基于“互聯網+”的遠程混合實踐教學模式研究

周新田，唐 蘊，胡冬青，吳 郁

（北京工業大學 信息學部，北京 100124）

一、“電子技術實驗”課程簡介

（一）課程教學目標

“電子技術實驗”是北京工業大學電子科學與技術專業本科生必修的“電子信息類工程基礎”課程的實驗課。本課程的任務是通過電子實驗知識、概念的學習及電子設備實際操作和簡單的電子系統綜合設計，使學生加深對數字電子技術和模擬電子技術理論知識的理解，初步具備進行電子技術實踐的能力。實踐教學主要內容包括：電子元器件、集成電路的識別、選擇、測試和使用知識，常用電子設備和工具的使用方法。在完成幾個單元實驗的過程中，加深對理論知識的理解，建立實驗的概念，為今后進行綜合性設計和專業實驗奠定堅實的基礎。教學內容的難點：對實驗中出現或可能出現的故障進行分析和排除，培養學生分析問題、分解問題、解決問題的能力，為學生后續的課程設計和畢業設計奠定堅實的基礎。

（二）課程教學地位

“電子技術實驗”課程屬于專業必修實驗課程。在第三學期與相關理論課（“數字電子技術”“模擬電子技術”）同步開出，是學生進入專業基礎學習的最初階段，也是開始進行專業實驗的入門階段。實踐出真知，真正的知識需要從實踐中獲得。調查研究是謀事之基、成事之道。沒有調查，就沒有發言權，重視實踐，并深刻理解到實踐是理論之源［1］。而學習本課程正是可以將理論課知識用于實驗中去，加深學生對于理論知識的理解，使得較為抽象的理論具體化、形象化。

二、混合實踐教學模式的潛力及優勢

基于“互聯網+”的線上線下及遠程混合實踐教學模式的優點如下：（1）跨越時空限制：基于“互聯網+”的模式使得教學不再局限于特定的時間和空間。學生可以在任何地點、任何時間進行學習，大大提高了學習的便利性和效率。這種模式突破了傳統校園的限制，為遠程教育、在線教育提供了更廣闊的可能性。（2）優化教育資源利用：線上線下混合模式教學可以充分利用互聯網上的各種教學資源，如在線課程、錄播視頻、互動式模擬程序等。這些資源可以被多次使用和共享，不僅減少了教師的重復性勞動，也確保了學生能夠接觸到高質量的學習資源。（3）增強教學互動性：線上線下混合模式可以促進師生、學生之間的交流與互動。線上平臺提供的討論區、實時反饋等功能，結合線下的面對面交流，可以增強學生的參與感和歸屬感，提高教學效果。（4）豐富教學手段與方法：互聯網為教學提供了豐富的教學手段和方法，如在線課程、虛擬實驗室、在線測評等。這些手段和方法可以與傳統教學手段相結合，形成多元化的教學模式，滿足學生的多樣化需求。（5）提升教學效果與評估準確性：線上線下混合模式可以實時監控學生的學習進度和效果，為教師提供準確的教學評估數據。同時，這種模式也可以為學生提供個性化的學習路徑和資源，從而提高學生的學習效果和滿意度。

在常規的“電子技術實驗”教學中，學生通常需要在教師的指導下，在實驗室完成實驗過程。然而，這種教學模式受到實驗室條件、教師授課時間、學生到現場實驗等條件的限制，無法滿足現階段實驗教學對人才培養的需求。因此，為適應現代教育的需求，高校需要打破傳統教學模式的束縛，探索更靈活、高效的實驗教學方式。“互聯網+”和大數據時代的到來，給線上線下和遠程控制操作等混合教學模式的設計和應用提供了便利［2］。根據教學內容，將部分實驗內容通過遠程實驗完成，通過互聯網技術，利用遠程數據及圖像（聲音）采集、遠程控制技術、計算機仿真技術等手段，實驗者可以在異地的計算機設備上進入實驗室進行實驗操作和現象觀察，獲得真實客觀的實驗數據和實驗曲線。這種基于互聯網技術的遠程實驗方式，打破了空間限制，提高了實驗的靈活性和效率。而專用儀器操作使用，則通過線下教學模式進行。

三、混合實踐教學改革策略

（一）傳統教學方式存在的問題

以電子技術實驗課程為例，傳統教學模式中存在如下問題：（1）實驗設備陳舊，更新緩慢：傳統電子技術實驗教學往往使用陳舊的實驗設備，這些設備可能無法滿足新技術、新實驗的需求，導致學生難以接觸到最新的技術和設備，難以跟上電子技術的飛速發展。（2）教學方式單一，缺乏創新性：傳統的電子技術實驗教學往往采用單一的教學方式，如教師演示、學生模仿等，缺乏創新性和探索性。這種教學方式可能不利于培養學生的創新能力和解決問題的能力。（3）學生參與度低，缺乏主動性：在傳統的教學方式中，學生往往只是被動地接受知識和技能，缺乏主動參與和探索的機會。這種教學方式可能導致學生對實驗的興趣不高，學習效果不佳。（4）理論與實踐脫節：傳統的電子技術實驗教學往往注重理論知識的傳授，而與實踐應用脫節。這可能導致學生在實際應用中遇到問題時，無法將理論知識與實際問題相結合，難以解決實際問題。（5）缺乏個性化教學：傳統的教學方式往往采用統一的教學計劃和進度，缺乏個性化教學。不同學生的學習能力和興趣點可能存在差異，而統一的教學方式可能無法滿足每名學生的需求，影響教學效果。

