基于現(xiàn)代信息技術(shù)的電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

摘" 要" 為推進(jìn)新工科人才培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程與信息技術(shù)的深度融合，借助雨課堂智慧教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建自主式線上線下混合的電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，通過課前預(yù)習(xí)測試、隨堂測試、實(shí)驗(yàn)過程節(jié)點(diǎn)考核、課后復(fù)習(xí)測試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)全過程的評(píng)價(jià)。實(shí)踐表明，基于雨課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞" 雨課堂；電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)；混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)資源

中圖分類號(hào)：G642.423" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）15-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.15.081

0" 引言

當(dāng)前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然是高等教育比較薄弱的環(huán)節(jié)[1]。教育部多次提出，要切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，加快實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革步伐[2-3]。廣東工業(yè)大學(xué)是一所以工科為主、學(xué)生人數(shù)眾多的省屬重點(diǎn)高校。作為學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體單位，實(shí)驗(yàn)教學(xué)部承擔(dān)了大量的電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，實(shí)驗(yàn)教師工作繁雜、任務(wù)重，難以對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行全方位的管理和監(jiān)控，導(dǎo)致教學(xué)效果難以保障，學(xué)生缺乏自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢W(xué)習(xí)效率不高。如何充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的一大挑戰(zhàn)。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的高校嘗試?yán)矛F(xiàn)代信息技術(shù)對教學(xué)進(jìn)行全方位的改革和創(chuàng)新[4-5]。2018年4月，教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》[6]，深入推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育教學(xué)的深度融合，著力提高高等教育教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐育人水平。

為了緊跟時(shí)代的步伐，應(yīng)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)，筆者針對電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，采用基于雨課堂的智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，激活實(shí)驗(yàn)教學(xué)活力，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1" 教學(xué)資源缺乏

受限于傳統(tǒng)的教學(xué)平臺(tái)，教學(xué)資源往往是以教材和課件為主，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，從而影響課堂的教學(xué)效果。

1.2" 教學(xué)手段單一

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)為主，往往以教師為主體，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，自主學(xué)習(xí)的積極性不高，因而教學(xué)效果欠佳。

1.3" 考核過程煩瑣

當(dāng)前，國內(nèi)許多高校實(shí)驗(yàn)考核的主要依據(jù)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，忽視了對保障實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量更為重要的過程性考核。為了改善考核機(jī)制，有部分教師在實(shí)驗(yàn)中增加了一些實(shí)驗(yàn)過程的檢查點(diǎn)。該方法在一定程度上提高了實(shí)驗(yàn)課堂質(zhì)量，但客觀上又大大增加了對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核時(shí)間，減少了對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)時(shí)間，從而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

1.4" 教學(xué)評(píng)價(jià)缺失

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)通常以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績?yōu)橐罁?jù)，并不能全面真實(shí)地反映實(shí)際的教學(xué)效果。此外，由于保存實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程數(shù)據(jù)較為困難，導(dǎo)致教師并不能及時(shí)掌握學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解程度和發(fā)現(xiàn)容易出錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，很難有針對性地進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)，不利于教學(xué)水平的提高。

2" 基于雨課堂的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建

2.1" 豐富和優(yōu)化教學(xué)資源，提升教學(xué)質(zhì)量

為了豐富教學(xué)資源，課程組教師利用雨課堂教學(xué)管理平臺(tái)精心建設(shè)了一個(gè)電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫，教師可以在該平臺(tái)上傳與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的視頻、文檔學(xué)習(xí)資料和測試題庫，供學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，學(xué)生還可以利用手機(jī)端的雨課堂進(jìn)行課前預(yù)習(xí)測試、課中隨堂測試和課后復(fù)習(xí)測試（見圖1），系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)反饋每部分的得分情況，從而讓學(xué)生重視每一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，提高整體的教學(xué)質(zhì)量。

2.2" 以學(xué)生為中心，實(shí)施線上線下混合的教學(xué)策略

為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，借助雨課堂教學(xué)平臺(tái)，課程組構(gòu)建了自主式線上線下混合的教學(xué)模式（見圖2），具體采用“三步法”教學(xué)策略。

第一步：線上課前預(yù)習(xí)。教師在課前利用雨課堂教學(xué)平臺(tái)推送與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的視頻和課件供學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，同時(shí)將與預(yù)習(xí)資料和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的預(yù)習(xí)題目推送給學(xué)生，讓學(xué)生主動(dòng)通過學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)資料完成預(yù)習(xí)測試。有趣有用的小視頻和難度適中的預(yù)習(xí)題目有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。

