“互聯網+”背景下的電子技術實驗課程的混合式教學模式實踐與研究

摘 要：“互聯網+”背景下將優質互聯網信息資源與實驗教學內容進行深度融合，可為實驗課程教學發展帶來新的機遇。為此，我們從教學內容、教學方法、教學手段和教學考核與反饋等方面探討實驗教學中如何將互聯網資源融入到教學實踐中，即以PBL、在線網絡教學、翻轉課堂等多種教學策略與互聯網資源相融合，進行電子技術實驗課程的混合式模式教學改革實踐。結果表明：新模式下能有效促使學生主動學習、提高對實驗內容和實驗過程的熟悉掌握程度，強化和提高任課教師的指導有效性，教學質量和學生實踐能力、創新能力均有明顯提高。

關鍵詞：互聯網+；教學模式；電子技術實驗；混合式教學

基金項目：湖北省人文社科項目（2019Y040）；長江大學教研項目（JY2020071）

作者簡介：喻秋山（1977- ），男，湖南寧鄉人，長江大學物理與光電工程學院講師，碩士，研究方向為創新創業管理；張茹冰（1998- ），女，山東泰安人，長江大學物理與光電工程學院碩士研究生，研究方向為物理學科課程教學論；劉耀恒（2000- ），男，湖北武漢人，長江大學物理與光電工程學院碩士研究生，研究方向為電子技術應用。

電子技術作為計算機、電信和物理類理工科學生的必修專業基礎課，集理論學習和實踐于一體，在大學課程學習中有著重要地位[1]。同時，該課程也為后續學習電路設計、電子元器件制備、計算機應用等高階課程提供了必要理論基礎[2]。電子技術實驗課程作為配套的實踐課程，很好地糅合了理論知識的復習和動手實踐能力的培養，并在實踐過程中培養學生發現科學問題和解決問題的能力。因此，提高電子技術實驗課程的教學質量，對改變現有實驗教學過程中存在的“填鴨式”“模仿式”教學方式、充分調動學生學習主動性、促進理論知識與實踐創新協調發展具有重要意義[3～5]。另一方面，隨著現代網絡信息技術和應用平臺的飛速發展，微課、慕課等眾多在線教學平臺得到了推廣與應用，豐富的教學資源和多樣的人機互動學習形式更是增添了學習中的樂趣[6～7]。但單一的在線課堂教學方式并不能全面滿足學生對知識學習系統化的需求，可借助翻轉課堂、混合式教學等教學策略進行課程改革[8～11]。其中，融合了線上線下教學優勢并以學生為教學主體、以發現問題為切入點、以討論和知識拓展等方式展開主動式學習的混合式教學模式或是實驗課程改革的最佳方案。

一、依托網絡教學平臺的電子技術實驗課程混合式教學改革

以長江大學為例，受益于網絡教學平臺建設的蓬勃發展，項目依托“優課聯盟”“好大學在線”等多個網絡教學平臺和對校內網絡教學資源整合進行了電子技術實驗的混合式教學模式改革探索。

（一）修訂實驗教學內容

根據本校學生實際情況和現有實驗教學軟硬件條件，依專業人才培養方案對現行《電子技術實驗課程教學指導書》內容進行了修訂。修訂后的實驗內容將包含基礎性實驗、綜合性實驗和虛擬仿真實驗3類，各類實驗又分設必選、自選兩類，學生可結合自身興趣與能力以“必選+自選”的組合方式修完所需實驗課時。在實驗類型上，除原有驗證性和綜合性實驗外，還將一些分散、獨立、以驗證性為主的傳統實驗項目結合虛擬仿真實驗改編為知識點覆蓋更全、系統性更強的創新性實驗設計內容。如將原功能較為單一的電子秒表設計、LM386音頻功率放大器應用等實驗改編成擁有較高實用性和可玩性的智能交通信號燈、激光語音傳輸演示儀等實驗，并借助于虛擬仿真實驗平臺進行仿真設計。且實驗只規定具體任務目標和性能參考指標，不限具體實施途徑與實現方案，用不同難易系數的拓展內容來對學生進行個性化定制的激勵，即自主組隊后的學生可通過選取更高難度的擴展內容和更高完成質量來獲取更高的實驗過程評價。改編后，實驗拓展內容的可選性能更好地尊重和照顧到學生的個體差異，也能更好地激發學生自主學習、勇于探索的學習熱情。

