采用量化任务驱动的混合式教学研究

［摘 要］ 线上线下混合式教学是目前高校常见的教学模式，但在其应用中学生的学习效果特别是线上部分难以保证。任务驱动式教学是一种通过任务来引导学生主动应用学习资源进行探究的教学方法。探索了在混合式教学中应用量化任务驱动的教学方法，教师预先对每一环节进行任务设定，且任务采用可量化评价的问卷或题目形式，形成清晰的评价目标，引导学生主动有效地学习。此方法在“电路原理实验”课程教改实践中取得了较好的效果。

［关键词］ 任务驱动教学法；量化的任务；混合式教学；电路原理实验

［基金项目］ 2021年度北京化工大学信息学院混合式教学改革资助项目“电路原理实验混合式教学改革项目”（XXJG2021007）

［作者简介］ 雷伏容（1980—），女，湖北松滋人，博士，北京化工大学信息科学与技术学院讲师，主要从事电力电子技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）21-0113-04 ［收稿日期］ 2023-03-27

引言

混合式教学是互联网时代教学模式探索的有效成果之一［1］，将传统课堂面授与在线学习结合起来，优势互补，有利于取得更好的教学效果，混合式教学已经成为高等教育中的新常态。中央网络安全和信息化委员会发布的《“十四五”国家信息化规划》提出，推进信息技术、智能技术与教育教学融合的教育教学变革［2］。为全面推进教学模式创新和评价方式改革，北京化工大学依托优慕课平台构建了目前所有开设课程的在线资源，引导和鼓励教师积极开展混合式教学。

“电路原理实验”是电子信息类专业一门重要的专业基础实验课程，对于培养学生的动手能力、工程观念及创新能力具有重要意义。在实验课中开展线上线下混合式教学，利用在线资源进行课前预习及课后思考，克服了传统实验教学模式的一些不足，如实验预习不充分、实验场地和课时有限、拓展不够等，有助于加强学生对实验目的的理解与对实验技能的掌握，促进学生对实验的实现途径及现象的思考。但是在混合式教学的应用实践中，如何引导和激励学生通过自主学习取得较好的效果，以及教师如何对学生进行科学评价是目前混合式教学探索中关注的热点问题。

一、学情分析及课程现状

（一）学情分析

“电路原理实验”课程在北京化工大学是面向二年级本科生开设的第一门与专业相关的实践课程，学生对电路有强烈的好奇心，但是在实验教学中发现存在以下问题，首先是课前预习效果不佳，主要体现在对实验目的和实验相关理论知识的理解不够；其次，学生对基本的实验仪器设备如万用表、示波器、信号源的使用不熟练，对出现的实验现象如故障等缺乏独立的思考与分析；最后，学生课后对数据分析、拓展及思考深度不够等。但是由于受场地和学时限制，教师在课堂上对学生进行单独指导的时间有限，不能完全达到预期的教学效果。

（二）课程现状

近五年来，我们教学团队对“电路原理实验”课程进行了一系列的教学改革工作，如自编实验教材，对每个实验均设计了虚拟仿真与实际操作部分［3］；建设课程的线上资源，录制教学视频，进行混合式教学探索；借鉴清华大学电路原理课程的教改经验，利用便携式“雷实验”智慧实验系统进行理论与实验一体化教学改革实践等［4-6］。

经过前期的改革探索，目前北京化工大学“电路原理实验”课程采用独立设课的实验教学模式，课程总学时为16学时，每一轮有16个班级同时开课。独立设课后，学生对于实验课程的重视程度有了很大的提升。尤其采用混合式教学模式后，线上资源使预习状况有了很大的改善，提高了课堂效率，学生对于课程的热情增加，但是在混合式教学改革实践中发现还存在以下问题。

1.学生可以利用线上资源如课件、视频、阅读材料等进行预习，但是由于“电路原理实验”课程涉及内容较多，如理论知识的理解、仪器仪表的使用、理论到实际电路图的具象等，学生预习时难以抓住重点。

