電路實驗混合式教學應用與探索*

摘" 要" 隨著線上教學平臺的發展和完善，混合式教學展現出巨大優勢，受到越來越廣泛的關注和重視。分析目前傳統電路實驗教學中存在的問題，基于課程特點，在混合式教學理論指導下，在教學實踐中探索對教學內容和教學方法的創新。結果顯示，混合式教學增強了學生的自主學習能力，提高了高校實驗教學質量。

關鍵詞" 電路實驗；混合式教學；實驗教學；SPOC

中圖分類號：G642.0" "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）10-0129-03

0" 引言

隨著我國經濟的不斷發展，社會對人才的要求越來越高，作為人才培養重要環節的高等教育也應適應這一趨勢，通過深化教學改革提高教育教學質量。從近幾年的就業反饋來看，問題突出表現在本科畢業生工程實踐能力較弱、自主學習能力不足，難以快速適應就業崗位。電路實驗課程是南通大學電類專業學生的第一門專業實驗課，是理論與實踐連通的重要渠道。其教學效果的優劣，直接影響學生對后續各種相關專業課程如模電、數電、嵌入式系統原理等的掌握[1]。

近十年來，電路實驗課程沒有跟上科技進步的腳步，其教學內容和方法的變動微乎其微，既不利于激發學生的興趣和積極性，也不利于培養其工程實踐意識。更重要的是，由于新冠疫情的影響，為了保障師生的健康安全，線下實驗開展必須滿足防疫要求，然而在電子電工實驗場所進行消殺和實現人員（大量學生）的有效隔離等方面存在極大困難。在原有教學大綱指導下開展教學實踐很難實現，教學效果不夠理想。

針對上述情況，課程組進行了深刻反思。近年來，混合式教學模式受到教育教學界廣泛關注，其在教學理論和實踐兩個方面都得到長足發展，為我國高等教育信息化建設注入一股新鮮活力，也為傳統課堂教學的現代化改革提供了一種新思路。本文基于電路實驗課程特點，結合教學實踐，說明課程組對混合式教學模式的應用過程與探索成果。

1" 課程特點與混合式教學

南通大學的電路實驗課程一般設置在一年級的第二學期，與電路理論課程教學同步，共開設八個實驗（24學時）。在傳統教學中，開設硬件實驗六個，軟件仿真實驗兩個，均為基礎驗證實驗，即同一線路、同一參數、同一預期結果；實驗平臺為現代電工電子教學平臺和EWB電子電路仿真軟件。硬件教學平臺設計過于模塊化，嚴重制約了實驗內容尤其是電路圖的設置，能夠開展的實驗非常有限，基本不具備開展創新性實驗的條件。同時，專業培養計劃中課時量的減少和投入教學活動實驗設備數量有限，嚴重制約了開設實驗的數量和難度，很難完成讓學生多動手、多思考，獨立發現問題、解決問題的課程要求。傳統的電路實驗課程的開展對線下場所和設備依賴性極高，無法應對如今全球日趨嚴重的疫情和我國防疫常態化的新形勢。改革傳統課堂教學模式，探索線上線下混合式教學勢在必行。

本科生的課程應該具有專業性、自主性、實踐性和探索性，同時應考慮學習主體的個體差異，因此，需要選擇更加靈活高效的教學手段，以提高課程教學效益。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》指出：信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視[2]。積極的總體趨勢以及傳統課堂教學在實驗教學中存在的問題，促使課程組教師努力探尋一套適合電路實驗課程的教學改革方案。經過比較和研究，課程組將混合式教學理論引入本課程教學中，如依據典型電路設計專題開創性實驗項目、提供工具軟件講解視頻指導學生自行設計開展仿真實驗、多層次分階段的靈活考核方式等，能夠突破目前實驗課時和實驗場地及設備限制，提高課程教學效率，有利于培養學生創造性思維能力，也能更好地應對疫情防控下實驗教學的新挑戰。

2" 混合式教學模式探索與實踐

混合式教學是指通過綜合運用多媒體技術，提供與教學相契合的資源和課程實踐活動，使學生獲得所需的知識或能力，從而達成最優教學效果的教學方式。混合式課堂教學有機地結合了線上學習和面對面教學，兼具傳統課堂教學和網絡化學習的雙重優勢[3]。混合式教學不是簡單利用互聯網資源的課堂教學活動，而是從教學內容、學習方法、考核方式等多方面對傳統教學模式進行改革和重構。本課程組基于掌握學習理論和以問題為中心的教學原則，實踐一種適合電路實驗課程教學需求的混合式教學模式并取得初步成果。

2.1" 優化實驗教學內容

電路實驗課程目前面臨的主要困難包括：有限的課時和實驗場所對課程內容深度與廣度的限制；當前及可預期的未來疫情對課程正常運轉的挑戰。考慮到電路實驗課程的特點，課題組通過研究比較近些年涌現的新教學理論和教學方法，選擇將混合式教學理論引入教學實踐中，主要改進措施包括：對教學要求進行調整，對教學內容進行重構，引入功能更完善的仿真軟件增加仿真模擬實驗內容，同時提供多個選修線上實驗，開設綜合性實驗和設計性實驗。

在教學內容上不再只關注對個別定理的機械驗證，而是圍繞某些典型電路進行全方位的理論分析計算、實驗驗證、結果討論。同時，鼓勵學生依據某一主題（如疊加定理、二端口參數等效等）設計實驗電路圖、分析電路、計算參數、搭建電路（仿真模擬），驗證并探討相關理論（學期評價中有權重加成）。重新撰寫實驗指導書等教學文件，做到形式生動有趣，力爭實現精致教學。課程組依托中國大學MOOC平臺，開設線上SPOC；授課教師通過自建班級QQ群，實現多渠道教學互動，人人參與、共同進步。課程開始前完成如下準備工作。

