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模拟电子技术实验教学探索

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发布日期:2019-03-12 15:54

[摘要]目的:在传统的实验教学模式基础上探索一种全新的实验教学模式———移动学习实验教学。方法:利用学生自己的移动终端(手机或平板计算机),通过互动交流将移动学习模式引入实验教学,并比较学生的实验考核成绩以及对教师的满意度调查结果。结果:4届学生模拟电子技术实验考核成绩和满意度调查结果表明,基于移动学习的实验教学模式优于传统的实验教学模式。结论:基于移动学习的模拟电子技术实验教学新模式既能克服传统实验教学模式的局限性,又能增加师生之间的互动交流,大大提高了学生参与实验的积极性和实验教学效果。

[关键词]移动学习;教学模式;模拟电子技术;实践环节;互动交流;教学效果

0引言

随着电子技术发展的日新月异,现阶段大学生的在校学习环境、学习方式、学习习惯都发生了很大变化,传统的实验教学模式已经不能很好地适应这些变化。如何为学生创造有利的学习环境,让其充分利用现有的信息技术获得更多的学习机会,提高实验教学的效果已成为各高校教学改革的重点课题。模拟电子技术是我校生物医学工程专业本科生非常重要的一门专业基础课程,以培养学生的模拟电子电路分析、设计和调试能力为教学目标,实验教学的好坏直接影响着该课程的教学效果。传统的实验教学方法都是选定单元电路模块,在实验室有限的单位时间和空间里完成模拟电子技术实验。学生普遍觉得课堂的内容信息量有限、实验室开放受限、无法将所学知识融会贯通,继而影响实践技能的提高。因此,传统的实践教学方法已无法满足模拟电子技术课程的教学需要,有必要探索新的实验教学模式。当前,移动终端(智能手机、平板计算机等)和即时通信技术(4G和Wi-Fi等)已在大学生群体中普及,同时4G和Wi-Fi即时通信技术也在各高校得到广泛应用。如果能够将移动终端、即时通信技术和模拟电子技术实验教学有机结合起来,将有可能成为一种新的教学模式,有望弥补传统实验教学的不足。

1移动学习的概念和特点

2013年4月Routledge公司出版了《移动学习册》(Thehandbookofmobilelearning),书中指出移动学习指通过社会和内容的交互,使用个人电子设备进行跨情景学习[1]。移动学习领域国际著名学者、英国开放大学迈克•沙普尔斯(MikeSharples)教授认为移动设备可以成功地在课堂内外支持学习,学生和教师可以利用移动设备获取知识和信息并能够与他人互动地学习[1]。学习不再是发生在固定地点的静态活动,而是发生在多个地点的情景性活动。移动学习具有以下特点。

1.1灵活性

移动学习的智能终端多是智能手机、平板计算机等,其共同的特点是小巧、轻便,使得移动学习的开展不受场所限制,学习的环境比较灵活、自由,学生可以利用碎片化的时间在任何环境条件下自定节奏地获取信息。学生成为学习的掌控者,更有利于知识的获取[2-3]。

1.2持续性

移动学习为学习提供了新方式,学习的方式从单一的课堂和书本延伸到教室之外和工作时间之外,使学生在实验室和宿舍都能持续性学习。学习已经变成了一种与环境相关的活动,环境已经变成了一种学习的搭档和协作者。

1.3即时交互性

通过移动学习,学生在学习过程中遇到问题可以及时与教师和同学沟通,或者利用网络资源进行资料查询,从而第一时间获得有效的技术支持和引导。

1.4丰富性

移动学习终端的电子化可以获得丰富的立体的教学资源,例如视频、音频、电子书等,相比于传统的教学模式,有效地调动了学生的积极性。同时,通过多媒体资源的引入,使学生枯燥的学习变得更加形象和生动。而且,师生之间和同学之间的有效、及时交互,呈现出丰富多元的教学模式,使得整个实验教学过程更加立体化、多样化。

2基于移动学习的模拟电子技术实验教学模式

模拟电子技术具有较强的实践性,纯粹的理论知识教学会使得学生感觉枯燥乏味,但是单纯的应用又缺少扎实的理论基础,也是不可取的。多年来,模拟电子技术课程的教与学都是难点,教师在教学过程中如何把控引导学生系统地掌握各单元电路的实践应用非常关键。因此,在确保理论知识完整性的前提下,需要探索实验教学的新模式,应用新的信息化技术转变学生学习方式,让学生掌握信息时代的学习模式[4-8]。我们模拟电子技术教研组将移动学习的理念引入到实验教学,构建了新的教学模式,主要包括以下几方面。

2.1构建师生交流平台

实验教学既要与计算机、手机等学生最熟悉的设备相结合,也要让学习内容在短时间内引起学生的兴趣,使学习者主动地投入学习,让学生真正动起来———手动、眼动、脑动[9]。因此,移动学习的首要环节就是要建立一个师生的交流平台,通过该平台提高学生对实验课的参与程度,鼓励学生主动提出问题并能进行深入讨论。以2015级生物医学工程专业模拟电子技术实验教学为例,在课程开始之初教学组建立模拟电子技术网络课程和课程学习微信交流群,旨在构建“网络课程-微信群-即时通信”的移动交互式的学生自主网络学习环境。