（二）革新教學方法

教學方法上，將現有互聯網資源與學校實驗室硬件資源進行有機整合是本次教學改革的關鍵。課前，借助網絡資源平臺推送微課示范操作視頻，讓學生結合虛擬仿真平臺進行實驗內容演練和在線自測，強化對實驗內容的了解和操作熟練程度。課中，教師以問答和小組討論等方式展開過程考核。課后，學生對實驗過程和實驗結果進行分析總結，撰寫實驗報告，教師作出評價。新教法與傳統教法相比，更多地突出了學習過程的主動性、自主性和協同性，實現了教學設計上3個中心的轉變，即（1）學生借助網絡平臺資源以自學方式完成實驗預習工作，實驗小組成員以交流協作完成實驗，教師角色由示范操作向過程輔助轉變；（2）從以教材內容為主，向以實驗任務為主轉變；（3）從注重結果考核向注重過程考核轉變。告別“看圖連線、機械模仿”的傳統實驗教學模式，充分考慮學生的個體差異，設置并允許學生自主選擇與其綜合能力相匹配的實驗擴展內容，提高難度，促使其主動發現問題、思考問題和解決問題，并通過靈活運用所學解決實際問題，將理論與應用融會貫通。此外，為滿足線上、線下教學內容的同步推進和師生協同，將部分實驗的教學目標、教學方法和教學內容進行重新設計。

（三）改進教學手段

傳統實驗常因教學場地、課時分配和培養方案等外部條件制約，學生大多沒有足夠時間去消化和吸收每次實驗內容的理論基礎和操作要領，學生課中更多偏向于對操作過程的簡單模仿。為此，我們在教學手段上進行了如下改革：

一是提供在線輔導支持。根據實驗教學進度，教師安排學生分階段進行相應實驗內容的在線開放課程學習，如為學生提供配套設計的多媒體課件、虛擬仿真實驗資源及針對重難點講解、示范的微課視頻資源，供學生進行在線學習和演練。學生學習后通過網絡平臺進行實驗演練和自測、提交演練結果。教師對學生演練結果進行評價，并答復學生在演練過程中遇到的各種問題。

二是根據學生在預習階段選取的不同模塊，提前制定相應的詳細實施預案（包含各實驗模塊的實驗基本要求、操作步驟與方法、注意事項等），配合面授、課堂討論等方式緩解學生在實驗中的畏難情緒。

三是試行開放式實驗室教學模式，即既開放實驗時間，又開放實驗設備。在學期初或學期末的某些固定時間段內提供若干實驗室開放時間，以幫助部分學有余力的學生自主設計感興趣的實驗方案進行科學探索或解決在有限的時間內無法完成的復雜內容的實踐環節。

四是將虛擬仿真實驗技術貫穿整個實驗教學中。結合課程理論知識復習，學習專業電路設計和仿真軟件如Protues、Multisim等，要求學生自主完成相關實驗內容的電路設計與仿真測試。一方面可彌補因場地和時空等物理限制帶來的不便，另一方面可降低完成各種電路設計測試的成本，并對測試中出現的各種問題進行原理分析與討論，提高了學生對設計中用到的電子元器件及儀表等性能的認知。

五是強化理論與實踐相結合。課程結束后，通過組織優秀學生參加創新實驗訓練、電子設計競賽等活動來進一步強化學生的實踐和創新能力，將知識傳承與能力培養緊密相結合，適應社會對人才需求的快速變化。

（四）完善考核機制

注重過程評價，構建多維網絡評價體系，多角度對學生在實驗中的表現進行綜合量化評價。在考核方式上，注重考核的整體性和多維度，制定新的混合式實驗教學過程考核內容和成績評定標準。如考核內容從傳統的操作考試轉變為全程考核——結合線上線下共同考核機制將學生的在線預習、實驗仿真演練、實操過程表現、實驗報告完整性、原始數據記錄與數據處理及小組討論中的個人表現等都列入考核范圍，多維度考查學生實驗過程中的個人表現和對知識的綜合運用能力。最后，挑選部分實驗內容進行實驗的實操考核，考查學生對仿真軟件操作的熟練程度和對電路設計、故障分析與排除等方面的綜合個人表現。

