新冠疫情下電類基礎(chǔ)課程線上實驗教學(xué)探索

喬琳君

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動化工程學(xué)院, 陜西 西安 710089)

0 引言

為落實疫情期間“停課不停學(xué)”要求，2020年2月起各級院校積極開展線上教學(xué)。理論課程可以通過直播順利完成，對于旨在培養(yǎng)學(xué)生技能和創(chuàng)新意識的實驗實訓(xùn)課程如何線上進行呢？筆者結(jié)合個人線上授課以來的實驗教學(xué)和在線開放課程建設(shè)應(yīng)用經(jīng)驗，現(xiàn)從線上實驗教學(xué)的教學(xué)準備、教學(xué)形式、教學(xué)設(shè)計和實施過程等問題進行探討。通過線上實驗教學(xué)發(fā)現(xiàn)，線上實驗授課是促進教育觀念改變、教學(xué)手段改進、教學(xué)質(zhì)量提高的契機，也可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，提高收集、分析和處理信息的能力，為終身學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)[1]。

1 線上實驗教學(xué)準備

1.1 實驗教學(xué)資源準備

2019年已在職教云平臺建設(shè)高職電類基礎(chǔ)課程實驗在線課，采用校內(nèi)SPOC模式，應(yīng)用于我校不同專業(yè)多個班級的實驗課程教學(xué)。在線課建設(shè)后，實驗授課模式由原來的教師集中演示、學(xué)生跟著操作轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式的實驗教學(xué)模式，即學(xué)生課前線上云課堂自主學(xué)習(xí)實驗操作視頻，線下課堂上小組合作完成操作訓(xùn)練，從而大大激發(fā)了學(xué)生自主探索能力，提高了實驗正確率、減少了實驗器材損耗率，同時，減少了教師在實驗課中重復(fù)指導(dǎo)時間?？傮w看，線上線下混合式實驗教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式。

2020年3月，為滿足更多高職院校線上實驗教學(xué)需要，在職教云MOOC平臺建設(shè)高職電類基礎(chǔ)課程實驗在線開放課，課程構(gòu)架與原SPOC課程基本相同，如圖1所示。

按內(nèi)容深度分為電氣類專業(yè)常用仿真軟件使用方法、基礎(chǔ)驗證性實驗和綜合應(yīng)用性實驗三大梯進式模塊；按課程類型分為“電工基礎(chǔ)”、“電子技術(shù)”、“電機運行維護與故障處理”和“檢測與傳感器技術(shù)”四大課程模塊；按實驗操作方式分為仿真模擬和實操訓(xùn)練兩種類型。每個模塊包含對應(yīng)的操作視頻、課件、實驗報告等資源，每個模塊有對應(yīng)的作業(yè)和測驗，作業(yè)以附件形式上傳實驗操作視頻，以檢驗學(xué)生是否完成實驗和完成質(zhì)量。目前選課人數(shù)282人，選課單位19個，日志總數(shù)6 923次。高職電類基礎(chǔ)課程實驗在線課的開設(shè)，為疫情期間學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)提供了豐富多樣的學(xué)習(xí)資源，實現(xiàn)不同地域?qū)W生線上自主學(xué)習(xí)。

1.2 實驗器材準備

“電子技術(shù)”和“檢測與傳感器技術(shù)”等課程是高職電氣自動化技術(shù)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，均具有較強的實踐性，為保證學(xué)生線上學(xué)習(xí)時操作技能得到同步訓(xùn)練，根據(jù)課程標(biāo)準中開設(shè)的實驗內(nèi)容，在淘寶選擇相應(yīng)的電路套件，將電路鏈接發(fā)給學(xué)生，學(xué)生自己在家下單，老師完成代付，這樣保證學(xué)生人人有實驗器材，人人在家動手實驗。如電子技術(shù)課程為學(xué)生代付整流電路、單管放大電路、集成運放電路、門電路功能驗證電路、三人表決器和計數(shù)器驗證電路等電路套件及配套的面包板、萬能板和導(dǎo)線等；傳感器課程為學(xué)生代付光控路燈電路、溫度上下限報警電路、酒精濃度檢測電路、紅外感應(yīng)開關(guān)電路、土壤濕度檢測電路和金屬檢測電路等電路套件和輔助實驗材料。同時，課前調(diào)查學(xué)生居家實驗條件，有焊接工具的同學(xué)選擇印制好的PCB板或萬能板+電路套件，進行焊接調(diào)試；無工具的同學(xué)選擇面包板+電路套件，進行插裝調(diào)試。

