電類實驗線上線下混合式教學的實踐探索

李琦琦，張 熙，夏桂書，劉婷婷

（中國民用航飛行學院工程技術訓練中心 四川 廣漢 618300）

電類實驗課是電子電氣類、通信、計算機、自動控制類等工科專業學生的必修課程，該課程有助于加深學生對相關理論課程知識點的理解，同時，可以鍛煉學生將理論與實踐結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過程中存在一些問題，一方面，教學內容陳舊，實驗內容單一固定，學生只是機械性地按照指導書里的實驗步驟進行操作，并未掌握實驗原理和實驗內容，也缺少動腦筋思考的過程，不能很好地鍛煉學生的創造性思維；另一方面，實驗設備陳舊老化，由于儀器故障使實驗過程中出現問題，相比由于自身預習不充分或實驗馬虎造成的接線錯誤，學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，打擊學生信心[3]，為了解決這些問題，可以加快實驗設備更新換代的速度，借助其他的虛擬實驗平臺輔助教學或者改革實驗方式和教學模式來解決。而對由于實驗課自身特點造成的短板問題，需要從教學模式改革、使用現代化教學方法與手段、教學內容調整等多方面進行改進和探索。目前，線上線下混合式教學模式作為未來教育的發展趨勢，同時具有線上教學和線下教學的獨特優勢。它將線上學習和線下學習有機結合，既具有線上學習網絡教學資源豐富、滿足在線學習個體化差異、統計分析學習效果數據的優點，還同時有線下學習所具備的現場教學實時反饋、互動研討、師生情感交流的作用。因此，在高校教學改革趨勢下，有必要將線上線下混合式教學模式應用于電類實驗教學改革中，可以幫助解決電類實驗教學過程中普遍存在的問題，取得更好的教學效果。

1 電類實驗混合式教學模式探討

1.1 混合式教學模式建立

對于本校開設的“電工實驗”“電路電子基礎實驗1”“電路電子基礎實驗2”等電類實驗課程，按照課程教學大綱，一般設置有多個基礎實驗和綜合性實驗項目，不僅需要培養學生獨立完成實驗基本操作的能力以及根據實際情況分析解決問題的綜合能力，對于學有余力的學生，還需要學生設計并完成進階內容，進一步培養其創新思維和分析解決復雜工程問題的能力。在實驗課上，需要學生獨立完成實驗，這與理論課程有所不同，學生不僅要先學習重難點，接下來就要自己獨立操作，學習不到位就可能出現實驗做不出來的情況，這要求每個學生都要掌握實驗課的所學內容。所以，在進行實驗教學改革探索的時候，教師可以多思考如何提高學生在實驗項目學習中的參與感，提高學生自主學習的積極性，使學生主動動腦思考問題，加深對實驗項目重難點的理解。目前，在高校課程改革應用廣泛的線上線下混合式教學模式，將學生作為主體，大大提高了學生在教學過程中的參與程度，是適用于實驗教學的。

對于電類實驗存在的實驗內容單一固定、學生做實驗不動腦筋等問題，混合式教學應圍繞其特點開展。除了改進實驗內容外，還需要提高學生在線上、線下學習環節中的參與程度，使學生多次學習和思考重難點內容，教學方式的改變也可以提高學生學習的積極性。同時，實驗教學中教師強調的注意事項多，學完后需要學生自己動手操作，為了方便學生自主開展實驗，在線上或線下的其中一個教學環節，需要設置實驗重難點的教學過程，比如線上資源預習和在線討論，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探索過程中，可以初步采用這一流程：①課前預習與討論（線上）；②翻轉課堂（線下）；③獨立操作實驗（線下）；④課后完成實驗報告（線上）。

其中，在線上的課前預習環節進行課程資源預習及預習效果檢驗，學生根據自身情況開展學習，在線學習實驗原理、實驗內容、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。通過課前認真預習，學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，還可以根據討論情況和測試題完成情況，開展后續翻轉課堂教學。

在線下的翻轉課堂環節，教師主導，根據手中掌握的學生預習結果，組織學生講解重難點、實驗進階內容研討、補充講解實驗重難點和注意事項等，主要側重于解決實驗過程中多次出現的問題，讓學生加深印象。

1.2 數字資源建設和線下實驗操作環境

線上平臺采用超星學習通平臺，可以用于課前預習、課堂活動以及實驗課后的實驗報告總結。在建立線上學習資源庫時，教師提前上傳實驗項目預習課件、實驗操作說明、數據記錄單模板。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，視頻側重點也有所不同。同時，為了考察學生的預習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習測試作業庫，考察的內容覆蓋實驗目的、實驗設備、實驗原理、實驗內容與步驟、實驗操作、思考題等重難點內容。