2.学生习惯于被动式学习，而预习的质量需要在课堂实操时才能得到检验，难以保证学生自发地、有效地完成预习任务。

3.课程的评价虽然注重了过程性评价，包括了预习报告、实验操作及实验报告评分等，但是不够细致和量化，激励的效果不明显。

针对“电路原理实验”课程在混合式教学中存在的问题，我们进行了进一步的教学改革探索，采用了任务驱动教学法结合量化评价的过程性考核方式，取得了较为显著的教学效果。

二、任务驱动教学法结合量化评价在“电路原理实验”课程混合式教学中的应用

（一）任务驱动教学法及其在“电路原理实验”课程混合式教学中的应用

任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的教学理念，将再现式教学转变为探究式学习［7］。学生围绕任务主动进行相应知识的学习和探究，师生之间或者学生之间进行交流、讨论，目标是完成相应的设定任务。因此课堂转变为以学生为中心、学生主动式学习的模式，教师通过每一环节的任务设定和提供解决问题的线索来充当引导者角色。最后，教师通过总结、反馈等改进任务的设定，学生通过总结、反思完善自主学习，师生共同得到能力提升。任务驱动教学法在“电路原理实验”课程教学实践中，实施过程如图1所示。

在“电路原理实验”课程的具体实践中，首先，教师对线上和线下内容进行科学划分：安全知识、虚拟仿真等内容线上进行；实物电路搭建、故障排除、拓展电路等线下进行。其次，教师对每一环节进行任务设定，并且采用可量化评价的形式。课程考核基于课前、课中和课后整个过程的任务完成情况，并结合线上线下两部分表现。

（二）量化的任务评价指标

在采用任务驱动教学的混合式教学实践中，为了引导任务有效完成，我们设定任务时，采用了量化的形式，如有具体分值的问卷形式。

1.安全教育环节，任务设定为完成按题目量化评分的安全问卷。每名学生需要在问卷评分达到90分以上才有资格进入实验室进行实验操作。

2.课前的预习环节，设定的任务是完成基于实验内容设计的预习问卷。我们对每一个实验设计了问题式的预习问卷，且给定了具体分值。以往的预习要求是完成预习报告，部分学生往往是不加思考地抄写实验指导书部分，对于实验原理、步骤不进行分析和理解。采用了预习问卷的任务形式后，由于问卷中设计的问题包括理论知识的理解、仪器仪表的使用细节、具体搭建中需要注意的问题等，学生围绕问卷这一任务即可抓住预习重点，达到预习环节的目标。如图2所示为实验三“RC动态电路的研究”的预习问卷。

量化的问卷式预习任务使学生预习的内容明确，量化的评价指标又使学生对于预习成果的预期非常清晰。但是教师需要注意问卷的设计，要覆盖希望学生预习的相关方面。如图2所示实验三的预习问卷中，问题1的设计是使学生理解动态元件与电阻元件的区别，理解实验目的之一，含动态元件的电路为什么需要单独研究；问题2的设计是使学生复习“一阶RC电路时间常数的定义、计算及工程测定方法”的理论知识，便于在实验中理解实验现象，并进行不同R、C参数对波形影响的探究；问题3的设计，就是引导学生进行示波器基本使用方法的学习。通过对比发现，采用预习问卷形式后，在预习中掌握了示波器基本使用方法、信号发生器的波形与参数设定的学生比例有大幅提高，从以往的50%提升到90%左右。最后问题4的设计是使学生理解实验设计的原理。

