新冠疫情下國際學生“電子技術實驗”課程的教學探索

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生近期內無法返校，無法進行“電子技術實驗”課程線下實驗。因此，“電子技術實驗”課程引入自創(chuàng)的四步教學法，包括實驗引入、仿真分析、“沉浸型交互式”實驗、實驗總結四個環(huán)節(jié)，將整個課程分為課前、課中、課后三個時間段，著重打造“沉浸型交互式”實驗，旨在提升學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生理論與實際相結合、仿真工具使用、團隊協(xié)作等一系列能力。同時，設計相應的思政元素，意在“潤物細無聲”地增強國際學生對中華文化的認同感。線上實驗四步教學法得到國際學生的充分肯定，為特殊時期構建線上實驗教學提出了新的方法，也為高校打造線上實驗課程提出新的理念。

[關鍵詞] 電子技術實驗;新冠肺炎疫情;國際學生;四步教學法

[基金項目] 2019年度西南石油大學實驗教學方法改革研究項目“以能力達成為目標，線上為主、線下為輔的學生自主式實驗教學方法改革”（x2019sz014）;2020年度西南石油大學一流本科課程培育建設項目“線上一流課程‘電子技術實驗”（X2020YLKC007）

[作者簡介] 何雨婷（1993—），女，四川成都人，碩士，西南石油大學電氣信息學院助理實驗師，主要從事電學基礎實驗分析與改進研究;孫曉玲（1978—），女，山東青島人，碩士，西南石油大學電氣信息學院講師，主要從事嵌入式系統(tǒng)及無線傳感器網(wǎng)絡研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] 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)全面恢復正常教學。可直至今日，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生近期內無法返回學校，無法進行“電子技術實驗”課程線下實驗。為此，“電子技術實驗”課程嘗試打破傳統(tǒng)的線下教學，積極響應教育部“停課不停學”的號召[2]，完成特殊時期針對國際學生的線上實驗教學。

一、“電子技術實驗”線上教學現(xiàn)狀

“電子技術實驗”是“模擬電子技術”和“數(shù)字電子技術”的配套實驗課程，是培養(yǎng)學生通過實驗手段驗證基礎理論的課程，是培養(yǎng)學生綜合實踐能力的起步課程[3-6]。在此之前，因虛擬仿真能有效解決實驗教學場地不足的問題，幫助學生理解抽象理論，掌握相關知識[7-9]，“電子技術實驗”線上教學引入了虛擬仿真，并運用實驗流程視頻替代線下實驗。但在教學過程中仍存在諸多不足：（1）學生的主觀能動性較低，無法真正融入課堂。（2）學生只能單程觀看一維實驗錄像，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)電知識點掌握程度均較差，無法將理論與實踐真正結合起來，難以達到實驗的既定目標。針對此類情況，“電子技術實驗”課程引入自創(chuàng)的線上實驗四步教學法，將整個課程分為課前、課中、課后三個時間段[6]，著重打造“沉浸型交互式”實驗，真正做到以學生為中心，讓國際學生線上也能主動參與實驗課堂[10，11]。同時，解決線上實驗教學中學生所學知識過于抽象，只能線性觀察實驗流程，無法體驗多維化實驗操作的問題。此外，通過四步教學法，學生須自行查閱資料、進行仿真與實驗，可落實培養(yǎng)學生搜集資料、結合理論分析問題、團隊協(xié)作等能力的實驗目標。

二、四步教學法介紹

為了培養(yǎng)國際學生搜集資料、分析問題的能力，解決國際學生無法進行線下實驗的問題，“電子技術實驗”課程引入自創(chuàng)的實驗引入、仿真分析、“沉浸型交互式”實驗、實驗總結線上實驗四步教學法，如圖1所示。四步教學法將課堂的時間維度分為課前、課中、課后，依托不同的線上教學平臺，完成線上實驗的四步教學。以“電子技術實驗”課程中單管交流放大電路實驗為例進行四步教學法的講解，圖2為單管交流放大電路實驗電路圖。

（一）課前：實驗引入、仿真分析

課前教學依托微信平臺，內容分為實驗引入、仿真分析兩個環(huán)節(jié)。

1.實驗引入。教師在微信群里發(fā)布實驗要求，提供單管交流放大電路內容相關資料。學生需要主動分析本次實驗流程，通過已有資料，查找所需補充材料，選擇相應元器，設計單管交流放大電路。通過實驗引入的學習，學生可以了解實驗背景知識，預習實驗操作內容，鍛煉自主學習與電路設計的能力，由此實現(xiàn)“四步教學法”的第一步：實驗引入。

2.仿真分析。學生須根據(jù)實驗引入環(huán)節(jié)中設計的電路，在Multisim仿真平臺[12，13]上完成電路仿真與結果的分析，準備課中的實驗仿真結果匯報內容。通過仿真分析的學習，學生可以結合仿真結果初步了解理論與實驗的關系，預知實驗可靠結果范圍，鍛煉仿真工具使用與理論和實際相結合的能力，由此實現(xiàn)“四步教學法”的第二步：仿真分析。

（二）課中：“沉浸型交互式”實驗

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

針對國際學生的線上實驗課堂引入了以學生為中心的教學理念，對比傳統(tǒng)的線下實驗教學，增加了針對國際學生的思想政治教育與匯報實驗仿真結果及對此溝通點評的環(huán)節(jié)，增強了中國文化的輸出，鍛煉了學生的語言表達能力，實現(xiàn)對實驗的深層次理解，也鍛煉了團隊協(xié)作能力與實踐思辨能力。