（二）混合實踐教學課程安排

基于“互聯網+”的線上線下及遠程混合實踐教學模式對電子技術實驗課程安排進行調整，如表1所示。

表1 “電子技術實驗”混合教學安排

所有實驗項目均可分為線上、遠程和線下三部分：（1）線上主要依托日新學堂通過教學視頻，講解原理、設備使用、時間內容安排等。通過線上教學，學生可以在任何時間、任何地點觀看教學視頻，學習方式更加靈活自由；同時，線上教學視頻可以重復播放，學生可以根據自己的需要和學習進度，反復觀看教學視頻，加深理解，鞏固記憶；線上教學還可以增加互動性，如在線提問、討論區等，學生可以在學習過程中與其他學生或教師進行交流和討論，加深對知識點的理解。（2）遠程實驗系統主要是學生通過互聯網訪問效應服務器，完成仿真等，它能夠有效解決實驗儀器數量不足和質量不佳的問題。學生利用網絡，即可在任何時間、任何地點遠程訪問實驗室，并完成實驗操作。這種遠程實驗方式激發了學生自主學習的積極性，并提高了資源的利用率。同時，它在很大程度上緩解了實驗用房緊張、儀器設備短缺、實驗課時安排沖突等諸多方面的矛盾。因此，這種遠程實驗教學模式大大提高了實驗教學效率和教學質量。（3）線下實踐環節涉及專用儀器設備使用，真實電路搭建與信號采集，通過真實電路測試與信號采集和設計仿真的差異對比，可以使學生更好地理解仿真的局限性和設計細節對于電路最終性能的影響。線下實踐環節通常會遇到各種實際問題和挑戰，學生需要通過自己的努力和探索解決問題。這樣的過程可以培養學生解決問題的能力和創新思維。

（三）基于“互聯網+”的遠程教學模式設計

混合教學模式結合了線上教學和線下教學的優勢，為學生提供了更加靈活和多樣化的學習體驗。在混合教學模式中，遠程實驗教學系統設計成為關鍵的一環。在混合教學模式中，遠程實驗教學系統的設計應遵循以下理念：（1）靈活性：系統應支持多種實驗教學方式，包括線上自主學習、線下實踐操作和遠程實驗等，以滿足學生的不同學習需求。（2）互動性：系統應提供線上互動功能，支持學生之間的討論、合作，以及學生與教師的實時溝通，增強教學效果。（3）開放性：系統應開放給所有學生，不受時間、空間限制，讓學生能夠隨時隨地進行實驗學習。（4）個性化：系統應根據學生的學習情況和需求，提供個性化的學習資源和實驗任務，促進學生的自主學習和發展。

通過對混合教學模式中的遠程實驗教學系統進行設計，可以打破傳統實驗教學的時空限制，提高實驗的靈活性和效率。同時，這種系統設計有助于激發學生的學習興趣和積極性，促進學生對電子技術的深入理解和掌握。最終，這種創新性的教學模式將為電子技術教育帶來更大的便利和發展空間。

（四）混合模式下的教學改革要求

混合教學模式下，“電子技術實驗”教學突破了固定上課時間和地點的限制，為學生提供了更為靈活的學習方式，從而有利于培養學生的自主學習能力。然而，這種教學模式同時也增加了教師的課前準備工作和結果評價與考核的難度，對其提出了更高的要求。

1.實驗教學形式改革。隨著科技的快速發展和教育理念的不斷更新，傳統的實驗教學形式已經難以滿足現代社會和學生的學習需求。實驗教學是電子技術教育中的重要環節，對于學生掌握理論知識、培養實踐能力和創新精神具有重要作用。因此，實驗教學形式改革勢在必行，以適應新時代教育發展的需要。為了改進這種教學模式，可以引入混合實驗教學模式，結合線上教學和線下教學的優勢，構建混合教學模式下的實驗教學體系。通過線上平臺提供實驗預習資源、操作指導和討論交流等功能，線下實驗室則提供真實的實驗環境和設備操作機會。這種教學模式有助于激發學生的學習興趣和創造力，提高學生的實踐能力和綜合素質，推動電子技術教育的創新和發展。

2.實驗結果評價與考核改革。在混合實驗教學模式下，實驗結果評價與考核的改革至關重要，它關系到學生學習成果的公正評價和教學的有效反饋。以下是對實驗結果評價與考核改革的一些建議：（1）傳統的實驗評價往往只看重實驗結果，而忽略了學生的實驗過程。在混合教學模式下，教師應該綜合考慮學生的實驗過程、操作方法、問題解決能力等，而不僅僅是實驗結果。（2）評價中不僅要看學生在實驗中的表現，還要結合其在理論學習中的成績，以更全面地評價學生的學習效果。（3）為學生設立一些開放性的實驗任務，鼓勵他們探索新的實驗方法和技術，并對其創新成果給予額外的評價和獎勵。（4）設定一些基本的實驗技能考核標準，確保學生掌握必要的實驗技能。

結語

采用“互聯網+”的線上線下及遠程混合實踐教學模式的“電子技術實驗”課程成功地打破了傳統實驗教學在時間和空間上的限制，為廣大學生提供了一個靈活、高效的學習平臺。通過混合教學模式的實施，學生可以在任何時間、任何地點進行實驗學習，充分利用網絡資源豐富自己的知識與技能。采用這種混合教學模式，不僅提高了實驗教學的效率，還增強了學生實驗的自主性和參與度，促進了學生之間的合作與交流。同時，實驗結果評價與考核的改革，都為遠程電子技術實驗教學的順利推進提供了有力保障。總之，基于“互聯網+”的線上線下及遠程混合實踐教學模式具有巨大的潛力和優勢，它將實驗教學推向了一個新的高度。隨著技術的不斷進步和教育理念的不斷創新，我們有理由相信，這一系統將在未來發揮更大的作用，為電子技術教育領域的繁榮與發展做出重要貢獻。