基于MOOC的“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用

引 言

翻轉(zhuǎn)課堂是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)流程的徹底顛覆，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo) ，學(xué)生課外完成知識(shí)學(xué)習(xí)，課堂變成師生、生生互動(dòng)的場(chǎng)所，包括知識(shí)運(yùn)用、拓展衍生等，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

應(yīng)用型高校為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，健全人才培養(yǎng)機(jī)制，要不斷深入教育體制改革[1-5]，促進(jìn)大學(xué)生社會(huì)適應(yīng)能力的提升。其中，為更好地滿足學(xué)生的差異化需求， 使學(xué)生更加積極、主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)者研究的重點(diǎn)。

吳忠良[6] 等人基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)課程進(jìn)行改革， 其中網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間以e-Learning2.0理念為指導(dǎo)，將學(xué)習(xí)的控制權(quán)完全交給學(xué)生，使學(xué)習(xí)空間靈活化 ；牛彩雯 [7] 等人將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，本著 學(xué)中做，做中學(xué)，以學(xué)生為主體 的原則，采用項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生真正融入到學(xué)習(xí)、實(shí)踐中；盧美英將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到 傳感與檢測(cè)技術(shù) 課程中[8]，通過改變學(xué)習(xí)主體來實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，但文獻(xiàn) [6-8] 的教學(xué)模式對(duì)于那些自制力不強(qiáng)的學(xué)生而言，課前準(zhǔn)備這一環(huán)節(jié)可能不會(huì)產(chǎn)生令人滿意的效果。

基于以上討論，本文進(jìn)一步對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革問題進(jìn)行研究。首先，為避免學(xué)生因課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)基礎(chǔ)差或自制力差導(dǎo)致自學(xué)效果差等情況出現(xiàn)，在原有 60 課時(shí)的教學(xué)過程中，選擇 8～10個(gè)課時(shí)的課程作為自學(xué)內(nèi)容。為了不影響整體學(xué)習(xí)進(jìn)度，并保證學(xué)生課下自學(xué)的效果，將慕課（Massive OpenOnlineCourses，MOOC）平臺(tái)相關(guān)課程資源應(yīng)用其中， 并使其成為學(xué)生課下自學(xué)最好的輔助工具，這樣即便還有基礎(chǔ)差或自制力差的學(xué)生未能完成自學(xué)任務(wù)，也能通過課堂討論或授課及時(shí)補(bǔ)充。

1 教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂利用課下學(xué)生完成自學(xué)，課上進(jìn)行思考、討論的方式，可有效激發(fā)學(xué)生的自學(xué)興趣和反思自覺性[9,10]。 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 課程是在機(jī)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(chǔ)課，內(nèi)容抽象、實(shí)踐性強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度大， 且進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)。多個(gè)MOOC 教學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，總有一部分學(xué)生因自制力差，無法有計(jì)劃地完成知識(shí)點(diǎn)的自學(xué)，而翻轉(zhuǎn)課堂針對(duì)的是全體學(xué)生。

因此，為使學(xué)生取得更好的學(xué)習(xí)效果，設(shè)計(jì)該課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的第一個(gè)原則為：學(xué)生自學(xué)內(nèi)容所占比例不能過高。本課程課堂教學(xué)總課時(shí)為60，其中供學(xué)生自學(xué)的課時(shí)為8～10，其余課時(shí)安排師生、生生討論及項(xiàng)目合作。采用占較少比例的自學(xué)課時(shí)，即使部分學(xué)生因自制力差未能按計(jì)劃完成自學(xué)任務(wù)， 也可通過課堂授課和討論環(huán)節(jié)查漏補(bǔ)缺，從而避免對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)度產(chǎn)生較大影響。

其次，對(duì)于自學(xué)章節(jié)的選擇，若選擇理論性較強(qiáng)或知識(shí)點(diǎn)涵蓋范圍大的章節(jié)，對(duì)理論基礎(chǔ)弱的學(xué)生而言，自學(xué)難度大。為提高學(xué)生的自學(xué)效率，教學(xué)設(shè)計(jì)需遵循的第二個(gè)原則為：學(xué)生自學(xué)章節(jié)所選的內(nèi)容應(yīng)簡(jiǎn)單、易學(xué)，相關(guān)知識(shí)容易獲取。

基于以上原則，從該課程的5個(gè)單元內(nèi)，選取應(yīng)變式力傳感器紅外輻射式溫度傳感器等知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合該內(nèi)容所涉及的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目電子秤的設(shè)計(jì)紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)等， 理論結(jié)合實(shí)際，遵循學(xué)生為主、教師為輔學(xué)中做、做中學(xué) 的原則來提高教學(xué)效率。同時(shí)，學(xué)生可借助MOOC平臺(tái)上相同課程優(yōu)課視頻中的知識(shí)講解和案例演示，來保證更好的自學(xué)效果。

1.2 翻轉(zhuǎn)課堂課堂討論與項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂又稱 顛倒課堂 ，目的在于激發(fā)學(xué)生的思考能力。為使全部學(xué)生都能夠參與進(jìn)來，加強(qiáng)動(dòng)腦、動(dòng)口及動(dòng)手能力，在設(shè)計(jì)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(xué)生容易理解且感興趣的例子，這樣才能激發(fā)他們自學(xué)的熱情，并通過動(dòng)手實(shí)踐來互補(bǔ)知識(shí)點(diǎn)，活學(xué)活用，融會(huì)貫通。

