基于項目驅動的電工電子實訓沉浸式教學探索

文章編號：1671-489X（2025）14-0157-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.157

0 引言

電工電子技術是高等學校工科非電類專業的一門重要技術基礎課程，其中電工電子實訓是重要的實踐性教學環節，通過實訓，學生可以加深和鞏固所學的電工電子技術理論知識，培養運用理論知識分析和解決實際工程問題的能力，提高實踐操作技能，樹立工程意識和培養嚴謹的科學作風。當前，高等教育迅速發展，對實訓教學提出了新的要求，電工電子實訓教學改革應適應高校工程教育專業認證、新工科建設、創新創業和一流本科課程建設的要求，以學生為中心，滿足學生終身學習能力提高和綜合素質提升的需求。非電類專業學生學習電工電子技術重在應用，他們今后應具備將電工電子技術應用于本專業并推動專業發展的能力。為進一步加強理論聯系實際、培養學生的創新實踐能力，遼寧工業大學電工電子技術課程團隊結合高校工程教育專業認證、新工科建設和一流本科課程建設要求，在電工電子實訓教學中開展沉浸式教學改革。美國著名心理學家米哈里于1975年提出沉浸理論，沉浸是指一種當個人完全進入一項活動時所產生的心理狀態，個人因為自身的興趣完全融入其中，專注在自身注意的事情上，并且喪失其他不相關的知覺，就好像是被活動吸引進去一般，也就是人全身心投入去做自己想做的事，這就是“沉浸”狀態。基于此，沉浸式教學指讓學生全身心進入一種特定的場景中學習，提高他們的專注度，從而提升學習效果[2]。目前，國內部分高校的某些課程已經開始嘗試沉浸式教學[3-4]。本研究結合高校工程教育專業認證、新工科建設、創新創業和一流本科課程建設要求，依托學校M0OC在線教學資源平臺、虛擬仿真軟件和智慧教學工具，創建沉浸式學習環境，以電工電子實訓項目為載體，從教學目標設定、創設沉浸式教學環境、沉浸式教學實施和沉浸式教學評價等方面進行沉浸式教學改革探索，以提高非電類專業學生運用電工電子技術分析和解決實際工程問題的能力。研究采用項目式教學方法，旨在為學生創造沉浸式學習體驗，學生圍繞一個項目驅動性問題展開活動，思考完成該項目的策略、材料、方法，持續探究直到問題解決。

1沉浸式教學的優點

1.1使師生共同沉浸于教學，提高教學質量

師生在課堂內外共同沉浸在純粹的學習環境中，全身心投入教學過程，能夠集中注意力，在沉浸式教學環境中獲取知識。具體而言，教師在教學中應注意沉浸式教學方法的運用，使所有學生都能主動參與到教學活動中，都能體會到學習的愉悅，獲得最佳學習體驗，促進不同的學生差異化發展，滿足學生的個性化發展需求。同時，教師通過課堂的沉浸式教學帶動學生在課外也能主動、自覺地進行沉浸式學習，最終更有效地提升基本素養。

1.2提高學生參加課堂活動的積極性

沉浸式教學通過多種感官的參與和互動，使學生能夠將抽象的概念轉化為具體的體驗，讓他們在情境中去理解和應用知識，從而加深對知識的理解。這種教學方式可以使學生更加積極主動地參與到學習過程中，專注于課堂教學，保持注意力的持續性，提高專注力和參與度，進而增強其參加課堂活動的積極性。

1.3提高學生的學習興趣和效率

沉浸式教學通過模擬真實場景，讓學生身臨其境地體驗學習內容。該教學模式通過創造真實且有趣的情境，激發學生的求知欲和好奇心，促使他們更主動地參與課堂學習，從而提高學習興趣和效率。蘇珊娜·海迪（SuzanneHidi）、威廉·貝爾德（WilliamBaird）把興趣分為激發性情境興趣和維持性情境興趣[5]。其中，激發性情境興趣側重于吸引學生的專注力，維持性情境興趣致力于隨著時間的推移保持學生的興趣。沉浸式教學打破了傳統的教學模式，更加注重學生的參與性和創造性，促使他們從被動接受者轉變為主動參與者。

1.4培養學生的自主性、合作性和實踐能力

我國《工程教育認證標準》中的畢業要求第12條終身學習的表述是，具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。沉浸式教學鼓勵學生自主學習、合作學習和實踐操作，有助于培養其自主性、合作性和實踐能力。同時，沉浸式學習強調實踐和親身體驗，在情境中培養學生的實踐技能和解決問題的能力。

