《雷达原理与技术》线上线下混合式教学模式探究

    肖慧 朱振波 肖卉 余方利

    

    

    

    摘要：混合式教学将在线教学和传统教学的优势有机结合，是教育信息化的具体体现。本文分析了《雷达原理与技术》课程教学当前面临的主要问题，对课程线上线下混合式教学模式进行了探究，重点研究了教学内容设计、教学资源库建设以及多要素评价机制，为后续混合式教学的具体实施奠定了一定的基础。

    关键词：专业课;混合式教学;内容设计;资源库建设;多要素评价

    《雷达原理与技术》为相关专业本科教育的专业背景课程，与《雷达基础理论》共同构成学员本科阶段雷达类课程的专业基础，为后续装备原理与运用等课程的学习奠定重要基础。长期以来，课程教学集中在课堂教学学时内，仍然以教员授课为主。这种知识的单向灌输在一定程度上忽视了学员学习的自主性和主动性，学员普遍反映被动接受较多、课程参与度不高、获得感不强，并且对知识理解、知识运用普遍缺乏深度，教学难以达到预期效果。

    随着教育信息化的持续推进，在内涵式发展的要求和“以学生为中心”的理念背景下，传统的单一课堂讲授的教学模式已经难以满足相关人才培养的需要。

    线上线下混合式教学将传统面授的真实与在线教学的便捷有机结合[1]，既能充分利用互联网技术和在线教学资源有效拓展学员的学习时间和空间，又能将有限的课堂时间用于组织开展高效的讨论交流等教学活动，从而提升学员学习的自主性、激发学员学习的内动力，是《雷达原理与技术》等专业类课程实现教育信息化的最佳结合点。

    1 当前课程教学面临的主要问题

    《雷达原理与技术》作为新大纲课程，涉及电磁辐射基本原理、收发原理、信号处理理论、电机原理等，是一门知识点高度综合、内容高度集成的课程，所涉及的概念多、理论深、应用强。

    1.1 教学内容增加与教学学时压缩的矛盾

    《雷达原理与技术》课程共包括天馈、收发、伺服、信号处理四大模块，内容整合了原人才培养方案中四门课程的大部分内容，并补充修订了部分新教学内容。课程总学时由原110（理论）+38（实验）压缩为现90（理论）+34（实验），每个模块均有不同程度的学时压缩。如天馈模块，课程学时由原20课时缩减为16课时，教学内容却增加了雷达馈线及相控阵天线部分;伺服模块课程学时由20课时缩减为14课时，而教学内容却增加了交流电机、液压系统、定北系统等。可见如何在有限的学时内进行高效的教学，是教员在教学实施中必须重点考虑的问题。

    1.2 理论教学大班化，效果难把控

    作为相关专业的必修课程，《雷达原理与技术》每年的授课规模大概在350人次。根据近几年课程教学安排，理论教学通常按照专业相近原则划分为3—4个教学期班，班均规模在100人次左右。在大班员情况的传统线下面授模式下，学员对同一知识或技能的掌握速度差别较大，教员对学员的反馈也只能是依靠经验进行大致估计，同一进度的教学计划只能粗略地照顾多数人，难以有效接收全体学员的信息反馈，无法体现教学的差异性和个性化[2]。

    1.3 实验教学与实践能力衔接不畅

    实验教学是理论到实践的重要过渡，也是提高学员后续装备实践能力以及今后岗位任职能力的关键一环。当前实验教学主要依托实物平台进行，实验内容依然集中在参数测量、仪器设备使用操作上，教员在实验课上也僅关注学员测量结果是否合理、测量数据是否准确，对设备原理分析、故障定位以及故障排除等后续装备维护保障相关内容的衔接不够。此外设备量有限、实验人数过多、高频设备故障频出，对实验教学的保障工作也带来了一定难度。

    此外，2020年春季打破了往年的教学常规，《雷达原理与技术》首次在互联网上尝试了在线教学。但在教学过程中发现，对于注重知识理解、实践应用的专业课教学而言，缺乏面对面的沟通交流、手把手的实践操作，学员很难实现线上所学知识的内化。因此《雷达原理与技术》等专业类课程是无法完全脱离线下教学的，线上线下混合式教学为课程的教学改革提供了一条更为有效的途径。

    2 线上线下混合式教学内容设计

    混合式教学中，“线上”的教学不是整个教学活动的辅助或者锦上添花，而是教学的必备活动;“线下”的教学不是传统课堂教学活动的照搬，而是基于“线上”的前期学习成果而开展的更加深入的教学活动[3]。

