基于MOOC的“傳感器與檢測技術”翻轉(zhuǎn)課堂應用

引 言

翻轉(zhuǎn)課堂是對傳統(tǒng)教學結(jié)構(gòu)和教學流程的徹底顛覆，以學生為主體，教師為主導 ，學生課外完成知識學習，課堂變成師生、生生互動的場所，包括知識運用、拓展衍生等，從而達到更好的教學效果。

應用型高校為適應現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，健全人才培養(yǎng)機制，要不斷深入教育體制改革[1-5]，促進大學生社會適應能力的提升。其中，為更好地滿足學生的差異化需求， 使學生更加積極、主動地參與到學習中，已成為課堂主體。課堂改革從開放課件到開放教育資源，再由微課到翻轉(zhuǎn)課堂的過程，經(jīng)歷了一系列教學模式的轉(zhuǎn)變，最終使得翻轉(zhuǎn)課堂成為開放式教育不斷優(yōu)化后的產(chǎn)物，也成為眾多專家學者研究的重點。

吳忠良[6] 等人基于網(wǎng)絡學習的翻轉(zhuǎn)課堂對課程進行改革， 其中網(wǎng)絡學習空間以e-Learning2.0理念為指導，將學習的控制權(quán)完全交給學生，使學習空間靈活化 ；牛彩雯 [7] 等人將翻轉(zhuǎn)課堂應用到 傳感器與檢測技術 實驗教學中，本著 學中做，做中學，以學生為主體 的原則，采用項目式教學，讓學生真正融入到學習、實踐中；盧美英將翻轉(zhuǎn)課堂應用到 傳感與檢測技術 課程中[8]，通過改變學習主體來實現(xiàn)個性化教學，但文獻 [6-8] 的教學模式對于那些自制力不強的學生而言，課前準備這一環(huán)節(jié)可能不會產(chǎn)生令人滿意的效果。

基于以上討論，本文進一步對翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的改革問題進行研究。首先，為避免學生因課前準備環(huán)節(jié)基礎差或自制力差導致自學效果差等情況出現(xiàn)，在原有 60 課時的教學過程中，選擇 8～10個課時的課程作為自學內(nèi)容。為了不影響整體學習進度，并保證學生課下自學的效果，將慕課（Massive OpenOnlineCourses，MOOC）平臺相關課程資源應用其中， 并使其成為學生課下自學最好的輔助工具，這樣即便還有基礎差或自制力差的學生未能完成自學任務，也能通過課堂討論或授課及時補充。

1 教學環(huán)節(jié)的設計

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂課前準備環(huán)節(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂利用課下學生完成自學，課上進行思考、討論的方式，可有效激發(fā)學生的自學興趣和反思自覺性[9,10]。 傳感器與檢測技術 課程是在機械電子類專業(yè)課程體系中占有重要地位的一門專業(yè)基礎課，內(nèi)容抽象、實踐性強、學習難度大， 且進行的實驗大多為驗證型實驗，不利于學生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)。多個MOOC 教學數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，總有一部分學生因自制力差，無法有計劃地完成知識點的自學，而翻轉(zhuǎn)課堂針對的是全體學生。

因此，為使學生取得更好的學習效果，設計該課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學的第一個原則為：學生自學內(nèi)容所占比例不能過高。本課程課堂教學總課時為60，其中供學生自學的課時為8～10，其余課時安排師生、生生討論及項目合作。采用占較少比例的自學課時，即使部分學生因自制力差未能按計劃完成自學任務， 也可通過課堂授課和討論環(huán)節(jié)查漏補缺，從而避免對整個學習進度產(chǎn)生較大影響。

其次，對于自學章節(jié)的選擇，若選擇理論性較強或知識點涵蓋范圍大的章節(jié)，對理論基礎弱的學生而言，自學難度大。為提高學生的自學效率，教學設計需遵循的第二個原則為：學生自學章節(jié)所選的內(nèi)容應簡單、易學，相關知識容易獲取。

基于以上原則，從該課程的5個單元內(nèi)，選取應變式力傳感器紅外輻射式溫度傳感器等知識點，結(jié)合該內(nèi)容所涉及的實驗項目電子秤的設計紅外報警器的設計等， 理論結(jié)合實際，遵循學生為主、教師為輔學中做、做中學 的原則來提高教學效率。同時，學生可借助MOOC平臺上相同課程優(yōu)課視頻中的知識講解和案例演示，來保證更好的自學效果。

1.2 翻轉(zhuǎn)課堂課堂討論與項目設計環(huán)節(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂又稱 顛倒課堂 ，目的在于激發(fā)學生的思考能力。為使全部學生都能夠參與進來，加強動腦、動口及動手能力，在設計課堂討論環(huán)節(jié)過程中，所講內(nèi)容必須來源于生活中學生容易理解且感興趣的例子，這樣才能激發(fā)他們自學的熱情，并通過動手實踐來互補知識點，活學活用，融會貫通。

