電類實驗線上線下混合式教學(xué)的實踐探索

李琦琦，張 熙，夏桂書，劉婷婷

（中國民用航飛行學(xué)院工程技術(shù)訓(xùn)練中心 四川 廣漢 618300）

電類實驗課是電子電氣類、通信、計算機(jī)、自動控制類等工科專業(yè)學(xué)生的必修課程，該課程有助于加深學(xué)生對相關(guān)理論課程知識點的理解，同時，可以鍛煉學(xué)生將理論與實踐結(jié)合的能力和動手操作能力。目前，在許多高校的電類實驗教學(xué)過程中存在一些問題，一方面，教學(xué)內(nèi)容陳舊，實驗內(nèi)容單一固定，學(xué)生只是機(jī)械性地按照指導(dǎo)書里的實驗步驟進(jìn)行操作，并未掌握實驗原理和實驗內(nèi)容，也缺少動腦筋思考的過程，不能很好地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維；另一方面，實驗設(shè)備陳舊老化，由于儀器故障使實驗過程中出現(xiàn)問題，相比由于自身預(yù)習(xí)不充分或?qū)嶒烋R虎造成的接線錯誤，學(xué)生往往需要花更多的時間去排故，雖然間接鍛煉了解決問題的能力，但使實驗時間大大加長，到最后可能仍然完不成實驗，打擊學(xué)生信心[3]，為了解決這些問題，可以加快實驗設(shè)備更新?lián)Q代的速度，借助其他的虛擬實驗平臺輔助教學(xué)或者改革實驗方式和教學(xué)模式來解決。而對由于實驗課自身特點造成的短板問題，需要從教學(xué)模式改革、使用現(xiàn)代化教學(xué)方法與手段、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整等多方面進(jìn)行改進(jìn)和探索。目前，線上線下混合式教學(xué)模式作為未來教育的發(fā)展趨勢，同時具有線上教學(xué)和線下教學(xué)的獨特優(yōu)勢。它將線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，既具有線上學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富、滿足在線學(xué)習(xí)個體化差異、統(tǒng)計分析學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)的優(yōu)點，還同時有線下學(xué)習(xí)所具備的現(xiàn)場教學(xué)實時反饋、互動研討、師生情感交流的作用。因此，在高校教學(xué)改革趨勢下，有必要將線上線下混合式教學(xué)模式應(yīng)用于電類實驗教學(xué)改革中，可以幫助解決電類實驗教學(xué)過程中普遍存在的問題，取得更好的教學(xué)效果。

1 電類實驗混合式教學(xué)模式探討

1.1 混合式教學(xué)模式建立

對于本校開設(shè)的“電工實驗”“電路電子基礎(chǔ)實驗1”“電路電子基礎(chǔ)實驗2”等電類實驗課程，按照課程教學(xué)大綱，一般設(shè)置有多個基礎(chǔ)實驗和綜合性實驗項目，不僅需要培養(yǎng)學(xué)生獨立完成實驗基本操作的能力以及根據(jù)實際情況分析解決問題的綜合能力，對于學(xué)有余力的學(xué)生，還需要學(xué)生設(shè)計并完成進(jìn)階內(nèi)容，進(jìn)一步培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和分析解決復(fù)雜工程問題的能力。在實驗課上，需要學(xué)生獨立完成實驗，這與理論課程有所不同，學(xué)生不僅要先學(xué)習(xí)重難點，接下來就要自己獨立操作，學(xué)習(xí)不到位就可能出現(xiàn)實驗做不出來的情況，這要求每個學(xué)生都要掌握實驗課的所學(xué)內(nèi)容。所以，在進(jìn)行實驗教學(xué)改革探索的時候，教師可以多思考如何提高學(xué)生在實驗項目學(xué)習(xí)中的參與感，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生主動動腦思考問題，加深對實驗項目重難點的理解。目前，在高校課程改革應(yīng)用廣泛的線上線下混合式教學(xué)模式，將學(xué)生作為主體，大大提高了學(xué)生在教學(xué)過程中的參與程度，是適用于實驗教學(xué)的。

對于電類實驗存在的實驗內(nèi)容單一固定、學(xué)生做實驗不動腦筋等問題，混合式教學(xué)應(yīng)圍繞其特點開展。除了改進(jìn)實驗內(nèi)容外，還需要提高學(xué)生在線上、線下學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中的參與程度，使學(xué)生多次學(xué)習(xí)和思考重難點內(nèi)容，教學(xué)方式的改變也可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。同時，實驗教學(xué)中教師強(qiáng)調(diào)的注意事項多，學(xué)完后需要學(xué)生自己動手操作，為了方便學(xué)生自主開展實驗，在線上或線下的其中一個教學(xué)環(huán)節(jié)，需要設(shè)置實驗重難點的教學(xué)過程，比如線上資源預(yù)習(xí)和在線討論，或者線下課堂授課與重難點研討。

