疫情期間《智能化儀器儀表》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法改革探索

摘? 要：智能化儀器儀表是門理論性和操作性都非常強(qiáng)的學(xué)科，而在今年的疫情當(dāng)中，這門課程采用全網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)方法。這對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率帶來較大的負(fù)面影響。本文將探索以學(xué)生為中心，將探究式、互動式、啟發(fā)式教學(xué)模式應(yīng)用到智能化儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)中去，通過教學(xué)模式的創(chuàng)新，使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的方法更加新穎，方式更加靈活，使得網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)過程變得生動、有趣、有效，提高學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，避免網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的缺點。

關(guān)鍵詞：智能化儀器儀表? 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革? 教學(xué)方法? 改革創(chuàng)新

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）03（a）-0202-03

Exploration on Network Teaching Method Reform of Intelligent Instrument during Epidemic Period

PENG Chao

（Dongguan University of Technology， Dongguan， Guangdong Province， 523808 China）

Abstract： Intelligent instrument is a subject with strong theory and operation. In this year's epidemic situation， this course adopts the whole network teaching method. This has a greater negative impact on students' learning interest and learning efficiency. This paper will explore the student-centered， inquiry， interactive， heuristic teaching mode applied to the intelligent instrument network classroom teaching， Through the innovation of teaching mode， the students' learning method through the network is more novel and flexible， which makes the learning process of network become vivid， interesting and effective， improve students' learning interest and learning efficiency on the network， and avoid the shortcomings in the network teaching.

Key Words： Intelligent instrument; Network teaching reform; Teaching methods; Reform and innovation

2020的上半年是一個不同尋常的時期，由于新冠肺炎的原因，2020上半年的教學(xué)活動全部改為網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。這對常年進(jìn)行課堂教學(xué)的教師是一個全新挑戰(zhàn)和機(jī)遇[1]。2019—2020第2學(xué)期，基于文華在線的優(yōu)學(xué)院平臺智能化儀器儀表課程為10個班級，共279名學(xué)生開展線上教學(xué)活動。課程以優(yōu)學(xué)院云平臺中的《智能化儀器儀表》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為主，開展形式多樣的線上教學(xué)活動。目前線上課程以直播教學(xué)為主（按課表直播，直播視頻可回放），錄播課程（專業(yè)錄課教室錄制）為輔的方式開展，同時采取在線作業(yè)發(fā)布、學(xué)生作業(yè)互改、在線小測試和考試、直播問卷發(fā)布等多種考核方式，課后采取平臺討論區(qū)及QQ群、微信群等方式答疑討論。這些均為積極有效地開展本課程春季學(xué)期的線上教學(xué)工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

1? 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工作的設(shè)計

智能化儀器儀表是電子信息工程、通信工程、電氣工程、自動化等專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)選修課，本課程以單片機(jī)為典型機(jī)型講述了單片機(jī)的基本原理和應(yīng)用技術(shù)，并講述和儀器儀表智能化密切相關(guān)的無線通信、現(xiàn)場總線技術(shù)和抗干擾技術(shù)。該課程是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程，在詳細(xì)介紹主流單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，穿插了電子、通信和自動化的一些先進(jìn)技術(shù)。它的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握單片機(jī)原理、接口技術(shù)，了解一些先進(jìn)技術(shù)。為以后參加電子競賽、畢業(yè)設(shè)計和參與實際的項目開發(fā)打下基礎(chǔ)，提高學(xué)生的研發(fā)能力[2]。

（1）加強(qiáng)線上課程平臺資源建設(shè)，使得線上資源形式多樣，內(nèi)容豐富。在優(yōu)學(xué)院平臺上有8章共32節(jié)理論課教學(xué)視頻和2個實驗的教學(xué)視頻，同時還有可回放的直播教學(xué)視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)，已建有PPT、預(yù)備知識、教學(xué)輔導(dǎo)、參考資料、工程案例、實驗指導(dǎo)等豐富的課程資源。其中作業(yè)/習(xí)題/試卷庫（歷年考試試卷及評分標(biāo)準(zhǔn)40余套，教材習(xí)題答案10余個版本，考研試題庫近30套，網(wǎng)絡(luò)在線測試作業(yè)100余份，網(wǎng)絡(luò)在線測試試卷40余套，可以自動組卷或手動組卷）、自編講義（實驗和課程設(shè)計）、實驗/實訓(xùn)/實習(xí)資源庫（9個版本的實驗指導(dǎo)書、課程設(shè)計指導(dǎo)及任務(wù)書、3個版本的課程設(shè)計指導(dǎo)書）、設(shè)計案例庫（近120個不同案例，目前設(shè)計案例欄目里有近120個不同案例供學(xué)生參考學(xué)習(xí)）、應(yīng)用資源庫（應(yīng)用資源庫含有技術(shù)開發(fā)資源、器件資料庫、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、進(jìn)階資料庫，近60個文檔）、課外實踐庫和學(xué)生成果庫（學(xué)生單片機(jī)（含ARM）的競賽獲獎、公開論文、知識產(chǎn)權(quán)等科研成果等展示近70余項）等多種在線學(xué)習(xí)資源。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上本課程累計在線回答逾350次。在線課程針對不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，為學(xué)生提供了豐富的在線學(xué)習(xí)資源[3-4]。

