融入思政元素的電路實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)研究

摘" 要：基于任務(wù)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)構(gòu)思，在教學(xué)方法上，電路實(shí)驗(yàn)課程采用線上線下混合式教學(xué)和課程思政相結(jié)合的方式，引入學(xué)習(xí)通App，課前將教學(xué)課件、講課視頻、實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)、仿真軟件、仿真實(shí)例等資源推送給學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行知識(shí)預(yù)習(xí)、課堂答疑、課后互動(dòng)等，實(shí)現(xiàn)自助式學(xué)習(xí)。通過(guò)教學(xué)模式的改革創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)。

關(guān)鍵詞：課程思政；電路實(shí)驗(yàn)；思政元素；混合式教學(xué)

文章編號(hào)：1671-489X（2025）02-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.02.

0" 引言

在習(xí)近平總書記提出的思想政治理論課改革創(chuàng)新要堅(jiān)持“八個(gè)相統(tǒng)一”的指導(dǎo)下，開展思政元素融入電路實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)的教學(xué)研究，“為誰(shuí)培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”是實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須首先思考的問(wèn)題，要放在所有工作的首要位置[1-4]。電路實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)要以立德樹人為根本，把社會(huì)主義核心價(jià)值觀體現(xiàn)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，堅(jiān)持課下課上、線上線下全方位培養(yǎng)人。

本項(xiàng)目在混合式教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從學(xué)生的視角來(lái)組織教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，努力為學(xué)生創(chuàng)造一種高度參與性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生在獲得新知識(shí)的同時(shí)，各方面能力都能夠得到培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。希望筆者的研究能為促進(jìn)線上教學(xué)與線下教學(xué)理性接軌和深度融合，為實(shí)施混合式教學(xué)課程的信息化提供可參考的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1" 結(jié)合項(xiàng)目落實(shí)課程思政五要素

電路實(shí)驗(yàn)課程是工科學(xué)校非電類專業(yè)的一門重要的公共基礎(chǔ)課程，旨在讓學(xué)生理解基爾霍夫定律，認(rèn)識(shí)電壓、電流的基本原理（知識(shí)點(diǎn)見圖1），掌握儀器儀表的使用方法，并學(xué)會(huì)電路故障的排查方法。在教學(xué)電路實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，要注重專業(yè)知識(shí)與德育的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，在講授電子技術(shù)基本理論、基本分析方法的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維的養(yǎng)成、批判意識(shí)的重要性、工匠精神的延續(xù)，努力把學(xué)生培養(yǎng)成德才兼?zhèn)涞臈澚褐摹?/p>

混合式教學(xué)涉及學(xué)生、教師、教學(xué)管理者三個(gè)方面，該教學(xué)模式將傳統(tǒng)教學(xué)方法與數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。采用混合式教學(xué)法，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生思維活躍、敢于質(zhì)疑、大膽創(chuàng)新，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方式，嘗試多種實(shí)驗(yàn)方法。如對(duì)基爾霍夫定律、疊加定理和戴維南等效定理的教學(xué)，線下教學(xué)結(jié)合線上仿真實(shí)驗(yàn)，可以更好地加深學(xué)生的理解。

電流、電壓是電路的基本參數(shù)，需要符合節(jié)點(diǎn)電流守恒和回路電壓為0的規(guī)律。如圖2中三個(gè)電流表的讀數(shù)所示，U1支路即左側(cè)支路的電流表讀數(shù)為1.926 mA，U2支路即右側(cè)支路的電流表讀數(shù)為5.988 mA，兩列電流匯入下側(cè)的電流理論值為1.926 mA+5.988 mA=7.914 mA，與U3處電流表讀數(shù)7.914 mA完全吻合。測(cè)量電流時(shí)，設(shè)定參考方向電流應(yīng)從電流表正極流入，負(fù)極流出。若以三個(gè)電流表交點(diǎn)為電流節(jié)點(diǎn)，匯入節(jié)點(diǎn)方向取正，則三路電流分別為+1.926 mA、+5.988 mA、-7.914 mA，即節(jié)點(diǎn)處的電流求和ΣI=0。同理，測(cè)量電壓時(shí)，設(shè)定參考方向電壓的正極應(yīng)接電壓表正極，設(shè)定參考方向電壓的負(fù)極應(yīng)接電壓表負(fù)極。按照電流定律和電壓定律的一般定義規(guī)則求代數(shù)和。

