新冠疫情下國際學(xué)生“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)探索

何雨婷　孫曉玲

[摘 要] 如今新冠肺炎疫情仍在多國持續(xù)蔓延，本校中有一批特殊的國際學(xué)生近期內(nèi)無法返校，無法進(jìn)行“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程線下實(shí)驗(yàn)。因此，“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程引入自創(chuàng)的四步教學(xué)法，包括實(shí)驗(yàn)引入、仿真分析、“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)，將整個(gè)課程分為課前、課中、課后三個(gè)時(shí)間段，著重打造“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)，旨在提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合、仿真工具使用、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等一系列能力。同時(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的思政元素，意在“潤物細(xì)無聲”地增強(qiáng)國際學(xué)生對中華文化的認(rèn)同感。線上實(shí)驗(yàn)四步教學(xué)法得到國際學(xué)生的充分肯定，為特殊時(shí)期構(gòu)建線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的方法，也為高校打造線上實(shí)驗(yàn)課程提出新的理念。

[關(guān)鍵詞] 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn);新冠肺炎疫情;國際學(xué)生;四步教學(xué)法

[基金項(xiàng)目] 2019年度西南石油大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革研究項(xiàng)目“以能力達(dá)成為目標(biāo)，線上為主、線下為輔的學(xué)生自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革”（x2019sz014）;2020年度西南石油大學(xué)一流本科課程培育建設(shè)項(xiàng)目“線上一流課程‘電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”（X2020YLKC007）

[作者簡介] 何雨婷（1993—），女，四川成都人，碩士，西南石油大學(xué)電氣信息學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事電學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分析與改進(jìn)研究;孫曉玲（1978—），女，山東青島人，碩士，西南石油大學(xué)電氣信息學(xué)院講師，主要從事嵌入式系統(tǒng)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）16-0015-05 [收稿日期] 2021-07-16

2019年末，我國遭遇了百年來全球發(fā)生的最嚴(yán)重的傳染病——新冠肺炎疫情。中國人民萬眾一心、同甘共苦，在抗擊新冠肺炎疫情的斗爭中取得了重大戰(zhàn)略成果[1]。如今，我國高校已經(jīng)全面恢復(fù)正常教學(xué)?？芍敝两袢?，新冠肺炎疫情仍在多國持續(xù)蔓延，本校中有一批特殊的國際學(xué)生近期內(nèi)無法返回學(xué)校，無法進(jìn)行“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程線下實(shí)驗(yàn)。為此，“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程嘗試打破傳統(tǒng)的線下教學(xué)，積極響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的號召[2]，完成特殊時(shí)期針對國際學(xué)生的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”線上教學(xué)現(xiàn)狀

“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”是“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”的配套實(shí)驗(yàn)課程，是培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證基礎(chǔ)理論的課程，是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的起步課程[3-6]。在此之前，因虛擬仿真能有效解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地不足的問題，幫助學(xué)生理解抽象理論，掌握相關(guān)知識[7-9]，“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”線上教學(xué)引入了虛擬仿真，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)流程視頻替代線下實(shí)驗(yàn)。但在教學(xué)過程中仍存在諸多不足：（1）學(xué)生的主觀能動(dòng)性較低，無法真正融入課堂。（2）學(xué)生只能單程觀看一維實(shí)驗(yàn)錄像，缺少儀器的操作過程，對常用儀器使用的熟練程度與經(jīng)典的模電、數(shù)電知識點(diǎn)掌握程度均較差，無法將理論與實(shí)踐真正結(jié)合起來，難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的既定目標(biāo)。針對此類情況，“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程引入自創(chuàng)的線上實(shí)驗(yàn)四步教學(xué)法，將整個(gè)課程分為課前、課中、課后三個(gè)時(shí)間段[6]，著重打造“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)，真正做到以學(xué)生為中心，讓國際學(xué)生線上也能主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)課堂[10，11]。同時(shí)，解決線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生所學(xué)知識過于抽象，只能線性觀察實(shí)驗(yàn)流程，無法體驗(yàn)多維化實(shí)驗(yàn)操作的問題。此外，通過四步教學(xué)法，學(xué)生須自行查閱資料、進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)，可落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生搜集資料、結(jié)合理論分析問題、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

