谈疫情电类基础课程线上实验教学

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摘要：实验教学在高职教学中占有举足轻重的地位。以疫情期间“电子技术及实践”和“检测与传感器技术”课程为例，介绍了线上实验教学前期的准备工作，探索了线上实验教学的教学新形式、教学设计、实施过程等内容，实现了线上理论实验教学同步进行的效果，为同类课程的线上实验教学提供一定的参考价值。

关键词：线上教学；MOOC；电子实验报告；Multisim；Proteus

引言

为落实疫情期间“停课不停学”要求，2020年2月起各级院校积极开展线上教学。理论课程可以通过直播顺利完成，对于旨在培养学生技能和创新意识的实验实训课程如何线上进行呢？笔者结合个人线上授课以来的实验教学和在线开放课程建设应用经验，现从线上实验教学的教学准备、教学形式、教学设计和实施过程等问题进行探讨。通过线上实验教学发现，线上实验授课是促进教育观念改变、教学手段改进、教学质量提高的契机，也可以增强学生的学习兴趣和主动性，提高收集、分析和处理信息的能力，为终身学习打下坚实的基础［1］。

1线上实验教学准备

1．1实验教学资源准备

2019年已在职教云平台建设高职电类基础课程实验在线课，采用校内SPOC模式，应用于我校不同专业多个班级的实验课程教学。在线课建设后，实验授课模式由原来的教师集中演示、学生跟着操作转变为线上线下混合式的实验教学模式，即学生课前线上云课堂自主学习实验操作视频，线下课堂上小组合作完成操作训练，从而大大激发了学生自主探索能力，提高了实验正确率、减少了实验器材损耗率，同时，减少了教师在实验课中重复指导时间。总体看，线上线下混合式实验教学效果优于传统实验教学模式。2020年3月，为满足更多高职院校线上实验教学需要，在职教云MOOC平台建设高职电类基础课程实验在线开放课，课程构架与原SPOC课程基本相同，如图1所示。按内容深度分为电气类专业常用仿真软件使用方法、基础验证性实验和综合应用性实验三大梯进式模块；按课程类型分为“电工基础”、“电子技术”、“电机运行维护与故障处理”和“检测与传感器技术”四大课程模块；按实验操作方式分为仿真模拟和实操训练两种类型。每个模块包含对应的操作视频、课件、实验报告等资源，每个模块有对应的作业和测验，作业以附件形式上传实验操作视频，以检验学生是否完成实验和完成质量。目前选课人数282人，选课单位19个，日志总数6923次。高职电类基础课程实验在线课的开设，为疫情期间学生的实验学习提供了丰富多样的学习资源，实现不同地域学生线上自主学习。

1．2实验器材准备

“电子技术”和“检测与传感器技术”等课程是高职电气自动化技术专业开设的专业基础课程，均具有较强的实践性，为保证学生线上学习时操作技能得到同步训练，根据课程标准中开设的实验内容，在淘宝选择相应的电路套件，将电路链接发给学生，学生自己在家下单，老师完成代付，这样保证学生人人有实验器材，人人在家动手实验。如电子技术课程为学生代付整流电路、单管放大电路、集成运放电路、门电路功能验证电路、三人表决器和计数器验证电路等电路套件及配套的面包板、万能板和导线等；传感器课程为学生代付光控路灯电路、温度上下限报警电路、酒精浓度检测电路、红外感应开关电路、土壤湿度检测电路和金属检测电路等电路套件和辅助实验材料。同时，课前调查学生居家实验条件，有焊接工具的同学选择印制好的PCB板或万能板＋电路套件，进行焊接调试；无工具的同学选择面包板＋电路套件，进行插装调试。

1．3电子实验报告设计

在实践类课程中要求学生撰写实验报告的目的主要是为了借此提高学生的科技写作能力和数据记录、分析能力［2］。线下授课时会给学生发放纸质的实验报告填写，提交后教师批改登记。线上实验课程如何完成实验报告的填写、批阅呢？笔者尝试在职教云云课堂教学平台制作电子实验报告，具体做法为：首先在云课堂课程的题库栏目按照纸质实验报告的板块添加“实验名称、实验目的、实验器材、实验原理与步骤、实验数据、心得体会”6个题目，其中“实验名称、实验目的”选择主观性填空题题型，“实验器材、实验原理与步骤、实验数据、心得体会”选择问答题型，学生可以直接手动输入填写，可以以视频、图片、文档的附件形式上传，如图2所示。然后添加作业，从题库中选择手动出题，设置一套以实验报告为内容的作业。最后设置启用，设置需要提交作业的班级和时间，学生端即可接收到此实验报告作业，实验完成后按要求提交。此电子实验报告的设置既保证学生及时对实验内容的整理，加深理论知识的学习，又实现了学生资料的在线收集、批阅和成绩统计，为教师的教学分析提供第一手数据。