基爾霍夫定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也可以設(shè)計(jì)如圖3所示的電路，其中兩可調(diào)電源US1、US2在0～30 V內(nèi)變化，如實(shí)驗(yàn)可選擇US1=6 V，選擇US2=12 V。左側(cè)開關(guān)S1撥向上，電路接通電源US1；右側(cè)開關(guān)S2撥向上，電路接通電源US2；AD路的開關(guān)S3撥向上，電路接通電阻R3。以A節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證KCL，以ADEF構(gòu)成回路I和ABCD構(gòu)成回路Ⅱ驗(yàn)證KVL，節(jié)點(diǎn)A處支路的電流及參考方向分別為右I1、左I2及上I3。開關(guān)及電流方向標(biāo)注詳見圖3。

如圖2仿真、圖3實(shí)驗(yàn)所示，通斷圖2支路開關(guān)A、B可驗(yàn)證基爾霍夫定律、疊加定理，電流表讀數(shù)為各支路電流I；通過(guò)開關(guān)C的選擇，可測(cè)量比較電阻和二極管的電壓電流特性（伏安特性）。本項(xiàng)目除測(cè)量記錄數(shù)據(jù)的知識(shí)學(xué)習(xí)外，強(qiáng)調(diào)采用多種方法測(cè)量記錄數(shù)據(jù)，要求學(xué)生發(fā)揚(yáng)工匠精神，追求精益求精、盡善盡美。

混合式教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)合線上線下、課下課上，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行融合性學(xué)習(xí)，即：為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)對(duì)象和教學(xué)條件的不同，對(duì)多種教學(xué)方法、模式、策略、媒體、資源、技術(shù)等教學(xué)要素進(jìn)行優(yōu)化組合。在教學(xué)方法的研究方面強(qiáng)調(diào)，不同教學(xué)環(huán)節(jié)、不同基礎(chǔ)的學(xué)生對(duì)應(yīng)有差異的教學(xué)策略。對(duì)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，教師可先演示電路連接，讓他們體會(huì)自己搭建電路實(shí)現(xiàn)功能的樂(lè)趣；對(duì)善于思考的學(xué)生，采取提問(wèn)、討論、拓展功能等方式充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性[5-12]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)很多高校開展了大規(guī)模的在線課程建設(shè)工作，將線上平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與線下課堂面對(duì)面教學(xué)的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，混合式教學(xué)模式的構(gòu)建對(duì)課程體系建設(shè)至關(guān)重要。在“優(yōu)化課程體系、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、拓展實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、改革?shí)踐進(jìn)程、創(chuàng)新考核評(píng)價(jià)”的課程建設(shè)中，通過(guò)分析電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)課內(nèi)容的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)融入思政元素的電工電子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)要求中對(duì)應(yīng)落實(shí)課程思政的五要素：科學(xué)方法、創(chuàng)新精神、批判思維、工程倫理、工匠精神。

以具體的“電子元器件RLC參數(shù)測(cè)定”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，線下教學(xué)見圖4，線上建模見圖5，三個(gè)開關(guān)A、B、C分別控制電阻、電感、電容的通斷。

不同器件的阻抗特性隨頻率的變化關(guān)系如下。

器件阻抗隨頻率的變化關(guān)系可以參考圖4的電路，開關(guān)可以選擇打通電阻R、電感XL、電容XC

三路之一，r=200 Ω，電阻R=1 kΩ、電感L=15 mH、

電容C=0.1 μF。若輸入電路的電壓u為2 V有效的正弦波，頻率1～20 kHz，開關(guān)可控制導(dǎo)通R或L或C，仿真不同器件的電壓UR、UL、UC和Ur，記錄這些電壓數(shù)據(jù)。

當(dāng)電源設(shè)置100 Hz的頻率，如開關(guān)選電感XL接成圖5所示電路，利用萬(wàn)用表讀r兩端電壓為95.368 mV，電感兩端電壓為1.998 V，通過(guò)這些數(shù)據(jù)可驗(yàn)證電感兩端的電抗測(cè)量值，并與理論對(duì)比。

電路實(shí)驗(yàn)課程強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神與批判思維，要求學(xué)生獨(dú)立思考。教師鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電阻繼續(xù)設(shè)計(jì)電路，測(cè)量電壓表、電流表的內(nèi)阻。

2" 混合式教學(xué)模式

電路實(shí)驗(yàn)課程思政教學(xué)目標(biāo)包括：1）自主學(xué)習(xí)與信息獲取、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與研究規(guī)律、研究探索與分析綜述；2）構(gòu)建知識(shí)與技術(shù)積累、方法應(yīng)用與技術(shù)遷移、尋找方向與目標(biāo)決策；3）任務(wù)分析與項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理與工程規(guī)劃、自我表述與說(shuō)服他人；4）行業(yè)規(guī)范與工程要求、創(chuàng)建條件與營(yíng)造環(huán)境、項(xiàng)目管理與工程規(guī)劃；5）團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)與合作交流、總結(jié)分析與拓展思維、社會(huì)倫理與職業(yè)道德；6）創(chuàng)新思想與踐行能力、國(guó)際視野與社會(huì)價(jià)值、綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展；7）探索未知與利用機(jī)遇、原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新、控制評(píng)價(jià)與發(fā)展完善。

