王國霞

(北京科技大學 自動化學院，北京 100083)

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實踐教學中應用口袋教學的研究與實踐*

王國霞

(北京科技大學 自動化學院，北京 100083)

文章給出了口袋教學的定義，說明了在實踐教學中應用的口袋教學和口袋實驗的不同，闡明了口袋教學強調的主要是教學問題，并對口袋教學的教育理論進行了研究。文中以某一實踐課程為例，對口袋教學在實踐教學中的應用進行了有益的探索，并分別從定性和定量的角度分析口袋教學的教學效果。從分析的結果可以看出，對口袋教學在實踐教學中的應用進行研究和實踐探索非常有益，無論是學生還是教學都從口袋教學的實施中獲得了很大的收益。

口袋教學；口袋實驗；實踐教學

一、口袋教學及其理論基礎分析

關于什么是口袋教學至今還沒有確切的定義，也沒有形成相應的理論體系。簡單地講，口袋教學就是教師把教學“放在”學生的口袋里，學生可以隨時隨地地從口袋中主動獲取，這里所說的教學等同于傳統(tǒng)意義上課堂教學。

把口袋教學應用到實踐教學中時，有文獻把它定義為“口袋實驗”[1]，其中姜志鵬等把口袋實驗定義為：“將實驗設備微型化以便攜帶，學生可以自選時間和場合進行實驗的一種教學模式”[2]。從上述定義不難發(fā)現，口袋實驗強調了學生便于實驗的特點，而口袋教學比口袋實驗的要求更加深入，不僅是學生不受時空的限制進行實驗，還可以不受時空限制獲取與課堂同等的教學資源，包括實驗設備、教師全程指導、同學協作等。同時，還可以根據學習情況和需求選擇實驗項目、實驗方法、實驗難度等等。

(一)口袋教學的特點

1.教學不受時間和場地的約束

傳統(tǒng)的教學是在指定的時間和場地來進行的，無論學生的學習需求和學習情況如何，都必須接受，否則過時不候。隨著高校的擴招，實驗室的規(guī)模和學生的需求關系日益緊張，使得實踐教學存在縮水現象。而口袋教學完全不受時間和場地的限制，學生在自己允許的時間和自己喜歡的場所(如宿舍、圖書館、教室等)完成教學進程。

2.教學滿足學生的個性化需求，做到因材施教

傳統(tǒng)教學的受眾是所有學生，教學進度、教學內容和教學難度都只能按多數學生的需求進行，存在部分學生消化不了，部分學生吃不飽的現象?？诖虒W中，學生可根據自己的學習需求來選擇教學資源，差生和優(yōu)等生都可以從教學資源中找到適合自己的，無論基礎性實驗、提高性實驗還是創(chuàng)新性實驗，實現了“總有一款適合你”，滿足學生的個性化需求，做到因材施教。

3.以學生為中心

傳統(tǒng)教學中，教師是教學的主角和主導，教學進度、教學難度等整個教學過程完全由教師控制?？诖虒W以學生為中心，強調的是學生的主動性，學生不再靠學校規(guī)章制度的驅使，而是在教師的引導下，在興趣的驅使下主動地學習，教師的角色也只是引導者和輔助者。

4.教學資源的組織有利于口袋教學

傳統(tǒng)教學的教學資源幾乎是“一次性”的，除了教學課件，教師講課情況和講課內容隨著課堂的結束而不可復制?？诖虒W的教學資源具有可重復利用的特點，設備應具有體積小、能耗低、攜帶便利等特點。同時，教學內容具有系統(tǒng)性、層次性和可復制性等特點，教師的引導既要有實時性和針對性，還要有普適性和方便共享等特點。

(二)口袋教學的教育思想和理念

在實踐教學中應用口袋教學的教育思想和理念主要有以下兩種：

1.建構主義教育理論

讓·皮亞杰的建構主義在教育理論或實踐領域都非常流行[3-4]，獲得了教學工作者的大力支持。建構主義屬于學習理論，受認知主義的影響，該理論認為學習者是認知的主體，其知識的獲得不是被動地由教師傳遞，學習者是知識的尋求者、傳遞者，甚至是形成者，即學習者在一定情景下，借助他人(包括教師和學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，通過建構的方式獲得知識。學習者獲得知識的多少及能力的形成取決于自身建構知識的能力，而不是教師的講授能力。

