基于翻轉(zhuǎn)課堂的“LTDE”教學(xué)設(shè)計與實(shí)施
——以“通信原理實(shí)驗”為例

崔艷玲，潘矜矜，文文凱

（桂林航天工業(yè)學(xué)院電子信息與自動化學(xué)院 廣西 桂林 541004）

“通信原理”作為通信工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，從理論上建立完整的通信系統(tǒng)架構(gòu)，涉及通信過程及底層基本原理和系統(tǒng)性能方面的知識內(nèi)容。“通信原理實(shí)驗”是與該理論課程相配套的獨(dú)立實(shí)驗課，承擔(dān)著從獨(dú)立功能到整體系統(tǒng)的過渡，是轉(zhuǎn)化知識為工程應(yīng)用和實(shí)際生產(chǎn)的銜接平臺。但是，現(xiàn)有的實(shí)驗授課模式使實(shí)驗教學(xué)資源難以做到充分有效地利用，學(xué)生對實(shí)驗室設(shè)備的使用僅僅限于課堂時間，課后沒有時間去使用也不愿意去使用，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性不夠，很多高校一直在提的“開放實(shí)驗室”無法做到真正開放。同時，由于實(shí)驗課時有限，且學(xué)生在實(shí)驗課之前無法對理論及實(shí)驗過程進(jìn)行較好的預(yù)習(xí)，導(dǎo)致實(shí)驗準(zhǔn)備不充分、低級問題不斷，結(jié)果讓實(shí)驗老師的指導(dǎo)負(fù)擔(dān)加重，學(xué)生對實(shí)驗設(shè)備操作不熟悉也容易導(dǎo)致實(shí)驗硬件設(shè)備損壞，實(shí)驗效果大打折扣；此外，學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗設(shè)備只能提供極為有限的二次開發(fā)環(huán)境，很多同學(xué)在實(shí)驗課程學(xué)完后對所做過的實(shí)驗內(nèi)容仍然一知半解，沒有時間進(jìn)行舉一反三的思考，更不能獨(dú)立自主創(chuàng)新設(shè)計。

傳統(tǒng)課堂的授課以教師為主導(dǎo)，在有限的課堂時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)知識的傳授，學(xué)生被動接受，特別在實(shí)驗課的課堂上，學(xué)生能夠自己完全理解并獨(dú)立思考和操作的比例非常少，教學(xué)效果不盡理想。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，“翻轉(zhuǎn)課堂”即一種以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主導(dǎo)的具有教育改革意義的教學(xué)模式逐漸變得可行和現(xiàn)實(shí)。一般來說，“翻轉(zhuǎn)課堂”是由教師在課前根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制作特定的視頻資料，學(xué)生提前觀看學(xué)習(xí)后，再回到課堂上與教師進(jìn)行面對面交流和深入討論，完成知識的內(nèi)化和吸收的教學(xué)過程。知識的傳授通過信息技術(shù)的輔助在課后完成，知識內(nèi)化則在課堂中經(jīng)教師的幫助與同學(xué)的協(xié)助而完成。

本文提出基于翻轉(zhuǎn)課堂的“學(xué)―教―做―評”(LTDE,即Learning-Teaching-Doing-Evaluating) 四位一體的教學(xué)方案，創(chuàng)新傳統(tǒng)授課理念，將傳統(tǒng)課堂和翻轉(zhuǎn)課堂有效融合，改變原有“教師先教學(xué)生后學(xué)”為“學(xué)生先學(xué)教師后教”的教學(xué)形式。以“通信原理實(shí)驗”課程為例進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計，考慮到課程對方案的適用性，實(shí)踐課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)能讓學(xué)生對上課操作的內(nèi)容了解得更為清晰具體。特別是預(yù)習(xí)資料里的視頻制作內(nèi)容可觀看性和可操作性相比理論課程更加形象直觀，學(xué)生更容易理解，因此教學(xué)效果更為突出。學(xué)生能夠根據(jù)課前老師提供的可選擇、可重復(fù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，課堂上能夠更好地理解實(shí)驗內(nèi)容并熟悉實(shí)驗設(shè)備的操作，課后能夠進(jìn)行實(shí)驗結(jié)果分析和自我反思，從而實(shí)現(xiàn)高效率學(xué)習(xí)。