    2.1 理论教学内容的混合式设计

    在进行教学内容设计时，可以将课程知识点进行细化，按难度区分为识记类、应用类、理解类三个层次。结合线上模式与线下模式在专业课教学中的优势及特点，对不同层次知识点分别采用线上自主学习、线上自学+线下研讨交流、线下精讲+线上重温等模式，有效运用网络信息化的优势和便利，同时高效利用线下课堂。线上自学主要解决基本概念、基本原理等识记类知识点，线下面授则由教员引导解决学员线上未能解决的问题，如知识点的系统性梳理总结、关键性问题讨论等。将有限的线下授课学时用于聚焦重难点问题，有效破解内容多和学时少的矛盾问题。

    2.2 线上自主学习（识记类知识点）

    对于教学内容中难度不大、侧重于学员对概念掌握的部分，可立足于线上教学，借助于各种教学资源和手段，以学员自学为主的方式进行。

    图1 线上自主学习方式

    学员通过多媒体课件、相关教学视频（包括微课、慕课、录播视频）等，完成知识点的自主学习;在此基础之上，进行在线诊断练习，以检验自学效果;然后利用互联网平台将学习疑惑及时反馈给教员。

    教员在学员自主学习过程中，负责教学资源的发布，根据学员在线诊断练习结果及学员反馈信息，评估自主学习效果;对学员存在的个性问题，采用线上个别答疑方式解答。如有必要，可采用线下集中答疑方式对学员存在的共性问题进行解答。

    3 线上自学+线下研讨交流（应用类知识点）

    对于教学内容中有一定难度、强调与实际应用相结合的部分，可采用线上自学+线下研讨交流的方式。

    图2 线上自学+线下研讨交流方式

    教员首先在线上发布教学资源，同时布置相应的课前任务。课前任务可以是相关公式的推导、相关原理的应用、相应问题的思考等。学员在完成线上自主学习的基础上，需要根据教员课前发布的任务清单，对相关问题进行较为深入的研究，为线下课内的讨论交流做好准备，同时将信息反馈至教员处。

    线下面授主要针对教学中的重难点问题进行讨论交流，或者以例题或习题讲解相关理论的实际应用，将部分课后作业内容移至课内解决，以减轻学员课后作业负担。

    对于该部分内容的线下授课，可以采用翻转课堂的方式进行。为提高讨论的针对性和有效性，线下面授宜采用小班化教学，让每名学员都能尽可能参与其中，教员可以及时关注学员的动态，适时调整教学策略。

    4 线下精讲+线上重温（理解类知识点）

    对于教学内容中理论较深、自学难度较大的部分，则采用常规线下教学方式。由于这些内容往往是教学中学员普遍难以理解的部分，通过课堂内的讲授可能还达不到为全体学员解惑的目的，此时可提供录播视频给学员，以供课后进行加强巩固。

    实验教学的混合式设计。作为一门强调实际应用的课程，《雷达原理与技术》在90学时理论教学的基础上，配套了34学时的实验教学任务，以实验验证理论，以理论指导实验，“理实一体”，为后续装备实践打下良好的基础。

    实验教学既是理论教学的应用和延伸，也是后续装备教学的基礎。为充分发挥实验教学对理论教学的支撑作用以及对装备教学的衔接作用，可将实验区分为参数测量类实验、原理验证类实验和综合运用类实验。

    参数测量类实验注重对于雷达关键技术指标的测量以及对常用仪器仪表的操作使用，这是后续装备教学以及装备维修保障的关键，这类实验强调实践动手能力，需依托实物平台线下实现。

    原理验证类实验则侧重于对理论教学中相关原理的分析、理解，如雷达信号处理模块相关实验。这类实验主要依托虚拟平台，可模拟分析一定工作环境下雷达相关参数设置对其性能的影响，从而加深对理论教学中相关内容的理解。

    综合运用类实验可作为对装备教学的衔接，强调学员对雷达系统整体概念的把握，重点考察学员由表及里看问题、透过现象看本质的能力。这类实验既可依托实物平台线下开展，也可依托虚拟平台线上完成，如对设备相关故障进行定位排除、一定探测背景下相关技术体制的运用等，从而提升学员分析问题、解决问题的能力。

    5 线上线下教学资源库整体建设

    在线上线下混合式教学中，需要大量丰富的教学素材供学员线上自主学习[4]。根据前述理论教学内容的设计原则，教学资源应以知识点为基础进行构建，如知识点讲解视频、配套教学PPT、演示动画等。《雷达原理与技术》课程依托原人才培养方案中相关课程建设，先期有一定的教学资源的积累;此外在互联网平台上，有一些比较成熟的慕课资源可以加以有效利用，如西安电子科技大学国家精品课程《雷达原理》早期录制有相关教学视频、微信公众号上的慕课资源《雷达原理与系统》等。但《雷达原理与技术》课程由于其专业方向及应用的特殊性，现有资源很难涵盖课程所有知识点，因此需要有针对性地对部分所缺资源进行相应建设，逐步完善整体配套资源。