二、四步教學(xué)法介紹

為了培養(yǎng)國際學(xué)生搜集資料、分析問題的能力，解決國際學(xué)生無法進(jìn)行線下實(shí)驗(yàn)的問題，“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程引入自創(chuàng)的實(shí)驗(yàn)引入、仿真分析、“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)線上實(shí)驗(yàn)四步教學(xué)法，如圖1所示。四步教學(xué)法將課堂的時(shí)間維度分為課前、課中、課后，依托不同的線上教學(xué)平臺，完成線上實(shí)驗(yàn)的四步教學(xué)。以“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程中單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行四步教學(xué)法的講解，圖2為單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)電路圖。

（一）課前：實(shí)驗(yàn)引入、仿真分析

課前教學(xué)依托微信平臺，內(nèi)容分為實(shí)驗(yàn)引入、仿真分析兩個(gè)環(huán)節(jié)。

1.實(shí)驗(yàn)引入。教師在微信群里發(fā)布實(shí)驗(yàn)要求，提供單管交流放大電路內(nèi)容相關(guān)資料。學(xué)生需要主動(dòng)分析本次實(shí)驗(yàn)流程，通過已有資料，查找所需補(bǔ)充材料，選擇相應(yīng)元器，設(shè)計(jì)單管交流放大電路。通過實(shí)驗(yàn)引入的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解實(shí)驗(yàn)背景知識，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，鍛煉自主學(xué)習(xí)與電路設(shè)計(jì)的能力，由此實(shí)現(xiàn)“四步教學(xué)法”的第一步：實(shí)驗(yàn)引入。

2.仿真分析。學(xué)生須根據(jù)實(shí)驗(yàn)引入環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)的電路，在Multisim仿真平臺[12，13]上完成電路仿真與結(jié)果的分析，準(zhǔn)備課中的實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果匯報(bào)內(nèi)容。通過仿真分析的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以結(jié)合仿真結(jié)果初步了解理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，預(yù)知實(shí)驗(yàn)可靠結(jié)果范圍，鍛煉仿真工具使用與理論和實(shí)際相結(jié)合的能力，由此實(shí)現(xiàn)“四步教學(xué)法”的第二步：仿真分析。

（二）課中：“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)

課中教學(xué)依托騰訊課堂平臺。傳統(tǒng)線下單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)僅為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為：（1）測量放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn);（2）測量放大電路的電壓放大倍數(shù);（3）觀察靜態(tài)工作點(diǎn)的位置變化引起輸出波形的非線性失真。學(xué)生僅參與課堂實(shí)驗(yàn)，無法鍛煉其他技能[14]。

針對國際學(xué)生的線上實(shí)驗(yàn)課堂引入了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，對比傳統(tǒng)的線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加了針對國際學(xué)生的思想政治教育與匯報(bào)實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果及對此溝通點(diǎn)評的環(huán)節(jié)，增強(qiáng)了中國文化的輸出，鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)能力，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)的深層次理解，也鍛煉了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與實(shí)踐思辨能力。

1.思政元素。因國際學(xué)生無專門的思想政治課程，故本課程為每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了思政元素，意在潤物細(xì)無聲地增強(qiáng)國際學(xué)生對中華文化的認(rèn)同感。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要把滿足人民對美好生活的向往作為科技創(chuàng)新的落腳點(diǎn)，把惠民、利民、富民、改善民生作為科技創(chuàng)新的重要方向。以聽障人士為例，接聽電話、收看電視等普通人的娛樂社交就聽力有損失的患者而言是困難重重的，雖然市場上已具有較多關(guān)于聽力障礙的現(xiàn)代化產(chǎn)品，但部分產(chǎn)品的性能并不完善。本課程的內(nèi)容主要是單管交流放大電路的測試，與當(dāng)下工程中常用的語音放大電路的設(shè)計(jì)相結(jié)合，以此引出聽障人士陳利軍通過工程手段自主打造智能生活的例子。與國際學(xué)生探討外國日?？萍几淖兩畹睦樱庠谕ㄟ^文化的相互比較與探討，增強(qiáng)國際學(xué)生對中國的了解與認(rèn)知，力求與其他課程共同構(gòu)建中國文化育人體系，并鼓勵(lì)國際學(xué)生努力為未來社會的智能化貢獻(xiàn)青春力量。B875360F-4FA0-4E49-915D-A11EC82E76F9