（2）克服線上教學(xué)的缺點，采取多種手段保證教學(xué)質(zhì)量。線上教學(xué)存在教師不能實時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的缺點。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保障教學(xué)質(zhì)量，課題組經(jīng)過反復(fù)討論制定了豐富多樣的師生交流方案。在直播教學(xué)中，教師通過在線實時簽到、實時發(fā)送問卷答題、師生連麥視頻等方式，讓教師實時掌握學(xué)生狀態(tài)，活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果。課后通過設(shè)置在線學(xué)習(xí)計劃、在線發(fā)布作業(yè)/小測試、作業(yè)互評、討論區(qū)和QQ討論答疑等方式進(jìn)一步鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[5]。同時針對本課程實踐性強(qiáng)的特點，利用在線學(xué)習(xí)的桌面共享功能，教師在直播課程中實時演示編程軟件和仿真軟件的操作，讓學(xué)生在沒有實驗器件的情況下，通過在線編程和硬件設(shè)計仿真進(jìn)一步加深對知識點的理解，保證教學(xué)效果。

（3）引入多樣化的在線考核機(jī)制，加強(qiáng)線上學(xué)習(xí)在課程考核評價中的作用。課程考核成績組成如下：實驗（15%，4個普通實驗，2個OBE實驗以及課外實驗考核）+期中考試（15%，線上）+期末考試（70%，線下）。另外引入在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)減分制，在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)包括在線學(xué)習(xí)時間（錄播視頻觀看）、作業(yè)和小測試成績、直播簽到次數(shù)、討論區(qū)活躍程度和互助答疑表現(xiàn)等多種考核形式。在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)分值不設(shè)上限，學(xué)得越好，分值越低。課程的最終成績?yōu)檎n程考核成績減去在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)分值。這種將線上學(xué)習(xí)表現(xiàn)與線下考核有機(jī)地聯(lián)系起來，突出了線上學(xué)習(xí)在課程考核中的作用，有力地提高了學(xué)生的線上學(xué)習(xí)興趣。

（4）采取課題組方式開展線上課程教學(xué)。課題組有4名教師組成，其中3名理論課教師（2名教授、1名講師），1名實驗課教師（高級實驗師），課題組通過QQ群發(fā)布統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教學(xué)安排，并一同在優(yōu)學(xué)院平臺上進(jìn)行教學(xué)工作，科學(xué)管理，實現(xiàn)資源的共享。

（5）實驗教學(xué)設(shè)計。因為在全網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)中，不能使用硬件實物進(jìn)行實驗教學(xué)活動。課程組針對這個情況，把相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容偏向于使用Proteus仿真軟件來進(jìn)行實例的講解，使得同學(xué)們深入掌握KeilC51和Proteus結(jié)合在一起進(jìn)行知識掌握和知識整合。在沒有硬件實物實驗的條件下加深理解，增強(qiáng)動手能力和硬件系統(tǒng)的設(shè)計能力。課程一共設(shè)計了22個Proteus仿真實例[6]。

2? 教學(xué)實施

由于新冠疫情的影響，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)設(shè)施已經(jīng)不能夠使用。如果單純使用網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)不僅會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且沒有課堂上教師與學(xué)生面對面的接觸，在實施教學(xué)過程當(dāng)中難免出現(xiàn)學(xué)生上課注意力不集中，容易走神等現(xiàn)象存在。為了避免上述缺點，同時為了充分保證教學(xué)質(zhì)量，我們在網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)過程中采用了項目驅(qū)動加翻轉(zhuǎn)課堂的新型教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂是一種以學(xué)生為中心的新型教學(xué)模式。為了在疫情下激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)主動性，經(jīng)課題組討論后商定，我們制定了15個導(dǎo)學(xué)實例和6個設(shè)計任務(wù)實例。其中6個設(shè)計任務(wù)實例如下[7]：

