基于超星学习通、QQ群、虚拟仿真平台开展实验教学的实践与思考

2022年3月

UniversityEducation

UniversityEducation

March，2022

基于超星学习通、QQ群、虚拟仿真平台开展实验

教学的实践与思考

李结松张俊飞周丽芬阳范文章喜明

广州（广州医科大学，广东511436）

［摘要］新冠肺炎疫情肆虐，在线教学成为保证“停课不停教、停课不停学”的主要教学手段。作者通过超星学习通平台实

施网上理论视频教学，借助虚拟仿真平台进行实验教学，通过QQ群进行远程辅导、沟通以及讨论互动，较好地完成了课程教学任

务，取得了良好的教学效果。

［关键词］超星学习通；QQ群；虚拟仿真平台；在线教学

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2022）03-0005-03

因防控新冠肺炎疫情需要，学校延期开学，教育部拟仿真实验来开展实验教学。

适时颁发了“停课不停学”的通知，在线教学成为保证

“停课不停学”的主要教学方式。在日益发展的信息技

术推动下，学校的教育理念、教学对象、教学目标、教学

模式、教学过程、媒介手段等诸多方面都发生着巨大变

革。笔者通过超星学习通平台实施网上理论视频教

[1]

学，借助虚拟仿真平台进行实验教学，通过QQ群进行远

程辅导、沟通以及讨论互动，较好地完成了课程教学任

务，取得了良好的教学效果。

一、课程基本情况

医学相关专业的学生了解一些工科知识，对于拓宽

知识视野、了解医用设备原理、强化医工结合、提高动手

能力是十分有益的。本课程“Arduino软件编程与硬件

实现”就是为医学相关专业学生设置的单片机自动控制

的入门课程。该课程具有以下几个主要特点。

（一）注重理论联系实际

考虑到学生没有工科知识基础，笔者在开展实验教

学之前，先通过超星学习通平台实施网上理论视频教

学，通俗易懂地讲解实验中涉及的理论背景知识，让理

论学习既不枯燥又对实验具有指导作用。

（二）案例讲解注重与医学内容相结合

非工科学生学习该门课程的主要目的在于应用，因

此笔者在讲解实践案例时大都引用与医学相关的应用，

如体温检测、超声测量、心率测量等。

（三）充分挖掘和分挖掘和利用国家级虚拟仿真平台资源利用国家级虚拟仿真平台资源

课程实验教学原本是实物实验，在因疫情无法进入

实验室的情况下，笔者发挥生物医学工程实验中心依托

基础医学院构建的虚拟仿真平台资源优势，通过线上虚

（四）开源的Arduino平台入门容易平台入门容易、、上手快

该开发平台有很强的易用性和扩展性。学生不需

要掌握复杂的编程语言，只需了解基础的电路知识和一

些开源库的用法，即可进行电子线路控制与设计制作。

二、课程在线实验教学方案

（一）教学目标

了解单片机控制的基本原理，能够掌握程序编制的

基本框架；熟练对Arduino开发板的输入输出端口进行

控制和访问；了解常见传感器的基本原理，熟悉虚拟仿

真平台的使用方法，能够运用传感器完成相关工程

项目设计。

（二）教学内容

该课程仅有36学时，因此在教学内容的组织上要突

出核心概念和方法，紧紧围绕教学目标，精选完成工程

项目所必需的内容进行教学。在实验教学内容上，要选

择能够在虚拟仿真平台上运行的案例，这样才能便于在

线组织实施实验教学。通过反复筛选，笔者最后确定包

括硬件环境介绍、软件环境介绍、串口使用、键盘输入控

制、数码管及液晶显示控制、常见传感器使用、实时时钟

使用等核心内容。这些内容分为12个章节。其中前10

个章节为线上教学内容，每个章节由1个学时理论课、2

个学时实践课组成；后2个章节为线下教学内容，学生分

组完成综合实验，提交实验报告，并走上讲台汇报工程

项目完成情况。

（三）教学实施

因疫情期间无法开展线下实验教学，考虑到全国各

［收稿时间］2020-09-02

［基金项目］2019年教育部第一批产学合作协同育人项目“基于虚实结合的模电、数电实验课程建设”（2）、“基础

医学虚拟仿真特色教学项目的研发及应用研究”（2）。

［作者简介］李结松（1971—），男，安徽人，硕士，高级实验师，广州医科大学生物医学工程实验中心副主任，研究方向：开放实

验室管理、本科实验教学。通信作者：章喜明（1965—），男，广东人，硕士，副教授，广州医科大学基础医学院副院长，研究方向：高

等教育，实验室建设与管理。

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级各类学校都在开展“停课不停学”在线教学活动，超星（二）在超星学习通平台布置工程作业

