基于“學習通”和Multisim仿真的電工與電子技術實驗課程教學改革研究

鄒旺，吉暢，何超

(1.六盤水師范學院工程實訓中心，貴州六盤水553004；2.六盤水師范學院物理與電氣工程學院，貴州六盤水553004；3.六盤水師范學院教務處，貴州六盤水553004)

新工科背景下對高校等院校本科教育教學提出更高的要求，特別是對于應用型人才培養來說，實驗課程作為本科人才培養體系的重要環節，在培養學生實踐應用能力方面具有重要的作用[1-2]，基于此，提高實驗課教學水平、擴展教學資源對于促進高質量人才培養具有重要的意義。“電工電子技術實驗課程”作為理論教學的延伸部分，是工科專業學生一門重要的基礎實驗課程，具有很強的應用性。該課程的主要任務是加深學生對電工電子技術理論知識的理解，進而培養學生應用電工、電子技術解決實際問題的能力，引導學生建立工程理念和工程思維，在學習中提升自學能力、動手能力，在合作中領會團隊精神。

隨著現代信息技術的不斷發展，將信息技術與教育教學改革深度融合是必然的趨勢[3-5],因此，有效地利用互聯網平臺、仿真軟件等手段創新教學模式，提高教學效果，成為電工電子技術實驗課程教學改革的一項重要任務。

1 電工電子技術實驗課教學現狀

傳統的電工電子技術實驗課程教學在一定程度上培養了學生的動手能力，加深學生對理論知識的理解，但在培養學生積極自主學習、主動思考、主動解決實際問題方面嚴重不足，學生的創新思維和綜合素質得不到很好的提升。具體表現以下四個方面：

1)實驗教學方法單一，創新性不足。傳統的電工電子技術實驗課程教學未能結合新時代大學生的特點和有效利用信息技術的便利開展線上線下混合教學，教學方式是老師通過講授實驗原理，然后在實驗平臺上給學生進行現場演示，學生只需采用記憶老師演示實驗電路接線過程的方式就可以完成實驗，教學方式單一，無法調動學生學習的積極性，不利于培養學生主動分析和解決問題能力[6]。

2)實驗教學內容不豐富。傳統的電工電子技術實驗內容主要為基礎性、驗證性實驗，缺乏設計性和綜合性實驗，學生機械地對照實驗指導書的內容去驗證實驗結果，實驗內容陳舊、無法與理論結合的同時與實踐應用脫節。傳統的教學內容和手段無法激發學生的學習熱情，創新思維和實踐動手能力得不到很好的培養。

3)實驗設備過度使用，使用壽命降低。學生課前沒有進行預習或者對實驗電路原理、實驗內容不清楚情況下，在課上對于復雜實驗電路接線容易出錯，頻繁地拔插接線插頭，實驗設備會被過度使用，容易損壞實驗設備，實驗成本也隨之增高，而且學生在實驗過程花費大量精力在查錯上，導致實驗效率低，降低了學生的學習興趣。

4)實驗考核評價方式不完善。傳統電工電子技術實驗課程考核方式主要以平時考勤、過程接線考評、實驗報告為主，缺乏過程中動手能力、組織能力、主觀能動性等內容的考核。單一的考核方式學生容易完成考核的內容，使得學生主動學習、主動創新的積極性不高，而且對學生的成績評定僅停留在知識部分，對能力、素質的考評較弱，與新工科下人才培養目標不一致，且無法支撐畢業要求。

2 電工電子技術實驗課改革實施

為解決上述電工電子技術實驗課存在的問題，本文通過使用學習通網絡教育平臺并結合Multisim 仿真軟件對電工電子技術實驗教學模式進行改進，開展線上線下混合教學，構建多樣的教學模式，實驗前發布“闖關”學習任務，實驗中實施實驗方案、調試、驗證結果，實驗后撰寫實驗報告上傳學習通進行互評、在學習通進行討論和答疑，如圖1 所示，具體改革措施如下。

圖1 線上線下混合教學模式

2.1 建立線上實驗教學

本實驗課程在學習通平臺建立線上實驗教學。學習通是以課程為中心、教師為主導、學生為主體，針對線上教學和學習的智慧網絡教學平臺，覆蓋了多種課堂教學模式。在該平臺上老師可以便捷地建立教學資源，教學活動功能豐富，如作業、討論、簽到、考試等功能。實驗課前在學習通上建立“電工電子技術實驗”在線課程，上傳預習所需資料，發布學習任務，如短視頻、實驗內容等相關資料，為學生提供豐富的預習資料，如圖2所示。學生進入到學習通平臺進行“闖關式”學習并完成測試，教師在學習通平臺上可以實時了解每位學生的預習情況，及時督促學習完成任務。通過在線課程的學習，使學生充分實驗目的、實驗原理、實驗內容以及實驗過程需要注意的事項，通過知識點的測試進一步鞏固所學知識，為實驗課的高效進行提高保障。