    基于2020年春季线上教学，课程教学组完成了部分视频资源的录制及积累，如在授课同时对天馈、收发部分内容进行了同步录制，为实验教学录制了相关实验原理视频等。

    配合课程重点内容，《雷达原理与技术》课程配套了6类实物操作实验平台、6类虚拟仿真实验平台，可有效支撑参数测量类和原理验证类实验的开展。综合运用类实验可部分依托实验平台，但由于实物设备故障问题的不可控性，难以有效承担300多人的实验操作，因此需开发相应的虚拟仿真平台。目前教学组已经开发了雷达威力分析、数据跟踪等多项虚拟仿真程序，后续还将补充实验设备故障排查、定位分析相关内容，以支撑此类实验的开展。

    除视频教学资源和实验教学资源外，为有效实施线上线下混合式教学，还需要其他教学资源作为支撑，如配套教材、课程教学计划、教案、PPT、在线测试等。

    6 线上线下多要素评价机制

    在传统教学模式中，终结性考试往往是决定学员最终成绩的关键。但学员的知识、能力、素养都是在学习过程中逐渐累积和逐步形成的，因此在教学全程对学员进行过程性评价，既有利于学员对自身学习状态的准确定位，也有利于教员对学员整体学习情况和个体学习差异的掌控，确保良好的教学效果[5]。

    混合式教学中，教学过程主要分为线上和线下两大部分。基于互联网技术的线上教学，教员可通过设计讨论、投票、测验、问卷等多种线上活动，并利用学习平台或软件的信息统计功能，收集学员反馈的信息，分析学员的学习主动性和学习能力，对学员给出相应的过程性评价;同时评估学员线上自主学习效果，以便有针对性地对线下课堂讲解内容进行相应调整。学员也可以通过完成在线测试、在线讨论交流、课前任务准备过程中，对在线学习进行自我评估，以加强对线下课堂学习重点的指导。这一阶段主要采用教员评价以及学员自评的方式，教员也要注意及时收集了解学员的自我评价结果。

    线下环节主要通过课堂面授、现场辅导、实验操作等活动，帮助学员将知识内化，提升学习效果。线下教学以教师课堂面授为主，注重师生的面对面交流，以小组讨论和合作探究为主，以学生为中心，注重学生在授课中的差异性。结合任务清单的知识目标引导学生对所学内容进行深入理解，对学员课前存在的问题进行答疑解惑。课堂评价主要对学员发现问题、分析问题和解决问题的能力进行，可采用教员评价和学员互评的方式。实验部分重点考查学员对实验内容的设计理解、实验过程的动手能力以及实验报告的撰写能力等，以教员评价为主。

    上表给出了混合式教学评价主要指标情况，在评价的具体实施过程中要注意从学习态度、能力和效果等多个维度进行[6]，以有效发挥过程性评价所具有的正向反馈、调整、改进、提升和激励的功能。

    7 结语

    本文对《雷达原理与技术》线上线下混合式教学中的教学内容、教学资源、反馈评价机制等具体问题进行了相应的探究，为后续混合式教学的实施奠定一定的基础。

    但混合式教学的具体实施过程中还存在着诸多的实际问题等待进一步的深入研究。混合式教学将整个课程的知识点分为在线学习部分和面对面的教室指导部分，针对军校学员时间支配自由度低的现状，合理分配两种学习形式的时间、有效监管学员在线学习动态都是值得深入思考的问题。此外在线上线下学习环节的轮转中，如何保证不同学习环节之间的协调也是课程设计的重点。以上都是在混合式教学具体实施过程中需要重点把握的问题。

    参考文献：

    [1]汪学均，李小培.“互联网+”时代高等学校混合式教学创新探索[J].中国教育信息化，2019（12）：5-9.

    [2]任昌荣.线上线下混合式教学模式实践与探索[J].福建电脑，2019（3）：156-159.

    [3]刘爱华.以在线开放为目标的“机械设计基础”课程的混合式教学建设探讨[J].科技咨询，2018（9）：109-110.

    [4]左惟.趋势与变革：高校开展线上教学的几点思考[J].中国高等教育，2020（7）：10-12.

    [5]陈玲玲.线上线下混合式教学中学习评价机制探讨[J].科教文汇，（34）：65-66.

    [6]张安忠.基于混合式教学的过程性评价存在的问题与对策[J].西部素质教育，2020（6）：155-156.