学习通平台要承载巨大的网络访问流量，我们将教学过

程分为以下几个部分，教学方案实施框图如图1所示。

学习通平台虚拟仿真平台

理论课视频案例视频工程项目作业提交项目结果

QQ群平台：互动、讨论、答疑

图1教学方案实施框图

一是依托超星学习通平台开展理论教学。为了避

免出现网络拥堵，本课程的理论教学部分没有采取直播

形式，而是通过录屏软件提前做好理论教学视频、案例

实践教学视频并上传至学习通平台，由学生自由选择课

余时间观看。学习通平台的最大优势在于学情的信息

丰富、透明度高，教师对学生的学习进度一目了然，便于

对教学进行督导管理。

二是依托国家级虚拟仿真平台开展实验教学。实

验教学部分借助国家级虚拟仿真实验中心即基础医学

院虚拟仿真中心的生物医学工程Proteus仿真子平台进

行。学生完成每个章节的理论学习后，需在虚拟仿真平

台上完成2个工程项目作业。学生完成工程项目后，再

通过学习通将工程文件以及工程运行的结果进行提交，

教师批改作业后将批改结果反馈给学生。

三是利用腾讯QQ群平台进行互动答疑。QQ即时

通信工具在国内使用非常广泛，它的最大优势在于交流

实时性好，学生如有疑问可以及时交流。QQ的语音功

能、视频功能等功能都有助于学生及时解决学习难点、

疑问。此外，使用QQ新增的屏幕分享功能也使教学演

示和直观交流十分方便。

（四）考核要求

本课程是实验课，笔者在设计本课程的考核环节

时，主要是让学生自主设计完成1个综合性实验项目，要

求其综合度需包含3个以上的章节内容。本课程考核成

绩构成中，理论学习占40%、平时作业占30%、综合实验

占30%。

三、课程在线实验教学实施案例

下面以第五章“数码管”为例介绍本课程的在线实

验教学方案是如何实施的。

（一）制作并上传教学视频到超星学习通平台

首先通过EV录屏软件，将教师通过PPT讲解的理

论课进行录屏，讲解内容除了数码管分类、显示原理、应

用场景，还有数码管常见驱动方式及其实现机制。理论

课讲解完毕后，接着登录上述生物医学工程Proteus仿真

子平台，录制实操案例，演示如何建立工程文件，如何驱

动一位数码管和四位数码管。视频录制完成后，如有必

要可进行适当编辑，然后将编辑好的视频上传至超星学

习通平台。

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让学生在虚拟仿真平台上完成2个工程作业，1个

是使用一位数码管显示可变电阻器的位置，还有1个是

用四位数码管显示0至9999之间的计数。学生完成作

业后，将实验结果和工程源文件上传至超星学习通平

台，由教师批改反馈。

（三）在QQ群里答疑互动

教师要能够及时回答学生的提问，帮助他们解决实

验中遇到的各类问题。教师对于具有共性的问题，及时

引导学生解决问题，在公告栏里统一公布解决方案；对

于不便用文字说明的操作，可以录制视频并上传至QQ

群，让学生自行下载学习；对于个别疑难问题，通过QQ

的远程协作功能，登录学生的主机，观看并指导学生操

作。教师帮助学生解决问题后，要求学生总结问题的解

决思路，并在QQ群里分享学习心得，给遇到类似问题的

同学提供帮助。教师除了解答学生的问题，还鼓励学生

自己上网查找解决方案；同时鼓励学得比较快、比较好

的学生协助解惑，并分享学习经验，营造团结协作、教学

相长的学习氛围。

（四）运用超星学习通平台的教学预警功能进行督导

将视频学习或者工程作业完成进度慢的学生筛选