建構主義強調學習以學生為中心，學生是知識的主動尋求者、探索者、主動建構者，教師僅僅是指導者、促進者和幫助者，強調只有充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，才能形成新知識的建構和主動建構的能力。

建構主義強調了學習情景的作用，它認為學習者與周圍環(huán)境互相作用，依次經過“同化”和“順應”后[5-6]，新的知識結構逐步建構起來，建構能力也得到了提高和發(fā)展。建構主義還強調了學習環(huán)境是支持和促進學習的場所，學習者可以在其中自由探索和自主學習，還可以獲得教師和其他學習者的支持和幫助，也可以得到所需要的工具和資源。

綜上所述，建構主義指導下的教學可概括為：以學生為中心，在整個教學過程中教師發(fā)揮組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情景、協作、會話等學習環(huán)境充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，達到使學生有效地實現對當前所學知識建構和提高建構能力的目的。

2.“做中學”的學習理論

“做中學”的學習理論來源于美國教育家杜威的“在做中學”的教育理念[7-9]，我國的楊叔子院士也大為贊同該教育理念[10-11]。該學習理論認為知識不是別人口中聽來的，猶如從工具箱中取出的鋸子不是制造工具一樣，學習者只有考慮問題的條件，把個人思維主動用于問題中，主動探索解決問題的辦法，即教學讓學習者參與到實際的項目和解決項目的活動中來，才能獲得新知識?！白鲋袑W”的學習理論還強調了學習活動遠遠超出了教室的范圍，是學習者探索真實世界，與真實世界互動并創(chuàng)造知識的過程。

二、口袋教學在實踐教學中的應用

北京科技大學自動化學院在自動化專業(yè)“自動控制理論”課程的實踐教學中積極地探索了口袋教學的應用，并取得良好的教學效果。本文以此為例，說明在實踐教學中應用口袋教學的情況。

(一)實驗項目的設計

實驗項目的設計要給學生創(chuàng)建可以自主探索的學習情景。所以本課程的實踐課程主要以不同知識點為基礎，設置了多種類型的實驗項目，比如基于軟件的實驗項目和基于硬件的實驗項目。從完成任務的復雜度上，設置了基礎性實驗、綜合設計性實驗和創(chuàng)新性實驗等不同類型的實驗項目。同時學習“自動控制理論”的學生有自動化專業(yè)，也有非自動化專業(yè)，學習該課程的難易程度有別，實踐課程也是如此。即使同一專業(yè)的學生、學習能力和需求也會不同，對實驗項目的需求也不盡相同，所以同一實驗項目還設置了不同層次的實驗，包括基礎實驗層次、提高實驗層次和創(chuàng)新實驗層次。

“自動控制理論”的課內實踐學時8個，要求課內完成4個實驗項目即可。我們設計的基于軟件的實驗項目9項，基于硬件的實驗項目8項，既包括時域響應分析、根軌跡分析等基礎性實驗項目，也包括控制系統(tǒng)綜合等綜合設計性實驗，還有Matlab仿真設計與分析等創(chuàng)新性實驗。又比如典型環(huán)節(jié)模擬實驗中，既設計有基礎層次的實驗，也設計了綜合設計性實驗。前者可以使學生在平臺上簡單地通過修改參數獲得直觀的感受，從而理解和掌握知識點；后者要求學生自行設計實驗線路，搭建相應控制系統(tǒng)來熟悉典型環(huán)節(jié)的電模擬方法及參數測試方法。

這種多類型、多層次的實驗項目設計可以使不同層次的學生都可找到適合自己的實驗項目，最大限度地滿足學生個性化學習需求。不同層次的實驗還可以激發(fā)學生的好奇心和興趣，促使學生主動向難度更大的實驗探索，從而達到培養(yǎng)學生的主動性、能動性的目的，也實現在“做中學”的教學目標。

(二)實驗平臺的設計

實驗平臺的設計要充分考慮口袋教學的特點，既要滿足實驗需求，還要方便學生把平臺帶在身邊。所以“自動控制理論”的實驗平臺設計成軟件和硬件兩種形式，其中軟件平臺進行了模塊化設計，即針對不同的實驗目的，設計獨立的軟件模塊，同實驗項目中不同層次的實驗也設計成獨立的模塊，這種獨立模塊設計可以大大降低軟件大小和能耗，也方便了學生有針對性地學習。而硬件平臺部分采用我院自主開發(fā)的實驗箱。該實驗箱通過通信線路和上位機連接，在上位機完成對實驗箱的操作，進行試驗和開發(fā)。該實驗箱體積小、結構簡單，上位機的操作簡單易學，學生通過對使用說明的學習，可以很快上手。無論軟件實驗平臺還是硬件實驗平臺，學生都可以隨身攜帶，大大方便了口袋教學的實施。