第二步：線下實(shí)驗(yàn)操作和考核。教師在介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和相關(guān)注意事項(xiàng)后，利用雨課堂教學(xué)平臺(tái)推送隨堂測試題給學(xué)生，在考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理和步驟的掌握情況的同時(shí)，也有助于提高學(xué)生的課堂專注度。在課堂中，為了準(zhǔn)確考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，教師會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容精心設(shè)計(jì)若干個(gè)實(shí)驗(yàn)考查點(diǎn)。學(xué)生在完成這些考查點(diǎn)后，利用手機(jī)端雨課堂提交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片，如圖3、圖4所示，并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的評(píng)判結(jié)果決定是否需要重做實(shí)驗(yàn)。所有的實(shí)驗(yàn)過程都由學(xué)生自主獨(dú)立完成，教師只是在學(xué)生需要時(shí)給予必要的引導(dǎo)。

第三步：線上課后復(fù)習(xí)。根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中常出現(xiàn)的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)一套習(xí)題，并在實(shí)驗(yàn)課后推送給學(xué)生，讓學(xué)生通過做題糾正實(shí)驗(yàn)原理理解、實(shí)驗(yàn)操作方法和數(shù)據(jù)處理方法的錯(cuò)誤，鞏固所學(xué)知識(shí)。

2.3" 借助信息技術(shù)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)全過程考核

為了更好地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，利用雨課堂教學(xué)管理系統(tǒng)對學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行記錄和考核。

在實(shí)驗(yàn)前，教師會(huì)通過雨課堂提前一天將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測試題推送給學(xué)生，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前限時(shí)完成預(yù)習(xí)考核。學(xué)生提交答案后，由系統(tǒng)自動(dòng)批改，學(xué)生可以實(shí)時(shí)收到預(yù)習(xí)考核成績及錯(cuò)題解釋。因?yàn)轭A(yù)習(xí)測試題大多可以從上傳的預(yù)習(xí)資料或者實(shí)驗(yàn)教材中找到答案，所以可以通過預(yù)習(xí)測試促使學(xué)生認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作。

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生首先利用雨課堂提供的簽到二維碼進(jìn)行掃碼簽到。教師在講完實(shí)驗(yàn)原理和相關(guān)注意事項(xiàng)后，會(huì)將隨堂測試題推送給學(xué)生，學(xué)生限時(shí)答完題后提交結(jié)果，系統(tǒng)自動(dòng)批改后給出這一環(huán)節(jié)的成績。為了考查學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程，從而實(shí)現(xiàn)過程評(píng)價(jià)考核，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中設(shè)置若干個(gè)考核點(diǎn)。考核點(diǎn)的設(shè)置必須與學(xué)生該次實(shí)驗(yàn)需要達(dá)到的學(xué)習(xí)產(chǎn)出相對應(yīng)，應(yīng)盡量準(zhǔn)確考查學(xué)生需要掌握的實(shí)驗(yàn)技能。教師在課堂上將這些考核點(diǎn)以試卷（包括選擇題和主觀題）的形式推送給學(xué)生，學(xué)生完成這些考核點(diǎn)操作后，利用雨課堂答題，其中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是以選擇題的形式答題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片是以主觀題的形式答題。學(xué)生在提交試卷后，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)自動(dòng)反饋選擇題的對錯(cuò)并給出正確答案，主觀題由教師課后再批改。如果結(jié)果無誤，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)；如果結(jié)果出錯(cuò)，學(xué)生需要重做這一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，直到得到正確結(jié)果為止，這些結(jié)果出錯(cuò)的學(xué)生需要教師現(xiàn)場考核其操作過程。因?yàn)樵嚲碇挥幸淮翁峤粰C(jī)會(huì)，所以學(xué)生會(huì)在實(shí)驗(yàn)操作中嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這種由雨課堂教學(xué)平臺(tái)自動(dòng)判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對錯(cuò)的做法，大大減少了教師花費(fèi)在檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核點(diǎn)上的時(shí)間，從而可以用更多的時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高效率的教學(xué)。

在實(shí)驗(yàn)后，通過系統(tǒng)向?qū)W生推送復(fù)習(xí)測試題，要求學(xué)生按時(shí)完成測試，錯(cuò)題答案和測試成績會(huì)在學(xué)生提交后實(shí)時(shí)顯示，有助于學(xué)生查缺補(bǔ)漏，鞏固實(shí)驗(yàn)效果。

最后，學(xué)生通過手機(jī)或者計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，并以試卷的形式提交到系統(tǒng)。教師在系統(tǒng)里手動(dòng)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生也可以在手機(jī)端實(shí)時(shí)查看自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改情況，實(shí)現(xiàn)無紙化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的成績考核指標(biāo)生成該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總成績，課程結(jié)束后會(huì)自動(dòng)生成該實(shí)驗(yàn)課程的總成績，具體的課程考核指標(biāo)如表1所示。從表中可以看到，實(shí)驗(yàn)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)置了相應(yīng)的考核指標(biāo)，每一個(gè)考核指標(biāo)設(shè)置不同的權(quán)重，引導(dǎo)學(xué)生重視所有的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，不能投機(jī)取巧，從而提高整體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生在每個(gè)實(shí)驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)中都可以得到及時(shí)的反饋，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