出来，然后发送信息进行提醒，如图2所示。本文的图

2、图3、图4原来均为电脑截图，图中的所有文字都为重

录，以使其清晰可见。

2019-2020-2>学生

查看记录返回

条件设置满足以下任一条件的学生都将作为提醒对象

视频分数低于□分学习次数分数低于□分作业分数低于□分考试分数低于□分综合成绩低于□分

任务点完成率低于□%视频任务点完成率低于□%章节测验完成率低于□%章节学习次数低于□次讨论次数低于□次

作业完成率低于□%考试完成率低于□%直播观看时长低于□分钟阅读时长低于□分钟

筛选

导出名单提醒

图2超星学习通平台的教学预警功能

四、课程在线实验教学实施效果

（一）线上视频观看率高

本课程为公共选修课程，已经开设过2个学期，平均

到课率大约为75%。改为在线教学后，从开展教学的章

节来看，学生完成观看第一、第二章视频的比例为

100%，后面的章节观看率也超过90%，平均比例达到

94%，超过之前实际到课率19个百分点。图3呈现的是

学生在线完成视频观看的相关统计情况。

（二）线下互动率高

在线教学打破了时空界限，学生只要在学习中发现

问题就可随时在QQ群里提问。在不到3周的时间里，

教师与学生、学生与学生之间在QQ群里的互动信息达

上千条。即便教师有时不在线，学生也会在群里讨论，

提出自己的见解和方案。

（三）学生对课程教学的评价好

开展线下教学学生对课程的评价约为4分，开展在

线教学学生对课程的评价约为4.8分，有较大幅度的提

发放统计

第1章Arduino入门简介

1.1课程介绍

1.2Arduino硬件简介

1100%√

1.3Arduino开发环境

1√100%

1.4编程入门

1√100%

1√100%

1.4.1实验一：点亮LED灯

1.4.2实验二：改变LED灯亮度

1√100%

1.5面包板使用简介

1√100%

1√100%

第2章Arduino串口

2.1常见串口介绍

2.2串口通信连线

1√100%

2.3常用通信函数

1√100%

2.4常见编程错误信息

1100%√

2.5实验一：串口打印数组

1√100%

1√100%

2.6实验二：串口控制LED灯

1√100%

第3章蜂鸣器

3.1蜂鸣器的工作原理及分类

3.2蜂鸣器驱动方式

1√100%

3.3实验一：蜂鸣器发声

1√100%

3.4实验二：演奏音乐

1√94%

1√94%

第4章按钮与键盘

4.1按钮分类、作用及实质

4.2按钮检测原理

1√94%

4.3实验一：按钮控制LED

1√94%

4.4实验二：按钮矩阵作用

1√94%

2√94%

图3学生在线完成视频观看统计情况

升。许多学生这样评价：这门课程很有趣，能够学到新

知识、新技术；完成工程项目后有成就感；教师责任心

强。部分有代表性的学生评价如图4所示。

杨培林★★★★★5.0

老师的教学很细致，所有问题他都尽量在课上解决，下课后如果我们有问

题，他也会尽量解决。最主要的是，在现在全国上网课的时期里，老师教得好，

同时教学效率高，充分、合理地利用了我们的时间，让我们有更多的时间去学

习其他一些课程，而且在教学过程中也适当给予我们思考时间。我认为这是

一门非常好的课程，但是有一点小瑕疵，就是后期视频剪辑的声音稍微有一些

模糊，听得不是太舒服，希望老师能多多注意。

徐瑶★★★★★5.0

学习内容非常有趣，让我感受到学习编写代码控制实物的乐趣，感觉自己