圖2 基于學習通建立線上實驗教學

2.2 利用Multisim仿真實驗

Multisim 仿真提供了豐富的元器件庫和儀器儀表，具有圖像界面直觀、仿真功能強大、使用方便等特點，如圖3所示。利用Mulitism 仿真實驗有助于學生對理論知識和實驗內容的理解。學生在學習通學習了解實驗原理、實驗內容及要求之后，通過Multisim 仿真實驗，完成相對應實驗的仿真數據測量，并填寫實驗數據，使學生掌握實驗原理，熟悉實驗操作，盡量避免學生因操作不當導致舊的儀器設備易被損壞或是過度使用，從而提高實驗儀器設備的使用壽命，提高實驗效率。對Multisim仿真軟件的基本操作學習視頻以及非設計性實驗仿真操作視頻也將發布在學習通上供學生課前學習。

圖3 以疊加原理仿真實驗為例

2.3 構建遞進式實驗教學內容

隨著新工科的建設，對實驗教學提出了更高的要求，教育部提倡實驗教學內容要提高綜合性和設計研究性實驗的占比[7-8]。通過對電工電子技術實驗課教學大綱進行修訂，構建“基礎→提高→創新”遞進式實驗內容，豐富實驗教學內容，提高實驗內容的深度和廣度，具體將實驗內容分層三個層次(驗證性實驗、設計性實驗、創新綜合性實驗)，有助于學生掌握和更加深刻理解所學的理論知識并運用所學知識進行創新。根據學生專業背景以及培養目標要求，合理設置各部分實驗學時以及難易程度，通過遞進式實驗教學內容的開展，加強對學生理論知識的理解和實踐技能的訓練，引導學生加深對電工、電子相關知識的理解，在動手實踐過程中掌握分析電路工作原理和功能的方法。

2.4 建立科學的實驗教學考核評價

科學的實驗教學考核評價能促進教學效果的提高，考核評價結果不僅能反映出學生對知識的理解與掌握、學習習慣、學習態度、能力提升等多方面的情況，也能反映出教學效果是否良好，為教學反思和改進提供支持。借助學習通平臺對電工電子技術實驗教學考試評價進行改進，改進的考核評價結果由實驗課預習(線上)、實驗課上實操(線下)、課后實驗報告(線上)、期末測試(線上)4 個部分組成。利用學習通可以便捷、實時掌握學生的預習情況。通過學習通中預習任務達成度、視頻學習率、反芻比評價預習效果；課上實操主要評價學生主觀能動性和實踐能力，根據學生對實驗電路的設計與連線、儀器儀表、實驗數據的記錄等方面進行評分；課后實驗報告通過學習通提交，主要為一份實驗報告及一份仿真視頻，教師通過仿真實驗完成率、實驗講解了解到學生對實驗原理的掌握情況，并在學習通中采用交叉互評的方式鼓勵學生彼此之間進行評價，提高學生積極性，同時還可以增強課程的趣味性；期末測試是在課程結束后進行，在學習通建立考試題庫，測試時學生通過隨機抽題完成實操考核，并記錄成績。其中線上學習在學習通中可以設置課前各部分學習任務分數占比，并自動完成打分。

3 總結

不斷發展的現代信息技術正逐漸改變著高等教育的教學方式，豐富的互聯網資源為高校的教學提供更多的教學手段。本文針對電工電子技術實驗課程存在的問題，通過利用學習通和Multisim 仿真平臺進行了實驗教學改革，包括實驗教學手段、教學內容、考核評價三個方面：1)借助學習通發布實驗課前的學習任務，利用Multisim 仿真平臺完成實驗仿真，朝著以學生為中心的教學方法轉變，通過學習通多功能信息化教學手段，一方面，學生的學習態度發生了轉，從“強迫學、督促做”到“主動學、主動做”。另一方面，實驗課的效率得到了很大提升。2)“基礎→提高→創新”遞進式實驗教學內容知識點由淺入深，循序漸進引導學生掌握知識到運用所學知識，最后到進行創新綜合應用，符合學生的認知規律，分析和解決問題的能力會逐漸提高。遞進式實驗教學內容實施能夠有效提升教學質量。3)通過利用學習通從課前、課中、課后三個方面對實驗教學考核評價方式進行改進，改進后具有更強的操作性，學習通平臺其強大的數據統計分析功能，能夠直觀看出每個考核環節成績的分布情況，使考核結果更加全面、精準，成績更為合理，對后續教學的改進提供支持，促進教學效果的提升。

基于學習通和Multisim 仿真的電工電子技術實驗課程教學改革，提升了我校老師教學技巧，有效激發學生實驗興趣，有利于培養學生的自主學習能力、實踐能力和創新精神，促進教學質量和教學效率的提高。