3.课中的实际操作部分，任务设定为按照实验指导书的要求，进行实物电路的搭建、数据测量、现象判断、故障排除等。教师根据学生完成的任务量、难度和课堂表现给出相应评价分值。此部分的教学目标是要求学生在有效预习的基础上，对电路搭建与测试步骤思路清晰，基本仪器仪表使用规范，对实验现象有基本的判断，电路出现故障有独立的思考，若无法解决可求助于教师，教师向学生提供解决该问题的有关线索，通过引导、讨论和交流，学生自己形成对当前问题的解决方案，提高分析和解决问题的能力以及工程实践能力。学生不应只是连接电路和记录数据，而不去判断实验现象是否合理，一旦出现故障就完全依赖指导教师解决。

4.课后环节的任务设定为完成并按时提交实验报告，并进行相关拓展，数据处理、思考题及拓展要求均给出具体分值。根据完成情况如仿真、搭建或制作等给出相应加分，鼓励创新。实验三“RC动态电路的研究”的实验报告要求如图3所示，拓展部分学生可以通过查找RC电路的工程应用加深对电路的理解，并培养分析综合电路的能力。

三、课程教学改革成效

采用任务驱动式教学方法结合量化的任务评价后，在2021级自动化专业2个教改班的“电路原理实验”课程的混合式教学实践中，与同期同专业2个常规混合式教学的平行班对比，取得了较显著的教学成效。

（一）学生学习的主动性提升明显

有了预习问卷、报告要求等问题式任务的引导，学生的预习、总结及拓展有了方向，所有教改班学生课前能够按照预习问卷的引导有效地完成课前准备，课堂实操效率增加，用于理解实验步骤和原理或者仪器设备使用上的时间大幅减少。通过教师对其进行引导和启发，发现学生分析和解决问题的能力都有显著提高，对实际搭建电路的故障排除方面独立性增强。实验（必做部分）课堂完成率和实验（必做部分）平均完成时间都有大幅降低。

（二）线上线下的充分讨论交流使学生对于学科兴趣有明显提升

课后调查问卷统计结果显示，采用量化任务驱动式教学后，80%以上的学生表示“与以前的教学模式相比，对本课程的兴趣有较大提升”，90%以上的学生表示“学习效果有较大提升”。同时，通过课程的持续教学改革，在人才培养方面也呈现出更多的成果。

（三）教学相长，教师在知识和能力方面也得到了提升

课程组教师团队在环节任务设定及评价表的设计中，通过查阅资料和开展研讨活动，拓展了知识面，在知识储备、教学能力和工程应用能力方面也有较大的提升。

结语

在混合式教学模式下，为了培养学生的主动学习能力，全面实现教学目标，以“电路原理实验”课程为例，采用了量化的任务驱动教学方法，以量化的任务评价为激励手段，提升了教学效果，该应用探索对于具有创新意识和能力的人才培养存在实际意义。此教学模式要求教师科学设置课前、课中及课后各环节可量化评价的任务，也可以设置一些开放性或拓展性的任务，加强综合能力的培养。

参考文献

［1］张丽丽.“互联网+”环境下化学反应工程混合式教学模式的设计与应用研究［D］.兰州：西北民族大学，2020.

［2］中央网络安全和信息化委员会.印发《“十四五”国家信息化规划》［EB/OL］.（2021-12-28）［2023-02-27］.https：//www.gov.cn/xinwen/2021-12/28/content_5664872.htm.

［3］雷伏容，朱玮，袁洪芳.电路及电子技术实验（Ⅱ）［M］.北京：化学工业出版社，2021：1-3.

［4］朱桂萍，王帅国，宫晨，等.电路原理智慧实验系统的设计与实践：以清华大学“电路原理”实验课程为例［J］.现代教育技术，2018（10）：107-112.

［5］吴亚琼，韩雪岩，曹晰，等.基于“雨课堂+雷实验”的实验教学改革模式研究：以“电子技术实验课程”为例［J］.现代教育技术，2019（6）：109-114.

［6］陈磊，朱玮，金玲.新工科背景下电路原理课堂实验教学探索［J］.中国现代教育装备，2022（1）：91-92+98.

［7］刘建强.任务驱动：科学探究教学的重要策略［J］.教学研究与实验，2015（1）：81-85.