基于翻轉(zhuǎn)課堂的“RFID原理與應(yīng)用”實驗教學(xué)優(yōu)化研究

張紅艷

(安徽建筑大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

0 引言

近年來，翻轉(zhuǎn)課堂已經(jīng)成為高校的一種必不可少的教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂作為移動技術(shù)支持下的混合學(xué)習(xí)模式[1]，改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)和實驗教學(xué)的固有模式，是將知識傳授和知識內(nèi)化過程顛倒的一種教學(xué)模式，通過學(xué)生課前的在線自主學(xué)習(xí)和課堂中教師引導(dǎo)、學(xué)生自主討論的問題答疑等，實現(xiàn)學(xué)生主動并富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)[2]。目前，大部分高校的“RFID原理與應(yīng)用”實驗課程仍使用傳統(tǒng)教學(xué)模式授課，即通過教師上課時針對本次實驗的目的和原理進(jìn)行講解演示，然后學(xué)生動手操作來完成，這種“滿堂灌”的教學(xué)模式導(dǎo)致在規(guī)定的時間內(nèi)學(xué)生只能模仿和復(fù)制指導(dǎo)教師的操作，達(dá)不到理想的教學(xué)效果，難以實現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。因此，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂在理論教學(xué)中的應(yīng)用，為實驗教學(xué)改革提供了新的思路。本文就以“RFID原理與應(yīng)用”實驗課程為例，對比傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題，介紹將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的思想引入到實驗教學(xué)中所具有的優(yōu)勢[3]。

1 “RFID原理與應(yīng)用”實驗教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)模式落后

“RFID原理與應(yīng)用”實驗課程仍使用傳統(tǒng)教學(xué)模式授課，即實驗課前學(xué)生通過理論課程的學(xué)習(xí)理解掌握相關(guān)知識點，在實驗課堂上通過指導(dǎo)教師針對本次實驗的目的、原理進(jìn)行講解并演示步驟，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師的演示“依葫蘆畫瓢”動手操作來完成本次實驗內(nèi)容，課后完成實驗報告的書寫。這種完全按照教師的思路和步驟來進(jìn)行實驗的“滿堂灌”的被動式教學(xué)模式，長久以來養(yǎng)成了學(xué)生懶惰的習(xí)慣，不會自己去思考接下來該做什么，而是看著指導(dǎo)教師怎么做就怎么學(xué)，錯誤地把實驗課程當(dāng)成了一項任務(wù)，目的是做完而不是培養(yǎng)自己的能力，這種模式下培養(yǎng)出來的學(xué)生基本沒有很強的實踐操作能力、獨創(chuàng)思維和創(chuàng)新能力，也難以實現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升[4]。

1.2 實驗學(xué)時較少

由于傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，在實驗課堂上指導(dǎo)教師會占用大量的時間來進(jìn)行實驗?zāi)康暮驮淼闹v解以及實驗步驟和實驗操作過程的演示。對于動手能力強的學(xué)生，指導(dǎo)教師的講解的有些部分內(nèi)容在課程之前已經(jīng)掌握，不需要再花時間去了解；而對于接受能力比較弱的學(xué)生，特別是對不常用實驗儀器的使用上會花費特別多的時間來進(jìn)行了解和掌握，使得學(xué)生本該在規(guī)定的實驗學(xué)時內(nèi)完成的實驗內(nèi)容很多時候都來不及完成。特別是對于一些難度較大的綜合設(shè)計類實驗，素質(zhì)和能力層次較弱的學(xué)生在進(jìn)行分析、設(shè)計、調(diào)試等操作時，明顯感覺時間不夠用，而對于能力較強的學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)卻能很好地完成實驗內(nèi)容。所以目前的學(xué)時設(shè)置無法兼顧到不同層次的學(xué)生[5-6]。

1.3 教學(xué)內(nèi)容局限性較大

“RFID原理與應(yīng)用”實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)具有較強的實踐性，特別注重RFID應(yīng)用等方面的訓(xùn)練，但是由于在傳統(tǒng)教學(xué)模式下受實驗學(xué)時少的影響，實驗教學(xué)內(nèi)容在安排上大多是驗證性的實驗，綜合設(shè)計型實驗安排較少，“RFID原理與應(yīng)用”幾種常見實驗項目如表1所示。在這種教學(xué)內(nèi)容的引導(dǎo)下，讓學(xué)生進(jìn)行一些自主設(shè)計的實驗內(nèi)容時，由于固定思維的限制和學(xué)時不夠，導(dǎo)致學(xué)生在遇到較多具體問題時會感到很難進(jìn)行下去，不能鍛煉學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力[7]。

表1 “RFID原理與應(yīng)用”常見實驗項目

1.4 實驗考核體系陳舊

目前，“RFID原理與應(yīng)用”實驗課程考核體系主要由三個部分組成：課前預(yù)習(xí)檢查、實驗過程記錄和實驗報告批改。其中課前預(yù)習(xí)檢查主要是針對學(xué)生對本次實驗項目的內(nèi)容提前預(yù)習(xí)情況進(jìn)行打分，由于指導(dǎo)教師做不到全程記錄預(yù)習(xí)的過程，所以只能依靠學(xué)生的預(yù)習(xí)筆記、口頭表述對內(nèi)容的理解或?qū)χ笇?dǎo)教師隨機提出的問題的回答情況進(jìn)行打分，主觀性比較強；實驗過程記錄主要包括簽到、簽退、實驗操作過程記錄和實驗完成情況記錄；實驗報告是按照一定的格式填寫相關(guān)內(nèi)容，報告批改主要針對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果分析和實驗思考題的完成情況進(jìn)行打分。指導(dǎo)教師根據(jù)以上三個部分的內(nèi)容給出本次實驗考核成績，但是在實際操作過程中，存在一些問題，如預(yù)習(xí)檢查會占用實驗學(xué)時；實驗報告往往是千篇一律，存在抄襲現(xiàn)象。因此指導(dǎo)教師給出的實驗成績就很難客觀地反映出學(xué)生的真實水平[8]。