二、教學改革應用效果分析

我們將基于“互聯網+”背景下的線上線下混合式實驗教學方法應用于我院2018-2021級的物理學、光電信息工程、光源與照明等專業五百多人次的《模擬電子技術實驗》和《數字電子技術實驗》的課程教學，取得了超預期的效果，主要表現如下：

（一）改編了現用教材，滿足了線上線下同步授課的需求

在充分研讀和領會本科人才培養方案和電子技術教學大綱的基礎上，借鑒國內外混合式實驗教學的優秀范例，構建了實驗教學內容實踐體系，對現有教材進行了內容改編與補充，增加了線上教學內容，調整了線下教學內容，突出了教材實用性、通俗性及互聯網屬性。

（二）完成了部分實驗方案的修訂，為部分實驗內容開發了配套仿真實驗資源

為提高學生的實驗動手能力，在實驗準備階段引入電路虛擬仿真設計資源，讓學生通過仿真實驗的過程演練更好地感受各種電子元件、儀表的交互性能表現，能更好地在實操中正確設計和運用有關電子元器件與儀表。

（三）探索電子技術仿真實驗在創新設計訓練中的應用

在課程改革探索期間，指導教師組將部分電子技術實驗課程的實踐過程與大創實驗訓練項目、電子設計競賽、光電實驗競賽等活動進行深度融合，以這些活動中的部分電子設計選題作為實驗內容，極大增強了電路設計內容的實用性，激活了學生的創造性和學習主動性。通過這些訓練內容的展開，有力地培養了學生嚴謹、務實的科研態度，提升了學生解決實際問題的分析和處理能力。

（四）提高了學生的滿意度和課程目標達成度

通過課程改革，學生獲得了更多的課程學習自主權，能更多地主動參與到課程實踐中，自身綜合實踐能力得到明顯提升。在學校的評教活動中，與教改實施前相比，學生整體滿意度有近5%的提升，課程目標達成度也有3%～5%的不同程度提升，這些都反映出課程改革產生了明顯的成效。

（五）豐富了教師的教學經驗，提升了教師綜合業務能力

網絡教學平臺實現了線上和線下教學資源的共享，體現了現代教育技術給實驗教學帶來的便利，有力地提升了教學質量和學生綜合能力，是今后現代教育技術發展的改革方向，更是國家精品課程建設工程的大方向。導師組成員在這次實驗教學改革實踐活動中接觸到了網絡教學資源在傳統實驗教學應用中帶來的便利和好處，也掌握了新的教學方法和技能，積累了更多的教學經驗，教學能力和水平得到了顯著提高。

三、結語

通過本次電子技術實驗的線上線下混合式教學過程改革與實踐，我們的教學理念和教學方法得到了明顯的改觀，也取得了長足的進步和一定的成果。

（1）改變了傳統實驗教學中以教師為主體的教學模式，倡導以學生為本的新教學模式。

（2）強化實踐環節的多樣性和多層次、多角度的全過程考核機制，打破了傳統實驗考核的“一考定分”方式。更加注重對學生在實踐過程的參與程度和綜合實踐能力方面的評價，允許學生犯錯，鼓勵學生創新，通過對學生在實驗完成過程中的多角度過程評價來引導學生的創新思維能力培養，不斷提高實際工程問題的解決能力，構建出創新人才培養的新模式。

（3）引入在線實驗虛擬仿真資源，有效解決實驗場地和時空等物理條件對學生參與實驗的限制，提高了學生對實驗內容和操作流程的熟悉程度，鞏固了學生對相關理論知識的掌握，提高了學生的研究興趣。

誠然，由于項目實踐過程中受到諸多現實條件的制約影響，研究還存在某些方面不足，如研究對象樣本數量不夠豐富、時間跨度較短、在線實驗項目數量較少、課程網絡共享資源不足等，但在該項目推進過程中獲得的諸多實踐經驗和心得仍可供大學物理實驗、專業實驗等課程在教學中借鑒、吸收和轉化。

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