基于超星學(xué)習(xí)通、QQ群、虛擬仿真平臺開展實驗教學(xué)的實踐與思考_

2023年12月21日發(fā)(作者：苞苴)

2022年3月UniversityEducationUniversityEducationMarch，2022基于超星學(xué)習(xí)通、QQ群、虛擬仿真平臺開展實驗教學(xué)的實踐與思考李結(jié)松張俊飛周麗芬陽范文廣州章喜明（廣州醫(yī)科大學(xué)，廣東［摘511436）要］新冠肺炎疫情肆虐，在線教學(xué)成為保證“停課不停教、停課不停學(xué)”的主要教學(xué)手段。作者通過超星學(xué)習(xí)通平臺實施網(wǎng)上理論視頻教學(xué)，借助虛擬仿真平臺進行實驗教學(xué)，通過QQ群進行遠程輔導(dǎo)、溝通以及討論互動，較好地完成了課程教學(xué)任務(wù)，取得了良好的教學(xué)效果。［關(guān)鍵詞］超星學(xué)習(xí)通；QQ群；虛擬仿真平臺；在線教學(xué)［中圖分類號］G642［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2022）03-0005-03因防控新冠肺炎疫情需要，學(xué)校延期開學(xué)，教育部適時頒發(fā)了“停課不停學(xué)”的通知，在線教學(xué)成為保證“停課不停學(xué)”的主要教學(xué)方式。在日益發(fā)展的信息技術(shù)推動下，學(xué)校的教育理念、教學(xué)對象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式、教學(xué)過程、媒介手段等諸多方面都發(fā)生著巨大變革[1]。筆者通過超星學(xué)習(xí)通平臺實施網(wǎng)上理論視頻教學(xué)，借助虛擬仿真平臺進行實驗教學(xué)，通過QQ群進行遠程輔導(dǎo)、溝通以及討論互動，較好地完成了課程教學(xué)任務(wù)，取得了良好的教學(xué)效果。一、課程基本情況醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生了解一些工科知識，對于拓寬知識視野、了解醫(yī)用設(shè)備原理、強化醫(yī)工結(jié)合、提高動手能力是十分有益的。本課程“Arduino軟件編程與硬件實現(xiàn)”就是為醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生設(shè)置的單片機自動控制的入門課程。該課程具有以下幾個主要特點。（一）注重理論聯(lián)系實際考慮到學(xué)生沒有工科知識基礎(chǔ)，筆者在開展實驗教學(xué)之前，先通過超星學(xué)習(xí)通平臺實施網(wǎng)上理論視頻教學(xué)，通俗易懂地講解實驗中涉及的理論背景知識，讓理論學(xué)習(xí)既不枯燥又對實驗具有指導(dǎo)作用。（二）案例講解注重與醫(yī)學(xué)內(nèi)容相結(jié)合非工科學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的主要目的在于應(yīng)用，因此筆者在講解實踐案例時大都引用與醫(yī)學(xué)相關(guān)的應(yīng)用，如體溫檢測、超聲測量、心率測量等。（三）充分挖掘和分挖掘和利用國家級虛擬仿真平臺資源利用國家級虛擬仿真平臺資源課程實驗教學(xué)原本是實物實驗，在因疫情無法進入實驗室的情況下，筆者發(fā)揮生物醫(yī)學(xué)工程實驗中心依托基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院構(gòu)建的虛擬仿真平臺資源優(yōu)勢，通過線上虛擬仿真實驗來開展實驗教學(xué)。（四）開源的Arduino平臺入門容易平臺入門容易、、上手快該開發(fā)平臺有很強的易用性和擴展性。學(xué)生不需要掌握復(fù)雜的編程語言，只需了解基礎(chǔ)的電路知識和一些開源庫的用法，即可進行電子線路控制與設(shè)計制作。