2 “RFID原理與應(yīng)用”實驗教學(xué)改革與實施

針對上述提出的“RFID原理與應(yīng)用”實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，學(xué)生在這種傳統(tǒng)教學(xué)模式下被“喂食”的授課情況，以及受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響導(dǎo)致實驗學(xué)時不夠和教學(xué)內(nèi)容局限等問題，采用將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式引入到“RFID原理與應(yīng)用”實驗教學(xué)中，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，把“要我學(xué)”變成“我想學(xué)”。

2.1 課前準(zhǔn)備

在翻轉(zhuǎn)課堂中，指導(dǎo)教師需要提前準(zhǔn)備好課前教學(xué)資源，特別是第一次實驗課程時，需要將實驗儀器的功能介紹、操作面板功能區(qū)分布、如何正確使用及操作注意事項等錄制小視頻，以便在實驗教學(xué)前能夠讓學(xué)生對“RFID原理與應(yīng)用”實驗課程使用的儀器有所掌握，并且能夠引導(dǎo)學(xué)生完成對本次實驗項目的教學(xué)內(nèi)容、實驗原理和操作步驟等的自學(xué)。

以“ZigBee無線通信” 實驗項目為例，首先指導(dǎo)教師制作小視頻+PPT展示實驗系統(tǒng)硬件介紹、RFID綜合平臺軟件介紹及安裝、ZigBee通信模塊的原理等，其次展示本次實驗的目的和實驗操作步驟。指導(dǎo)教師將制作好的課前教學(xué)資源包通過新媒體(如課程QQ群、微信群等)發(fā)送給學(xué)生；學(xué)生在收到課前教學(xué)資源包后，提前利用課余時間進(jìn)行學(xué)習(xí)并消化，做好實驗前的準(zhǔn)備，并對實驗過程中可能遇到的問題和難點加以重視，并提出初步的實驗方案，這樣可以充分有效地利用課外時間來學(xué)習(xí)，減少由于實驗學(xué)時少帶來的問題。

2.2 課堂教學(xué)

學(xué)生課前預(yù)習(xí)的完成，可以有效減少傳統(tǒng)模式中教師的講授時間和學(xué)生的理解接受時間。在課堂教學(xué)活動中，指導(dǎo)教師可以在實驗開始前占用很少的時間通過提問或點名的方式，幫助學(xué)生回憶課前教學(xué)資源的內(nèi)容；在實驗過程中有針對性地解答學(xué)生提出的和操作過程中遇到的問題，讓學(xué)生在自我嘗試過程中體驗到學(xué)習(xí)帶來的成就感，從而提高學(xué)習(xí)興趣；在整個實驗過程中，每組學(xué)生都要根據(jù)本組實驗條件的設(shè)定來記錄本組實驗操作過程、實驗中難測到現(xiàn)象、遇到的問題及解決方法等。

2.3 課后總結(jié)

實驗課主要通過完成實驗報告來進(jìn)行課程總結(jié)。在引入翻轉(zhuǎn)課堂后，我們對實驗報告的形式也進(jìn)行了相應(yīng)地改進(jìn)，由傳統(tǒng)的固定格式改為分成兩個部分的實驗報告：常規(guī)報告部分和附頁。常規(guī)報告部分采取大多數(shù)高校實驗報告的形式，附頁部分增加了機動項，包括附加思考題、實驗成果及總結(jié)和改進(jìn)實驗的一些建議等。思考題的設(shè)置則不拘泥于教材，主要是為了引導(dǎo)學(xué)生對知識的進(jìn)一步拓展和探索；實驗成果和總結(jié)的形式可以多樣化呈現(xiàn)，如實驗操作過程截圖、實驗數(shù)據(jù)記錄分析、實驗結(jié)果分析等；改進(jìn)實驗的建議為可選項，學(xué)生通過總結(jié)本次實驗的內(nèi)容設(shè)置、設(shè)備選擇及教學(xué)方面等存在的問題。通過這種多樣式的實驗報告附頁形式，和在實驗操作時根據(jù)指導(dǎo)教師的要求，每組學(xué)生使用的ZigBee節(jié)點ID號不同，每組學(xué)生寫入RFID讀寫卡的數(shù)據(jù)也不同，可以有效避免學(xué)生相互之間存在抄襲的現(xiàn)象，而且更加人性化，使學(xué)生可以開拓思維。

3 結(jié)語

將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的思想引入到“RFID原理與應(yīng)用”課程實驗教學(xué)中，打破了常規(guī) “填鴨式”實驗教學(xué)方式，不僅讓學(xué)生充分利用了課外時間，而且讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充分發(fā)揮了主觀能動性。通過對比2016級和2017級物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的“RFID原理與應(yīng)用”課程的實驗教學(xué)結(jié)果顯示，引入了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的2017級學(xué)生比傳統(tǒng)模式教學(xué)的2016級學(xué)生，在實驗內(nèi)容理解上、實驗動手操作能力和課后總結(jié)報告等處都具有明顯的進(jìn)步。因此，應(yīng)該大力地推進(jìn)這種能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的實驗教學(xué)模式。