1.5支持虛實融合的學習環境

沉浸式教學利用虛擬現實等技術，支持構建具身化的、可交互的虛實融合學習環境，提供多通道感知的學習體驗，增強學習內容的呈現效果與學生的學習體驗。

綜上所述，沉浸式教學通過創造一個全身心投入的學習環境，不僅可以提高學生的學習興趣和效率，還能促進學生的全面發展，是教育領域的一種有效教學方法。

2 教學目標設定

2.1 知識目標

熟悉常用電子元器件的類別、規格和使用范圍，能查閱有關的電子器件圖書或利用網絡資源查閱相關資料。掌握常用電子元器件的選用標準。認識常用電子元器件實物。能夠正確識別和選用常用電子元器件。掌握電子元器件的測量和故障檢測方法。

2.2 能力目標

熟悉手工焊接工具的使用與維護方法。掌握手工電烙鐵的焊接技術，能夠獨立完成電子元器件的安裝與焊接。通過手工錫焊套件熟練掌握手工錫焊技能。掌握電子電路的分析與設計方法，提高應用所學知識進行電子電路分析、設計和開發的能力。掌握相關儀器儀表的使用方法，能夠獨立完成電子電路的安裝、焊接與調試，提高電子電路檢測能力。

2.3 素質目標

通過實訓，樹立工程意識，培養嚴謹的科研作風和終身學習能力。培養良好習慣，提高工程安全意識，規范職業素養。通過教學過程中實施分組討論，學生之間互相幫助，取長補短，培養與人為善、助人為樂的良好品格。

3 沉浸式教學實施

學生在課堂上的參與度是高效教學的核心要素之一[5]。如果學生不積極參與，不能全身心地投入教學活動，他們就不能從實訓中學到知識，能力提升更無從談起。故課程團隊采用項目驅動方式實施沉浸式教學，通過設置實訓項目，以完成任務的形式驅動學生進行實踐活動，促使他們達到實訓目標。項目驅動教學的優勢在于，依托實際工程項目能有效激發學生的學習興趣、培養他們的主動探索精神。同時，便于教師營造沉浸式教學環境，在這個環境中，學生參與教學成為課堂常態。為提升學生的分析設計能力、動手操作能力和解決實際問題的能力，課程團隊設計了一系列有趣且有實際意義的綜合性題目（如聲光報警器、音頻功率放大電路、金屬探測器、日光燈節能自動控制電路等），供學生選擇并完成實物制作。以聲光報警器為例，要求學生利用若干個集成運算放大器、電阻、三極管、發光二極管和蜂鳴器，設計一個集信號放大與電壓比較功能于一體的聲光報警電路。

基于項目驅動的電工電子實訓沉浸式教學實施分為訓前、訓中和訓后三個環節，全程采用以學生為中心、教師為引導的教學模式。

3.1 訓前教學環節

訓前沉浸式教學環境依托遼寧工業大學MOOC在線教學平臺建立的線上電工電子實訓MO0C教學平臺。沉浸式教學環境建設要依托線上教學平臺，充分利用多媒體技術，如數字化教材、教學視頻、虛擬仿真軟件和實驗室等，為學生提供更加豐富、直觀的學習資源，激發學生的學習興趣。課程團隊在遼寧工業大學電工電子實訓M0OC教學平臺上將學習材料分為四部分：1）實訓目標；2）實訓預習思考題；3）實訓電路的設計及仿真；4）實訓資源，包括電子元器件和電力電路制作教材，仿真軟件及其使用方法介紹的課件、微課、微視頻、測驗題等。在訓前指導學生依托MOOC平臺獲取上述資源來完成知識預學習，要求學生完成相關思考題，為訓中教學做好準備。預習思考題可以引導學生主動思考，例如：信號源如何分壓，用集成運算放大器如何實現對輸入信號同相或反相放大，用集成運算放大器如何實現高低電平的輸出，用三極管如何實現蜂鳴器的蜂鳴等，促使學生沉浸其中進行思考。學生認真思考上述問題后，可分組根據教師布置的課題（每個課題的參數不同）進行電路設計，給出初步設計方案，畫出電路圖，確定元件和參數。隨后采用電路仿真軟件進行模擬仿真，給出仿真結果。仿真軟件及其使用方法可由學生通過MOOC平臺上的課件、微課或微視頻自學掌握，這一過程能有效提升學生的自學能力和終身學習能力。