1．4在线实验考核设计

单次实验成绩由个人课前预习电路搭建调试、课中小组展示和个人实验报告3个板块构成。课前部分成绩和实验报告通过MOOC平台自动生成，课中作品展示环节通过创建的在线多维评价表，实时在线对学生作品评价。力争实现对学生的全方位考核，避免成绩评定的局限性，能够有效提升成绩评定的合理性和公正性［3］。具体实施办法为应用EXCEL数据处理计算功能和WPS多人协作编辑模式，在微信群中实时在线、师生多维、快速评价学生作品。该评价方式相对于传统评价方式客观高效，可以快速实现小组自评、组间互评、教师评价三维评价，有利于促进组间互动，相互取长补短；可以减少教师成绩汇总工作量；可以轻松实现课课有评价，更加关注学习全过程，有效督促学生学习。

2教学形式

结合人才培养目标、课程特点和高职学生学习兴趣，“电子技术”和“检测与传感器技术”课程在理论讲解学习的基础上，采用“实物展示（操作）＋仿真展示（操作）”线上实验授课模式。实物（操作）展示实物和仿真训练具体实施过程为：开课前给每个学生代付实验材料，同时调查班级学生的电脑个数，依据电脑个数和学生动手能力强弱对学生合理分组，3－4人一组，确保每组保证一台电脑，给学生推送Multisim和Proteus仿真软件包和软件使用方法。仿真训练时，“电子技术”课程推荐学生选用手机仿真软件EveryCircuit和Multi－sim手机在线版，有电脑条件的同学可选用Multisim电脑版和Proteus软件；“检测与传感器技术”课程推荐学生使用Multisim电脑版和Proteus软件，为后续专业课程单片机技术与实践做好铺垫。新课前一周对学生布置实操训练项目和仿真训练项目，小组间线上讨论完成，上课时理论讲解后学生在线展示个人或小组作品。“实物展示（操作）＋仿真展示（操作）”的线上实验教学模式，实现了巩固理论学习的同时，保证实验教学内容的同步进行。该线上实验模式保证学生在家学习的情况下，依然课课有电路模型产出［4］，激发学生学习内生动力。保证疫情期间学生操作训练不掉线的情况下，提升学生的实践能力、极大促进学生学习兴趣和积极性。学生课后反映个人独立完成电路的安装调试排故后，加强了对理论知识的理解，教学效果良好。

3课堂设计与实施

好的课堂设计是有序开展课堂活动，课堂实施有效的前提条件。相对于学生在校期间的线上MOOC预习＋线下实验室实操的实验教学模式，全线上实验教学更多地要求学生课前完成MOOC学习和电路模型的搭建调试，课中才能顺利开展小组展示活动，才能保证实验课堂有效。因此，授课前做好精细的教学设计，保证线上实验课程的顺利开展。以2个课时的1个实验项目为例，教学设计，如图3所示。教学实践发现，实际线上授课基本能与课前设计的教学活动保持一致，获得预期实验效果。另外发现，学生可以课前对电子实验报告进行预填写，课中根据完善后的实验模型和实验总结再次纠错，学生对实验内容和原理的理解更加深刻。

4教学效果

本次线上实验授课班级和课程分别为19级工业过程自动化技术专业的电子技术及实践课程和18级电气自动化技术专业的检测与传感器技术课程。学生实操训练参与度100％，仿真实验因学生选择软件不同手机仿真训练参与率100％，电脑仿真训练参与率60％，较之前线下授课时受实验设备所限学生参与率大幅提升。通过学生课堂在线展示看出，学生基本能掌握电子电路的装调方法。学生电子实验报告提交率100％，但存在个别复制现象。整体看，在达成实验教学目标的基础上，学生实验技能锻炼的同时，学生通过课前查资料提升了信息检索能力；通过小组线上讨论、在家请教长辈等学习方式增强了沟通能力；通过提交电子实验报告中实验步骤等环节的视频附件，提高了视频制作剪辑能力。同时，学生对实验不断地调试、对电路的优化改进、对视频的剪辑完美追求，也锻炼了学生做事精益求精的态度。

5总结

通过探索虚实结合的实验教学模式，充分发挥优质实验教学资源的作用，增强学生实践能力的培养［5］。“实物展示（操作）＋仿真展示（操作）”虚实结合、人人动手的线上实验教学模式，保证了疫情期间实验同步进行，基本达成实验教学目标。同时，为其他课程的线上实验教学提供一定的借鉴。

参考文献

［1］申文竹，王斌，易锋，等．材料成型数字化虚拟实验教学探索［J］．实验科学与技术，2017，15（6）：155－158．

［2］白洪亮，周汉杰，惠煌，等．一种在线通用物理实验报告系统的设计与实现［J］．实验室研究与探索，2019，38（12）：169－172．

［3］徐伟，陈勇，艾伟清，等．“三电”实验课程教学探索与实践［J］．实验科学与技术，2019，17（3）：108－111．

［4］白恩健，王直杰，张义红．以产出为导向的电子信息与电气工程类专业项目驱动教学改革［J］．高教学刊，2019（14）：133－135．

［5］邵冰莓，刘展．“肺炎”疫情环境下实验教学形式多样化的运用［J］．力学与实践，2020，42（1）：80－84．

作者：乔琳君 单位：西安航空职业技术学院