打开了新世界的大门。课程安排合理，老师的指导非常好，还远程帮我修改程

序，让我受益匪浅，非常好！！！

丁蕊蕊★★★★★4.2

知识信息丰富，感觉与编程相关性很大。

实验是有难度的，需要认真学。

老师很积极参与，我遇到问题时老师还会远程帮助我。为老师的敬业点赞！

课程设计是合理的，每一小节都有详细的介绍和实验操作。

图4学生评教节选

五、对在线实验教学的思考

此次疫情给正常的教学秩序带来了严重的困扰，但

是很多事情都有两面性，在危机中我们也会有意外的收

获，那就是公共网络教学平台上将会涌现一批优质的在

线课程，未来的在线教育将会得到快速发展，一批“水

课”将会逐渐被取代。关于在线实验教学问题，笔者做

了以下几点思考。

（一）在线实验教学对教师的专业素质提出了更高

的要求和更大的挑战

授课教师需要有扎实的专业功底和良好的敬业精

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神，有很强的信息技术运用能力和实验操作能力，能够

对学生提出的问题加以迅速解决。

（二）在线实验教学效果的好坏与教师在督导、在线实验教学效果的好坏与教师在督导、答疑

方面所付出的时间精力有着直接的关系

笔者在教学实践中发现，每次给学生发送督导信息

后，课程的访问量都有较大幅度的提升。QQ群的运用，

要求教师能随时在线答疑互动，这对于提升在线实验教

学效果有很大的帮助。

（三）要做好线下实验教学与在线实验教学的衔接

在线学习因学生学习条件、自主学习能力等方面的

原因，学习效果会有差别。因此，教师应根据学情分

[2]

析，及时做好线下实验教学与在线实验教学的无缝衔

接，努力提高实验课程教学质量和教学效果。为避免以

在线实验教学完全代替线下实验教学，恢复课堂教学

后，需要精准分析学情，并且有针对性地调整课程教学

计划。特别是对于在线实验教学存在问题较多的章节，

可通过补课、答疑和辅导等形式进行有效弥补。而对于

综合性与设计性的实验项目，应遵循“虚实结合”“能实

不虚”的原则开展实验教学，即让学生在完成线上实验

[3]

的基础上通过相应的线下实验巩固提高实验学习效果。

六、结语

在线教学拓展了教学时空，促使教与学的方式发生

了重大变化，高校教育改革进程中的教学管理模式也随

之发生全方位改变。这对于现行高等教育来说，既是

[4]

机遇又是挑战。教师应顺应时代潮流，积极迎接挑战，

努力将在线课程建设融入教学改革之中，对在线课程建

设进行统筹规划和全程把关，推动其教学质量的稳

步提升。

［参考文献］

1］罗晨，刘勇，权冀川，等.基于在线教学案例的启发式教［

学模式研究［J］.计算机工程与科学，2014（S2）：64-67.

2］没有必要普遍要求教师录播课程：教育部有关负责人就［

“停课不停学”有关问题答记者问［EB/OL］（.2020-02-

］3章喜明，李锦新，朱晓琴，等.基于虚实结合的基础医学［

202002/t20200212_.

12）［2020-08-11］.http：///jyb_xwfb/s5147/

虚拟仿真实验教学平台构建与应用［J］.实验室研究与探

索，2019（10）：273-276.

4］胡志远，沈祁萌，鄂东，等.基于在线学习的高等教育改［

革创新与内涵发展初探［J］.大学教育，2018（10）：224-

226.

［责任编辑责任编辑：：庞丹丹］

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