線上線下融合式電子技術綜合實驗的教學模式研究

摘"要：本文探討了線上線下融合式教學模式在電子技術綜合實驗課程中的應用。該課程作為工科電類專業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學生的系統(tǒng)性、工程性和實踐性電子技術應用能力。針對教學過程中的痛點和課程目標，本文提出了具體的線上線下融合式教學策略，并詳細介紹了教學實施過程與效果。研究結果顯示，該教學模式有效提升了學生的學習積極性和實踐能力，為培養(yǎng)高素質應用型電子技術人才提供了有益參考。

關鍵詞：電子技術綜合實驗；線上線下融合；教學模式；實踐能力

中圖分類號：TB"""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.23.089

0"引言

電子技術綜合實驗是高等學校電氣工程及其自動化等工科電類專業(yè)的重要實踐課程，對培養(yǎng)學生的理論應用能力和實踐操作能力具有舉足輕重的作用。然而，在傳統(tǒng)的教學模式下，該課程存在著理論與實踐脫節(jié)、學生參與度不高等問題。為了解決這些問題，本文提出了線上線下融合式的教學模式，以期提高課程的教學質量和效果。

1"線上線下融合式的教學模式研究

電子技術綜合實驗課程緊跟我校（鄂爾多斯應用技術學院）的辦學定位和電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)需求，旨在培養(yǎng)學生具備系統(tǒng)性的電子技術應用能力。課程目標包括知識、能力和素養(yǎng)3個層面，要求學生能夠掌握系統(tǒng)電子技術知識；具有電子電路系統(tǒng)的硬件設計、仿真分析、安裝與調試等技能；同時具備團隊協(xié)作能力，一定的項目管理與經濟決策能力以及環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的思維。

為了解決傳統(tǒng)教學中的痛點問題，本課程采取了以下線上線下融合教學策略：

（1）線上預習與線下深化實踐相結合，使學生能夠更好地理解實驗原理和操作步驟。

（2）通過線上討論、測試等環(huán)節(jié)，增強師生互動，提高學生的學習參與度。

（3）建立豐富的數(shù)字化教學資源庫，供學生隨時隨地進行預習和復習，驅動線下研究和實踐。

（4）采用多階段跟蹤評價體系，激勵學生不斷進步，使線上線下教學緊密聯(lián)動。

1.1"教學內容整合與數(shù)字化教學資源建立

課程教學實施過程中，始終堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思政教育貫穿教育教學的全過程，教學中積極融入“課程思政”元素，充分發(fā)揮課堂育人的主渠道作用。如下表1所示為課程思政元素在教學環(huán)節(jié)中的體現(xiàn)。

電子技術綜合實驗課程為實現(xiàn)教學目標，解決傳統(tǒng)教學的痛點問題，通過工程項目的實驗思想，整合部分線上線下教學資源，通過虛擬仿真實現(xiàn)實驗內容線上展示與線下實踐的協(xié)同。如圖1所示為線上線下教學內容的安排與組成。

線上教學內容主要涉及：電子技術基礎知識，包括元器件的識讀、檢測與使用；實驗室用電安全；手工焊接技術；并通過數(shù)字/模擬電路的實驗套件，完成基礎級實驗項目，該類項目的特點是具有基礎性、直觀性、模塊化和可擴展性，如可選用呼吸燈電路、幸運轉盤電路等。

線下教學內容主要包括課程設計的一般步驟與方法，電路原理圖的繪制、仿真驗證、PCB設計、電路安裝與調試等電子產品的全流程設計過程。同時完成中級實驗項目的設計與制作，該類項目的特點是復雜性適中、功能性相對基礎實驗有所增強，并具有綜合性、實踐性和應用性，如何選擇設計搶答器電路等。

綜合設計實驗結合線上選題、線上線下的答疑、討論、設計與實現(xiàn)等環(huán)節(jié)，完成電子產品的整體設計與制作，即實現(xiàn)高級實驗項目。本設計環(huán)節(jié)完成的實驗項目應符合系統(tǒng)級設計，具有創(chuàng)新性、靈活性、可靠性、標準化、文檔化和成本考量的特點，如可實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)、車輛安全與輔助系統(tǒng)、醫(yī)療電子設備、數(shù)字顯示與測量設備等類型的電子產品設計。

