基于過程反饋的實驗課程教學(xué)模式研究與探索

李志敏 陸熊 姚睿 陳燕 田祥瑞

[摘 要]實驗教學(xué)是提高大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的有效途徑。該文以“電子技術(shù)”實驗課程群為例，利用先進(jìn)的信息技術(shù)和數(shù)據(jù)處理資源，構(gòu)建一種過程反饋式實驗課程教學(xué)新模式，通過實驗教學(xué)的全過程、實時反饋，有利于持續(xù)提高實驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。

[關(guān)鍵詞]過程反饋;實驗教學(xué)模式;信息技術(shù);云桌面

[基金項目]2018年度南京航空航天大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項目“人工智能新時代下面向工程應(yīng)用的深度學(xué)習(xí)實驗基地建設(shè)”（2018YJXGG02）;2019年度南京航空航天大學(xué)實驗技術(shù)研究與開發(fā)項目“基于大數(shù)據(jù)的反饋式‘模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)項目設(shè)計與開發(fā)”（2018050300051855）;2016年度南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院教改項目“基于科學(xué)實驗探究的‘單片微控制器原理及應(yīng)用教學(xué)模式改革”（CAE2016-20）

[作者簡介]李志敏（1991—），女，江蘇南通人，碩士，南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院助理實驗師，主要從事電子技術(shù)與智能感知研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0198-02[收稿日期] 2020-03-06

在新工科背景下，提高高等教育實驗教學(xué)質(zhì)量和實踐育人水平成為目前高校實驗教學(xué)工作任務(wù)的重點(diǎn)[1]。提高實驗教學(xué)質(zhì)量，需要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的新要求，遵循信息化時代教育教學(xué)的新規(guī)律。因此，推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育實驗教學(xué)的深度融合，不斷加強(qiáng)高等教育實驗教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與應(yīng)用成為新的趨勢[2]。

反饋式教學(xué)理念充分體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)思想，讓真正地實現(xiàn)教書育人成為可能[3]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)++教育”的理念被充分重視[4]。因此，本文利用先進(jìn)的信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)資源構(gòu)建實驗室云桌面教學(xué)系統(tǒng)，實現(xiàn)高校實驗教學(xué)的全過程、反饋式教學(xué)新模式，拓展實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，延伸實驗教學(xué)的時間和空間，提升實驗教學(xué)的質(zhì)量和水平[5]。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程群是所有電學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程[6]。電子技術(shù)實驗是鞏固電子技術(shù)科學(xué)理論知識的必要手段。信息技術(shù)的變革發(fā)展對高等教育提出了開放辦學(xué)、資源共享的新要求[7]，而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式和實驗教學(xué)設(shè)備逐漸顯現(xiàn)出一些不足。

（一）理論與實踐相脫節(jié)

電子技術(shù)課程群的理論知識具有較強(qiáng)的銜接性，而目前理論知識授課和實驗教學(xué)安排的時間和內(nèi)容往往出現(xiàn)脫節(jié)，學(xué)生個體之間的理論知識儲備也具有很大的差異性。因此，課堂上實驗教師對基礎(chǔ)理論知識需要進(jìn)行重復(fù)講授，限制了學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新拓展能力的發(fā)揮。

（二）課堂指導(dǎo)效率低下

由于實驗課程和學(xué)生人數(shù)多，而電子技術(shù)實驗內(nèi)容復(fù)雜，涉及細(xì)節(jié)眾多，課堂上教師的巡視指導(dǎo)難以解決每位學(xué)生遇到的不同問題。實驗老師難以做到“手把手”地教學(xué)，因此很難保證學(xué)生掌握正確的實驗方法、實驗技巧，更不能保證實踐創(chuàng)新能力的提升。

（三）課程評價機(jī)制單一

由于實驗課程時間有限，而學(xué)生人數(shù)眾多，授課教師很難通過課堂及作業(yè)準(zhǔn)確、全面地掌握學(xué)生實驗課程的完成情況和學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)單一的課后實驗報告無法準(zhǔn)確地體現(xiàn)學(xué)生的實驗成果和實驗過程中遇到的問題，實驗報告存在的抄襲現(xiàn)象更是不利于實驗課程的及時反饋和持續(xù)改進(jìn)。

二、過程反饋式實驗教學(xué)模式設(shè)計

針對高校實驗課程中存在的理論知識與實驗課程脫節(jié)、教師課堂指導(dǎo)效率低下、課程評價機(jī)制缺乏科學(xué)性等一系列問題提出一種基于過程反饋的實驗教學(xué)新模式。利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)構(gòu)建實驗教學(xué)云桌面系統(tǒng)，結(jié)合課程內(nèi)容設(shè)計課前預(yù)習(xí)與測試、課堂操作與數(shù)據(jù)提交、實驗結(jié)果分析等模塊，全過程、實時采集學(xué)情數(shù)據(jù)，通過信息反饋與分析有力整合師生資源，提高實驗教學(xué)質(zhì)量并促進(jìn)實驗教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