在電類實驗線上線下混合教學(xué)探索過程中，可以初步采用這一流程：①課前預(yù)習(xí)與討論（線上）；②翻轉(zhuǎn)課堂（線下）；③獨立操作實驗（線下）；④課后完成實驗報告（線上）。

其中，在線上的課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行課程資源預(yù)習(xí)及預(yù)習(xí)效果檢驗，學(xué)生根據(jù)自身情況開展學(xué)習(xí)，在線學(xué)習(xí)實驗原理、實驗內(nèi)容、實驗步驟和儀器使用方法等，在線參加實驗重難點討論以及完成課前測試題。通過課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，學(xué)生基本具備獨立完成實驗的能力。同時，教師也可以參與課前討論，還可以根據(jù)討論情況和測試題完成情況，開展后續(xù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。

在線下的翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)，教師主導(dǎo)，根據(jù)手中掌握的學(xué)生預(yù)習(xí)結(jié)果，組織學(xué)生講解重難點、實驗進(jìn)階內(nèi)容研討、補(bǔ)充講解實驗重難點和注意事項等，主要側(cè)重于解決實驗過程中多次出現(xiàn)的問題，讓學(xué)生加深印象。

1.2 數(shù)字資源建設(shè)和線下實驗操作環(huán)境

線上平臺采用超星學(xué)習(xí)通平臺，可以用于課前預(yù)習(xí)、課堂活動以及實驗課后的實驗報告總結(jié)。在建立線上學(xué)習(xí)資源庫時，教師提前上傳實驗項目預(yù)習(xí)課件、實驗操作說明、數(shù)據(jù)記錄單模板。除此之外，還會上傳提前錄制好的操作視頻，不同實驗項目的特點和重難點不同，視頻側(cè)重點也有所不同。同時，為了考察學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和對實驗項目的掌握情況，教師會提前建立實驗報告試卷庫和在線預(yù)習(xí)測試作業(yè)庫，考察的內(nèi)容覆蓋實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備、實驗原理、實驗內(nèi)容與步驟、實驗操作、思考題等重難點內(nèi)容。

在每個實驗教室中，配備有黑板和多媒體教學(xué)設(shè)備，為現(xiàn)場授課提供條件。在實驗過程中，一人一桌獨立進(jìn)行實驗操作。

2 線上線下混合式教學(xué)實踐

目前，已經(jīng)對部分班級實施了電類實驗課的線上線下混合式教學(xué)，下面以“電工實驗”中的實驗項目“基爾霍夫定律實驗”為例，對教學(xué)設(shè)計各環(huán)節(jié)展開討論。

2.1 課前預(yù)習(xí)、討論、測試

在實驗課開始前兩至三天，教師提前在學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布基爾霍夫定律實驗預(yù)習(xí)通知，提醒學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗課件和視頻資源，比如導(dǎo)線通斷的檢測方法、萬用表的使用方法和直流穩(wěn)壓電源的使用方法等。同時，發(fā)布在線主題討論，重難點在于萬用表的使用方法，電流如何測量，參考方向和實際方向的區(qū)別，以及基爾霍夫定律應(yīng)該如何驗證。學(xué)生和老師都參與到在線討論中，有助于學(xué)生理解掌握實驗項目的重難點內(nèi)容。學(xué)有余力的同學(xué)還可以自行設(shè)計電路作為進(jìn)階內(nèi)容，也可以放在討論區(qū)進(jìn)行討論。學(xué)生如果選擇自行設(shè)計電路，需要根據(jù)設(shè)計的電路，課前提前計算出各條支路上的電流以及各元件上的電壓理論值，然后獨立搭建電路，測出各條支路電流和各元件電壓值的測量值，根據(jù)測量值驗證基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律的正確性，這一點在預(yù)習(xí)通知中也會提到。最后，教師發(fā)布課前測試題，可以檢測和考核課前預(yù)習(xí)效果。而測試結(jié)果和在線討論情況作為教學(xué)反饋，便于教師備課，后續(xù)進(jìn)行線下課堂針對性授課，同時也可以督促學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)在線資源。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂

在實驗課開始之前，學(xué)生主要完成線上預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，在實驗課堂上，也就是線下環(huán)節(jié)，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，以學(xué)生為主體進(jìn)行教學(xué)。首先是教師進(jìn)行引導(dǎo)，進(jìn)入任務(wù)式翻轉(zhuǎn)課堂，提出實驗的重難點問題，邀請學(xué)生上講臺講解，例如結(jié)合電路和數(shù)字萬用表講解萬用表測某條支路電流的具體操作，參考方向如何標(biāo)定，節(jié)點電流方程和回路電壓方程如何列寫，基爾霍夫定律如何驗證，等等。在這一過程中，如果學(xué)生沒有講述清楚或講述有錯誤，則需要教師實時進(jìn)行糾正或者補(bǔ)充講解。同時，教師控制課堂節(jié)奏，根據(jù)課堂情況開展重難點和提高版內(nèi)容討論，最后進(jìn)行補(bǔ)充講解以及注意事項提醒。整個線下翻轉(zhuǎn)課堂預(yù)計用時為30~40分鐘，翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)束以后，學(xué)生開始進(jìn)行線下實驗操作。