2.1.1" 明確學習任務

在SPOC平臺發布課程介紹頁、課程公告和評分標準，完整詳細地向選課學生介紹課程，說明本課程的特點、主題、教學目標和考核方式，幫助學生明確開課目的、學習方法和課程預期收獲。任課教師通過班級群分享實驗時間安排、補充資料等，幫助學生全面了解即將進行的教學活動，明確各階段的學習任務和目標，讓學生清晰明白、有計劃地開始學習。

2.1.2" 發布教學資源

課程組依托SPOC平臺的“課件”等模塊上傳充足的學習資源，主要包括QS-NDG3實驗臺（硬件）、OrCAD Lite平臺（仿真）介紹，實驗操作示例視頻，分次實驗指導書等。該模塊的建設與發布方便了學生完成預習、自學和拓展環節。線上平臺可以幫助實驗教學擺脫場地和時間限制，輔助教師向學生提供更多的學習資源，尤其是仿真平臺的充分利用使學生可以根據理論學習進度設計個性化實驗，更生動直觀地觀察參數變化，更好地理解電路定理。如果線下課堂教學無法正常開展，該模塊可以很好地支撐線上實驗教學活動。

2.2" 改革教學方法

傳統的電路實驗教學中，學生只需要在高度模塊化的實驗平臺上簡單連線，記錄必要數據即可。這種操作過程簡單、機械且枯燥，很少需要學生主動思考，收獲有限。本次教改實踐中，任課教師將教學活動分解，增強師生雙向互動，強調并考核學生的參與度和主動性。

課前，依托中國大學MOOC的SPOC平臺，要求學生提前完成某一主題實驗（如疊加定理）的圖文資料閱讀和視頻資料觀看，據此完成理論計算并撰寫預習報告。要求學生基于自愿原則進行分組（每組不超過兩人）和具體選題。

課中，學生根據所選題目類型（驗證性基本實驗、綜合性實驗、設計性實驗）分別完成電路設計（設計性實驗）、元器件整合連接、測量記錄數據、結果分析與討論；鼓勵學生獨立發現問題、解決問題，教師主要從理論模型出發幫助學生真正理解和掌握電路分析的方法，盡量不排查電路的具體錯誤。

課后，學生從理論分析和實際操作兩個方面撰寫實驗報告，完成對該次主題實驗的總結與分析，教師對報告內容進行點評和補充。同時，課程組充分利用SOPC平臺提供的用戶匿名隨機互評模塊，鼓勵學生評價同學對于實驗的思考。該模塊學生的參與度很高，充分調動了學生的主動性。

2.3" 改進評價方式

傳統的實驗課堂教學基本只考核學生的現場操作能力，這種評價方法具有很大的局限性，不能全面地反映學生的知識掌握度和技術操作水平。上一個教學年度（2020年）因適應防疫要求，整學期的實驗課程全部轉為線上教學，傳統的考核方式無法適用。課程組采用新的綜合評價方式，即預習報告（20%）+實驗操作（40%）+實驗報告（30%）+線上思考題回答及互評（10%），不同實驗類型根據難度不同在實驗操作和實驗報告部分給予評分權重加成。多輪次的實踐表明，新的評價方式更能體現學生的學習狀態和綜合素質。

從學情統計數據來看，絕大部分選課學生主動觀看了教學視頻和教學文件，參與了線上考核和課堂活動。從結果來看，本輪次的教學改革達到課程組預期目標，同時解決了疫情帶來的問題。大部分學生對本輪次教學改革實踐持正面態度，認為豐富的線上資源增加了實驗課的趣味性和實用性；功能強大的仿真平臺的引進和充分的案例練習有助于他們隨時隨地開展個性化實驗，理解和驗證理論教學內容。線上互評的方式賦予學生更多的權利，有助于提高學生參與度；綜合性評價方式能全面地反映他們在學業上的付出。但是，任課教師也發現分組實驗中存在個別學生坐享他人成果的現象。

3" 結束語

本輪次的教學改革，課程組開設線上SPOC、重新制作教學資源、設計教學環節，并完成三學期的教學實踐活動。新的教學模式拓展了教學時間，并將有限的教學空間無限擴展，提高了學生的主動性，改善了課堂教學效果，綜合評價方式全面地評估了學生的學習情況。但是本輪次教學改革也存在一些不足之處，主要表現在部分學生存在過度借鑒他人成果的現象。在后續的教學中擬采用更公正嚴明的考核方式，杜絕投機取巧現象。

參考文獻

[1] 湯敏，王敬時.電路實驗教學改革的思考與探索[J].中國教育技術裝備，2016（2）：162-163.

[2] 國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）[A/OL].（2011-10-29）[2012-10-29].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A01/s7048/201007/t20100729_171904.html.

[3] 詹澤慧，李曉華.混合學習：定義、策略、現狀與發展趨勢：與美國印第安納大學柯蒂斯·邦克教授的對話[J].中國電化教育，2009（12）：1-5.

*項目來源：南通大學教學改革研究課題“基于混合式教學的‘電路實驗’課程教學改革研究”（項目編號：2020C07）。

作者：王敬時，南通大學信息科學技術學院，副教授，研究方向為復雜介質中的聲傳播和聲學超介質材料；宋長青，南通大學，研究方向為微電子與固體電子材料；湯敏，南通大學，研究方向為醫學圖像處理；朱友華，南通大學，研究方向為信號處理；陳永紅，南通大學，研究方向為生物醫學電子學（226019）。