（一）實驗教學(xué)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

以“遠(yuǎn)程、開放、共享、創(chuàng)新”為核心理念，采用高性能服務(wù)器+瘦終端的架構(gòu)，構(gòu)建了一個大數(shù)據(jù)、可交互的智慧實驗教學(xué)硬件系統(tǒng)，如下圖所示。

通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)構(gòu)建教師用戶與學(xué)生用戶組成的高速局域網(wǎng)絡(luò)。利用服務(wù)器信息存儲能力構(gòu)建一個教學(xué)資源池，授課教師與學(xué)生可以實現(xiàn)高效的信息共享功能。學(xué)生可以利用智慧云實驗系統(tǒng)的模擬仿真和數(shù)據(jù)計算能力，實現(xiàn)各種難度要求的綜合性實驗，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

（二）實驗課程教學(xué)內(nèi)容改革

為了實現(xiàn)“電子技術(shù)”實驗課程全方位、實時教學(xué)數(shù)據(jù)反饋，加強(qiáng)師生互動，改善教學(xué)效果，實現(xiàn)實驗課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)，針對“電子技術(shù)”課程的理論和實踐要求，對其實驗課程內(nèi)容進(jìn)行了整合重構(gòu)。

1.實驗知識與操作預(yù)習(xí)設(shè)計。課前編排與本次課程內(nèi)容配套的實驗預(yù)習(xí)內(nèi)容，提煉相關(guān)的理論知識與實驗操作基本技巧，設(shè)計與之對應(yīng)的預(yù)習(xí)測試題目，以圖文、視頻等形式通過云桌面實驗系統(tǒng)推送給學(xué)生終端。通過云桌面系統(tǒng)軟件下的教師權(quán)限實時監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)時間和預(yù)習(xí)效果，為課堂教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、學(xué)生成績評定、課程改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。

2.實驗課堂內(nèi)容模塊化設(shè)計。將大規(guī)模、復(fù)雜化的課堂實驗以實驗操作步驟和任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行模塊劃分，學(xué)生通過云桌面系統(tǒng)構(gòu)建的智能師生課堂互動軟件進(jìn)行實驗結(jié)果的分步提交和在線提問。教師根據(jù)學(xué)生提交的數(shù)據(jù)、圖片等階段性實驗結(jié)果進(jìn)行針對性講評和答疑。通過實驗內(nèi)容的精細(xì)劃分和實驗過程的實時反饋，幫助授課教師統(tǒng)籌把握課堂節(jié)奏，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3.學(xué)生評價與課程改進(jìn)策略設(shè)計。利用云桌面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理能力，根據(jù)學(xué)生的課堂互動情況和反饋的實驗數(shù)據(jù)，客觀全面地生成相應(yīng)的學(xué)生能力評價和課程教學(xué)評價，作為課程持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)，助力課程品質(zhì)提升。

三、結(jié)語

針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式中存在的問題，以模擬電子技術(shù)實驗為試點(diǎn)，基于智慧云桌面系統(tǒng)設(shè)計了包含課前預(yù)習(xí)、課堂授課、課后評價的實驗教學(xué)內(nèi)容。利用云桌面系統(tǒng)的高速網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了教學(xué)資源互通，打破了傳統(tǒng)課堂的時間和空間局限，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。同時，利用云桌面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲和計算功能，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的全過程數(shù)據(jù)采集和多維度評估，從而構(gòu)建起一種基于過程反饋的實驗教學(xué)新模式，形成教學(xué)相長的良性循環(huán)。

參考文獻(xiàn)

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[7]周旭章，汪財生，朱秋華，等.多學(xué)科共享實驗教學(xué)平臺建設(shè)與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（11）：196-199.

Research and Exploration of Experimental Teaching Model Based on Process Feedback

LI Zhi-min， LU Xiong， YAO Rui， CHEN Yan， TIAN Xiang-rui

（College of Automation Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，

Nanjing， Jiangsu 211106， China）

Abstract： Experimental teaching is an effective way to improve students' practical ability and innovative spirit. Taking the Electronic Technology experimental course group as an example， using advanced information technology and data processing resources， a new experimental teaching model based on the process feedback can be constructed. Through the whole process and real-time feedback of the experimental teaching， it is conducive to improving the quality and level of experimental teaching.

Key words： process feedback; experimental teaching model; information technology; cloud desktop