《误差理论与数据处理》课程混合教学模式的探索

【摘 要】鉴于误差理论与数据处理在测量中的重要性及目前《误差理论与数据处理》课程存在的现状，为了落实以学生为主体、教师为主导的教育理念，探索研究由LBL教学模式、PBL教学模式，翻转课堂、对分课堂等融合的弹性混合教学模式，线上学习和实体课堂相结合的教学方法，使得在有限的学时能够精选课程教学内容、优化教学方式方法和建立科学的课程考核制度。

【关键词】误差理论与数据处理；混合教学模式；改革

对于高等学校测控技术与仪器专业，《误差理论与数据处理》是必修的学科基础课，也可作为机械类专业、信息类专业和其它有关专业本科生、研究生的必修课或选修课。是学习专业课程和对实际测量系统进行科学的误差分析和数据处理的必备基础。在仪器仪表测量实验结果中存在误差的必然性与普遍性，影响了测量实验数据的可信赖性，甚至失去其科学价值与实用意义。特别在当今信息技术时代，任何科学实验和工程实践所获得的大量数据信息，都必须经过合理的数据处理并给出科学的评价，才有其实际价值。

而对于误差理论与数据处理这种理论性较强，计算量很大的课程来说，过去的教学模式过于强调公式化，忽略了对学生综合素质的培养，造成了学生学习兴趣不高，甚至高分低能的现象，而在工程认证中，希望学生学习本门课程后所能支持的毕业要求应为：具有专业基础知识，能够恰当表述、分析和解决测控技术与仪器领域复杂工程问题，且能够运用科学方法对数据进行综合分析，得出有效结论。因此如何在有限的课时之内将课程内容精选、优化教学方法、建立科学的课程考核制度等等，最终使得每位学习本课程的学生完成毕业要求的各项指标是非常必要和有意义的。

1 课程教学的社会及模式现状分析

1.1 就业趋势计算机化

自20世纪70―80年代以来，在以多媒体、计算机、互联网为代表的信息技术的推动下，人类社会日益进入信息时代。在信息化环境中，微型计算机及智能化手机高速发展，其应用已深入到生产、生活的各个方面，应运而生的计算机相关企业大量涌现。特别是软件编程工作，入门容易上手快，往往经过1到2个月的集中培训就可以上岗。面对本科生严峻的就业压力，因此出现下面问题：一是，大多数高校注重培养学生的计算机应用能力；二是，偏离本专业就业。而面对现今社会的快速发展和进步，显然社会需要的是多方面具有各专业特色的人才，学生的单一化发展必将引起不好的社会效应，因此怎样将学生的兴趣点和教学相结合起来是需要研究的。

1.2 专业课程不感兴趣

现在的大学生在进入大学之前所学主要课程是语数外，专业相关知识几乎完全没有涉及，大学的结合实践或者生产的专业课程不能够适应，不懂为什么学习这样的课程，特别是《误差理论与数据处理》这类的计算量大，理论强的课程。因此怎样转变学生的思想，在教学中贯穿此门课程的应用和重要性是非常必要的。

1.3 课程成绩两极分化，参与度低

目前高校的上课的很多情况为上课认真成绩优秀的学生坐在教室的前三排，认真听讲，做笔记和回答问题。上课不认真或者不感兴趣的同学坐在教室后三排，玩手机、看电脑，不认真听课，甚至缺课。因此怎样保证课堂质量，治疗当前高校课堂的一些通病，活跃课堂气氛，实现全员参与的高质量课堂，是对该课程的教学提出了比较严峻的考验和更高的要求。

1.4 主动学习能力差

学生在大学之前的十几年的学习生涯中，一直习惯和接受的是被动填鸭式教学，很少有机会或者愿意主动学习，还没有完全转换教与学的模式，而本门课程逻辑思维强，计算量大的特点更加阻碍学生愿意主动学习的兴趣。

1.5 考核制度不合理

相对于教学的其他方面，学生更看重的是课程的最终给出的考核成绩，一直是期终考试为主，平时的学习过程的监管明显不足，这导致学生总是在考试之前才突击复习，这种状况不论对基础知识的积累、还是系统学习能力的建立都是有害的，因此考核方式必须改革。

2 课程优化教学模式及方法

2.1 混合式教学模式

摈弃过去的单一的 LBL教学模式（Lecture-based learning）转向由LBL教学模式、PBL教学模式（Problem-based learning），翻转课堂、对分课堂等融合的弹性混合式教学模式。

LBL教学模式：是以讲义为导向的教学模式，采用这种方法教师能够系统、全面地教授课程的专业理论知识，顺利实现既定课程的教学目标。然而，单一采用LBL教学法也存在很明显的缺点：第一，不利于调动学生学习积极性。LBL教学法以教师讲授为主要形式，不利于调动学生学习的积极性。第二，不利于培养学生的独立思考能力。

