新冠疫情下電類基礎課程線上實驗教學探索

喬琳君

(西安航空職業技術學院 自動化工程學院, 陜西 西安 710089)

0 引言

為落實疫情期間“停課不停學”要求，2020年2月起各級院校積極開展線上教學。理論課程可以通過直播順利完成，對于旨在培養學生技能和創新意識的實驗實訓課程如何線上進行呢？筆者結合個人線上授課以來的實驗教學和在線開放課程建設應用經驗，現從線上實驗教學的教學準備、教學形式、教學設計和實施過程等問題進行探討。通過線上實驗教學發現，線上實驗授課是促進教育觀念改變、教學手段改進、教學質量提高的契機，也可以增強學生的學習興趣和主動性，提高收集、分析和處理信息的能力，為終身學習打下堅實的基礎[1]。

1 線上實驗教學準備

1.1 實驗教學資源準備

2019年已在職教云平臺建設高職電類基礎課程實驗在線課，采用校內SPOC模式，應用于我校不同專業多個班級的實驗課程教學。在線課建設后，實驗授課模式由原來的教師集中演示、學生跟著操作轉變為線上線下混合式的實驗教學模式，即學生課前線上云課堂自主學習實驗操作視頻，線下課堂上小組合作完成操作訓練，從而大大激發了學生自主探索能力，提高了實驗正確率、減少了實驗器材損耗率，同時，減少了教師在實驗課中重復指導時間。總體看，線上線下混合式實驗教學效果優于傳統實驗教學模式。

2020年3月，為滿足更多高職院校線上實驗教學需要，在職教云MOOC平臺建設高職電類基礎課程實驗在線開放課，課程構架與原SPOC課程基本相同，如圖1所示。

按內容深度分為電氣類專業常用仿真軟件使用方法、基礎驗證性實驗和綜合應用性實驗三大梯進式模塊；按課程類型分為“電工基礎”、“電子技術”、“電機運行維護與故障處理”和“檢測與傳感器技術”四大課程模塊；按實驗操作方式分為仿真模擬和實操訓練兩種類型。每個模塊包含對應的操作視頻、課件、實驗報告等資源，每個模塊有對應的作業和測驗，作業以附件形式上傳實驗操作視頻，以檢驗學生是否完成實驗和完成質量。目前選課人數282人，選課單位19個，日志總數6 923次。高職電類基礎課程實驗在線課的開設，為疫情期間學生的實驗學習提供了豐富多樣的學習資源，實現不同地域學生線上自主學習。

1.2 實驗器材準備

“電子技術”和“檢測與傳感器技術”等課程是高職電氣自動化技術專業開設的專業基礎課程，均具有較強的實踐性，為保證學生線上學習時操作技能得到同步訓練，根據課程標準中開設的實驗內容，在淘寶選擇相應的電路套件，將電路鏈接發給學生，學生自己在家下單，老師完成代付，這樣保證學生人人有實驗器材，人人在家動手實驗。如電子技術課程為學生代付整流電路、單管放大電路、集成運放電路、門電路功能驗證電路、三人表決器和計數器驗證電路等電路套件及配套的面包板、萬能板和導線等；傳感器課程為學生代付光控路燈電路、溫度上下限報警電路、酒精濃度檢測電路、紅外感應開關電路、土壤濕度檢測電路和金屬檢測電路等電路套件和輔助實驗材料。同時，課前調查學生居家實驗條件，有焊接工具的同學選擇印制好的PCB板或萬能板+電路套件，進行焊接調試；無工具的同學選擇面包板+電路套件，進行插裝調試。

圖1 MOOC資源圖

1.3 電子實驗報告設計

在實踐類課程中要求學生撰寫實驗報告的目的主要是為了借此提高學生的科技寫作能力和數據記錄、分析能力[2]。線下授課時會給學生發放紙質的實驗報告填寫，提交后教師批改登記。線上實驗課程如何完成實驗報告的填寫、批閱呢？筆者嘗試在職教云云課堂教學平臺制作電子實驗報告，具體做法為：首先在云課堂課程的題庫欄目按照紙質實驗報告的板塊添加“實驗名稱、實驗目的、實驗器材、實驗原理與步驟、實驗數據、心得體會”6個題目，其中“實驗名稱、實驗目的”選擇主觀性填空題題型，“實驗器材、實驗原理與步驟、實驗數據、心得體會”選擇問答題型，學生可以直接手動輸入填寫，可以以視頻、圖片、文檔的附件形式上傳，如圖2所示。

然后添加作業，從題庫中選擇手動出題，設置一套以實驗報告為內容的作業。最后設置啟用，設置需要提交作業的班級和時間，學生端即可接收到此實驗報告作業，實驗完成后按要求提交。此電子實驗報告的設置既保證學生及時對實驗內容的整理，加深理論知識的學習，又實現了學生資料的在線收集、批閱和成績統計，為教師的教學分析提供第一手數據。