二、課程在線實驗教學(xué)方案（一）教學(xué)目標(biāo)了解單片機控制的基本原理，能夠掌握程序編制的基本框架；熟練對Arduino開發(fā)板的輸入輸出端口進行控制和訪問；了解常見傳感器的基本原理，熟悉虛擬仿真平臺的使用方法，能夠運用傳感器完成相關(guān)工程項目設(shè)計。（二）教學(xué)內(nèi)容該課程僅有36學(xué)時，因此在教學(xué)內(nèi)容的組織上要突出核心概念和方法，緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，精選完成工程項目所必需的內(nèi)容進行教學(xué)。在實驗教學(xué)內(nèi)容上，要選擇能夠在虛擬仿真平臺上運行的案例，這樣才能便于在線組織實施實驗教學(xué)。通過反復(fù)篩選，筆者最后確定包括硬件環(huán)境介紹、軟件環(huán)境介紹、串口使用、鍵盤輸入控制、數(shù)碼管及液晶顯示控制、常見傳感器使用、實時時鐘使用等核心內(nèi)容。這些內(nèi)容分為12個章節(jié)。其中前10個章節(jié)為線上教學(xué)內(nèi)容，每個章節(jié)由1個學(xué)時理論課、2個學(xué)時實踐課組成；后2個章節(jié)為線下教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生分組完成綜合實驗，提交實驗報告，并走上講臺匯報工程項目完成情況。（三）教學(xué)實施因疫情期間無法開展線下實驗教學(xué)，考慮到全國各［收稿時間］2020-09-02［基金項目］2019年教育部第一批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“基于虛實結(jié)合的模電、數(shù)電實驗課程建設(shè)”（2）、“基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真特色教學(xué)項目的研發(fā)及應(yīng)用研究”（2）。［作者簡介］李結(jié)松（1971—），男，安徽人，碩士，高級實驗師，廣州醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程實驗中心副主任，研究方向：開放實驗室管理、本科實驗教學(xué)。通信作者：章喜明（1965—），男，廣東人，碩士，副教授，廣州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院副院長，研究方向：高等教育，實驗室建設(shè)與管理。5

級各類學(xué)校都在開展“停課不停學(xué)”在線教學(xué)活動，超星學(xué)習(xí)通平臺要承載巨大的網(wǎng)絡(luò)訪問流量，我們將教學(xué)過程分為以下幾個部分，教學(xué)方案實施框圖如圖1所示。學(xué)習(xí)通平臺虛擬仿真平臺理論課視頻案例視頻工程項目作業(yè)提交項目結(jié)果QQ群平臺：互動、討論、答疑圖1教學(xué)方案實施框圖一是依托超星學(xué)習(xí)通平臺開展理論教學(xué)。為了避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵，本課程的理論教學(xué)部分沒有采取直播形式，而是通過錄屏軟件提前做好理論教學(xué)視頻、案例實踐教學(xué)視頻并上傳至學(xué)習(xí)通平臺，由學(xué)生自由選擇課余時間觀看。學(xué)習(xí)通平臺的最大優(yōu)勢在于學(xué)情的信息豐富、透明度高，教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)進度一目了然，便于對教學(xué)進行督導(dǎo)管理。二是依托國家級虛擬仿真平臺開展實驗教學(xué)。實驗教學(xué)部分借助國家級虛擬仿真實驗中心即基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院虛擬仿真中心的生物醫(yī)學(xué)工程Proteus仿真子平臺進行。學(xué)生完成每個章節(jié)的理論學(xué)習(xí)后，需在虛擬仿真平臺上完成2個工程項目作業(yè)。