2.“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)。為彌補(bǔ)國際學(xué)生無進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)校讓他們進(jìn)行特殊的“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)代替觀看一維的實(shí)驗(yàn)演示視頻，真正參與到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。

“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：教師在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)處給出實(shí)驗(yàn)操作選項(xiàng)，國際學(xué)生須進(jìn)行團(tuán)隊(duì)討論，通過選擇不同選項(xiàng)解鎖新的實(shí)驗(yàn)流程，直到獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果獲得錯(cuò)誤的結(jié)果，須經(jīng)學(xué)生討論后選擇返回某一選項(xiàng)重新選擇;如果獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則實(shí)驗(yàn)結(jié)束。由此設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，得到多種結(jié)果，達(dá)到交互的目的。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，教師須調(diào)整攝像頭角度，以學(xué)生真正做實(shí)驗(yàn)的視角進(jìn)行課堂直播，力求學(xué)生視線集中于電學(xué)儀器，使學(xué)生身臨其境。此外，在某些關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟處設(shè)置對應(yīng)問題，引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。

以單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)中第一部分測量放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為例，圖3為“沉浸型交互式”單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)的部分選項(xiàng)與結(jié)果。實(shí)驗(yàn)第一步驟為將直流穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)節(jié)至12V，接至單管交流放大電路的電源端。教師在此給出實(shí)驗(yàn)中的第一個(gè)選項(xiàng)：直流穩(wěn)壓電源輸出電壓需調(diào)節(jié)為多少，如圖3（a）所示。若學(xué)生討論后選擇A選項(xiàng)，教師則將6V輸出電壓接至單管交流放大電路的電源端并繼續(xù)接下來的實(shí)驗(yàn)。此后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)放大電路無法正常放大電信號，如圖3（b）所示。學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)討論尋找原因，發(fā)現(xiàn)電源負(fù)責(zé)為放大電路提供能源，若電源電壓較小則放大電路能量較小，導(dǎo)致無法正常工作。故回到第一步驟更改選項(xiàng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)第二步驟：通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RP，使電壓VRE=1.5V，即靜態(tài)工作電流ICQ≈1.5mA。此處，教師須給出實(shí)驗(yàn)中的第二個(gè)選項(xiàng)：電壓VRE需調(diào)節(jié)為多少，如圖3（c）所示。學(xué)生可通過這三種選項(xiàng)觀測到與選項(xiàng)對應(yīng)的截止失真、正常工作與飽和失真三種結(jié)果，截止失真情況如圖3（d）所示。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，教師只需適當(dāng)引導(dǎo)與給出重要選項(xiàng)，模擬學(xué)生線下實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，真正做到以學(xué)生為中心，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與參與度。

圖4為實(shí)驗(yàn)中的第一部分：靜態(tài)工作點(diǎn)的測量實(shí)驗(yàn)流程圖。在這一部分，設(shè)置了三個(gè)選項(xiàng)分支，提出了三個(gè)問題，達(dá)成了五個(gè)結(jié)局。實(shí)驗(yàn)流程中，學(xué)生可隨時(shí)打斷教師，對教師的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行集體討論，并按照學(xué)生思路改變實(shí)驗(yàn)流程而不拘泥于設(shè)計(jì)流程。此外，教師針對實(shí)驗(yàn)提出重點(diǎn)問題，引導(dǎo)學(xué)生自行思考。學(xué)生可真正做到帶著問題到實(shí)驗(yàn)中去，且不再是老式的基礎(chǔ)問題，而是富有建設(shè)性、實(shí)驗(yàn)中真正遇到的問題。由此，學(xué)生可以明晰實(shí)驗(yàn)整個(gè)流程，明確實(shí)驗(yàn)中最重要的步驟與原因，明了實(shí)驗(yàn)的操作方法。