2.4" 以平臺(tái)采集匯總的數(shù)據(jù)為依據(jù)，持續(xù)推進(jìn)教學(xué)改革

雨課堂教學(xué)管理平臺(tái)可以統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，包括實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課堂中的考勤、隨堂測試、實(shí)驗(yàn)操作過程考核，課后復(fù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這些數(shù)據(jù)大部分由系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分，因此能比較客觀地反映學(xué)生對各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的掌握情況。此外，學(xué)生可以在平臺(tái)上對課堂教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行討論、評(píng)價(jià)和建議。這些數(shù)據(jù)為電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與教學(xué)評(píng)估提供了真實(shí)的參考依據(jù)，也為課程目標(biāo)的定義和實(shí)現(xiàn)了提供持續(xù)改進(jìn)的動(dòng)力源。

3" 實(shí)踐效果與存在問題

在對機(jī)械電子工程20（1）、20（3）班進(jìn)行試點(diǎn)教學(xué)結(jié)束后，課程組隨機(jī)選取兩個(gè)非試點(diǎn)教學(xué)班機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化20（1）、20（6）班作為對照，開展問卷調(diào)查，進(jìn)行對比分析。共發(fā)放問卷173份（試點(diǎn)班88份，非試點(diǎn)班85份），回收有效問卷173份，有效問卷回收率100%。采用SPSS軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行χ2檢驗(yàn)分析，由表2可以看出：相比于非試點(diǎn)班，試點(diǎn)班的學(xué)生認(rèn)為基于雨課堂平臺(tái)的教學(xué)模式更有利于提高實(shí)驗(yàn)興趣、及時(shí)獲得教師的有效指導(dǎo)、提高分析排查故障能力、清晰了解實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果、提高自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)驗(yàn)效率。其中，提高實(shí)驗(yàn)興趣、及時(shí)獲得教師的有效指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)效率有較大提高這三方面得到較為顯著的改善。

另外，課程組對試點(diǎn)班和非試點(diǎn)班的學(xué)生實(shí)驗(yàn)總成績進(jìn)行t檢驗(yàn)分析，表3對比結(jié)果顯示：試點(diǎn)班的實(shí)驗(yàn)總成績高于非試點(diǎn)班（P＜0.01），說明基于雨課堂平臺(tái)的教學(xué)模式可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量有一定提高。

當(dāng)然，該模式也存在一些待改進(jìn)之處，比如：如何在課堂中合理設(shè)置考核點(diǎn)，從而準(zhǔn)確地考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能掌握情況。此外，如何利用雨課堂所采集到的學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)對教學(xué)模式進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，還需要進(jìn)一步探究。

4" 結(jié)束語

本文在分析電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及信息化教學(xué)改革需求的基礎(chǔ)上，指出傳統(tǒng)的電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的教學(xué)資源缺乏、教學(xué)手段單一和考核過程煩瑣等問題。為了解決這些問題，借助雨課堂分別從實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后三個(gè)階段構(gòu)建線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，并對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的全過程進(jìn)行評(píng)價(jià)考核，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，使學(xué)生能及時(shí)獲得教師的有效指導(dǎo)，提升實(shí)驗(yàn)效率。

5" 參考文獻(xiàn)

[1] 陳清奎，魏鑫鑫，何芹，等.基于“VR+云平臺(tái)”的機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2020，37（7）：1-4，30.

[2] 王偉，孟祥貴，安寅.“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].成才之路，2016（26）：5-6.

[3] 教育部等部門關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的若

干意見[A/OL].（2012-02-03）[2021-11-01].http：//

www.moe.gov.cn/srcsite/A12/moe_1407/s6870/

201201/t20120110_142870.html.

[4] 楊震，趙志根，周美霞.基于雨課堂的地質(zhì)地理野外

實(shí)習(xí)混合教學(xué)模式構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2021，

38（6）：217-221.

[5] 熊光明，陳慧巖，龔建偉，等.基于“雨課堂”的智能

車輛課程課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，

2020，37（4）：227-230.

[6] 教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》的通知

[A/OL].（2018-12-31）[2022-03-26].https：//www.

gov.cn/zhengce/zhengceku/2018-12/31/content_

5443362.htm.

*項(xiàng)目來源：2022年廣東省本科高校課程思政改革示范項(xiàng)目“運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用—模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”（基金編號(hào)：粵教

高函〔2023〕14號(hào)）；2022年廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“基于拔尖人才創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的電子類實(shí)踐課程改革與實(shí)踐”（基金編號(hào)：粵教高函〔2023〕4號(hào)）；2022年廣東省高等教育學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室管理專業(yè)委員會(huì)研究基金項(xiàng)目“基于現(xiàn)代信息技術(shù)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究”（基金編號(hào)：GDJ20220264）；2022年廣東省本科高校在線開放課程指導(dǎo)委員

會(huì)研究項(xiàng)目“在線開放課程支持的一流課程建設(shè)創(chuàng)新研究——以模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)為例”（基金編號(hào)：2022ZXKC131）。

作者簡介：曾思明，博士研究生，副教授；陳安，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。