電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)線上線下混合式教學(xué)模式研究*

王立峰，張佳薇，劉嘉新

（東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150040）

1 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的意義

隨著工程教育和新工科建設(shè)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出新要求，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革已成為高校本科教育教學(xué)改革中的重要環(huán)節(jié)。電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是電氣、自動(dòng)化、電子信息等相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，同時(shí)又是后續(xù)專業(yè)課程的鋪墊和橋梁，能為學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜工程設(shè)計(jì)、參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)[1-2]。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教學(xué)大綱為核心，教學(xué)過程注重理論知識(shí)的驗(yàn)證，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖椋航處熤v解實(shí)驗(yàn)原理步驟，學(xué)生按部就班地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[3]。雖然要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)，但缺少具體的考核辦法，教師對(duì)于學(xué)生的實(shí)際預(yù)習(xí)情況無法掌控。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與理論課對(duì)應(yīng)，課程內(nèi)容側(cè)重關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證，與工程實(shí)際應(yīng)用結(jié)合較少。教學(xué)過程固定在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，雖然在一定程度上能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握，但存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容驗(yàn)證有余但設(shè)計(jì)不足、脫離工程實(shí)際、實(shí)驗(yàn)受空間和時(shí)間限制等諸多缺陷，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

為了適應(yīng)工程教育、專業(yè)認(rèn)證及社會(huì)發(fā)展對(duì)工程人才培養(yǎng)的要求，積極進(jìn)行線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)于學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要的意義。

2 線上線下混合式電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)線上線下混合式教學(xué)模式改革，全面貫徹“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念[4]，充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，構(gòu)建基于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)部閉環(huán)的人才培養(yǎng)與質(zhì)量管理體系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式按照實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后3個(gè)階段規(guī)劃設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)前，教師通過線上教學(xué)平臺(tái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目工程應(yīng)用情況給予學(xué)生引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并要求學(xué)生提前做好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與仿真，同時(shí)在線上進(jìn)行預(yù)習(xí)測試，掌握學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)情況。實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)考查學(xué)生的電子線路設(shè)計(jì)與連接情況，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)后，利用線上資源設(shè)計(jì)拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行深入研究，針對(duì)學(xué)生的個(gè)性化需要進(jìn)行分層次指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)反饋平臺(tái)，利用線上學(xué)習(xí)中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改與結(jié)果反饋，形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的閉環(huán)控制。

3 線上線下混合式電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方法

3.1 建設(shè)線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

建設(shè)豐富的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，輔助線下實(shí)驗(yàn)課程的開展。筆者所在學(xué)校采用超星爾雅的課程學(xué)習(xí)中心平臺(tái)，教師可以在學(xué)習(xí)中心平臺(tái)上進(jìn)行在線課程資源建設(shè)，如將教學(xué)視頻、PPT文檔等設(shè)為任務(wù)點(diǎn)讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。目前，已經(jīng)在該平臺(tái)上建立了電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的在線學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可以利用平臺(tái)的各種教學(xué)資源完成課前預(yù)習(xí)和課后拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)[5]。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況無法掌握，建設(shè)線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可以大大強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)功能，并把學(xué)生完成任務(wù)點(diǎn)的情況作為實(shí)驗(yàn)成績考核的一部分，督促學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為實(shí)驗(yàn)的順利開展創(chuàng)造條件。

3.2 基于OBE理念進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

成果導(dǎo)向教育（Outcomes-basedEducation，OBE）是一種以“學(xué)生”為中心、以“成果”為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)理念，是工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念。基于OBE理念進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革，目的是切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力[6]。因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置既要按照理論教學(xué)的重點(diǎn)，又要結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)際，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生將理論知識(shí)與工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的引導(dǎo)，開發(fā)具有趣味性、綜合性、探索性和工程性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[7]，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)自主性。

以單管放大電路實(shí)驗(yàn)為例，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)只能完成一種放大電路的驗(yàn)證或設(shè)計(jì)，采用線上線下混合式教學(xué)法，可以充分利用線上資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)充，建設(shè)內(nèi)容豐富、形式多樣的課程資源。首先，讓學(xué)生在線上系統(tǒng)掌握電子儀器的使用和元器件的識(shí)別與檢測，做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作；然后，通過視頻實(shí)例，使學(xué)生了解放大電路的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的興趣，可以利用仿真軟件進(jìn)行不同放大電路的設(shè)計(jì)與結(jié)果的驗(yàn)證；最后，讓學(xué)生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下完成實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過程。

在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)分配，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐密切結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)用性、功能性，如開設(shè)涵蓋波形發(fā)生電路、電源電路、555應(yīng)用電路設(shè)計(jì)等內(nèi)容的課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)要求，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為后續(xù)進(jìn)行復(fù)雜工程設(shè)計(jì)、參加各類電子競賽打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段有機(jī)結(jié)合

混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)變革實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，從固定在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，到仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、線上遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作、口袋實(shí)驗(yàn)板插接實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)形式相結(jié)合，生動(dòng)、有效地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)[8]。在實(shí)驗(yàn)正式開始前，學(xué)生可充分利用線上學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)，利用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，在討論區(qū)與指導(dǎo)教師進(jìn)行討論交流，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)電路的熟悉程度。實(shí)驗(yàn)室的管理采取開放的形式，學(xué)生可提前預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。通過開放式的教學(xué)手段，可以充分利用學(xué)校的教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。同時(shí)，建設(shè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，完成線路的連接與測試。還可以采用口袋實(shí)驗(yàn)室的方式，提前給學(xué)生發(fā)放口袋儀器，學(xué)生可以不受實(shí)驗(yàn)條件的限制，在任意地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路的連接和測試。綜上所述，混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程不再是單一的實(shí)驗(yàn)室操作過程，而是仿真軟件、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、開放實(shí)驗(yàn)室、口袋實(shí)驗(yàn)室等多種手段和方法相結(jié)合的立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。

3.4 建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核與反饋平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)與考核既是對(duì)學(xué)生理論知識(shí)與動(dòng)手能力的考核，也是反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效的平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)考核包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作與報(bào)告等。利用線上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以輕易獲取學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，在實(shí)驗(yàn)過程中，可以根據(jù)學(xué)生對(duì)儀器的使用、電路的連接等操作進(jìn)行打分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合反映整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，重點(diǎn)考核實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合理，結(jié)果分析是否全面、深入等。為及時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用超星學(xué)習(xí)中心建立線上實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制。學(xué)生以作業(yè)形式提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師在評(píng)語中進(jìn)行報(bào)告批改并通過線上平臺(tái)反饋給學(xué)生，增強(qiáng)師生互動(dòng)，有利于學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)中存在的問題并在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中加以改進(jìn)，形成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)部閉環(huán)，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)束語

基于工程教育理念的線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，通過建設(shè)豐富的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，應(yīng)用仿真軟件、開放實(shí)驗(yàn)室、口袋實(shí)驗(yàn)室等多種教學(xué)手段，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)反饋平臺(tái)等，在很大程度上突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端。實(shí)踐證明，混合式教學(xué)模式充分拓展了學(xué)生的理論認(rèn)知，激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，要繼續(xù)對(duì)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探索，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。