慕課時代下實驗室實時互動教學平臺建設(shè)實踐研究

1、    慕課時代下實驗室實時互動教學平臺建設(shè)實踐研究    張建新+張今朝+王慶泉+胡紅生摘 要：本文分析了慕課時代下實驗室實時互動教學平臺建設(shè)的理論價值和實踐意義，指出了目前現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺用于實驗室的弊端，最后結(jié)合嘉興學院電氣工程實驗室實時互動教學平臺的建設(shè)提出幾點教學模式的改進與創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：慕課；實驗教學；互動教學平臺：tp311.56 文獻標志碼：b ：1673-8454（2015）21-0076-04慕課（mooc）興起于2012年，慕課的意思是大規(guī)模開放在線課程。迄今為止，已經(jīng)有十幾所世界著名大學參與其中。參與者發(fā)布的課程，不是傳統(tǒng)的面

2、對面教授課程，而是發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)課程。學習者上課不受地點局限，無論你身在何處，只需要一臺聯(lián)網(wǎng)電腦，就可以享受世界一流大學的課程12。隨著慕課提供越來越多的優(yōu)質(zhì)免費課程，高等教育的教學模式受到前所未有的沖擊。大學不再是高等教育唯一的提供者，大學應該盡快做出相應調(diào)整，適應慕課時代，實現(xiàn)“開放”“共享”的共同進步。尤其是電氣工程、機械工程等緊需工科課程，電子教案、教學動畫、講課視頻等優(yōu)秀的教學資源應該共享于社會，服務(wù)于社會。而對于該類工科課程所涉及的實驗課程，受實驗條件所限，很難達到共享的效果。那么，工科實驗課程將如何面對慕課時代做出調(diào)整呢？在應對高等教育國際化的進程中，建立開放性、共享性互動

3、教學平臺，是解決實驗教學資源集約化的主要途徑34。一、實驗室實時互動教學平臺的理論價值與實踐意義實驗教學是工科學生獲取知識必不可少的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)工科學生動手能力的重要手段。而目前開設(shè)的實驗教學受制于多種因素，不可能實現(xiàn)面對社會開放。例如昂貴實驗設(shè)備的維護、實驗耗材消耗嚴重、實驗室正常課程的運行管理等。借助網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)建設(shè)實驗室實時互動教學平臺，不僅能夠保證正常實驗教學的順利進行、提高教學質(zhì)量，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)實驗課程對非本校社會生源的共享。實驗室實時互動教學平臺的建設(shè)理念是，結(jié)合慕課理念充分利用實驗室資源建設(shè)一個開放、互動、共享的實驗教學平臺。一方面，促進實驗教學改革、提升教學質(zhì)量，更好

4、地實現(xiàn)應用型工科人才培養(yǎng)目標；另一方面，讓社會生源能夠間接地參與實驗課程，最大限度地實現(xiàn)實驗室教學資源的共享?；舅悸肥窃谛畔⒓夹g(shù)、傳播技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展綜合影響國際教育的大背景下，以開放性在線課程為平臺，對實驗課程進行全面的綜合改革，建設(shè)與慕課相適應的實驗教學資源，以滿足實驗教學開放性在線課程的要求，滿足工科應用型人才的培養(yǎng)要求。二、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺用于實驗室的弊端近些年，網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺得到了迅猛發(fā)展，也得到了高校教師和管理者的認同，給高等教育帶來了很多新鮮嘗試和便利。5-7但是，現(xiàn)有的教學平臺主要是針對理論課堂，直接應用于實驗室教學，則暴露出很多弊端89。1.現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺無法實

5、現(xiàn)對社會生源的共享現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺只能針對本校師生使用，需要師生賬號才能登錄。對于并非本校學生、有學習意愿的社會生源，是無法登錄使用的。這些社會生源可能是沒有開設(shè)實驗課程的他校在校生、未經(jīng)培訓的從業(yè)工程師、自學從業(yè)工程師、轉(zhuǎn)專業(yè)從業(yè)工程師。他們一般具有一定的理論和實踐基礎(chǔ)，但是缺乏專業(yè)的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)指導。他們對實驗課程的需求遠大于理論課程。對這些社會生源來說，實驗室互動教學平臺的開放，無疑是幫助他們開通了自學路上的快速通道。2.現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺硬件條件不足現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺功能上主要體現(xiàn)在課程內(nèi)容的發(fā)布上，借助網(wǎng)絡(luò)作為一種信息傳遞的載體，并沒有實現(xiàn)真正的教學互動功能。實驗室教

