電子信息類基礎(chǔ)實驗網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺開發(fā)

張亞萍 單巍 王江濤

摘要：分析當(dāng)前一般本科院校發(fā)展形勢和電子信息類學(xué)生的特點，總結(jié)出電子信息類基礎(chǔ)實驗教學(xué)中存在的問題，為了解決這些問題設(shè)計實現(xiàn)基礎(chǔ)實驗網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺.該平臺實現(xiàn)預(yù)習(xí)視頻上傳、實驗報告自動生成、實驗報告網(wǎng)絡(luò)批改和實驗成績自動統(tǒng)計等功能.該系統(tǒng)的投入使用簡化了實驗報告書寫、減少了老師批閱報告的工作量，提高學(xué)生實驗的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生求解問題和動手實踐的能力.

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)實驗;輔助教學(xué);預(yù)習(xí)視頻;實驗報告生成

中圖分類號：TP30;G420? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）02-0133-03

電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程包括：C程序設(shè)計、電路分析、數(shù)字電路、微機(jī)原理等.根據(jù)十幾年的教學(xué)經(jīng)驗和高校教學(xué)現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，電子信息類基礎(chǔ)實驗教學(xué)中普遍存在如下問題：

1 電子信息類基礎(chǔ)實驗教學(xué)中存在問題

1.1 學(xué)生對實驗內(nèi)容不感興趣，實驗的積極性不高

由于電子信息類基礎(chǔ)課程知識點繁雜、理論抽象，使得學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的難度;再加上每次實驗師生比例不合理，大部分同學(xué)遇到問題不能及時得到老師的指導(dǎo)[1];從而導(dǎo)致有些同學(xué)對實驗課失去興趣，甚至上課出現(xiàn)打游戲的現(xiàn)象.

1.2 實驗學(xué)時少，實驗題目選取不合理

最近幾年我校已經(jīng)把電子信息類基礎(chǔ)課程的理論課時有所提高，但實驗課時還不及理論課時的一半，有的課程甚至更少[2].實驗題目死板、枯燥與實際聯(lián)系不大.

1.3 實驗操作成績?nèi)狈τ行У脑u價手段

老師在教學(xué)過程中忙于解決學(xué)生出現(xiàn)的問題和幫助他們調(diào)試儀器，所以沒有時間考察哪些同學(xué)是自己獨立完成的，哪些同學(xué)是抄襲別人的，最終給出的操作成績并不客觀.

1.4 實驗報告書寫繁瑣，實驗報告評分區(qū)分度不高

每次實驗學(xué)生就要花費大量的時間準(zhǔn)備和抄寫報告，這樣使得學(xué)生之間抄寫實驗報告的風(fēng)氣非常嚴(yán)重.最終上交的實驗報告都大同小異，老師給實驗報告打分只能看書寫、卷面是否整潔等這些次要的方面，這樣的成績不能客觀反映學(xué)生實驗操作的真實情況[3].

針對當(dāng)前電子信息類基礎(chǔ)實驗教學(xué)情況和本校學(xué)生的現(xiàn)狀，開發(fā)電子信息類基礎(chǔ)實驗網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺對減輕老師的工作量和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)”課堂有很大幫助[4].

2 平臺主要功能模塊的設(shè)計

該平臺由電子信息類基礎(chǔ)實驗課程組成，每門實驗課程做一個子系統(tǒng)，由于篇幅問題下面以《C程序設(shè)計實驗》為例介紹該平臺的設(shè)計實現(xiàn)過程.

2.1 C程序設(shè)計實驗輔助教學(xué)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)電子信息類專業(yè)特點和本學(xué)院現(xiàn)有條件開發(fā)實現(xiàn)C程序設(shè)計實驗子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2.2 教師端主要功能模塊設(shè)計

2.2.1 實驗部分功能模塊設(shè)計

為了提高學(xué)生對實驗課程的興趣，明確上機(jī)的目的，每個實驗都制作一個不超過十分鐘的預(yù)習(xí)視頻.對于驗證性實驗該視頻主要講解本次實驗所用到的知識點，以及上機(jī)操作可能出現(xiàn)的問題;設(shè)計性實驗視頻包括項目開發(fā)的步驟，項目開發(fā)的算法等.上機(jī)前學(xué)生利用零碎的時間在電腦端或手機(jī)端完成預(yù)習(xí)視頻的觀看，可以對實驗中所用的理論知識加以鞏固，并能明確實驗的目的，避免實驗時的盲目性和出現(xiàn)問題的無助性，上機(jī)時就可以發(fā)揮學(xué)生的主體作用，提高學(xué)生對實驗課的興趣.

實驗題目的選取采用遞進(jìn)的方式.第一部分老師上傳一些基礎(chǔ)性的實驗題目，可以是程序閱讀題或程序填空題，這部分題目主要完成常見語法錯誤的理解與糾正，同時可以提高學(xué)生對理論知識的掌握和調(diào)試程序的能力.第二部分老師上傳一些接近生活實際的并有一定難度的編程題或一些綜合性的實驗項目，這部分題目在報告中給出算法或流程圖和相關(guān)的知識點，通過這類題目的練習(xí)，逐步提高學(xué)生分析問題、解決實際問題的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生實際編程能力.

2.2.2 實驗成績統(tǒng)計功能模塊設(shè)計

預(yù)習(xí)報告和實驗報告的批改歷來是老師頭疼的一件大事，本輔助教學(xué)系統(tǒng)可以解決這一大難題.該系統(tǒng)從學(xué)生提交的預(yù)習(xí)報告和實驗報告庫中自動提取程序運行、批改，并將成績按照一定的權(quán)重寫入實驗報告相應(yīng)位置.一學(xué)期結(jié)束，老師就可以通過“實驗成績統(tǒng)計模塊”完成每一位同學(xué)實驗成績的統(tǒng)計，節(jié)約大量的人力物力.

