模擬電子技術實驗課程數(shù)字化教學模式研究與實踐

摘" 要：在教育數(shù)字化轉型背景下，使用雨課堂、學習通、口袋實驗箱等智慧教學工具助力課程建設，提出模擬電子技術實驗課程的教學模式改革。以該課程實驗項目“常用儀器使用與共射極單管放大電路性能指標測試”為例，探索遵從認知規(guī)律、分層引導的教學方法，從無故障共射極單管放大電路PCB測試環(huán)節(jié)設置、預習測試設計、實際操作評價、實驗報告重構等方面進行闡釋。結果證明，數(shù)字化融入實驗教學改革有助于學生感受知識的顯性應用和師生數(shù)字素養(yǎng)的提高。

關鍵詞：模擬電子技術實驗；數(shù)字化教學模式；實驗教學；口袋實驗箱；電路故障識別

文章編號：1671-489X（2025）04-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.04.

0" 引言

教學模式是在一定教學思想和教學理論指導下建立起來的、較為穩(wěn)定的教學活動結構和程序[1]。教學模式的核心在于環(huán)境的創(chuàng)設，主要依據學生的學習需要、過程和結果進行分類。

數(shù)字化是未來課堂主旋律，數(shù)字化內含了對“培養(yǎng)什么人”的新設定，即要有數(shù)字思維和數(shù)字素養(yǎng)，它們既屬于學生也屬于教師[2]。數(shù)字化課堂的任務是通過探索育人邏輯，把數(shù)字化變成教育化，走出數(shù)字化課堂之路[2]。

實驗課程教學應理解課程本身，建立與理論課程的聯(lián)系，建構意義，讓學生走出課本，感受知識的顯性應用，二次加工和整合知識框架，夯實基

礎[3]。借助智慧教學工具，研究數(shù)字化教學模式，幫助學生建立個性化和多元化的學習路徑，采用“普適設計+心動設計”策略，提升學習資源的質量，促使學生產生“行動”的欲望，從而保證實驗課堂中基礎知識與核心技能傳授的有效完成[4]。

1" 實驗教學中存在的問題

模擬電子技術實驗課程是電子類專業(yè)工程基礎課模擬電子技術基礎的配套實驗課程，安排16學時，共8個實驗。本文通過數(shù)字化教學模式研究，主要解決課程執(zhí)行過程中的幾個核心問題。

1）典型模擬電路的搭建和問題調測需要一定的理論基礎，學生一般上手較難，需要更為合理的引導，比如實際元器件的識別、電路結構的理解、理論值計算過程的翔實表述以及故障識別與排除方法的選擇。

2）本實驗課程前兩個實驗中，學生對常用儀器使用不熟練，雖然設有虛擬仿真實驗，但實際電路搭建、動態(tài)參量調測阻礙較大，整體完成率不高，影響課程進程。

3）每次實驗數(shù)據的分析不翔實、表格結論不確切，需要更為合理的引導。

2" 數(shù)字化教學模式的構建與實施

實驗課程有其內在邏輯，任一關鍵部分都包含足以重構反映整體的必要信息，而教學行為就是一束光，通過照射可以以微知著[5]。所以，本門實驗課充分重視第一個實驗項目，讓學生從中習得實驗課程的內在邏輯、觀察與解釋的規(guī)則，向其展現(xiàn)實驗的全貌。

以前的模擬電子技術實驗課程中“常用儀器使用”和“共射極單管放大電路性能指標測試”分別是第一和第二個實驗，本次數(shù)字化教學模式研究將它們結合在一起，作為本實驗課的第一個項目——“常用儀器使用與共射極單管放大電路性能指標測試”，共4個學時。

2.1" 設計理念

1）借助口袋實驗箱及其仿真軟件、雨課堂、學習通等智慧教學工具，變以往傳統(tǒng)的教學模式為數(shù)字化教學模式，通過網絡平臺實現(xiàn)課程全程環(huán)節(jié)的閉環(huán)操作，更好地促進師生互動。