在每個實驗教室中，配備有黑板和多媒體教學設備，為現場授課提供條件。在實驗過程中，一人一桌獨立進行實驗操作。

2 線上線下混合式教學實踐

目前，已經對部分班級實施了電類實驗課的線上線下混合式教學，下面以“電工實驗”中的實驗項目“基爾霍夫定律實驗”為例，對教學設計各環節展開討論。

2.1 課前預習、討論、測試

在實驗課開始前兩至三天，教師提前在學習通平臺發布基爾霍夫定律實驗預習通知，提醒學生提前預習實驗課件和視頻資源，比如導線通斷的檢測方法、萬用表的使用方法和直流穩壓電源的使用方法等。同時，發布在線主題討論，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別，以及基爾霍夫定律應該如何驗證。學生和老師都參與到在線討論中，有助于學生理解掌握實驗項目的重難點內容。學有余力的同學還可以自行設計電路作為進階內容，也可以放在討論區進行討論。學生如果選擇自行設計電路，需要根據設計的電路，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，這一點在預習通知中也會提到。最后，教師發布課前測試題，可以檢測和考核課前預習效果。而測試結果和在線討論情況作為教學反饋，便于教師備課，后續進行線下課堂針對性授課，同時也可以督促學生認真預習在線資源。

2.2 翻轉課堂

在實驗課開始之前，學生主要完成線上預習環節，在實驗課堂上，也就是線下環節，采用翻轉課堂教學，以學生為主體進行教學。首先是教師進行引導，進入任務式翻轉課堂，提出實驗的重難點問題，邀請學生上講臺講解，例如結合電路和數字萬用表講解萬用表測某條支路電流的具體操作，參考方向如何標定，節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，如果學生沒有講述清楚或講述有錯誤，則需要教師實時進行糾正或者補充講解。同時，教師控制課堂節奏，根據課堂情況開展重難點和提高版內容討論，最后進行補充講解以及注意事項提醒。整個線下翻轉課堂預計用時為30~40分鐘，翻轉課堂結束以后，學生開始進行線下實驗操作。

2.3 實驗操作

學生一人一桌獨立完成實驗，對于大多數采用參考實驗電路進行實驗的學生，確認設備齊全完好后即可開始實驗；而對于自行設計電路的學生，實驗開始前教師檢查學生提前設計的電路是否可行，教師認同后方可開展實驗。在實驗過程中，教師同時進行實驗指導和問題解答。實驗時，經常出現的問題是學生測量電壓、電流時可能會忘記先標定參考方向，直接開始測量，或者不按照自己標定的方向放置紅表筆，這樣測出的數據是沒有意義的，也側面反映出學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生，測量前，首先在電路中提前標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報告

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

3 混合式教學效果考核

在進行電類實驗教學時，對線上環節和線下環節的過程和結果都需要進行考核，實驗課程的實驗成績由線上成績、線下成績、實驗報告分數各占一定比例構成。

在線上成績中，設置線上課程資源學習任務點，在線討論以及課前測試環節，學生最終的線上學習活動成果可以在學習通后臺導出。例如，學習任務點次數得分（任務點學習次數達標后此部分得分為滿分）、討論發帖個數或評分、在線測試分數共同構成線上成績，在最終成績占有一定比例，體現學生線上學習成果。線下環節的成績則包括課堂表現分數、實驗操作與數據得分。

在整個實驗教學過程中，對線上學習情況、線下翻轉課堂表現以及實驗操作與數據都設置了考核環節，并用分數進行量化。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，需要多次進行實踐摸索，既能科學公平地考核學習效果，又能使成績區間分布合理。同時，混合式教學的實驗成績和以往的純線下教學的實驗成績也應該合理匹配。

4 結語

在電類實驗課開展線上線下混合式教學的過程中，線上教學環節需要學生提前學習，提高了學生主動學習的積極性。線下教學環節采用翻轉課堂，將學生作為主體，教師起引導作用，讓學生多參與課堂里，督促學生多思考，可以進一步加深學生對知識點的理解。通過線上線下混合式教學，讓學生更大程度參與電類實驗課的學習過程。根據調查，電類實驗課試行混合式教學效果良好，在學生群體中反映較好。然而，混合式教學模式應用在不同實驗項目時，教學設計的側重點有所不同，還需要進行多方面實踐探索，找到適合本校學生的電類實驗混合式教學模式。