2.2.3 答疑區(qū)功能模塊設(shè)計

實驗課前老師進(jìn)入答疑區(qū)線下回答學(xué)生預(yù)習(xí)時遇到的疑難問題，也可以瀏覽學(xué)生針對某個問題討論的結(jié)果，根據(jù)同學(xué)們的討論結(jié)果分析該部分哪些知識點同學(xué)們還沒有掌握，哪些知識點同學(xué)們已經(jīng)掌握，并根據(jù)該次實驗?zāi)康亩酱賹W(xué)生對本章理論知識復(fù)習(xí)鞏固;上實驗課時，學(xué)生有問題可以直接把問題發(fā)布到疑問區(qū)，老師線上答疑解惑.

2.3 學(xué)生端主要功能模塊設(shè)計

2.3.1 實驗部分功能模塊設(shè)計

預(yù)習(xí)報告和實驗報告可以根據(jù)報告模板自動生成，比如實驗題目、實驗?zāi)康?、實驗要求這些可以自動生成.實驗課時，學(xué)生進(jìn)入該系統(tǒng)首先生成實驗報告，根據(jù)報告內(nèi)容編程調(diào)試，在此過程中有什么問題都可以線上問老師或同學(xué)，調(diào)試運行沒有問題，學(xué)生就可以把程序代碼和運行結(jié)果復(fù)制到實驗報告中相應(yīng)位置，然后提交實驗報告.如果是前四名的同學(xué)可以榮幸當(dāng)選為小組長，這樣其他同學(xué)有問題可以直接問小組長，組長根據(jù)同學(xué)們編寫程序的功能及完成的先后順序完成實驗操作分?jǐn)?shù)的評判，解決了一位老師輔導(dǎo)太多同學(xué)忙不過來的問題.

2.3.2 交流區(qū)功能模塊設(shè)計

交流區(qū)的主要功能有發(fā)布討論主題、顯示討論信息、發(fā)布新帖等.學(xué)生進(jìn)入該模塊可以隨時隨地與其他同學(xué)或老師討論實驗過程中遇到的問題，交流實驗的經(jīng)驗.同時學(xué)生還可以瀏覽其他主題的帖子參與討論和回復(fù)，具有很好的實時性和交互性.

3 系統(tǒng)主要功能模塊的實現(xiàn)

用戶首先登陸主頁面，如果以教師身份登陸，打開教師用戶窗口，該窗口可以把每個實驗精心準(zhǔn)備的視頻、驗證性實驗題目和設(shè)計性實驗項目的題目上傳，以及實驗報告的批改和實驗成績的統(tǒng)計等等.比如實驗成績統(tǒng)計的界面如圖2所示，每做一次實驗學(xué)生都要提交一份實驗報告，老師批改后都有一個分?jǐn)?shù)存儲到成績庫中，一學(xué)期實驗結(jié)束后老師可以通過該界面對學(xué)生的實驗成績進(jìn)行查找、排序、打印和輸出等操作.

如果用戶以學(xué)生身份登陸，就進(jìn)入學(xué)生用戶窗口，該窗口有《C語言程序設(shè)計》的所有實驗，每個實驗包括預(yù)習(xí)視頻、預(yù)習(xí)報告的生成、實驗報告的生成、實驗報告的提交和交流區(qū)等模塊.

實驗報告模塊如圖3所示，實驗項目名稱、實驗?zāi)康?、實驗要求、實驗題目等系統(tǒng)自動生成，學(xué)生只需要把調(diào)試過的程序和運行結(jié)果復(fù)制到該頁面相應(yīng)的位置上，點擊上傳按鈕就可以完成實驗報告的提交.即節(jié)約大量的人力，又實現(xiàn)無紙化實驗的目的.

4 教學(xué)效果與實驗成績分析

本學(xué)院17級電子信息類專業(yè)學(xué)生開始使用該實驗輔助教學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過一學(xué)期實驗教學(xué)的試用，課程組對近三屆學(xué)生C語言實驗成績的統(tǒng)計，成績分析對照如表1所示.

通過三屆同一專業(yè)實驗成績統(tǒng)計表可以看出，17級學(xué)生使用C程序設(shè)計實驗輔助教學(xué)系統(tǒng)后，期末實驗成績的平均分、及格率和優(yōu)良率都有很大程度的提高.

5 結(jié)論

針對普通本科院校電子信息專業(yè)學(xué)生的現(xiàn)狀，開發(fā)實現(xiàn)的電子信息類基礎(chǔ)實驗網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺是對基于MOOC+SPOC的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺功能的擴(kuò)充[5].該實驗輔助教學(xué)系統(tǒng)的使用提高了學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生求解問題和動手實踐的能力，還有利于學(xué)生探索和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更加有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最終實現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)實驗課堂”的目的.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕李郴，徐慧，劉悅.C語言實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的改進(jìn)與探索[J].電子測量技術(shù)，2015，38（12）：138-140.

〔2〕孫全尚.高校C語言程序設(shè)計實驗教學(xué)的探討[J].科教文匯，2017（374）：73-74.

〔3〕陳越洲，肖必武，王傳立.非計算機(jī)專業(yè)C語言程序設(shè)計實驗教學(xué)改革實踐[J].現(xiàn)代計算機(jī)，2017（10）：19-22.

〔4〕黃超，張偉，馬懷志等.應(yīng)用型本科C語言程序設(shè)計實驗教學(xué)改革探究[J].福建電腦，2016（12）：71-72.

〔5〕張亞萍.基于MOOC+SPOC的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺設(shè)計[J].通化師范學(xué)院學(xué)報，2018，39（1）：8-11.