(三)教學方法的設計

口袋教學強調教師的角色為教學的組織者、指導者、幫助者和促進者，口袋教學過程中“教師”不可能裝在學生的口袋中，但通過智能手機等通訊工具的幫助，教師的引導和幫助可以“裝”到學生的口袋中，實現教師引導的實時性和合理性。

“自動控制理論”的實驗課采用了研究性實踐教學方法[12]，把基于項目和基于問題的教學方法[13-15]引入口袋教學。教師把不同層次的實驗項目作為實際的項目布置給學生，不同項目設置不同的任務。學生在完成任務的過程中，在不同階段設置思考和解決的問題。在任務和問題的驅使下，學生在有意義的情景下不斷發(fā)現新問題和解決問題，在解決問題和完成任務的過程中，學生可以完成新知識的構建和提高完成項目任務的能力。

(四)教學輔助手段的利用

口袋教學強調學生所需工具、教學資源、教師的引導等的便利性，為此我們引入了一系列的教學輔助手段。

“自動控制原理”課程網站的建立可以方便學生獲取教學資源。在課程網站上，無論理論教學還是實踐教學相關的教學資源(PPT教學課件、實踐項目任務說明等)都可以獲取。并且我校已經做到了Wifi全覆蓋，學生可以通過智能手機隨時訪問該網站。

微信的合理利用。微信是騰訊公司開發(fā)的支持多種形式信息傳送、多人群聊的手機聊天軟件，獲得了大量用戶的喜歡，幾乎成為智能手機的必備軟件之一，尤其是年輕人更加青睞，大學生就是其中的一個大的群體。在教學過程中，我們建立了“自動控制理論”課程微信公眾號，利用公眾號的素材管理功能，可以給學生發(fā)送圖片、語音、視頻等各種資料；利用公眾號的群發(fā)功能，實時地向學生發(fā)布任務和驅動問題；利用用戶管理功能，可以把學生按照不同情況分組，并分別下發(fā)資料，布置任務和設置不同驅動問題，以進行個性化引導和幫助；利用公眾號的自動回復功能，可以方便學生獲取針對不同實驗項目、不同實驗階段等的項目任務和教師引導、實驗過程中常見問題的解決方法等等。通過建立不同的微信群以方便溝通和交流。根據教學的情況建立不同的微信群，學生之間、教師之間、學生和教師之間都可以實時溝通和交流，既可方便學生及時獲取教師和學習伙伴的幫助，也方便教師及時了解學生實驗情況，給予必要引導。

開放實驗教學的實施。我院由學院主導制定相關制度，在各個實驗室廣泛開展開放實驗教學，學生可以根據自身需求到各個實驗室進行實驗。不僅方便學生得到教師的幫助，也可方便學生間的討論，還可以獲取實驗工具和實驗資源。另外，我院還開展學科競賽、創(chuàng)新研究項目開發(fā)等教學手段激發(fā)學生的積極性、主動性和創(chuàng)新精神，使教學進入一個良性循環(huán)狀態(tài)。

三、實踐教學應用口袋教學的教學效果分析

以“自動控制理論”課程中應用口袋教學的實踐從09級的學生開始，從多個方面可以看到該教學模式給教學效果帶來較大的提高。

首先，我們對10級、11級、12級的自動化專業(yè)和非自動化專業(yè)完成高層次實驗的學生情況進行統(tǒng)計分析，結果如表1所示。從表1中可以發(fā)現，完成提高層次的實驗和創(chuàng)新層次實驗的學生比例都在不斷提高，說明了學生自主學習和探索的主動性、能動性都得到了提升。