學(xué)生完成工程項目后，再通過學(xué)習(xí)通將工程文件以及工程運行的結(jié)果進行提交，教師批改作業(yè)后將批改結(jié)果反饋給學(xué)生。三是利用騰訊QQ群平臺進行互動答疑。QQ即時通信工具在國內(nèi)使用非常廣泛，它的最大優(yōu)勢在于交流實時性好，學(xué)生如有疑問可以及時交流。QQ的語音功能、視頻功能等功能都有助于學(xué)生及時解決學(xué)習(xí)難點、疑問。此外，使用QQ新增的屏幕分享功能也使教學(xué)演示和直觀交流十分方便。（四）考核要求本課程是實驗課，筆者在設(shè)計本課程的考核環(huán)節(jié)時，主要是讓學(xué)生自主設(shè)計完成1個綜合性實驗項目，要求其綜合度需包含3個以上的章節(jié)內(nèi)容。本課程考核成績構(gòu)成中，理論學(xué)習(xí)占40%、平時作業(yè)占30%、綜合實驗占30%。三、課程在線實驗教學(xué)實施案例下面以第五章“數(shù)碼管”為例介紹本課程的在線實驗教學(xué)方案是如何實施的。（一）制作并上傳教學(xué)視頻到超星學(xué)習(xí)通平臺首先通過EV錄屏軟件，將教師通過PPT講解的理論課進行錄屏，講解內(nèi)容除了數(shù)碼管分類、顯示原理、應(yīng)用場景，還有數(shù)碼管常見驅(qū)動方式及其實現(xiàn)機制。理論課講解完畢后，接著登錄上述生物醫(yī)學(xué)工程Proteus仿真子平臺，錄制實操案例，演示如何建立工程文件，如何驅(qū)動一位數(shù)碼管和四位數(shù)碼管。視頻錄制完成后，如有必要可進行適當(dāng)編輯，然后將編輯好的視頻上傳至超星學(xué)習(xí)通平臺。6（二）在超星學(xué)習(xí)通平臺布置工程作業(yè)讓學(xué)生在虛擬仿真平臺上完成2個工程作業(yè)，1個是使用一位數(shù)碼管顯示可變電阻器的位置，還有1個是用四位數(shù)碼管顯示0至9999之間的計數(shù)。學(xué)生完成作業(yè)后，將實驗結(jié)果和工程源文件上傳至超星學(xué)習(xí)通平臺，由教師批改反饋。（三）在QQ群里答疑互動教師要能夠及時回答學(xué)生的提問，幫助他們解決實驗中遇到的各類問題。教師對于具有共性的問題，及時引導(dǎo)學(xué)生解決問題，在公告欄里統(tǒng)一公布解決方案；對于不便用文字說明的操作，可以錄制視頻并上傳至QQ群，讓學(xué)生自行下載學(xué)習(xí)；對于個別疑難問題，通過QQ的遠程協(xié)作功能，登錄學(xué)生的主機，觀看并指導(dǎo)學(xué)生操作。教師幫助學(xué)生解決問題后，要求學(xué)生總結(jié)問題的解決思路，并在QQ群里分享學(xué)習(xí)心得，給遇到類似問題的同學(xué)提供幫助。教師除了解答學(xué)生的問題，還鼓勵學(xué)生自己上網(wǎng)查找解決方案；同時鼓勵學(xué)得比較快、比較好的學(xué)生協(xié)助解惑，并分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗，營造團結(jié)協(xié)作、教學(xué)相長的學(xué)習(xí)氛圍。（四）運用超星學(xué)習(xí)通平臺的教學(xué)預(yù)警功能進行督導(dǎo)將視頻學(xué)習(xí)或者工程作業(yè)完成進度慢的學(xué)生篩選出來，2錄，、圖以使其清晰可見。3然后發(fā)送信息進行提醒，、圖4原來均為電腦截圖，如圖圖中的所有文字都為重2所示。本文的圖2019-2020-2>學(xué)生查看記錄返回條件設(shè)置滿足以下任一條件的學(xué)生都將作為提醒對象視頻分?jǐn)?shù)低于□分學(xué)習(xí)次數(shù)分?jǐn)?shù)低于□分作業(yè)分?jǐn)?shù)低于□分考試分?jǐn)?shù)低于□分綜合成績低于□分任務(wù)點完成率低于□%視頻任務(wù)點完成率低于□%章節(jié)測驗完成率低于□%章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)低于□次討論次數(shù)低于□次作業(yè)完成率低于□%考試完成率低于□%直播觀看時長低于□分鐘閱讀時長低于□分鐘篩選導(dǎo)出名單提醒圖2超星學(xué)習(xí)通平臺的教學(xué)預(yù)警功能四、課程在線實驗教學(xué)實施效果（一）線上視頻觀看率高本課程為公共選修課程，已經(jīng)開設(shè)過2個學(xué)期，平均到課率大約為75%。