以提高教學質量為核心的電路原理實驗改革

陳姝雨，李鴻儒，司 維，吳傳平

(東北大學 信息科學與工程學院， 遼寧 沈陽 110819)

1 問題的提出

電路原理實驗課程是我校電類專業的一門專業基礎核心實踐課程，為省級精品課，并且是獨立設課。它對于培養學生綜合運用知識的能力、實際操作的技能、分析和解決問題的能力起到重要的作用[1]。近年來，電路原理實驗教學團隊一直以提升人才培養的質量為核心，對該課程進行不斷的改革與探索。

1.1 現狀

根據多年實踐教學經驗總結，堅持“以人為本”的教學理念，培養適應社會發展所需的創新型人才。教學團隊主要從課前預習、課堂監督、課后復習和期末考試4個環節入手，進行全方位的研究與探索。

(1) 課前預習。實驗能否順利進行并達到預期效果，很大程度上取決于課前的預習。為了給學生提供更豐富的課程資源、延伸傳統教學的時空，在BB平臺構建了電路原理實驗網絡課程，它不僅實現了數字化的教學方式并構建了信息化的教學管理，還對滿足學生個性化的學習需求起到了至關重要的作用[2]。

(2) 課堂監督。實驗教學應側重于實驗的過程。課堂監督就是教師通過巡視、指導、提問等多種方式，實時掌握學生的實驗動態。通過制定標準、規范的記錄表，將學生的實驗情況記錄下來，并作為成績評定的重要依據，增加了成績的說服力。學生實驗過程中遇到的問題可以及時得到解決，確保實驗順利進行，并且還可以避免偷懶、“乘車”等現象的發生，課堂效果顯著。

(3) 課后復習。課后復習主要通過數據處理和回答思考題來體現。課堂的時間比較有限，學生沒有太多的時間進行系統的分析和研究，通過課后復習，學生可以更好地消化和吸收實驗課中所涉及的知識點，并且深入理解實際和理論之間的聯系。

(4) 期末考試。考試的引入使學生對實驗課程非常重視，提高了學生學習的積極性和主動性。學生能夠認真地做好每次實驗，而不僅僅是完成實驗。同時還促進了教師的實驗教學，督促實驗教師自覺拓寬自身知識和能力素質，提升整體水平[3]。

1.2 存在問題

實驗預習是電路原理實驗中非常重要的一個環節，實驗效果的好壞很大程度上取決于實驗預習的質量。目前，實驗預習主要是通過書寫實驗預習報告完成的，經過實踐發現這種做法重在形式，大多數學生只是盲目地“抄”報告，并沒有進行更多的研究與思考，來到實驗室后，往往不知從何下手，不能達到預習的目的[4]。

為了解決上述問題，課程團隊摒棄了原有寫預習報告的預習方式，改為預習測試。學生可以通過看書、查資料等方式進行自主、充分的預習，然后直接進行測試，只有測試通過的學生才可以進實驗室做實驗。該方法從根本上確保了學生預習的有效性。為了支持預習測試的實現，經過前期大量調研準備[5-9]，提出了一個電路原理實驗網上預習系統，學生可以在任何互聯網覆蓋的地方完成測試。

2 電路原理實驗網上預習系統設計

2.1 系統設計目標

電路原理實驗網上預習系統的使用者有實驗教師和學生，他們的身份不同，對系統的使用權限也不同。系統支持教師和學生進行用戶的注冊和登錄，并且在登錄后進行權限限制，用戶只可以進行自己權限范圍內的操作。實驗教師的主要職能為管理用戶、編輯考題并給出答案、查詢成績等；對于學生用戶來說，登錄系統后主要的任務就是答題，并且可以查詢成績。系統除了支持以上工作的完成和實施，還提供隨機產生試卷及自動判卷的功能[10]，提高了系統的自動化和靈活性。

2.2 系統開發和運行環境

系統開發和運行環境[11]:

(1) 硬件環境:普通PC服務器。

(2) 操作系統:Windows操作系統。

(3) 運行環境:使用Tomcat作為web服務器。

(4) 開發語言:Java。

(5) 開發軟件:MyEclipse。

(6) 數據庫:Mysql 5.0。

(7) 客戶端瀏覽器:IE 6.0及以上瀏覽器，或Chrome等瀏覽器。

2.3 系統的功能模塊

系統主要包括教師服務和學生服務2大模塊，其中教師服務有4大功能:用戶管理、考試管理、考題管理和成績管理；學生服務有2項功能:預習考試和成績查詢。系統功能框架如圖1所示。