建立教學視頻、模擬實驗軟件、在線討論平臺等多樣化資源豐富學生的學習體驗。同時，雨課堂/對分易完善的在線評估和反饋系統(tǒng)，可保障學生在線學習中可獲得及時指導，確保線上線下混合式教學質量。

1.2"教學實施過程與方法

本課程采用進階式全流程設計驅動的線上線下融合教學模式。

“全流程設計”貫穿課程全過程，線上發(fā)布工程案例，通過線上、線下聯(lián)合進行的方案設計、原理圖繪制、功能仿真驗證、電路PCB設計、電路安裝與調試等過程完成項目實現(xiàn)。

實驗項目從基礎到中級，再到高級（創(chuàng)新級）的進階式設計，能夠引導學生從基礎到復雜、從易到難地逐步深入學習。這種方式不僅符合學生的認知發(fā)展規(guī)律，還能幫助他們在實踐中逐步理解和掌握核心概念，也能使他們在不斷挑戰(zhàn)和突破自己的過程中獲得成就感和自信心。

整個課程教學中，將“系統(tǒng)方案設計、電路原理圖設計、仿真分析、電路PCB設計、系統(tǒng)電路裝配與調試”這一電子產品全過程的設計與實現(xiàn)流程作為設計任務，依次、合理地分配至各級實驗項目中，最終實現(xiàn)電子產品的全周期、全流程設計與制作。如圖2所示為電子產品全流程設計流程圖。

以下為初、中、高級實驗項目及任務設置的詳細情況。

初級實驗項目/任務：

（1）分析已知實驗套件的電路組成、熟悉各電子元器件的工作原理及特點，分析得出實驗套件電路的工作過程；

（2）掌握電子電路設計軟件Proteus的使用方法，建立用戶自定義元件庫，完成實驗套件的電路圖設計與仿真分析。

中級實驗項目/任務：

（1）根據(jù)設計項目要求，確定電路的基本組成結構，完成單元電路設計與系統(tǒng)電路集成；

（2）使用電子電路設計軟件Proteus完成實驗項目的電路原理圖和仿真分析；

（3）掌握電子電路PCB設計軟件LCEDA（立創(chuàng)EDA）的使用方法，正確設計電子元器件的PCB封裝，形成用戶自定義封裝庫；

（4）規(guī)范電路PCB布局與布線，完成實驗項目電路的PCB設計；

（5）將外協(xié)制作的PCB電路進行焊接、組裝，并完成實驗電路功能調試。

高級實驗項目/任務：

（1）根據(jù)綜合實驗項目的設計要求，查閱資料，確定實驗選題；

（2）進行需求分析，明確電子電路系統(tǒng)的功能、性能、規(guī)格和成本等要求；

（3）根據(jù)需求分析，制定合理的設計方案；

（4）運用相關的理論知識和數(shù)學工具，對設計方案進行必要的計算和軟件仿真分析，驗證方案的可行性，確定各元器件的具體參數(shù)和型號；

（5）設計完整的電路原理圖，使用LCEDA軟件進行PCB布局和布線，生成PCB文件并交付制板廠進行制板；

（6）完成設計電路的焊接、組裝與功能、性能、可靠性等方面的測試和檢驗，發(fā)現(xiàn)并排除故障與缺陷；

（7）根據(jù)項目設計、制作與調試過程，撰寫完整的實驗項目報告；

（8）參加課程答辯。

本課程通過線上線下融合式教學，進行了一系列教學方法的創(chuàng)新與改革，以提升學生綜合能力和適應未來社會需求的素養(yǎng)。

教學以學生為中心，實施過程采用三段式管理和八步法教學。三段式管理是指課前、課中和課后管理；教學組織采用八步法，課前布置任務，根據(jù)任務完成8個過程：分別為

（1）線上學：學習課程網上預習課件或視頻。

（2）網上查：查閱互聯(lián)網上相關資料。

（3）線下做：設計仿真、制作、調試。

（4）問題引：學生課前作業(yè)存在問題。

（5）教師講：解決學生問題，教師精講與指導。

（6）學生秀：學生展示項目制作成果。

（7）師生評：學生討論，老師點評。

（8）課后改：學生根據(jù)問題，持續(xù)改進。

1.3"建立多階段跟蹤評價體系

本課程采用多階段跟蹤評價體系，通過線上學習情況的跟蹤反饋，向學生發(fā)送學習提醒，加強練習。期末教師通過學生的課堂表現(xiàn)、線上學習與測試情況、過程作業(yè)的完成度、答辯表現(xiàn)、成果驗收以及實驗課程報告的綜合得分，完成多維度的課程目標達成情況評價。這種線上線下聯(lián)動的評價激勵機制，可以驅動學生持續(xù)探索與研究，最終實現(xiàn)知識的全面掌握和實踐能力的有效提升。