（1）要求使用定時/計數(shù)器1，方式2，中斷方式完成仿真，觀察信號頻率值，分析其誤差原因。并同導(dǎo)學(xué)案例6：定時計數(shù)器產(chǎn)生方波做比較，分析其優(yōu)勢在哪里。

（2）仿真系統(tǒng)同導(dǎo)學(xué)案例7修改程序?qū)崿F(xiàn)兩個按鍵，一個按鍵按下人數(shù)加1，一個按鍵按下人數(shù)減1。其余要求不變，功能同學(xué)也可以自行增加。

（3）用8051 串行口連接2片并入串出移位寄存器74LS165，擴(kuò)展1個16位的并行輸入口。其中16個發(fā)光二極管對應(yīng)著2個8位的撥碼開關(guān)，當(dāng)撥動某一個開關(guān)時，對應(yīng)的發(fā)光二極管亮滅。

（4）應(yīng)用串行口控制的鍵盤和顯示的硬件電路圖，試編寫程序?qū)崿F(xiàn)按下相應(yīng)按鍵，3個數(shù)碼管顯示相應(yīng)按鍵的按鍵代碼，按鍵代碼值已經(jīng)畫在按鍵上。

（5）編程實現(xiàn)把TIN 輸入的方波信號5分頻后從TOUT 輸出，并用示波器觀察。

（6）AD1674 處于雙極性輸入接法，輸入電壓范圍為-5V～+5V。要求撥動滑動電位器時數(shù)碼管的顯示隨著真實電壓值而變化。

我們把學(xué)生分成若干個小組，每個小組有3個同學(xué)。在平時上課期間，在課前的15min以小組為單位介紹自己組完成任務(wù)實例的情況，隨后教師接著同學(xué)匯報中存在的問題和錯誤開展教學(xué)活動。5個設(shè)計任務(wù)實例是專門開出一節(jié)課實施。這種項目驅(qū)動加翻轉(zhuǎn)課堂的新型教學(xué)模式，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)主動性，使得同學(xué)可以有目的性地利用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，也可以提高同學(xué)們的動手能力和團(tuán)隊溝通合作能力。同時也可以使得同學(xué)擺脫傳統(tǒng)課堂上存在的缺點[8]。傳統(tǒng)課堂上，教師是整個教學(xué)活動的中心，學(xué)生被動式地接收教師所講授的知識點，這也就難免存在學(xué)生接受教師的固化思維，限制了學(xué)生的創(chuàng)造思維和發(fā)散思維。而這種項目驅(qū)動加翻轉(zhuǎn)課堂的新型教學(xué)模式可以極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維和發(fā)散思維。

3? 結(jié)語

通過一學(xué)期的基于網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)方法方式改革，我們?nèi)〉昧艘恍┏煽?。由于作業(yè)成績均由學(xué)生自己互評，學(xué)生對平時作業(yè)的參與度更好，對作業(yè)的回答也更加認(rèn)真，加深了學(xué)生知識點的理解。采用直播課程并同時采用課堂連線，課堂問卷發(fā)布等新穎的教學(xué)手段使得同學(xué)參與網(wǎng)絡(luò)課堂的積極性得到極大的提高，同時通過快速反饋機(jī)制可以立馬知道前期的教學(xué)效果，使得老師更能把握教學(xué)情況。另外我們改革了考核制度，一方面促使同學(xué)積極參與網(wǎng)絡(luò)課程，另一方面加重考察同學(xué)們對知識點的掌握和靈活運用，避免死記硬背和學(xué)以不致用等現(xiàn)象的產(chǎn)生[9]。通過本學(xué)期的課后調(diào)查，98%的同學(xué)對這次網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)改革表達(dá)了認(rèn)可并希望以后可以繼續(xù)開展。期末考試成績比上學(xué)期上升28%，特別是綜合應(yīng)用方面的得分有了較大程度的提升。這次網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)改革不僅成功應(yīng)對了疫情所帶來的影響，也從中化挑戰(zhàn)為機(jī)遇，收獲頗多。

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