2）建立教學框架，通過對實驗內容分層次的引導，從無故障共射極單管放大電路PCB到口袋實驗箱上自行搭建的共射電路的基本參數(shù)測試，增強學生對實際元器件識別、電路搭建、理論值計算、故障識別與排除以及儀器使用的熟練度，激發(fā)學生在實驗中的能動性、參與度和學習興趣，提升科學認知，支撐認知過程，體現(xiàn)個體化差異。

2.2" 構建內容

本項目安排兩次課共4學時，第一次課是常用儀器使用和共射極單管放大電路（一），第二次課是共射極單管放大電路（二），如圖1所示。雨課堂用來發(fā)布預習測試（填空題形式）、虛擬仿真實驗樣例和虛擬仿真測試結果（主觀題形式）；在學習通上發(fā)布口袋實驗箱仿真軟件使用方法、實驗電路搭建與參數(shù)調測視頻、電路故障識別與排除方法PDF、共射極單管放大電路PCB測試步驟說明PDF文件和電子版實驗報告樣本；在QQ上建立的實驗班級群負責師生的課外聯(lián)系和仿真、實驗報告問題答疑。

2.2.1" 共射極單管放大電路PCB參數(shù)測試環(huán)節(jié)

遵從認知規(guī)律，采取多種舉措來提升和支撐學生有效的認知過程，從簡單到復雜，將熟練常用儀器使用與共射極單管放大電路PCB參數(shù)測試相結合，提升學生對無故障電路參數(shù)、特性的認知，提升電路參數(shù)測試完成率。這對于學生在第二次課上用口袋實驗箱自行搭建電路的故障排除和其他參數(shù)測試有正向幫助。江蘇理工學院電氣信息工程學院自制PCB如圖2所示。

以往每次實驗課每位教師需要指導40位學生，為提升教學效果，PCB參數(shù)測試實施時會安排兩位教師相互配合，一個講解步驟，一個一對一答疑、指導。同時，學生可以隨時查閱課前發(fā)布的共射極單管放大電路PCB測試步驟說明，自主學習。

2.2.2" 預習的分層引導

為了更充分地利用實驗課課堂時間，在課前增加了雨課堂形式的實驗預習測試，打破理論知識儲備和電路實操之間的壁壘。預習測試中加入電路結構判斷、元器件識別、電源選用、靜態(tài)工作點調節(jié)、實驗儀器選用、電路理論值（靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)）計算、電路故障識別、實驗注意事項等環(huán)節(jié)，引導學生一步一步熟悉實驗電路和參數(shù)測試方式，提醒實驗電路共地問題、儀器使用注意事項等。本項目的預習測試共17題，在每次實驗前一周發(fā)布，并設定截止時間和答題時長。本項目中第二次課的部分預習測試題目如表1所示，對應的雨課堂預習測試樣例如圖3所示。這樣可以減少課堂上教師檢查學生預習情況的時間，也為過程性評價提供了便利[6]。

學生在預習時還要完成虛擬仿真實驗，參考雨課堂上已發(fā)布的虛擬仿真實驗樣例與任務PPT，用口袋實驗箱搭建電路并進行簡單的數(shù)據測試，再將結果照片或截圖上傳至雨課堂布置的主觀題里，由教師在線批改并及時反饋。

預習測試和虛擬仿真實驗將實驗教學空間延伸到實驗室以外，將實驗教學時間延伸到“八小時”以外，極大地拓展了實驗教學的時間和空間，為學生循序漸進的認知過程和漸進性的能力養(yǎng)成提供了必要條件[7]。