1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與組織實(shí)施

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)以學(xué)生為中心，使學(xué)生在教師和小組互動創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境中充分發(fā)揮主動性。該教學(xué)模式應(yīng)促進(jìn)信息技術(shù)與課堂教學(xué)的深度融合，改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)觀念。以本校通信工程專業(yè)的“通信原理實(shí)驗”課程教學(xué)為例，每次實(shí)驗授課2 學(xué)時即90 分鐘。教師課前梳理知識點(diǎn)，聯(lián)系學(xué)生所學(xué)的理論知識設(shè)計實(shí)驗過程，制作PPT、錄制相關(guān)視頻并向?qū)W生推送資料及測試題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)；課中教師適當(dāng)講解實(shí)驗相關(guān)內(nèi)容并組織學(xué)生分組討論，學(xué)生自主完成實(shí)驗任務(wù)，對課堂內(nèi)容進(jìn)行熟悉、消化吸收；課后學(xué)生總結(jié)自己所學(xué)、所做實(shí)驗內(nèi)容并進(jìn)行反思，教師也通過及時查看課前布置的測試題解答情況，了解學(xué)生反饋的問題，有針對性地講解和解答。“學(xué)―教―做―評”四位一體的實(shí)驗課堂教學(xué)開展按照如下幾方面依次展開，各環(huán)節(jié)互聯(lián)關(guān)系如圖1 所示。

圖1 教學(xué)實(shí)施結(jié)構(gòu)圖

學(xué)生“學(xué)”（Learning）——課前預(yù)習(xí)：學(xué)生通過教師提前制作好的學(xué)習(xí)資料，如實(shí)驗內(nèi)容簡介、實(shí)驗操作視頻或?qū)嶒烆A(yù)習(xí)訓(xùn)練題等先進(jìn)行學(xué)習(xí)，對每次上課的內(nèi)容有大致的了解，并對實(shí)驗操作的過程提前熟悉。一般教師制作的預(yù)習(xí)視頻以8―10 分鐘為宜，視頻對學(xué)生在實(shí)驗過程中容易出錯或忽略的問題應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)介紹或說明。以通信原理實(shí)驗課程所用的實(shí)驗設(shè)備為例，通信原理綜合實(shí)驗箱模塊上的各信號輸入點(diǎn)和信號輸出點(diǎn)容易混淆，教師在制作視頻的時候可以加以強(qiáng)調(diào)。

教師“教”（Teaching）——課堂講授：按照一次課90 分鐘授課時間計算，教師的課堂講授以20 分鐘左右為宜，并以實(shí)驗電路的原理結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)講解內(nèi)容，不涉及實(shí)驗的具體連線和詳細(xì)操作步驟。教師對實(shí)驗課堂的授課應(yīng)該根據(jù)每次課的具體內(nèi)容分門別類，有整合、有歸納、有重點(diǎn)地講解。通信原理實(shí)驗箱的幾大主要模塊功能如圖2（p126）所示，同一模塊實(shí)現(xiàn)的功能具有一定的關(guān)聯(lián)性，由此引申出各個不同類型的實(shí)驗。教師“教”和學(xué)生“做”是實(shí)驗過程的兩條主線，教師需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)理論和實(shí)驗知識，提出能夠激發(fā)學(xué)生探究欲望的問題，也需要“瞻前顧后”兼顧學(xué)生的能力和水平進(jìn)行綜合評判。學(xué)生需要與教師互動，也需要和同學(xué)之間交流，在不斷反饋的“實(shí)驗——研討——實(shí)驗”中去消化和內(nèi)化所學(xué)的知識。

圖2 通信原理實(shí)驗箱主要模塊功能

小組“做”（Doing）——學(xué)生操作：每次實(shí)驗課學(xué)生自行操作的時間以1 小時左右為宜，根據(jù)老師布置的實(shí)驗項目內(nèi)容，練習(xí)課前的視頻預(yù)習(xí)資料，獨(dú)立操作，自主完成實(shí)驗，學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿，分小組完成也可以獨(dú)立完成實(shí)驗內(nèi)容。教學(xué)過程中，教師可以鼓勵學(xué)生組隊完成實(shí)驗，對實(shí)驗的結(jié)果進(jìn)行分析探討，反復(fù)驗證，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和溝通協(xié)作能力。

綜合“評”（Evaluating）——考核評價：實(shí)驗課程的完成質(zhì)量應(yīng)結(jié)合實(shí)驗課堂的多方面情況進(jìn)行綜合評估，每次實(shí)驗課結(jié)束時，教師應(yīng)利用5―10 分鐘時間對實(shí)驗的內(nèi)容做總結(jié)歸納，特別要針對實(shí)驗操作時普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行補(bǔ)充說明。對實(shí)驗完成情況的評價應(yīng)該貫穿上述“學(xué)―教―做”的各個環(huán)節(jié)，從實(shí)驗步驟、實(shí)驗內(nèi)容、實(shí)驗結(jié)果分析與實(shí)驗總結(jié)等幾方面綜合考核報告的完成情況并進(jìn)行評價。

