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新工科下混合式教学在电工电子技术课程中探索


一、新工科的背景
随着教育部《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》的发布,复旦共识、天大行动和北京指南,构成了新工科建设的“三部曲”,奏响了人才培养主旋律,开拓了工程教育改革新路径。“以生为本”是新工科的人才培养目标,落实以学生为中心的理念,增强师生互动,改革教学方法和考核方式,形成以学习者为中心的工程教育模式。推进信息技术和教育教学深度融合,建设和推广应用在线开放课程,充分利用虚拟仿真等技术创新工程实践教学方式。
随着北京科技大学教学计划2017版的修订,“电工技术”和“电子技术”面临着教学内容丰富但学时少的问题。尽管科学技术的快速发展,使得非电类专业与电工电子技术出现了越来越多的交叉、渗透和融合,但是目前课程更重视内容的系统化完整化,忽视课程中实际应用的问题比较突出,不适合新时代新工科学生的培养。
二、数字原生代的学习特点
1.网络依赖性。新时代的学生希望时刻保持和网络的联系。他们是和电脑、互联网、智能手机和社交媒体等新型电子产品长大的,各类新闻和课外书籍的阅读都喜欢借助这些网络设备在线获得,所以比以往的学生更习惯于吸收电子类的信息知识。
2.学习模式。他们对高科技带来的便利服务更易于接受:各种智能产品被广泛熟练地使用;学习资料的查找,国内外资讯的实时获得都习惯于借助在线的网络服务;网络上的知识库与学术资料充分被利用,课程作业或论文的完成都借助于网络资源;他们还有最显著的特征是希望通过游戏来学习。
3.互动交流。当代大学生对于计算机的依赖程度非常高,他们爱好通过实际动手的方法来学习,学生间的社交互动更倾向于网络,学习过程的互动也倾向于网络实现。同时也出现沉迷于在线互动游戏和聊天,把大量时间花费网络媒体上。
4.多重任务。他们喜欢团队协同合作的环境和多项任务同时进行的学习方式。他们对应对众多的活动与任务游刃有余,广泛的人际关系的建立是利用网络通信工具完成,在各种开放的网络空间展示自我个性,习惯与人分享,敢于对不同挑战与观点进行回应。
三、混合式教学研究目标
基于新时期学生的特点,结合新工科人才培养的契机,以2017版新电工和电子技术教学大纲为基础,使学生不但掌握课程知识和技能,还可以从根本上改变学生的学习思维方式,激发学生的积极性和自学潜能,实现学生和学生之间和教师和学生之间通畅的交流,以培养学生为主体的学习能力、实践动手能力、合作沟通能力和问题解决能力为目标。
四、混合式教学研究内容
针对“电工技术”和“电子技术”课程的特点,提出线上学习和课堂教学相结合的混合式教学方法进行课程的改革,设计课前教学活动、课堂教学活动和课后教学活动,让课程变得更加互动和有趣,完善过程成绩的考核机制,使整个教学取得更好的教学效果。
五、混合式教学主要措施
基于混合式学习的“电工技术”和“电子技术”课程教学模式主要由课前网络学习(包含仿真软件,口袋实验室硬件,教学相关视频,问题思考)、课堂教学(包含仿真验证,理论知识讨论)、课后拓展(课后作业,课后仿真,硬件实验,课后大报告)、等部分构成,在教学过程中充分体现出“先理论自学后合作实践、促进学生为主体的学习能力、实践动手能力、合作沟通能力和问题解决能力”培养的理念。
1.教学活动课前准备。整理和制作相关的学习视频:在混合教学模式下,教师由传授知识者转变为学生的学习指导者。对于“电工技术”和“电子技术”课程,有众多国内外优质的教学资源,例如学堂在线、中国大学MOOC、好大学在线、MIT公开课等,依据自己教学内容,寻找相符的视频资源作为课程前期的重要学习准备。遇到不太适合相应课程教学内容和教学目标的视频资源时,需要教师自己录制或者剪辑调整对应的教学视频。应根据学生的不同层次来考虑教学视频的制作,针对教学内容分为基础,提高,扩展三部分,教学内容的选用要注意视频的时间长短和相互的互动性,采用声音、动画、板书和仿真等多种的形式。