1.思政元素。因國際學生無專門的思想政治課程，故本課程為每個實驗項目設計了思政元素，意在潤物細無聲地增強國際學生對中華文化的認同感。習近平總書記強調，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，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。本課程的內容主要是單管交流放大電路的測試，與當下工程中常用的語音放大電路的設計相結合，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。與國際學生探討外國日常科技改變生活的例子，意在通過文化的相互比較與探討，增強國際學生對中國的了解與認知，力求與其他課程共同構建中國文化育人體系，并鼓勵國際學生努力為未來社會的智能化貢獻青春力量。B875360F-4FA0-4E49-915D-A11EC82E76F9

2.“沉浸型交互式”實驗。為彌補國際學生無進行真實實驗，學校讓他們進行特殊的“沉浸型交互式”實驗代替觀看一維的實驗演示視頻，真正參與到實驗當中。

“沉浸型交互式”實驗內容如下：教師在實驗室中進行實驗，在實驗的關鍵點處給出實驗操作選項，國際學生須進行團隊討論，通過選擇不同選項解鎖新的實驗流程，直到獲得實驗結果。如果獲得錯誤的結果，須經(jīng)學生討論后選擇返回某一選項重新選擇;如果獲得正確的實驗結果，則實驗結束。由此設計出多種實驗進程，得到多種結果，達到交互的目的。整個實驗中，教師須調整攝像頭角度，以學生真正做實驗的視角進行課堂直播，力求學生視線集中于電學儀器，使學生身臨其境。此外，在某些關鍵實驗步驟處設置對應問題，引導學生完成實驗。

以單管交流放大電路實驗中第一部分測量放大電路的靜態(tài)工作點為例，圖3為“沉浸型交互式”單管交流放大電路實驗的部分選項與結果。實驗第一步驟為將直流穩(wěn)壓電源輸出電壓調節(jié)至12V，接至單管交流放大電路的電源端。教師在此給出實驗中的第一個選項：直流穩(wěn)壓電源輸出電壓需調節(jié)為多少，如圖3（a）所示。若學生討論后選擇A選項，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)接下來的實驗。此后，學生會發(fā)現(xiàn)放大電路無法正常放大電信號，如圖3（b）所示。學生通過團隊討論尋找原因，發(fā)現(xiàn)電源負責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，導致無法正常工作。故回到第一步驟更改選項，并進行實驗第二步驟：通過調節(jié)滑動變阻器RP，使電壓VRE=1.5V，即靜態(tài)工作電流ICQ≈1.5mA。此處，教師須給出實驗中的第二個選項：電壓VRE需調節(jié)為多少，如圖3（c）所示。學生可通過這三種選項觀測到與選項對應的截止失真、正常工作與飽和失真三種結果，截止失真情況如圖3（d）所示。在整個實驗過程中，教師只需適當引導與給出重要選項，模擬學生線下實驗操作環(huán)節(jié)，真正做到以學生為中心，調動學生的積極性與參與度。

圖4為實驗中的第一部分：靜態(tài)工作點的測量實驗流程圖。在這一部分，設置了三個選項分支，提出了三個問題，達成了五個結局。實驗流程中，學生可隨時打斷教師，對教師的實驗操作進行集體討論，并按照學生思路改變實驗流程而不拘泥于設計流程。此外，教師針對實驗提出重點問題，引導學生自行思考。學生可真正做到帶著問題到實驗中去，且不再是老式的基礎問題，而是富有建設性、實驗中真正遇到的問題。由此，學生可以明晰實驗整個流程，明確實驗中最重要的步驟與原因，明了實驗的操作方法。

“沉浸型交互式”實驗通過對不同選項分支的選擇與問題探討，以及對操作結果的觀測，比僅僅給學生看一維演示視頻，讓學生的主動性和參與程度更高，實驗與理論知識結合更清晰，由此可培養(yǎng)學生的工程問題解決能力、實踐思辨能力、團隊協(xié)作能力。學生也反映通過“沉浸型交互式”實驗，對實驗的步驟掌握更快，關鍵點記憶更深，整體實驗效果較好。

（三）課后：實驗總結

課后教學依托微信平臺，內容為學生總結本次實驗內容，撰寫實驗報告。通過課后的實驗總結，學生可以對比理論與實驗結果，探究實驗過程，驗證理論結論，鍛煉實驗總結能力與撰寫報告能力。由此實現(xiàn)“四步教學法”的第四步——實驗總結。

結語

“電子技術實驗”課程引入線上實驗四步教學法，為新冠肺炎疫情這一特殊時期針對國際學生這一批特殊學生首次進行的教學探索。

1.與傳統(tǒng)的線下教學相比，實驗四步教學法引入課前自主學習與仿真匯報環(huán)節(jié)，將課堂由被動的“填鴨式”教學轉換為真正的以學生為中心的課堂。

2.與普通的線上教學相比，增添思想政治教育環(huán)節(jié)，意在循序漸進地增強國際學生對中華文化的認同感;著重打造“沉浸型交互式”實驗代替普通的實驗演示視頻，通過不同選項分支與問題探討，以及對操作結果的觀測，增加學生的沉浸度與互動性，提升學生的主觀能動性，增強學生對常用儀器使用的熟練程度與經(jīng)典的模數(shù)電知識點掌握程度，做到理論與實際相結合，培養(yǎng)學生自主學習、仿真工具使用、團隊協(xié)作等一系列能力。

3.通過對“電子技術實驗”課程線上實驗的教學探索，保證了教學的正常進行，提升了線上教學質量，得到了國際學生的充分肯定，為特殊時期構建線上實驗教學提出新的方法，也為高校打造實驗課程提出新的理念。

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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