2 方案實(shí)施的效果與持續(xù)改進(jìn)

基于翻轉(zhuǎn)課堂的“學(xué)―教―做―評”四位一體實(shí)踐教學(xué)方案考慮了特定課程的特點(diǎn)和現(xiàn)有教學(xué)情況存在的問題進(jìn)行課堂教學(xué)全過程的設(shè)計。在教學(xué)設(shè)計中著重增加原授課方式中所欠缺的以問題為中心、師生互動和同儕互動的內(nèi)容。教學(xué)改革的目的是增加學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度、鍛煉其自主學(xué)習(xí)能力和對知識的深度加工能力。通過對本校通信工程專業(yè)2018 級和2019 級的“通信原理實(shí)驗”授課情況進(jìn)行學(xué)情分析，對實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的班級和未實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的班級進(jìn)行學(xué)習(xí)效果對比，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1 所示，可以看出，在進(jìn)行課改的班級課堂上教師講授和學(xué)生操作等環(huán)節(jié)都體現(xiàn)出較好的學(xué)習(xí)效果。特別是在獨(dú)立完成實(shí)驗的學(xué)生比例上明顯高于未課改的班級，由平均50%左右提升至80%，由此表明，大部分學(xué)生在預(yù)習(xí)這塊就有很大收獲，教師明顯縮減了課堂講授時間，學(xué)生操作和思考討論的時間明顯增加，學(xué)生有更多的時間去解決課堂上發(fā)現(xiàn)的問題，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自我管理能力得到鍛煉和培養(yǎng)，學(xué)生有較好的課后獲得感與滿足感，更能激發(fā)其對所學(xué)課程的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。

表1 2018 級和2019 級的通信工程專業(yè)“通信原理實(shí)驗”課程學(xué)情分析對比表

本方案不但對本校的通信實(shí)踐類課程教學(xué)具有指導(dǎo)意義，而且對其他專業(yè)也有借鑒意義。實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)，不光需要理論上的探討，更多地還需要在實(shí)踐中探索和總結(jié)經(jīng)驗。對“通信原理實(shí)驗”課程的實(shí)施效果還要通過學(xué)生的具體反饋體現(xiàn)，為獲取正確的客觀的學(xué)習(xí)信息，本校通信工程專業(yè)課程組教師設(shè)計了學(xué)生實(shí)施翻轉(zhuǎn)課“LTDE”模式教學(xué)學(xué)習(xí)后心理要素的分析表，如表2 所示。鑒于不同年級、不同專業(yè)的學(xué)習(xí)情況，各同學(xué)在知識、能力和素質(zhì)提升等方面表現(xiàn)略有不同。但總體來看，大部分同學(xué)在知識理解、實(shí)驗操作和課程的認(rèn)同等方面（*號標(biāo)注）有較大的提高，和傳統(tǒng)課堂授課方式相比體現(xiàn)出較為明顯的優(yōu)勢。

表2 獲取學(xué)生課后信息的客觀評價指標(biāo)設(shè)計

不同學(xué)校、不同專業(yè)在辦學(xué)條件、師資力量、學(xué)生來源、地方特色等方面都有其自身的特點(diǎn)。新工科背景下應(yīng)用型本科院校辦學(xué)目標(biāo)是為社會經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、建設(shè)、管理等培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才，實(shí)踐教學(xué)要面向崗位、傳遞技術(shù)、培養(yǎng)素質(zhì)，所以對技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的崗位與技術(shù)的深入了解、及時跟蹤、準(zhǔn)確把握、科學(xué)綜合是構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系的前提條件。課前預(yù)習(xí)資料和學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)需要投入相應(yīng)的人力、物力、財力，并且不斷在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗。這一切都需要人員、時間、資金等方面的進(jìn)一步投入。及時跟蹤和傳遞相關(guān)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)狀況，將是一條必要的和有效的途徑。

3 結(jié)論

如何利用互聯(lián)網(wǎng)信息和通訊技術(shù)，為學(xué)生提供更靈活、更高效的課程和學(xué)習(xí)機(jī)會是當(dāng)今高校面臨的重大挑戰(zhàn)之一。本文旨在通過基于翻轉(zhuǎn)課堂的“通信原理實(shí)驗”課程教學(xué)改革，積極探索創(chuàng)新型教學(xué)模式“LTDE”的合理應(yīng)用和實(shí)施，將在線學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂及混合式學(xué)習(xí)等有機(jī)融合起來的多元化教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)“教”“學(xué)”相長、雙向互贏的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生獲取更為高效的學(xué)習(xí)成果，真正成為學(xué)習(xí)的主人，并為高校課堂教學(xué)改革和人才培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新提供幫助和依據(jù)。