改為在線教學(xué)后，從開展教學(xué)的章節(jié)100%來看，學(xué)生完成觀看第94%，，超過之前實際到課率后面的章節(jié)觀看率也超過一、第二19個百分點。圖90%章，視平均比例達到頻的比例為學(xué)生在線完成視頻觀看的相關(guān)統(tǒng)計情況。3呈現(xiàn)的是（二）線下互動率高在線教學(xué)打破了時空界限，學(xué)生只要在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題就可隨時在QQ群里提問。在不到3周的時間里，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間在QQ群里的互動信息達上千條。即便教師有時不在線，學(xué)生也會在群里討論，提出自己的見解和方案。（三）學(xué)生對課程教學(xué)的評價好開展線下教學(xué)學(xué)生對課程的評價約為4分，開展在線教學(xué)學(xué)生對課程的評價約為4.8分，有較大幅度的提

發(fā)放統(tǒng)計第1章Arduino入門簡介1.11.2課程介紹1100%1.3ArduinoArduino硬件簡介開發(fā)環(huán)境1√√100%1.4編程入門11√100%1.4.11.4.2實驗一：實驗二：點亮改變LEDLED燈燈亮度1√100%1.5面包板使用簡介1√1√100%√100%100%第2章Arduino串口2.12.2常見串口介紹12.3串口通信連線常用通信函數(shù)1√2.41√100%100%2.5常見編程錯誤信息實驗一：串口打印數(shù)組1√100%1√100%2.6實驗二：串口控制LED燈1√√100%100%第3章蜂鳴器3.13.2蜂鳴器的工作原理及分類13.3蜂鳴器驅(qū)動方式1√100%3.4實驗一：實驗二：蜂鳴器發(fā)聲演奏音樂1√100%1√√94%94%第4章按鈕與鍵盤4.14.2按鈕分類、作用及實質(zhì)14.3按鈕檢測原理1√4.4實驗一：實驗二：按鈕控制按鈕矩陣作用LED1√94%2√94%√94%94%圖3學(xué)生在線完成視頻觀看統(tǒng)計情況升。許多學(xué)生這樣評價：這門課程很有趣，能夠?qū)W到新知識、新技術(shù)；完成工程項目后有成就感；教師責(zé)任心強。部分有代表性的學(xué)生評價如圖4所示。楊培林★★★★★5.0老師的教學(xué)很細(xì)致，所有問題他都盡量在課上解決，下課后如果我們有問題，他也會盡量解決。最主要的是，在現(xiàn)在全國上網(wǎng)課的時期里，老師教得好，同時教學(xué)效率高，充分、合理地利用了我們的時間，讓我們有更多的時間去學(xué)習(xí)其他一些課程，而且在教學(xué)過程中也適當(dāng)給予我們思考時間。我認(rèn)為這是一門非常好的課程，但是有一點小瑕疵，就是后期視頻剪輯的聲音稍微有一些模糊，聽得不是太舒服，希望老師能多多注意。徐瑤★★★★★5.0學(xué)習(xí)內(nèi)容非常有趣，讓我感受到學(xué)習(xí)編寫代碼控制實物的樂趣，感覺自己打開了新世界的大門。課程安排合理，老師的指導(dǎo)非常好，還遠程幫我修改程序，讓我受益匪淺，非常好！！！丁蕊蕊★★★★★4.2知識信息豐富，感覺與編程相關(guān)性很大。實驗是有難度的，需要認(rèn)真學(xué)。老師很積極參與，我遇到問題時老師還會遠程幫助我。為老師的敬業(yè)點贊！課程設(shè)計是合理的，每一小節(jié)都有詳細(xì)的介紹和實驗操作。圖4學(xué)生評教節(jié)選五、對在線實驗教學(xué)的思考此次疫情給正常的教學(xué)秩序帶來了嚴(yán)重的困擾，但是很多事情都有兩面性，在危機中我們也會有意外的收獲，那就是公共網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上將會涌現(xiàn)一批優(yōu)質(zhì)的在線課程，未來的在線教育將會得到快速發(fā)展，一批“水課”將會逐漸被取代。