2.2.3" 課堂實際操作評價

為了提高教師的實驗課堂指導效率，需要對實驗課程內容架構進行分解，劃分成小知識點。例如，課前在學習通上發(fā)布實驗電路搭建微視頻、參數(shù)調測微視頻、電路故障識別與排除方法PDF和典型樣例圖片，如表2所示，提供學生隨時參看，有助于其自行分析、解決較簡單的電路問題。這使得學生有了一對一指導的教師，如果遇到微視頻及配套資源無法完成的實驗任務，再讓教師進行針對性指導[8]。

有了學習通的輔助教學，教師就能有時間進行課堂實際操作評價，即根據每個實驗的任務點設置檢查點，對每個學生完成的時間和各參數(shù)測試情況進行記錄。課堂實際操作評價標準為班級前10%為優(yōu)秀、11%～30%為良好、31%～60%為中等，其他的為及格，未完成任何參數(shù)測試的為不及格。

2.2.4" 電子版實驗報告樣本

不再選擇通用的實驗報告本，而是重新編寫本實驗課程專用的電子版實驗報告樣本，對以往學生實驗數(shù)據分析不翔實、表格結論不確切的情況進行更為合理的引導，例如在學生應重視的直流通路、微變等效電路繪制、理論值計算、每張表格的數(shù)據分析、實驗結論、思考題處留白，讓學生關注得到實驗結果的全過程，思考測試方法、影響因素，真正掌握科學的實驗方法。電子版實驗報告樣本通過學習通推送，學生可隨時下載，且需要填寫的部分較以往大為簡化。

2.3" 實施過程

本項目分兩次課進行，都包含預習測試、仿真實驗、實際操作和實驗報告四部分，如表3所示。

第二次課的實驗實施進程與第一次課相似，只是在預習測試、仿真實驗、實際操作環(huán)節(jié)中都增添了對查找、排除電路故障問題的思考與實踐，以提升學生對電路故障的識別、分析、排除能力。

3" 實驗實施效果

通過研究第一個實驗項目的數(shù)字化教學模式，并應用到其他實驗項目中，提高了學生對理論知識的理解和重視，解決了模擬電子技術實驗上手難的問題，使學生初步掌握實驗電路反思的方法和技能，能夠結合實驗報告的撰寫更關注實驗全過程。

工程認證的課程目標達成度分直接評價和間接評價，間接評價是學生對課程知識學習的自我評價。本課程通過發(fā)布雨課堂調查問卷獲取學生的間接評價并進行分析。對比2022年和2023年秋季學期的數(shù)據可看出直接評價數(shù)值提升2%～4%，間接評價數(shù)值提升10%～17%，說明數(shù)字化教學模式有助于學生的學習，學生也認可數(shù)字化教學模式改革。

4" 結束語

模擬電子技術實驗課程內容遵循“教為主導，學為主體”的設計原則，采用數(shù)字化教學模式，創(chuàng)造全新學習體驗。同時，將唯物主義方法論與電學實驗方法、手段相結合，通過構建多樣化的課程學習途徑，設計豐富、高效的學習過程，激發(fā)學生學習內動力，逐層次引導，在過程中識別他們的學習狀態(tài)，評價其學習過程，讓學生在掌握電學基本知識的同時，學思結合、知行統(tǒng)一，提升數(shù)字化學習的能力與習慣。

5" 參考文獻

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[3] 張有光.大學怎么讀：以電子信息類專業(yè)為例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021：179.

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[6] 杜宇上，劉銀萍，陳靈敏，等.基于電子問卷的《模擬電子技術實驗》預習設計：以“晶體管單級放大電路”為例[J].中國電力教育，2021（1）：55-56.

[7] 宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：91-93，132.

[8] 盧行偉，田茂毅，李慶.基于微課和雨課堂的大學計算機混合實驗教學模式[J].實驗技術與管理，2018，35（6）：203-206.

*項目來源：2022年江蘇理工學院教學改革與研究項目“基于智慧教學工具的‘模擬電子技術實驗’課程教學模式研究”（項目編號：11610212301）。

作者簡介：高倩、黃成，講師。