课前思考题的选取:对于电工和电子技术课前思考题的选取,教师要考虑学生已有的知识架构,数量设置要合适、难度要适中和不同层次。让学生带着问题看视频,学习的同时进行思考,对于习惯先看视频再进行问题思考的学生,先观看视频后再完成思考题。思考题还可以作为课堂的讨论点进行开展讨论,因此应以能激发学生自发学习为目的来进行思考题的选取和编写。学生自主完成要求的课前视频的观看:学生应提前进行教学视频的观看,边学习边思考边记录下疑惑,同时作为难点和问题反馈给老师,因此对学生课前的情况老师已经有整体的把握。教师就可以在课堂上进行教学重点的强化和难点的讲解,保证教师和学生在课堂学习互动交流的顺畅和有效。
2.教学活动课堂实施。课堂教学活动的如何实施是混合式教学模式成功的关键。要求学生通过课前预习对学习内容已有基本的了解,教师在实施课堂教学活动时,就要充分利用情境、互动和协作来进行,让学生充分体会以学生为中心的课堂氛围。课上教学交流:通过对学生课前观看视频和思考题问题的反馈的情况的分析和整理后,充分地掌握学生的共性问题,教师对共性问题进行有针对性的讲解;基本和共性的问题解决后,课上就可以采用案例教学法引入难易适中的案例,引导学生自主进行问题的分析和解答。学生间的合作交流:学生抽签分组,3人左右为一组。小组成员沟通后确定是独立研究问题,还是分工协作共同成课程内容学习和交流,获取知识。“电子技术”是实践性较强的课程,将任务驱动教学法与“口袋实验室”相结合起到理论更好地和实际结合的目的,简单题目的硬件设计和调试在课堂上完成,实现边学习、边实践边发现问题解决问题。老师布置任务,学生按任务要求完成实践内容分析、实施方案选择、电路仿真模拟,有条件的话在便携式试验箱上完成硬件调试,前期和电工技术和电子技术的实验课进行沟通,避免内容的重复,然后进行组间交流、作品展示和成绩评定。最终实践成果交流:学生经过实践之后,进行个人或小组实践报告的撰写。根据实际情况,可以在课堂上进行成果展示、PPT汇报和经验交流。如果无法在课堂有限时间完成,或需要交流的小组太多,学生可以自行录制视频上传到网络平台,教师和学生在观看后予以评价。
3.教学活动课后整理。要求学生对课后学习成果进行整理:对课前存在的疑问进行分析和解决,对课上内容的重点和难点加以记录和整理,巩固所学内容。通过撰写实践总结报告,帮助学生理清思路,探究问题,得出经验。由于课程知识点较多,不可能在时间有限的课堂教学完成,将部分内容的学习延伸到课后开展,可以将这些内容纳入课程考试和实验考核环节。安排多个实践内容,要求学生借助Multisim仿真软件和“口袋实验室”完成实践内容的分析、仿真和调试,然后进行报告的撰写。学生也可以自主进行创意电路的设计,完成实践任务。反馈评价:评价由教师和学生共同完成。教师评价的内容包括学生课堂表现、小组学习中的表现,学生评价包括学生自评、组间互评和组内互评等,主要针对课程任务成果进行。评价注重过程评价,便于教师及时地更好了解学生个体学习情况,既鼓励前进学生拓展教学内容,又便于对部分后进学生进行督促。
4.课程的成绩评定。课程的成绩评定会充分考虑学生的学习过程,平时成绩和最终考试成绩的比例进行改变,增加课题报告、课程设计、课上讨论等环节的分数,不靠最终试卷成绩和平时固定答案的作业来定分数,学生的积极性和参与性都得到提高。
六、混合式教学总结
“电工技术”和“电子技术”通过线上学习和课堂教学相结合的混合式教学方法进行课程的改革,不但为学习后续课程、从事有关的工程技术工作打下理论与实践基础,而且进行以学生为主体的学习能力、问题解决能力、实践动手能力和合作沟通能力的新工科人才的培养。

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