因此，該課程的翻轉(zhuǎn)課堂討論和項(xiàng)目設(shè)計(jì)遵循以下兩項(xiàng)原則：

(1) 所選案例簡(jiǎn)單、熟悉，學(xué)生感興趣 ；

(2) 知識(shí)點(diǎn)淺入深出，結(jié)合MOOC平臺(tái)視頻講解+ 案例操作來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1.2.1 知識(shí)點(diǎn)的引入

在 應(yīng)變式力傳感器 教學(xué)中，采用電子秤稱重原理作為課程的切入點(diǎn)來吸引學(xué)生興趣，且其工作原理相對(duì)易于理解， 能夠寓教于樂。對(duì)于教學(xué)資料的設(shè)計(jì)，由教師制作 電子稱稱重工作原理 的課下資料，分析測(cè)量電路的設(shè)計(jì)問題，與本節(jié)內(nèi)容 應(yīng)變式力傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)形式 相關(guān)聯(lián)，并結(jié)合《傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)改革實(shí)踐探索 [11] 與MOOC 平臺(tái)上的案例分析設(shè)計(jì)理念及視頻講解，引申到機(jī)電專業(yè)學(xué)生感興趣且有一定專業(yè)基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)，如機(jī)床故障測(cè)量及荷重問題等，這些資料由學(xué)生自學(xué)。

1.2.2 知識(shí)點(diǎn)的循序漸進(jìn)、淺入深出

從 紅外傳感器 的內(nèi)容開始，首先使用 紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì) 這個(gè)學(xué)生比較了解的內(nèi)容作為第二個(gè)討論切入點(diǎn)，然后循序漸進(jìn)，逐步加大難度到 紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì) + 溫濕度檢測(cè) 。學(xué)生可結(jié)合自己感興趣的檢測(cè)范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，在興趣的基礎(chǔ)上體驗(yàn)知識(shí)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(shè)計(jì)等一些問題，采用小組討論 + 自由發(fā)言的形式進(jìn)行。首先，教師規(guī)劃出與學(xué)生自學(xué)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和MOOC平臺(tái)中的案例講解演示相關(guān)問題和知識(shí)點(diǎn)，點(diǎn)燃學(xué)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(shè)計(jì)問題中提取 3～4個(gè)相關(guān)問題，循序漸進(jìn)地在前幾章找出適宜深入課堂討論的知識(shí)點(diǎn)，使得相關(guān)討論貫穿整個(gè)課程；最后，教師提出方向，并抽出相對(duì)完整的 1～2個(gè)課時(shí)，由學(xué)生規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容，包含方向選擇、檢測(cè)目標(biāo)、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(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，還能培養(yǎng)合作意識(shí)，使他們學(xué)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(xué)生提出在項(xiàng)目設(shè)計(jì)及制作過程中遇到的難題，共同討論應(yīng)如何解決，并深入設(shè)計(jì)過程拓展研究， 查找相關(guān)資料，師生共同總結(jié)討論。

教師在設(shè)計(jì)拓展作業(yè)環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)結(jié)合以下幾方面因素：

根據(jù)學(xué)生課前準(zhǔn)備、課堂討論及設(shè)計(jì)制作完成情況來布置拓展作業(yè)的擴(kuò)展程度；

以各組設(shè)計(jì)的項(xiàng)目為中心展開研究；

學(xué)生主要采用MOOC在線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的課程討論區(qū)及QQ群來反饋學(xué)習(xí)中遇到的難題，通過論壇尋求解答，這樣不僅教師可實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生自己也可根據(jù)已有的記錄對(duì)問題進(jìn)行深入的討論探索。

教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)如圖 1 所示（以 紅外報(bào)警器設(shè)計(jì) 為例）。

2 實(shí)踐效果分析

本次翻轉(zhuǎn)課堂以 16 級(jí)大專機(jī)電 2 班 45 名學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，所占課時(shí)為總學(xué)時(shí)的 1/6，即 10 學(xué)時(shí)，教學(xué)進(jìn)行過程中將學(xué)生分為 5 個(gè)小組參與討論、設(shè)計(jì)及制作，且期間無人請(qǐng)假。

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

在接下來進(jìn)行的考試中，對(duì)所有班級(jí)學(xué)生的平均成績(jī)進(jìn)行分析，得到參與翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)的 2 班學(xué)生平均成績(jī)均高于其他未參加班級(jí)的平均分?jǐn)?shù)，如圖 2 所示。

圖 2 16 級(jí)?？茩C(jī)電一體化專業(yè) 1 ～4 班平均成績(jī)分布表

3 結(jié) 語

在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，MOOC 平臺(tái)資源很好地支持了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的開展，同時(shí)依據(jù)合理地設(shè)計(jì)自學(xué)進(jìn)度來提高自學(xué)效率，為課堂討論和項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) ；同時(shí)還 需遵循兩點(diǎn)原則，即理論聯(lián)系實(shí)踐，將理論應(yīng)用于實(shí)踐，不斷 在理論教學(xué)中進(jìn)行探索；不斷創(chuàng)新、完善翻轉(zhuǎn)課堂的各個(gè)教 學(xué)環(huán)節(jié)。