2.2课前准备

综合实验开始前,教师提前在网络课程中发布案例需求,学生自由分组,每一小组在网络课程中挑选感兴趣的案例作为本小组的综合实验课题。其中案例之一:已知人体心电信号的幅度范围为10μV~4mV,主要频率范围为0.05~100Hz,请设计一个信号调理器,要求双端输入、单端输出,输出信号幅值范围为0~5V。教师在网络课程中会链接相应的视频、音频介绍心电信号的背景知识,链接学校图书馆进行有关心电信号检测的文献检索,同时学生也可以通过网络获取相关的信息,查找医学和模拟单元电路文献资料,进入综合实验课题的设计阶段。课前准备的环节完全由学生自主掌控,而且学习的环境突破了教室、实验室的限制,延伸到自习室、宿舍等多元的环境。同时,学习变成一个随时可以进行的过程,将碎片化的时间有效地利用起来,为兴趣浓厚的学生提供了更多的学习机会[10]。

2.3课程实施

在课程实施过程中,教师开放实验室,学生根据查阅的文献资料开始设计实验方案,遇到任何问题如单元电路选择、参数设置等都可以第一时间在课程微信交流群中进行讨论,教师和其他小组的学生参与讨论,提供建议、意见,教师给出指导性建议。小组同学可以据此完善设计方案。在电路搭建调试阶段,遇到集成电路工作异常、输出波形失真等故障时,学生将故障现象拍成视频实时上传到微信群,所有学生和指导教师一起帮忙分析解决。实验最后的成果展示用视频的方式逐个单元模块展示,更好地记录了完整的实验过程。在整个实施过程中,微信交流群搭建了高效的交流互动平台,在遇到问题和解决问题之间实现了无障碍的沟通。每一个小组的学生参与不同的选题讨论,更加拓宽了学生的知识面。大家一起分析故障现象,解决问题,切实提高了学生的实践动手能力,锻炼了其分析问题、解决问题的基本功。基于移动学习的即时的交互性是传统实验教学模式无法比拟的。

2.4课后分享

综合实验完成之后,教师可以利用移动学习平台和学生进行交流,学生可以通过平台交流学习感受,为模拟电子技术教学组提供实验课教学的改进建议。基于移动学习的平台可以同时记录、保留珍贵的实验过程视频、照片资料,教师会将每一组的综合实验资料上传至网络课程,作为资源分享和帮助更多的学生,同时增加学生的专业成就感,有助于师生之间友爱关系的构建。

2.5实施效果

从2015级开始,模拟电子技术教学组尝试了基于移动学习的实验教学模式,连续实施了两级学员。在实验项目和评委教师相同的前提下,比较了2013—2016级4届学生的模拟电子技术综合实验考核成绩和学生满意度问卷调查表。前2届的学生采用传统的实验教学模式,教师给学生布置实验设计题目,由学生自主完成,期间实验室开放,教师也可以现场指导;后2届学生采用移动学习教学模式,学生完成同样的实验项目,期间随时通过交流平台和指导教师实时交流电路设计思路、电路输出波形等。前2届学生的实验考核平均成绩为84.1分,后2届学生的实验考核平均成绩为92.7分;前2届学生对指导教师的满意度平均值为87.6%,后2届学生对教师的满意度平均值为96.1%。对比结果表明,采用移动学习的实验教学模式优于传统实验教学模式,而且学生普遍反映教师的参与率大大提高了他们学习的积极性。

3基于移动学习的模拟电子技术实验教学面临的困难

3.1网络信息干扰,学生可能分神

利用手机、计算机、平板计算机等终端设备搭建移动学习交流平台,学生有了更多的时间和机会接触移动终端和网络。如果教师不能正确引导,再加上学生的自控力较差,如何避免娱乐信息对学生的干扰,将成为教师后续需要解决的难题之一。

3.2课前准备不充分,影响实施效果

在网络课程中教师会提供大量的相关选题的背景资源,为更好地完成选题做准备。但是移动学习具有很强的灵活性,由于实验选题环节是学生自主去完成的,所以在实施过程中存在有的学生课题准备不充分、设计方案粗糙、电路选择考虑不充分等情况,往往会影响实际的实施效果。因此,开展基于移动学习的模拟电子技术实验教学探索,需要后续找到合适的方法进行改进。

4结语

基于移动学习的模拟电子技术实验教学,充分地体现了以“学生为核心”的实验教学理念,构建“网络课程-微信群-即时通信”的移动交互式的模式,从选题到方案设计、实施过程,全程学生主动参与,小组之间协作配合,学生的自主学习能力、协作能力、表达沟通能力、分析问题和解决问题的能力都得到了有效提升。今后在继续推进基于移动学习的模拟电子技术实验教学模式时,应寻求更好的方法克服现阶段存在的学生终端上网容易受到干扰、个别教师准备不充分等现象,确保高质量地完成实验教学。

[参考文献]

[1]魏雪峰,杨现民.移动学习:国际研究实践与展望———访英国开放大学麦克•沙普尔斯教授[J].开放教育研究,2014,20(1):4-8.

[2]范文翔,马燕,李凯,等.移动学习环境下微信支持的翻转课堂实践探究[J].开放教育研究,2015,21(3):93-97.

[3]梁中,陈波,于泠,等.基于手机微信的信息安全翻转实验课堂教学实践[J].实验技术与管理,2016,33(10):156-160.

[4]范哲意,刘志文,何冰松,等.开放式实验教学管理模式的探索与实践[J].实验技术与管理,2017,34(12):203-205.

[5]赵华绒,秦敏锐,蔡黄菊,等.如何发挥实验技术人员在探究性实验教学中的作用[J].实验室研究与探索,2017,36(2):153-157.

[6]田夏,顾婷,付宇卓.国外一流大学综合性创新创业中心建设经验与启示[J].实验室研究与探索,2017,36(2):149-152,221.

作者:路国华 李钊 张华 王健琪 单位:空军军医大学军事生物医学工程学系医学电子学教研室

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