隨著科技進(jìn)步，一方面可以設(shè)計(jì)更貼合新工程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，另一方面可以著手利用新的實(shí)驗(yàn)手段方法、基于新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)改進(jìn)舊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。近年來(lái)，筆者開展了大規(guī)模的在線課程建設(shè)工作，將線上平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與線下課堂面對(duì)面教學(xué)的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，構(gòu)建混合式教學(xué)模式，不斷拓展實(shí)驗(yàn)途徑，做到了軟件仿真與實(shí)際硬件電路（含有小型硬件板的口袋電路實(shí)驗(yàn)箱）設(shè)計(jì)相結(jié)合。傳統(tǒng)的硬件電路實(shí)驗(yàn)方法可培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，但存在技術(shù)手段陳舊、學(xué)生學(xué)習(xí)效率不高等問(wèn)題，并且限制了學(xué)生主動(dòng)性、探索性、創(chuàng)造性的發(fā)揮。單純的電路仿真設(shè)計(jì)軟件對(duì)學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練來(lái)說(shuō)存在缺乏真實(shí)感的問(wèn)題。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中成長(zhǎng)起來(lái)的年輕一代，其生活環(huán)境和生活方式造就了他們特有的數(shù)字認(rèn)知方式，混合式教學(xué)非常適應(yīng)他們的學(xué)習(xí)需求。

筆者將實(shí)驗(yàn)要求細(xì)化為基本要求、提高要求和拓展要求三個(gè)方面，以具體的“電子元器件參數(shù)測(cè)定”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，基于課內(nèi)外學(xué)時(shí)的線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)見表1。

3" 多方法的層次化實(shí)現(xiàn)方案

將教學(xué)目標(biāo)細(xì)化為具體、可衡量的教學(xué)產(chǎn)出，設(shè)計(jì)與目標(biāo)相匹配的考核方式；針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，引入技術(shù)支持工具，如問(wèn)卷調(diào)查、訪談法，及時(shí)獲得每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋，從而以學(xué)促教，調(diào)整實(shí)驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)；研究課程教學(xué)效果，不斷更新教學(xué)內(nèi)容、引入優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，針對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行不同任務(wù)的設(shè)計(jì)、布置、驗(yàn)收。

繼續(xù)拓展實(shí)驗(yàn)如圖6所示，引入運(yùn)放，通過(guò)測(cè)量被測(cè)阻抗ZX、兩端電壓UX、Rf和兩端電壓Uf來(lái)實(shí)現(xiàn)RLC參數(shù)測(cè)量。

從明確教學(xué)目標(biāo)、確定評(píng)估依據(jù)、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、選定技術(shù)混合這四個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。將教學(xué)目標(biāo)細(xì)化成具體、直觀、可測(cè)量的，融入思政元素的，含有基本任務(wù)、提高任務(wù)、拓展任務(wù)的分層次實(shí)驗(yàn)要求；再以教學(xué)產(chǎn)出為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的評(píng)估活動(dòng)，依此判定教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成或達(dá)成目標(biāo)的程度多高；根據(jù)評(píng)估依據(jù)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生走向特定的學(xué)習(xí)目標(biāo)；最后依據(jù)教學(xué)活動(dòng)需要選擇技術(shù)支持工具或選定技術(shù)混合。

4" 結(jié)束語(yǔ)

筆者對(duì)在線教學(xué)資源進(jìn)行梳理，并采用混合式教學(xué)模式，設(shè)計(jì)課前、課中和課后的教學(xué)活動(dòng)，對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行研究分析，以達(dá)到持續(xù)改進(jìn)的目的；從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求、課程思政、教學(xué)目的等方面考慮教學(xué)設(shè)計(jì)，充分利用課內(nèi)外學(xué)時(shí)；以電路實(shí)驗(yàn)為例，就基爾霍夫定律驗(yàn)證、RLC參數(shù)測(cè)定進(jìn)行線上、線下的多方法對(duì)比。研究評(píng)價(jià)策略的設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，目標(biāo)、評(píng)價(jià)和活動(dòng)要保持一致，采用一定的學(xué)習(xí)支持策略確保學(xué)生的參與性和有效度。最后用行動(dòng)研究方法評(píng)價(jià)課程教學(xué)效果，總結(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性、教學(xué)方法的適配性和教學(xué)效果的可持續(xù)性。

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