3.2 訓中教學環節

訓中教學環節包括設計方案答辯，電路焊接、調試與測試。訓中沉浸式教學環境是智慧教室和焊接室。第一個環節在智慧教室，每個小組要利用提前制作好的關于實訓課題電路設計方案、電路圖、元件及參數確定方法的幻燈片進行答辯，小組成員要依次回答教師提出的相關問題，鍛煉學生的語言表達能力和臨場應變能力。隨后演示電路仿真模擬結果。第二個環節是由教師講解覆銅板上電子電路的組裝方法（包括集成電路的裝插、元器件管腳識別和裝插、導線的選用和連接）、焊接工具的使用方法、元件焊接方法與注意事項、檢查故障的一般方法、電路的調試與測試方法，提醒學生在電路制作過程中不要被電烙鐵燙傷，防止觸電，節約電線和焊錫，同時讓學生觀看相關內容的微課或微視頻輔助學習。學生通過手工錫焊萬能板套件熟練掌握手工錫焊技能，在反復練習中熟悉手工焊接工具的使用與維護方法，掌握手工電烙鐵的焊接技術，能夠獨立完成電子元器件的安裝與焊接。第三個環節是完成實訓電路的調試，對焊接完畢的電路進行實測，查驗結果。實訓過程中學生最苦惱和最頭疼的是電路焊接完畢通電測試的時候電路沒有輸出信號，蜂鳴器不鳴響，發光二極管不發光，即電路未能實現報警功能。這時，教師要鼓勵學生不要放棄，通過“測量 $$ 判斷 $$ 調整 $$ 改進 $$ 再測量”的操作反復進行調試，直到找到電路故障原因并使電路正常工作，這時學生會沉浸在成功的喜悅中，特別有成就感和獲得感。通過這些環節，可以培養學生一絲不茍、嚴謹認真的工匠精神，不屈不撓的堅韌品格。

3.3 訓后教學環節

該環節，學生就本次實訓進行反思和總結，分組交流和討論，談各自的感想和收獲。最后寫出實訓項目的分析、設計、制作、調試與查驗的過程報告并進行總結，寫出實訓體會和收獲。通過反思、總結和交流，學生可以總結實踐經驗，系統梳理實訓中遇到的問題、采取的措施和最終取得的成果，從而加深對實踐內容的理解，分享實踐經驗。撰寫實訓報告，可以提升學生的分析能力：學生需要對實訓數據進行整理、分析和解釋，這有助于培養他們的邏輯思維、數據分析和解決問題的能力；促進知識轉化：學生需要將所學的理論知識與實際操作相結合，促進知識的內化和轉化，提高學習效果；培養職業素養：實訓報告要求學生以嚴謹、規范的態度進行撰寫，這有助于培養學生的職業素養，包括責任心、細致性、溝通能力和團隊協作能力等；提供反饋與評估：通過審閱學生的實訓報告，教師可以了解學生在實訓過程中的表現、掌握的知識技能和存在的問題，從而為學生提供有針對性的指導和建議。

4沉浸式教學考核評價方法和實施效果

沉浸式教學注重過程考核并以實訓成果為導向，采用多元化考核評價方式。實訓考核總成績為100分，由過程考核（占 20% ）、電路方案設計與論證（占 20% 、電路仿真（占 10% ）、實際制作和焊接過程（占 20% 、測試結果（占 10% ）和實訓報告撰寫（占 20% ）六部分組成。過程考核包括學生線上學習次數、預習思考題回答情況、線上資源學習數量、觀看微課或微視頻的時長等，注重對學生學習態度的考核評價。各實訓教學目標與評價方式對應關系：知識目標主要通過過程考核成績評價；能力目標主要通過電路方案設計與論證成績、電路仿真成績、實際制作和焊接過程成績、測試結果成績和實訓報告撰寫成績評價；素質目標主要通過實際制作和焊接過程成績、測試結果成績和實訓報告撰寫成績評價。以學校2022級測控專業為例，對實訓沉浸式教學達成度進行定量分析發現，實訓評價考核總成績組成中的各分項達成度比2021級均有提升，知識目標、能力目標和素質目標的達成度都在0.85以上，這表明，基于項目驅動的電工電子實訓沉浸式教學模式有助于激發學生的學習興趣，挖掘他們的潛能，調動其主動性，實踐教學效果比傳統式教學模式有明顯提高。

5 結束語

基于項目驅動的電工電子實訓沉浸式教學將知識、能力、素質有機融合，能夠培養學生解決復雜工程問題的綜合能力和高級思維，體現了教學的高階性。實訓項目本身有機整合多個知識點，其電路的設計、焊接制作、調試與檢測對低年級的大學生來說具有一定難度，體現了實訓內容的挑戰度。通過完成相關任務，學生可以獲得相應的知識和技能，并能將這些知識和技能應用到實踐中。教學過程中，通過小組合作，共享知識和經驗，激發創新和協同創新。這種新型實訓模式以學生為本，使學生在實訓教學各階段沉浸于各種教學環境中，提升了綜合知識的運用能力、工程實踐能力和創新思維，增強了工程意識和創新意識。

6 參考文獻

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