“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)通過對不同選項(xiàng)分支的選擇與問題探討，以及對操作結(jié)果的觀測，比僅僅給學(xué)生看一維演示視頻，讓學(xué)生的主動(dòng)性和參與程度更高，實(shí)驗(yàn)與理論知識結(jié)合更清晰，由此可培養(yǎng)學(xué)生的工程問題解決能力、實(shí)踐思辨能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生也反映通過“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)的步驟掌握更快，關(guān)鍵點(diǎn)記憶更深，整體實(shí)驗(yàn)效果較好。

（三）課后：實(shí)驗(yàn)總結(jié)

課后教學(xué)依托微信平臺，內(nèi)容為學(xué)生總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過課后的實(shí)驗(yàn)總結(jié)，學(xué)生可以對比理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究實(shí)驗(yàn)過程，驗(yàn)證理論結(jié)論，鍛煉實(shí)驗(yàn)總結(jié)能力與撰寫報(bào)告能力。由此實(shí)現(xiàn)“四步教學(xué)法”的第四步——實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

結(jié)語

“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程引入線上實(shí)驗(yàn)四步教學(xué)法，為新冠肺炎疫情這一特殊時(shí)期針對國際學(xué)生這一批特殊學(xué)生首次進(jìn)行的教學(xué)探索。

1.與傳統(tǒng)的線下教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)四步教學(xué)法引入課前自主學(xué)習(xí)與仿真匯報(bào)環(huán)節(jié)，將課堂由被動(dòng)的“填鴨式”教學(xué)轉(zhuǎn)換為真正的以學(xué)生為中心的課堂。

2.與普通的線上教學(xué)相比，增添思想政治教育環(huán)節(jié)，意在循序漸進(jìn)地增強(qiáng)國際學(xué)生對中華文化的認(rèn)同感;著重打造“沉浸型交互式”實(shí)驗(yàn)代替普通的實(shí)驗(yàn)演示視頻，通過不同選項(xiàng)分支與問題探討，以及對操作結(jié)果的觀測，增加學(xué)生的沉浸度與互動(dòng)性，提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生對常用儀器使用的熟練程度與經(jīng)典的模數(shù)電知識點(diǎn)掌握程度，做到理論與實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、仿真工具使用、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等一系列能力。

3.通過對“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程線上實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索，保證了教學(xué)的正常進(jìn)行，提升了線上教學(xué)質(zhì)量，得到了國際學(xué)生的充分肯定，為特殊時(shí)期構(gòu)建線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出新的方法，也為高校打造實(shí)驗(yàn)課程提出新的理念。

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Abstract： Today， the COVID-19 pandemic has been prevailing around the world. There are some international students who study in our school， but they can't return to school and conduct hand-on experiments in Electronic Technology Experiment course. Therefore， the four-step teaching method which includes experiment introduction， simulation analysis， immersive and interactive experiment， and experiment summary， is introduced into the course. The whole course is divided into three periods： before class， in class and after class， and the immersive and interactive experiment is created. The purpose is to enhance studentssubjective initiative and cultivate a series of abilities such as the the ability of combining theory and practice， and the ability to use simulation tools， and the team cooperation spirit. In addition， the ideological and political elements are designed in the course to enhance the international students identity with Chinese culture. The four-step experiment teaching method of online teaching has been welcomed by international students，which puts forward a new method for the construction of online experiment teaching under COVID-19 pandemic， and also puts forward a new idea for the construction of online experiment courses.

Key words： Electronic Technology Experiment; the COVID-19 pandemic; international students; four-step teaching methodB875360F-4FA0-4E49-915D-A11EC82E76F9