圖1 MOOC資源圖

1.3 電子實驗報告設(shè)計

在實踐類課程中要求學(xué)生撰寫實驗報告的目的主要是為了借此提高學(xué)生的科技寫作能力和數(shù)據(jù)記錄、分析能力[2]。線下授課時會給學(xué)生發(fā)放紙質(zhì)的實驗報告填寫，提交后教師批改登記。線上實驗課程如何完成實驗報告的填寫、批閱呢？筆者嘗試在職教云云課堂教學(xué)平臺制作電子實驗報告，具體做法為：首先在云課堂課程的題庫欄目按照紙質(zhì)實驗報告的板塊添加“實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒炂鞑?、實驗原理與步驟、實驗數(shù)據(jù)、心得體會”6個題目，其中“實驗名稱、實驗?zāi)康摹边x擇主觀性填空題題型，“實驗器材、實驗原理與步驟、實驗數(shù)據(jù)、心得體會”選擇問答題型，學(xué)生可以直接手動輸入填寫，可以以視頻、圖片、文檔的附件形式上傳，如圖2所示。

然后添加作業(yè)，從題庫中選擇手動出題，設(shè)置一套以實驗報告為內(nèi)容的作業(yè)。最后設(shè)置啟用，設(shè)置需要提交作業(yè)的班級和時間，學(xué)生端即可接收到此實驗報告作業(yè)，實驗完成后按要求提交。此電子實驗報告的設(shè)置既保證學(xué)生及時對實驗內(nèi)容的整理，加深理論知識的學(xué)習(xí)，又實現(xiàn)了學(xué)生資料的在線收集、批閱和成績統(tǒng)計，為教師的教學(xué)分析提供第一手數(shù)據(jù)。

圖2 實驗報告

1.4 在線實驗考核設(shè)計

單次實驗成績由個人課前預(yù)習(xí)電路搭建調(diào)試、課中小組展示和個人實驗報告3個板塊構(gòu)成。課前部分成績和實驗報告通過MOOC平臺自動生成，課中作品展示環(huán)節(jié)通過創(chuàng)建的在線多維評價表，實時在線對學(xué)生作品評價。力爭實現(xiàn)對學(xué)生的全方位考核，避免成績評定的局限性，能夠有效提升成績評定的合理性和公正性[3]。

具體實施辦法為應(yīng)用EXCEL數(shù)據(jù)處理計算功能和WPS多人協(xié)作編輯模式，在微信群中實時在線、師生多維、快速評價學(xué)生作品。該評價方式相對于傳統(tǒng)評價方式客觀高效，可以快速實現(xiàn)小組自評、組間互評、教師評價三維評價，有利于促進組間互動，相互取長補短；可以減少教師成績匯總工作量；可以輕松實現(xiàn)課課有評價，更加關(guān)注學(xué)習(xí)全過程，有效督促學(xué)生學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)形式

結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程特點和高職學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，“電子技術(shù)”和“檢測與傳感器技術(shù)”課程在理論講解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，采用“實物展示(操作)+仿真展示(操作)”線上實驗授課模式。 實物(操作)展示實物和仿真訓(xùn)練具體實施過程為：開課前給每個學(xué)生代付實驗材料，同時調(diào)查班級學(xué)生的電腦個數(shù)，依據(jù)電腦個數(shù)和學(xué)生動手能力強弱對學(xué)生合理分組，3-4人一組，確保每組保證一臺電腦，給學(xué)生推送Multisim和Proteus仿真軟件包和軟件使用方法。仿真訓(xùn)練時，“電子技術(shù)”課程推薦學(xué)生選用手機仿真軟件EveryCircuit和Multisim手機在線版，有電腦條件的同學(xué)可選用Multisim電腦版和Proteus軟件；“檢測與傳感器技術(shù)”課程推薦學(xué)生使用Multisim電腦版和Proteus軟件，為后續(xù)專業(yè)課程單片機技術(shù)與實踐做好鋪墊。