關(guān)于在線實驗教學(xué)問題，筆者做了以下幾點思考。（一）在線實驗教學(xué)對教師的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)授課教師需要有扎實的專業(yè)功底和良好的敬業(yè)精UniversityEducation神，有很強的信息技術(shù)運用能力和實驗操作能力，能夠?qū)W(xué)生提出的問題加以迅速解決。（二）在線實驗教學(xué)效果的好壞與教師在督導(dǎo)、在線實驗教學(xué)效果的好壞與教師在督導(dǎo)、答疑方面所付出的時間精力有著直接的關(guān)系筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，每次給學(xué)生發(fā)送督導(dǎo)信息后，課程的訪問量都有較大幅度的提升。QQ群的運用，要求教師能隨時在線答疑互動，這對于提升在線實驗教學(xué)效果有很大的幫助。（三）要做好線下實驗教學(xué)與在線實驗教學(xué)的銜接在線學(xué)習(xí)因?qū)W生學(xué)習(xí)條件、自主學(xué)習(xí)能力等方面的原因，學(xué)習(xí)效果會有差別[2]。因此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)情分析，及時做好線下實驗教學(xué)與在線實驗教學(xué)的無縫銜接，努力提高實驗課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。為避免以在線實驗教學(xué)完全代替線下實驗教學(xué)，恢復(fù)課堂教學(xué)后，需要精準(zhǔn)分析學(xué)情，并且有針對性地調(diào)整課程教學(xué)計劃。特別是對于在線實驗教學(xué)存在問題較多的章節(jié)，可通過補課、答疑和輔導(dǎo)等形式進行有效彌補。而對于綜合性與設(shè)計性的實驗項目，應(yīng)遵循“虛實結(jié)合”“能實不虛”的原則開展實驗教學(xué)[3]，即讓學(xué)生在完成線上實驗的基礎(chǔ)上通過相應(yīng)的線下實驗鞏固提高實驗學(xué)習(xí)效果。六、結(jié)語在線教學(xué)拓展了教學(xué)時空，促使教與學(xué)的方式發(fā)生了重大變化，高校教育改革進程中的教學(xué)管理模式也隨之發(fā)生全方位改變[4]。這對于現(xiàn)行高等教育來說，既是機遇又是挑戰(zhàn)。教師應(yīng)順應(yīng)時代潮流，積極迎接挑戰(zhàn)，努力將在線課程建設(shè)融入教學(xué)改革之中，對在線課程建設(shè)進行統(tǒng)籌規(guī)劃和全程把關(guān)，推動其教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升。［參考文獻］1］羅晨，劉勇，權(quán)冀川，等.基于在線教學(xué)案例的啟發(fā)式教學(xué)模式研究［J］.計算機工程與科學(xué)，2014（S2）：64-67.2］沒有必要普遍要求教師錄播課程：教育部有關(guān)負(fù)責(zé)人就“停課不停學(xué)”有關(guān)問題答記者問［EB/OL］（.2020-02-］202002/t20200212_.12）［2020-08-11］.http：///jyb_xwfb/s5147/3章喜明，李錦新，朱曉琴，等.基于虛實結(jié)合的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺構(gòu)建與應(yīng)用［J］.實驗室研究與探索，2019（10）：273-276.4］胡志遠，沈祁萌，鄂東，等.基于在線學(xué)習(xí)的高等教育改革創(chuàng)新與內(nèi)涵發(fā)展初探［J］.大學(xué)教育，2018（10）：224-226.［責(zé)任編輯責(zé)任編輯：：龐丹丹］7［［［［