因此，該課程的翻轉(zhuǎn)課堂討論和項目設計遵循以下兩項原則：

(1) 所選案例簡單、熟悉，學生感興趣 ；

(2) 知識點淺入深出，結(jié)合MOOC平臺視頻講解+ 案例操作來激發(fā)學生的學習熱情。

1.2.1 知識點的引入

在 應變式力傳感器 教學中，采用電子秤稱重原理作為課程的切入點來吸引學生興趣，且其工作原理相對易于理解， 能夠寓教于樂。對于教學資料的設計，由教師制作 電子稱稱重工作原理 的課下資料，分析測量電路的設計問題，與本節(jié)內(nèi)容 應變式力傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)形式 相關聯(lián)，并結(jié)合《傳感器原理與檢測技術》課程教學改革實踐探索 [11] 與MOOC 平臺上的案例分析設計理念及視頻講解，引申到機電專業(yè)學生感興趣且有一定專業(yè)基礎的知識點，如機床故障測量及荷重問題等，這些資料由學生自學。

1.2.2 知識點的循序漸進、淺入深出

從 紅外傳感器 的內(nèi)容開始，首先使用 紅外報警器的設計 這個學生比較了解的內(nèi)容作為第二個討論切入點，然后循序漸進，逐步加大難度到 紅外報警器的設計 + 溫濕度檢測 。學生可結(jié)合自己感興趣的檢測范圍進行設計，在興趣的基礎上體驗知識改變視野、改變生活的作用。

課堂討論環(huán)節(jié)由教師選擇工作原理、電路設計等一些問題，采用小組討論 + 自由發(fā)言的形式進行。首先，教師規(guī)劃出與學生自學的項目設計和MOOC平臺中的案例講解演示相關問題和知識點，點燃學生展開自由討論的熱情和發(fā)言的興趣； 然后，教師可陸續(xù)從類似傳感器設計問題中提取 3～4個相關問題，循序漸進地在前幾章找出適宜深入課堂討論的知識點，使得相關討論貫穿整個課程；最后，教師提出方向，并抽出相對完整的 1～2個課時，由學生規(guī)劃設計內(nèi)容，包含方向選擇、檢測目標、方法等，他們可自由分組討論來總結(jié)出較合理的方案并制作，既能啟發(fā)思維，鍛煉嚴謹?shù)膽B(tài)度，還能培養(yǎng)合作意識，使他們學以致用。

1.2.3 翻轉(zhuǎn)課堂的課后總結(jié)環(huán)節(jié)

由教師布置作業(yè)，學生提出在項目設計及制作過程中遇到的難題，共同討論應如何解決，并深入設計過程拓展研究， 查找相關資料，師生共同總結(jié)討論。

教師在設計拓展作業(yè)環(huán)節(jié)時，應結(jié)合以下幾方面因素：

根據(jù)學生課前準備、課堂討論及設計制作完成情況來布置拓展作業(yè)的擴展程度；

以各組設計的項目為中心展開研究；

學生主要采用MOOC在線網(wǎng)絡平臺的課程討論區(qū)及QQ群來反饋學習中遇到的難題，通過論壇尋求解答，這樣不僅教師可實時掌握學生的學習情況，學生自己也可根據(jù)已有的記錄對問題進行深入的討論探索。

教學環(huán)節(jié)設計如圖 1 所示（以 紅外報警器設計 為例）。

2 實踐效果分析

本次翻轉(zhuǎn)課堂以 16 級大專機電 2 班 45 名學生作為實驗對象，所占課時為總學時的 1/6，即 10 學時，教學進行過程中將學生分為 5 個小組參與討論、設計及制作，且期間無人請假。

課堂環(huán)節(jié)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：教學進行過程中有 30 名學生與教師進行交流，占全班人數(shù)的 67% ；對于提出的問題，積極探討的學生有 28 名，其中15 人回答正確。

在接下來進行的考試中，對所有班級學生的平均成績進行分析，得到參與翻轉(zhuǎn)課堂學習的 2 班學生平均成績均高于其他未參加班級的平均分數(shù)，如圖 2 所示。

圖 2 16 級?？茩C電一體化專業(yè) 1 ～4 班平均成績分布表

3 結(jié) 語

在教學設計過程中，MOOC 平臺資源很好地支持了翻轉(zhuǎn)課堂教學的開展，同時依據(jù)合理地設計自學進度來提高自學效率，為課堂討論和項目設計制作打下了堅實基礎 ；同時還 需遵循兩點原則，即理論聯(lián)系實踐，將理論應用于實踐，不斷 在理論教學中進行探索；不斷創(chuàng)新、完善翻轉(zhuǎn)課堂的各個教 學環(huán)節(jié)。