2.3 實驗操作

學(xué)生一人一桌獨立完成實驗，對于大多數(shù)采用參考實驗電路進(jìn)行實驗的學(xué)生，確認(rèn)設(shè)備齊全完好后即可開始實驗；而對于自行設(shè)計電路的學(xué)生，實驗開始前教師檢查學(xué)生提前設(shè)計的電路是否可行，教師認(rèn)同后方可開展實驗。在實驗過程中，教師同時進(jìn)行實驗指導(dǎo)和問題解答。實驗時，經(jīng)常出現(xiàn)的問題是學(xué)生測量電壓、電流時可能會忘記先標(biāo)定參考方向，直接開始測量，或者不按照自己標(biāo)定的方向放置紅表筆，這樣測出的數(shù)據(jù)是沒有意義的，也側(cè)面反映出學(xué)生沒有理解這部分知識點。所以，教師在開始實驗前要再次提醒學(xué)生，測量前，首先在電路中提前標(biāo)定電壓和電流的符號及參考方向，使用萬用表測量時，要將紅表筆放置在電流參考方向流入端或電壓參考方向正電位端。

2.4 實驗驗收和課后實驗總結(jié)報告

學(xué)生完成實驗后，教師檢查學(xué)生搭建的電路，原始實驗電路圖以及原始數(shù)據(jù)記錄，客觀考核并記錄學(xué)生實驗操作模塊得分。實驗課后，教師及時以考試形式發(fā)布基爾霍夫定律實驗報告題，同時，學(xué)生重新整理原始實驗數(shù)據(jù)，回顧實驗內(nèi)容和思考題，并在規(guī)定時間內(nèi)完成在線實驗報告題。

3 混合式教學(xué)效果考核

在進(jìn)行電類實驗教學(xué)時，對線上環(huán)節(jié)和線下環(huán)節(jié)的過程和結(jié)果都需要進(jìn)行考核，實驗課程的實驗成績由線上成績、線下成績、實驗報告分?jǐn)?shù)各占一定比例構(gòu)成。

在線上成績中，設(shè)置線上課程資源學(xué)習(xí)任務(wù)點，在線討論以及課前測試環(huán)節(jié)，學(xué)生最終的線上學(xué)習(xí)活動成果可以在學(xué)習(xí)通后臺導(dǎo)出。例如，學(xué)習(xí)任務(wù)點次數(shù)得分（任務(wù)點學(xué)習(xí)次數(shù)達(dá)標(biāo)后此部分得分為滿分）、討論發(fā)帖個數(shù)或評分、在線測試分?jǐn)?shù)共同構(gòu)成線上成績，在最終成績占有一定比例，體現(xiàn)學(xué)生線上學(xué)習(xí)成果。線下環(huán)節(jié)的成績則包括課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)、實驗操作與數(shù)據(jù)得分。

在整個實驗教學(xué)過程中，對線上學(xué)習(xí)情況、線下翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)以及實驗操作與數(shù)據(jù)都設(shè)置了考核環(huán)節(jié)，并用分?jǐn)?shù)進(jìn)行量化。但各分項成績占總成績的比例，特別是線上成績所占的比例，需要多次進(jìn)行實踐摸索，既能科學(xué)公平地考核學(xué)習(xí)效果，又能使成績區(qū)間分布合理。同時，混合式教學(xué)的實驗成績和以往的純線下教學(xué)的實驗成績也應(yīng)該合理匹配。

4 結(jié)語

在電類實驗課開展線上線下混合式教學(xué)的過程中，線上教學(xué)環(huán)節(jié)需要學(xué)生提前學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。線下教學(xué)環(huán)節(jié)采用翻轉(zhuǎn)課堂，將學(xué)生作為主體，教師起引導(dǎo)作用，讓學(xué)生多參與課堂里，督促學(xué)生多思考，可以進(jìn)一步加深學(xué)生對知識點的理解。通過線上線下混合式教學(xué)，讓學(xué)生更大程度參與電類實驗課的學(xué)習(xí)過程。根據(jù)調(diào)查，電類實驗課試行混合式教學(xué)效果良好，在學(xué)生群體中反映較好。然而，混合式教學(xué)模式應(yīng)用在不同實驗項目時，教學(xué)設(shè)計的側(cè)重點有所不同，還需要進(jìn)行多方面實踐探索，找到適合本校學(xué)生的電類實驗混合式教學(xué)模式。