6、學平臺的功能要求不僅是發(fā)布課程內(nèi)容，還要求視頻信息、語音信息、文字信息的實時互動。因此，實驗室教學平臺要求更高的硬件條件，實驗室里必須配置音頻和視頻設(shè)備，例如高清攝像頭、高清顯示屏、話筒、音響等。除此之外，還要解決網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、系統(tǒng)兼容性、可靠性等問題。3.現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺無法實現(xiàn)實時互動現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺的互動效果延遲嚴重。例如blackboard平臺提供的互動方式包括“發(fā)帖跟帖”和“發(fā)郵件”兩種10。這樣的互動主要是在理論課結(jié)束后分散的課余時間進行的，在時間上有嚴重的滯后延遲。延遲的互動會導致問題不能及時反饋解決，最終導致師生互動興趣消失。電氣工程實驗課程多安排為4課時連上的大課

7、，實驗室教學平臺要求的是集中時間段的課內(nèi)互動、實時互動。師生之間更多的處于 “在線等”“秒回”的狀態(tài)。因此，實驗室教學平臺需要開發(fā)一個實用、便捷的實時通訊模塊。而且，在通訊方式上不能簡單地依靠文字通訊，還要開發(fā)更高效的語音通訊。三、電氣工程實驗室實時互動教學模式的實踐嘉興學院電氣工程實驗室在2014年與上海庚商網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有限公司合作，共同開發(fā)了“電氣工程實驗室實時互動教學平臺”。旨在充分借助多媒體資源和先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行實驗室互動教學。實驗室實時互動教學模式就是把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應用于實驗教學中，使學生在教師指導下，借助網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)創(chuàng)造的網(wǎng)絡(luò)氛圍進行個別學習、自主學習、協(xié)作學習、多向互動、多維反

8、饋、多元發(fā)展。電氣工程實驗室是電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)實踐能力的基礎(chǔ)實驗室，能夠提供電氣專業(yè)的實驗課程，包括電力電子技術(shù)、電機控制、繼電保護、電力系統(tǒng)控制等。通過該類實驗課程的學習，培養(yǎng)電氣專業(yè)所需要的高素質(zhì)技能型人才。在電氣工程實驗室的實驗教學活動中，“電氣工程實驗室實時互動教學平臺”的具體實施主要體現(xiàn)為以下幾點教學模式的改進和創(chuàng)新。1.允許社會生源加入實驗室教學平臺非本校的社會生源可以通過申請、注冊以“慕課生”的身份進入實驗室教學平臺。慕課生可以免費享受教學視頻、實驗設(shè)備介紹等教學資源。更重要的是，慕課生可以根據(jù)實驗室提供的實驗課程安排進行表預約進入電氣實驗室的某一課程，實時在線參觀整個

9、教學過程。也就是說，在時間上，慕課生與在校師生是同時進入實驗室課程的。進入課程后，慕課生可以選擇“教師視角”或者“學生視角”進行遠程學習。通過“教師視角”，慕課生能夠看到教師講解、示范、指導學生操作等教師動作。通過“學生視角”，慕課生能夠看到某位學生的具體實驗操作，包括可能出現(xiàn)的錯誤及解決錯誤的方法?！敖處熞暯恰焙汀皩W生視角”可以隨時切換，或者同屏顯示。慕課生之間可以通過平臺互動，也可以向助教提問，但是不能干預實驗課堂。實驗室教學平臺能夠給沒有實驗條件的社會生源帶來身臨其境的學習體驗。慕課生的訪問模式如圖1所示。 2.視頻互動模式在以往實驗教學過程中的教師示范環(huán)節(jié)，全部學生擁擠在教師示范實驗臺

10、，學生很難看清教師的每一個細節(jié)步驟。實驗室教學平臺要求在教師示范實驗臺配置高清攝像頭，在學生座位配置高清顯示屏。通過實驗室教學平臺，將教師的攝像信息實時傳遞給每一個學生的顯示屏。這樣，學生坐在自己的座位上就能清楚地看到教師的示范實驗，每位學生都有一個屬于自己的“專屬示范教師”，如圖2所示。在電氣實驗課程中經(jīng)常需要教師在電路板上進行的精細操作，例如微型元件選型、導線端點連接等。這些精細操作通過高清攝像頭清晰地展現(xiàn)在學生面前，同時通過攝像頭保留下當天的教學視頻，做為實驗室公開教學材料。在教師示范環(huán)節(jié)之后，教師進行指導學生操作環(huán)節(jié)。電氣工程實驗室大多配置了大型電氣裝備，一個實驗室的面積遠大于普通教室