表1 完成各層次實驗學生比例

其次，以學促教獲得了巨大的成功?？诖虒W在實踐教學中應用后，學生不僅愿意進行更多創(chuàng)新層次的實驗項目，其中的佼佼者還進行了更高層次的創(chuàng)新研究，比如實驗所用的硬件開發(fā)箱是學生在創(chuàng)新研究的基礎上自主開發(fā)完成，軟件實驗平臺也是學生在畢業(yè)設計時自主開發(fā)。在實踐教學應用過程中，又有諸多學生參與完善和改進，使它們的功能更豐富、層次更加細化、再開發(fā)更便利。好的實驗平臺促進了學生的自主學習、自主探索和自主創(chuàng)新的興趣和能力，而學生創(chuàng)新能力的提升也反哺了教學，向著優(yōu)勢進化，整個教與學進入了良性的循環(huán)，相互給予營養(yǎng)和促進。

同時，該教學模式獲得了學生、專家、學校極大的肯定和認可。學生是教學的主體，也是教學效果最直接的享受者，學生對教學效果的評價是比較有發(fā)言權的。但學生對教學效果的評價容易受主觀影響而有失公正，比如學生會不喜歡授課教師或不喜歡該課程等。專家對教學效果的評價會增加結果的全面性和客觀性，我校和我院都成立了教學督導小組，不間斷地對教師的教學進行監(jiān)督考察，他們對教學效果的評價比較客觀和科學。

學生和專家的評價考察，我們采用問卷打分的方式進行，從實驗項目、實驗平臺、教學方法、教學輔助手段和效果總體評價幾個方面進行評價，問卷中的各項取不同分值，總分符合百分制，問卷如表2所示。

表2 問卷調查表

教學效果綜合評價成績可通過式(1)計算：

評價總值=α×學生分值+(1-α)×專家分值

(1)

其中α為權重參數，可根據實際情況調整各部分所占權重，比如令α=0.4，分別計算了10級、11級、12級自動化專業(yè)的效果評價值，分別為89、94、92，其中學生評價分值和專家評價分值都采用樣本空間的平均值。

同時，該門課程的教師多次獲得校級“我愛我?guī)煛钡臉s譽稱號；對畢業(yè)學生進行評價調查時，該門課程的教師多次獲得“對我?guī)椭畲蟮睦蠋煛睒s譽稱號，該課程的建設也獲得“北京科技大學優(yōu)秀課程”稱號，硬件實驗平臺和軟件實驗平臺獲教學成果二等獎和三等獎。

四、結論和展望

從學生的角度看，在實踐教學中應用口袋教學后，學生可以在一定情景下自由探索實驗，在教師的引導和幫助下主動學習。學生的實驗是個人思維的主動參與，不再是被教師驅使著學習。學生新知識是自己建構完成，他們的建構能力得到了提高和發(fā)展，創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力也都得到了提升。

從教學的角度看，在實踐教學中應用口袋教學實現了“在做中學、以做促學、以學促教”的良性循環(huán)。

本文雖然對口袋教學的理論框架進行了有益的研究，也對口袋教學在實踐教學的應用進行了大膽實踐和探索，但口袋教學的理論框架還需要很多補充，比如教學效果評價[16]的理論依據和評價體系的建立等都需要系統(tǒng)地、深入地研究和探索，而這也是本文今后繼續(xù)努力的方向。

[1]劉艷，秦昌明.“口袋”實驗室在物聯網工程實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2015，32(8)：212-215.

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(責任編輯 李世萍)

A Study and Practice of the Application of Pocket-teaching in Practice Teaching

WANGGuo-xia

(School of Automation and Electrical Engineering，University of Science & Technology Beijing，Beijing，100083，China)

In this paper, it gives the definition of pocket-teaching and illustrates the differences between the pocket-teaching and pocket-experiment when it is applied to the practice teaching.Moreover，it explains that the key points of the pocket-teaching is teaching and conducts a study on the education theory.Taking one practice course as an example，this paper explores the application of pocket-teaching in practice teaching，and it also analyzes the teaching effect of pocket-teaching from the qualitative and quantitative analysis.From the analytical result，we found that it is very useful to study and explore the application of pocket-teaching.Meanwhile，both students and teachers all benefit from the pocket-teaching.

bag-teaching；bag-experiment；practice teaching

2016-03-01

教育部第五批高教學校特色專業(yè)建設項目“自動化CDIO特色建設”(項目編號：TS2422)；北京科技大學校級教學改革研究項目.

王國霞(1974-)女，河南平頂山人，講師，博士，主要從事實驗教學和管理、個性化信息獲取研究.

G642

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