PBL教学模式：是以问题为导向的教学模式，PBL教学法其目的是将学生从被动学习的地位中解放出来，引导其向主动学习转变，最大限度地调动学生主动学习的兴趣和积极性。PBL教学法鼓励和支持学生对引人关注的问题进行研究，提高学生独立或协作解决问题的能力。但单一实施该种教学方法难度较大，主要有三点，一是，PBL教学法要求教师具备很高的理论水平和实践能力。二是，PBL教学法对学生素质的要求较高，只有主动性强、韧性足、学习技能较强的学生才可能从PBL教学法中受益。三是，在实施PBL教学法过程中确定与之相配套的科学评价体系较难。

翻转课堂：翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新{整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课后完成自主学习，他们可以网上进行自主学习，还能在网络上与别的同学讨论，能在任何时候去查阅需要的材料。教师也能有更多的时间与每个人交流。在课后，学生自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式，教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习，单一实施同样存在教师不能完全起到主导作用，不便于掌握教学节奏和进度。

对分课堂：即将课堂分为两个部分，讲授和讨论。具体实施是首先针对课程章节的设计和内容，抽取其中重点和难点知识，采用少量时间首先进行讲授；鉴于学生掌握内容的差异性，合理O计不同难度作业内容，学生可采用讨论、查资料和自主方式完成作业；课后针对上课内容和作业内容进行网上讨论交流，教师参与监督，然后回到课堂上，分组讨论课后没有解决的问题或者新的想法，教师随机抽取组中同学回答问题，学生代表全组同学，不是个人答案，消除部分学生不愿表达自己的心理障碍。

本文融合多种教学模式，进行弹性混合，结合课程特点和学生情况，使学生形成一套在“适当的”阶段，通过“适当的”学习方式和风格，获取“适当的”能力，从而实现最优的学习效果。

2.2 线上与线下结合

基于网络平台和实体课堂，实现课程学习的线上与线下结合，即利用翻转课堂模式做辅助，达到课程的最终学习和毕业目标。线上工作主要包括课程知识资源包建设及推送，教师与学生的互动、答疑，学生的在线测试和评价等。其中课程知识资源包可包括慕课视频、课件、作业、调查问卷、试卷等，教师通过网络教学平台进行推送，目前该种类型平台非常多，如泛雅教学平台 “雨课堂”平台等等，甚至可实现PC机和手机同时推送。学生通过平台进行线上学习、互动、测试和评价。教师同样可及时检查学生的学习情况，相应进行调整和改进，建立和良好的互动回应和反馈机制。

实体课堂工作包括重点难点的讲授与课堂问题讨论对分，PBL小组研讨实践。根据线上的学情分析及知识点的特点，教师确定章节的重点和难点进行LBL模式讲述，选择某些有争议问题设置课堂讨论环节，结合现实生活中所遇到的问题进行PBL小组研讨实践，PBL教学模式实施的原则概括为：1）以“问题”为学习起点，在PBL模式中，关键点是“问题”必须是在教师的必要引导下由学生来发现和提出的。这种学生的问题意识和后续分析问题、形成解决策略的能力，是实施PBL学习的关键。2）以“自主学习”为学习模式，在PBL情境下，学习者发现问题、考察问题、研究问题背景和问题要素、分析解决问题方案的可行性时，学习就自动切换为自主学习模式。3）以“小组合作”为学习结构，由于PBL问题的复杂性，学生要以小组为单元进行学习，小组成员需要主动参与小组活动，与小组内其他学习者相互依赖共同承担分析问题、解决问题的责任，锻炼学生的团队协作能力。4）以“学生”为学，在PBL教学模式中，学生是整个教学活动的直接参与者，在问题情境中充当核心角色。教师成为学习者自主学习的引导角色，在这样的过程中，最终可成长为自我指导、不断完善、不断充实知识和技能、善于分析、精于合作、擅长学习的学生。

2.3 教学过程监控和考核

学生课程的最终成绩是评价学生学习效果和教师教学成果的最直接表现方式，也是激励学生学习积极性的有效手段，因此，在教学过程中的各个节点和维度，设计阶段性目标和得分点，可成为学生的学习动力驱动点和教学效果监控点。从而科学的给出学生的最终成绩。考核和监控同样分为两个区块，即线上和线下。线上包括观看视频，作业，互动讨论和小测试，四个方面。线下包括考勤、课堂讨论、PBL小组研讨实践和期末考试四个方面。学生的总评成绩即是有两个区块，八个方面组成。怎样设置各个方面的分数是需要研究的一个重点内容。同时为了评分的合理和公正，需要针对每个方面的监控和测试制定评分细则，教师严格按照细则执行，保证了考核的统一和科学性。

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