新課前一周對學(xué)生布置實操訓(xùn)練項目和仿真訓(xùn)練項目，小組間線上討論完成，上課時理論講解后學(xué)生在線展示個人或小組作品?！皩嵨镎故?操作)+仿真展示(操作)”的線上實驗教學(xué)模式，實現(xiàn)了鞏固理論學(xué)習(xí)的同時，保證實驗教學(xué)內(nèi)容的同步進行。該線上實驗?zāi)Ｊ奖ＷC學(xué)生在家學(xué)習(xí)的情況下，依然課課有電路模型產(chǎn)出[4]，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)生動力。保證疫情期間學(xué)生操作訓(xùn)練不掉線的情況下，提升學(xué)生的實踐能力、極大促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。學(xué)生課后反映個人獨立完成電路的安裝調(diào)試排故后，加強了對理論知識的理解，教學(xué)效果良好。

3 課堂設(shè)計與實施

好的課堂設(shè)計是有序開展課堂活動，課堂實施有效的前提條件。相對于學(xué)生在校期間的線上MOOC預(yù)習(xí)+線下實驗室實操的實驗教學(xué)模式，全線上實驗教學(xué)更多地要求學(xué)生課前完成MOOC學(xué)習(xí)和電路模型的搭建調(diào)試，課中才能順利開展小組展示活動，才能保證實驗課堂有效。因此，授課前做好精細的教學(xué)設(shè)計，保證線上實驗課程的順利開展。以2個課時的1個實驗項目為例，教學(xué)設(shè)計，如圖3所示。

教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，實際線上授課基本能與課前設(shè)計的教學(xué)活動保持一致，獲得預(yù)期實驗效果。另外發(fā)現(xiàn)，學(xué)生可以課前對電子實驗報告進行預(yù)填寫，課中根據(jù)完善后的實驗?zāi)Ｐ秃蛯嶒灴偨Y(jié)再次糾錯，學(xué)生對實驗內(nèi)容和原理的理解更加深刻。

圖3 教學(xué)設(shè)計實施流程

4 教學(xué)效果

本次線上實驗授課班級和課程分別為19級工業(yè)過程自動化技術(shù)專業(yè)的電子技術(shù)及實踐課程和18級電氣自動化技術(shù)專業(yè)的檢測與傳感器技術(shù)課程。學(xué)生實操訓(xùn)練參與度100%，仿真實驗因?qū)W生選擇軟件不同手機仿真訓(xùn)練參與率100%，電腦仿真訓(xùn)練參與率60%，較之前線下授課時受實驗設(shè)備所限學(xué)生參與率大幅提升。通過學(xué)生課堂在線展示看出，學(xué)生基本能掌握電子電路的裝調(diào)方法。學(xué)生電子實驗報告提交率100%，但存在個別復(fù)制現(xiàn)象。整體看，在達成實驗教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，學(xué)生實驗技能鍛煉的同時，學(xué)生通過課前查資料提升了信息檢索能力；通過小組線上討論、在家請教長輩等學(xué)習(xí)方式增強了溝通能力；通過提交電子實驗報告中實驗步驟等環(huán)節(jié)的視頻附件，提高了視頻制作剪輯能力。同時，學(xué)生對實驗不斷地調(diào)試、對電路的優(yōu)化改進、對視頻的剪輯完美追求，也鍛煉了學(xué)生做事精益求精的態(tài)度。

5 總結(jié)

通過探索虛實結(jié)合的實驗教學(xué)模式，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源的作用，增強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)[5]?！皩嵨镎故?操作)+仿真展示(操作)”虛實結(jié)合、人人動手的線上實驗教學(xué)模式，保證了疫情期間實驗同步進行，基本達成實驗教學(xué)目標(biāo)。同時，為其他課程的線上實驗教學(xué)提供一定的借鑒。