11、。教師需要走到每一個學生實驗臺進行指導，穿梭于實驗臺之間，身心疲憊。為此，實驗室教學平臺在每一個學生實驗臺配置高清攝像頭，在教師座位配置高清顯示屏。通過實驗室教學平臺，將所有學生的攝像信息實時傳遞給教師顯示屏。這樣，教師坐在自己的座位上就能清楚地看到每一個學生的實驗過程，通過教學平臺的通訊互動功能進行指導答疑。多屏顯示模式下，教師可以做到宏觀監(jiān)測所有學生的實驗過程；單屏放大模式下，教師可以對某位學生單獨指導，如圖3所示。3.實時通訊模式電氣工程實驗室互動教學平臺能夠提供實時通訊互動功能，可以文字互動，也可以語音互動，類似于qq等即時通訊工具。教師與學生之間、學生與學生之間可以實時在線提問和回答

12、。通訊內(nèi)容可以選擇“對外公開”即“群聊”或者“不公開”即“私聊”兩種模式。教師在實驗課程中展示的操作技巧來自于長期經(jīng)驗積累。而對于初學者，將面臨 “怎么辦”“為什么”等眾多問題。這樣的問題必須及時答復，才能有效地幫助學生成長。否則，帶著這樣的問題繼續(xù)操作，問題只會越積累越多，最終導致實驗結(jié)果錯誤或者實驗失敗。實時通訊互動功能配合學生攝像信息能讓教師在第一時間了解學生面臨的問題，從而進行針對指導。相較于傳統(tǒng)實驗課，基于實驗室教學平臺的實驗指導效率和指導效果明顯改善。4.棘手問題投票模式電氣工程實驗室實時互動教學平臺提供一個師生互動投票功能。對于某一實驗課程，教師發(fā)起“本實驗常見問題及解決方法集錦

13、”的投票活動。學生在實驗過程中遇到某一問題，已經(jīng)被“集錦”收錄、能夠找到答案的，則可以為此問題投上一票。沒有被收錄的問題可以向教師申請加入“集錦”?！凹\”內(nèi)的問題按照票數(shù)從高到低排列。這樣操作后，學生經(jīng)常碰到的問題就會票數(shù)最高，排在所有問題的最前面。這個投票活動既可以隨時幫助學生解決棘手的實驗問題，同時作為學生做實驗時切身體驗的統(tǒng)計，不經(jīng)意間留下了學生碰到問題的思考軌跡。這樣的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于后續(xù)學習者和慕課生，可謂是寶貴的經(jīng)驗之談。5.無紙化教學模式電氣工程實驗室實時互動教學平臺能夠提供教學資源上傳與下載功能，包括辦公文件、視頻文件等。在“課程介紹”一欄，教師可以上傳基礎(chǔ)課要求、實驗安排等資

14、料。在“課程信息”一欄，教師可以上傳實驗指導書、實驗設(shè)備介紹等資料，作為學生的預習材料。在“課程回顧”一欄，教師可以上傳教學視頻、思考題答案等資料，作為學生的復習材料。教師也可以預先在教學平臺上傳“本實驗常見問題及解決方法集錦”，作為只讀材料，減少學生在實驗中的出錯率。另外，學生可以在實驗結(jié)束后將做好的實驗報告上傳至教學平臺，教師評閱后給出指導意見，做到“無紙化教學”。綜上所述，電氣工程實驗室實時互動教學平臺在“允許慕課生加入”等幾個方面做了教學模式的改進與創(chuàng)新。已有教學平臺與電氣工程實驗室實時互動教學平臺的功能對比如表所示。四、結(jié)束語網(wǎng)絡(luò)互動教學是慕課時代下高等教育進入信息時代的必然抉擇。通

15、過把網(wǎng)絡(luò)互動教學引入到電氣工程實驗室的實驗教學過程中，建設(shè)“電氣工程實驗室實時互動教學平臺”，不僅使電氣專業(yè)的學生在有限的教學時間內(nèi)高質(zhì)量地完成了實驗課程的學習任務(wù)，同時為非在校的社會生源提供了身臨其境的學習體驗，實現(xiàn)了高等教育“開放”、“分享”的共同進步。參考文獻：1usart m， romero m. lecture notes in computer sciencem.springer international publishing，2013：252-264.2macleod h， haywood j， woodgate a， et al. emerging patterns in m

16、oocs： learners， course designs and directionsj.techtrends，2015， 59（1）：56-63.3黃素平，劉玲.紡織材料及檢測課程網(wǎng)絡(luò)互動教學平臺建設(shè)實踐研究j.輕紡工業(yè)與技術(shù)，2014（166）：54-55.4伍興階，胡析，李紅松.應對“慕課”挑戰(zhàn) 深化醫(yī)學實驗教學改革j.中國高等教育，2014（12）：32-34.5李靜，鄭采星，劉曉平.基于cscw的研究性學習互動平臺中電子白板的研究與設(shè)計j.中國教育信息化，2009（7）：77-79.6孫淑娟，李世祥.基于web的輔助互動教學平臺的研究j.煙臺職業(yè)學院學報，2009，15（4）：78