2.3.1 教師服務

(1) 用戶管理。可以實現增加用戶及對已有用戶的編輯、修改和刪除功能。用戶類型有教師用戶和學生用戶。教師用戶的信息包括用戶名、密碼、姓名和工號等；學生用戶包括用戶名、密碼、姓名、專業和班級等信息。為方便管理，對于學生用戶信息的管理需要統一標準，如統一規定用學號作為用戶名，對專業和班級的輸入格式也有要求。

(2) 考試管理。考試管理即對實驗內容進行管理。電路原理實驗包括多個實驗內容，每個實驗內容都有相應的考題，所以首先要對考試進行管理。考試管理分為添加考試和考試查詢:添加考試主要包括考試的科目(實驗內容)、考試時間和考題數量；考試查詢可以實現對已有科目的開啟、關閉和刪除等操作。由于考試科目眾多，為了方便學生進行考試，對考試科目進行開啟或關閉是很有必要的。

(3) 考題管理。考題管理實現對考題的增加、修改和刪除功能。考題包括科目、題目、選項和答案4部分內容，答案的給出為自動判卷提供了依據。一般，教師給出的考題的數量要大于考試管理中的“題量”，這樣系統可以隨機產生試題，避免重復，豐富了實驗考試內容。

(4) 成績管理。可以根據科目、專業、班級等信息進行單獨查詢或者組合查詢。查詢結果信息包括學號、姓名、班級、專業、科目等。對查詢結果還可以進行導出和批量刪除等操作。

2.3.2 學生服務

(1) 預習考試。學生只能看見已開啟的考試科目，并只能參加一次考試，不能重復考試。系統可以隨機產生試卷，完成考試后，通過提交試卷功能，系統進行自動判卷并將成績保持至服務器，學生可以直接看見考試成績。

(2) 成績查詢。學生可以查詢參加過的所有科目的考試成績。學生只可以查詢，沒有任何其他操作的權限。

學生預習測試的具體流程如圖2所示。

圖2 學生預習測試的流程圖

3 系統功能界面

電路原理實驗網上預習系統簡稱“考試管理系統”，未來可以考慮與期末考試進行融合。

3.1 登錄界面

登錄界面是用戶和應用程序的交互窗口，只有當用戶輸入正確的用戶名和密碼才可以登錄到系統的主要界面，保證了系統的安全性。

3.2 用戶管理界面

用戶管理界面包括增加用戶和管理用戶。鼠標指向“用戶管理”即可顯示下級命令框，再選擇增加用戶或是管理用戶，在進行管理用戶操作時，首先要根據用戶名等信息查找到想要維護的用戶，然后再對該用戶進行刪除和修改。

3.3 考試管理界面

考試管理界面如圖3所示，包括添加考試和查詢考試。科目的開啟和關閉功能有效地控制了學生必須在指定時間內完成該科目的測試，避免了誤答的可能。

3.4 成績管理界面

成績管理界面主要實現對成績的查詢、刪除和導出到excel。教師可以根據考試名稱、專業或班級進行單一條件的查詢，或者通過信息組合進行多條件的精確搜索，查詢結果如圖4所示。

3.5 選擇考試界面

學生考試通過選擇考試界面(見圖5)來完成。具體流程見圖5中標注的數字。

(1) 選擇考試。學生只能看見已開啟的考試，點擊“參加考試”即可進入考試階段。

(2) 系統隨機產生試卷。學生開始答題，通過“上一題”“下一題”按鍵來選題，或者通過左側的數字按鍵進行快捷選題，已答題和未答題通過不同顏色的背景區別開來。

(3) 答題結束。答完最后一題，系統自動轉到提交試卷界面，可以“返回考試”進行檢查，或確認無誤后便可提交試卷。

(4) 系統自動判卷。成績和學生信息等上傳至服務器，學生當即可以看見自己的成績，考試結束，退出系統。

4 結語

本系統具有界面友好、操作簡單等特點，它不僅滿足了學生進行網上預習測試的要求，還對提高教師的工作效率和信息化管理水平具有重要作用[12]。考核不是目的，而是一種教學手段，通過預習方式的改變及系統的引入，從思想上引導學生重視實驗預習，有益于發揮學生學習的主動性，從而提升實驗教學質量，為電類專業學生后續專業實踐課程的學習夯實基礎。

圖3 考試管理界面

圖4 成績管理界面

圖5 選擇考試界面

References)

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