多階段的跟蹤評價體系的最終目的是推動學生學習，找出教學不足，檢驗教學成效，進而持續(xù)改進。圖3所示為課程考評的具體組成。

圖4所示為課程考評的比例分布情況。課堂表現(xiàn)成績占總評的15%，主要通過課堂互動、討論發(fā)言、答疑等表現(xiàn)進行考查。

過程作業(yè)與進階式實驗項目相對應，分為基礎過程作業(yè)占7%，主要考查基礎級實驗項目的電路焊接技術；中高級過程作業(yè)考核占比20%，主要考查中級實驗項目的電路原理圖設計，使用EDA軟件實現(xiàn)項目仿真分析、建立自定義的元件庫和自定義封裝庫的能力等；創(chuàng)新探索級過程作業(yè)考核占比8%，主要考查高級實驗項目的電路PCB設計和電路功能調試的能力；過程作業(yè)考核共占總評成績的35%。

期末答辯與成果驗收占10%，主要從答辯自述內容完整性、邏輯性，語言表達的流暢性、準確性、回答內容的深度與廣度，以及設計電路的外觀焊接質量和性能完成度等方面來考查。實驗報告占40%，具體從實驗方案的可行性、實驗步驟的詳細度、準確性、電路繪制的規(guī)范性、仿真波形的正確性、實驗數(shù)據(jù)的可靠性、數(shù)據(jù)分析的合理性，語言表達的邏輯性及格式規(guī)范性等方面綜合考查。

2"教學改革效果與反思

經過課程改革后的線上線下融合式實驗教學體系，利用虛擬仿真軟件及多元化硬件設計方案，實現(xiàn)了從理論到實踐的電子產品全流程設計與實現(xiàn)，改善了以往實驗教學模式的單一性、關聯(lián)性差，創(chuàng)造性低等問題，學生課堂活躍度明顯提升，評教成績逐年提高，課程受到了眾多學生的喜愛與好評。

在電子技術綜合實驗課程的教學改革過程中，深刻體會到，單一的傳統(tǒng)教學模式無法滿足當代學生的學習需求和跟上技術發(fā)展的步伐。線上線下融合不僅解決了時間和空間上的限制，更在教學內容、教學方法和教學資源上實現(xiàn)了優(yōu)勢互補。

當然在教學實施過程中，也遇到了一些挑戰(zhàn)，如何保證線上教學的互動性和學生的參與度，如何有效結合線上理論與線下實踐，以及如何評價學生的學習效果等。這些問題促使課程組成員不斷反思和調整教學策略，逐步完善了融合式的教學模式。例如，我們通過增加線上討論環(huán)節(jié)，設置實踐導向的任務、采用多元化的評價方式等，有效提升了教學的質量和學生的學習體驗。

3"結論與展望

通過線上線下融合式教學模式在電子技術綜合實驗課程中的實踐應用，首先學生的學習積極性和自主性得到了顯著提升，在多樣化的學習環(huán)境中，其表現(xiàn)出了更高的學習熱情；其次，融合式教學有效促進了理論與實踐的結合，使學生在掌握理論知識的同時，能夠熟練應用于實踐操作中；最后，該模式為培養(yǎng)具有系統(tǒng)性、工程性和實踐性電子技術應用能力的高素質人才提供了有力支持，符合當前高等教育改革的方向和社會對人才的需求。

未來，一方面我們將繼續(xù)開發(fā)新的教學內容和方法，持續(xù)優(yōu)化數(shù)字化教學資源和實踐操作環(huán)節(jié)，以適應不斷發(fā)展的科技和教育環(huán)境；另一方面，我們也將關注如何構建更為完善的線上線下融合教學評價體系，以科學、全面地評估學生的學習成果和教師的教學效果。同時，我們也期待與更多的教育工作者共同探討和實踐更加高效、創(chuàng)新的教學模式，為培養(yǎng)高素質應用型電子技術人才作出更大的貢獻。

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