圖2 實驗報告

1.4 在線實驗考核設計

單次實驗成績由個人課前預習電路搭建調試、課中小組展示和個人實驗報告3個板塊構成。課前部分成績和實驗報告通過MOOC平臺自動生成，課中作品展示環節通過創建的在線多維評價表，實時在線對學生作品評價。力爭實現對學生的全方位考核，避免成績評定的局限性，能夠有效提升成績評定的合理性和公正性[3]。

具體實施辦法為應用EXCEL數據處理計算功能和WPS多人協作編輯模式，在微信群中實時在線、師生多維、快速評價學生作品。該評價方式相對于傳統評價方式客觀高效，可以快速實現小組自評、組間互評、教師評價三維評價，有利于促進組間互動，相互取長補短；可以減少教師成績匯總工作量；可以輕松實現課課有評價，更加關注學習全過程，有效督促學生學習。

2 教學形式

結合人才培養目標、課程特點和高職學生學習興趣，“電子技術”和“檢測與傳感器技術”課程在理論講解學習的基礎上，采用“實物展示(操作)+仿真展示(操作)”線上實驗授課模式。 實物(操作)展示實物和仿真訓練具體實施過程為：開課前給每個學生代付實驗材料，同時調查班級學生的電腦個數，依據電腦個數和學生動手能力強弱對學生合理分組，3-4人一組，確保每組保證一臺電腦，給學生推送Multisim和Proteus仿真軟件包和軟件使用方法。仿真訓練時，“電子技術”課程推薦學生選用手機仿真軟件EveryCircuit和Multisim手機在線版，有電腦條件的同學可選用Multisim電腦版和Proteus軟件；“檢測與傳感器技術”課程推薦學生使用Multisim電腦版和Proteus軟件，為后續專業課程單片機技術與實踐做好鋪墊。

新課前一周對學生布置實操訓練項目和仿真訓練項目，小組間線上討論完成，上課時理論講解后學生在線展示個人或小組作品。“實物展示(操作)+仿真展示(操作)”的線上實驗教學模式，實現了鞏固理論學習的同時，保證實驗教學內容的同步進行。該線上實驗模式保證學生在家學習的情況下，依然課課有電路模型產出[4]，激發學生學習內生動力。保證疫情期間學生操作訓練不掉線的情況下，提升學生的實踐能力、極大促進學生學習興趣和積極性。學生課后反映個人獨立完成電路的安裝調試排故后，加強了對理論知識的理解，教學效果良好。

3 課堂設計與實施

好的課堂設計是有序開展課堂活動，課堂實施有效的前提條件。相對于學生在校期間的線上MOOC預習+線下實驗室實操的實驗教學模式，全線上實驗教學更多地要求學生課前完成MOOC學習和電路模型的搭建調試，課中才能順利開展小組展示活動，才能保證實驗課堂有效。因此，授課前做好精細的教學設計，保證線上實驗課程的順利開展。以2個課時的1個實驗項目為例，教學設計，如圖3所示。

教學實踐發現，實際線上授課基本能與課前設計的教學活動保持一致，獲得預期實驗效果。另外發現，學生可以課前對電子實驗報告進行預填寫，課中根據完善后的實驗模型和實驗總結再次糾錯，學生對實驗內容和原理的理解更加深刻。

圖3 教學設計實施流程

4 教學效果

本次線上實驗授課班級和課程分別為19級工業過程自動化技術專業的電子技術及實踐課程和18級電氣自動化技術專業的檢測與傳感器技術課程。學生實操訓練參與度100%，仿真實驗因學生選擇軟件不同手機仿真訓練參與率100%，電腦仿真訓練參與率60%，較之前線下授課時受實驗設備所限學生參與率大幅提升。通過學生課堂在線展示看出，學生基本能掌握電子電路的裝調方法。學生電子實驗報告提交率100%，但存在個別復制現象。整體看，在達成實驗教學目標的基礎上，學生實驗技能鍛煉的同時，學生通過課前查資料提升了信息檢索能力；通過小組線上討論、在家請教長輩等學習方式增強了溝通能力；通過提交電子實驗報告中實驗步驟等環節的視頻附件，提高了視頻制作剪輯能力。同時，學生對實驗不斷地調試、對電路的優化改進、對視頻的剪輯完美追求，也鍛煉了學生做事精益求精的態度。

5 總結

通過探索虛實結合的實驗教學模式，充分發揮優質實驗教學資源的作用，增強學生實踐能力的培養[5]。“實物展示(操作)+仿真展示(操作)”虛實結合、人人動手的線上實驗教學模式，保證了疫情期間實驗同步進行，基本達成實驗教學目標。同時，為其他課程的線上實驗教學提供一定的借鑒。