳，管理人權(quán)限對(duì)整個(gè)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

儀器管理的功能是，教師在實(shí)驗(yàn)過程中如發(fā)現(xiàn)有設(shè)備異常，可通過手機(jī)或手持設(shè)備將異常情況報(bào)給平臺(tái)，管理人通過平臺(tái)可以及時(shí)獲知儀器報(bào)修情況，及時(shí)聯(lián)系維修。課程管理的功能是指，各實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間安排和地點(diǎn)安排由教師在平臺(tái)上進(jìn)行申報(bào)，管理人將平臺(tái)上申報(bào)的信息進(jìn)行匯總和調(diào)度，公布在信息公布里供教師和學(xué)生查詢。實(shí)驗(yàn)考勤功能使教師可在實(shí)驗(yàn)課上通過手機(jī)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤，考勤信息上傳至平臺(tái)，學(xué)生可以直接通過平臺(tái)查詢。報(bào)告批改中學(xué)生將電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告上傳至平臺(tái)，教師通過平臺(tái)進(jìn)行批改?？记?、報(bào)告批改等過程改變了傳統(tǒng)教學(xué)中考勤、報(bào)告批改流程，將其放在了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行，提高了教師的工作效率。

四、結(jié)語

以電子信息工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例給出了平臺(tái)建設(shè)方案，并指出相應(yīng)模塊的開發(fā)重點(diǎn)。平臺(tái)在設(shè)計(jì)上以互動(dòng)教學(xué)為指導(dǎo)，互聯(lián)網(wǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在內(nèi)容設(shè)計(jì)上和形式上將會(huì)越來越適應(yīng)當(dāng)今高校教學(xué)現(xiàn)狀，符合個(gè)體學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，為個(gè)學(xué)生體量身定制各種學(xué)習(xí)方案和內(nèi)容，使學(xué)生通過該平臺(tái)真正做到提高學(xué)習(xí)效率，同時(shí)提高教師的工作效率。

[責(zé)任編輯：周海秋]