胡秋月 胡宗舉

摘 要：文章介紹了一種遠(yuǎn)程“真”實驗管理平臺，提出了一種多維度線上實驗教學(xué)模式。該平臺解決了電子技術(shù)實驗時間和空間上的限制，彌補了虛擬仿真實驗欠缺“真實感”的問題，提高了教師實驗管理效率，同時為學(xué)員提供了更個性化的糾錯輔導(dǎo)和更科學(xué)的實驗效果評價。多維度的線上教學(xué)模式，靈活調(diào)整教學(xué)方法，更好地培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力和提升學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù);線上實驗;實驗管理

0 引言

電子技術(shù)類課程作為理工科類的專業(yè)背景課，分為理論和實驗兩個模塊，其中實驗?zāi)K占1/3的比重，是電子技術(shù)類課程教學(xué)不可或缺的部分。很多電子技術(shù)實驗教學(xué)開始借助電腦、手機(jī)仿真軟件、線上仿真實踐平臺等開展線上實驗教學(xué)探索。實踐發(fā)現(xiàn)依托仿真軟件和平臺的實驗教學(xué)在理論驗證、仿真設(shè)計等環(huán)節(jié)展現(xiàn)出線下實驗無可比擬的優(yōu)勢，但是學(xué)員由于無法走進(jìn)實驗室觸摸真實的儀器儀表和元器件，從而欠缺真實“做實驗”的感受[1]。為此，電子技術(shù)教員嘗試使用一種虛實結(jié)合的在線實驗平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程全“真”硬件實驗。

該實驗平臺同時具備較完善的遠(yuǎn)程實驗管理系統(tǒng)，支持預(yù)習(xí)檢測，實驗過程數(shù)據(jù)采集、實驗評價等全過程管理。方便教員結(jié)合該實驗平臺和騰訊直播、微信、QQ等線上媒介，多維度實施線上實驗教學(xué)。

1 線上教學(xué)平臺

1.1 易星標(biāo)實驗平臺

平臺以核心硬件為實體，學(xué)員可以在實驗室外具備網(wǎng)絡(luò)條件的任何地方，通過計算機(jī)遠(yuǎn)程操控實驗平臺上的實物電路和測量儀表，實現(xiàn)如在現(xiàn)場操作一樣的電路元件調(diào)整效果和測量結(jié)果。后臺可采集實驗過程數(shù)據(jù)存入學(xué)員賬號，構(gòu)建基于實踐過程的數(shù)據(jù)采集及評價體系。

1.1.1? ELF-BOX在線“真”實驗

ELF-BOX 提供智能硬件平臺，在此硬件平臺上插入電阻、電容、三極管等元器件，配套的軟件系統(tǒng)會在PC或者其他顯示終端自動識別元器件種類及相關(guān)參數(shù);在軟件上進(jìn)行電路連接后可以將命令發(fā)送到硬件平臺;硬件平臺實現(xiàn)現(xiàn)實電路自動連接。因為元器件為真實物理器件、測試儀器為真實臺式儀器、搭建的電路為真實連接關(guān)系，所以測試結(jié)果和現(xiàn)場測試結(jié)果是一樣的。還能通過攝像頭一鍵調(diào)用并觀測單元電路、示波器、信號源界面，增加線下實驗的現(xiàn)場真實感。

1.1.2? ELF-LAB遠(yuǎn)程實驗管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)具有學(xué)員信息管理、實驗項目管理、預(yù)習(xí)檢測、過程管理、實驗評價等多個功能。教師可現(xiàn)場設(shè)置監(jiān)測點、靈活調(diào)整實驗內(nèi)容、發(fā)布實驗任務(wù)、在線批改實驗報告等，學(xué)員可一鍵提取實驗數(shù)據(jù)、電路圖，并在模板上線上完成實驗報告，提交意見建議。

平臺對于實驗過程中每一步的操作時間都進(jìn)行采集，提交次數(shù)、準(zhǔn)確率可以在后臺根據(jù)提交的過程數(shù)據(jù)按一定的算法定時進(jìn)行計算后更新。還能在海量學(xué)情大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過挖掘和篩選，獲得滿足不同教學(xué)觀測視角所需的分析結(jié)果。該系統(tǒng)為教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)提供大數(shù)據(jù)支撐和閉環(huán)管理系統(tǒng)。

1.2 騰訊會議

將原本的線下課堂教學(xué)形式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)，主要依托騰訊會議進(jìn)行。通過線上視頻教學(xué)，完成實驗平臺使用方法、實驗儀器使用規(guī)范、實驗內(nèi)容、實驗細(xì)節(jié)、注意事項等內(nèi)容的講解，并進(jìn)行操作演示、在線互動、集中答疑等教學(xué)活動。

2 線上實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)實驗教學(xué)一般分為課前預(yù)習(xí)、課堂實踐和課后報告3個環(huán)節(jié)。本線上實驗的教學(xué)過程是一個閉環(huán)系統(tǒng)，主要流程如下：

2.1? 課前預(yù)習(xí)

學(xué)員要想能夠在課堂上較好的完成實驗，課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)十分重要。該實驗平臺內(nèi)置了電子技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)知識內(nèi)容，學(xué)員可隨時隨地進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是學(xué)員利用課余時間完成預(yù)習(xí)內(nèi)容，由教師檢查預(yù)習(xí)完成情況，由于缺乏有效的引導(dǎo)和監(jiān)督，學(xué)員存在應(yīng)付、抄襲等現(xiàn)象，影響了實驗教學(xué)效果[2]。該線上教學(xué)平臺內(nèi)置強制預(yù)習(xí)機(jī)制，預(yù)習(xí)達(dá)標(biāo)后試驗臺自動上電，否則不允許做實驗。教師可清楚監(jiān)控預(yù)習(xí)效果，把預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)落到實處。

2.2? 線上教學(xué)

線上教學(xué)通過騰訊會議進(jìn)行教學(xué)互動。教師課上講解實驗內(nèi)容、操作演示，并與學(xué)員互動提問，增強學(xué)員課堂參與度，保證教學(xué)效果。通過學(xué)情分析、問卷調(diào)查等掌握學(xué)員實驗過程中的共性問題，進(jìn)行集中答疑。引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行優(yōu)秀實驗案例講解展示，培養(yǎng)學(xué)員綜合素質(zhì)的同時，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣。

2.3 實施實驗

學(xué)員進(jìn)行入ELF-BOX系統(tǒng)后開始獨立完成實驗操作。實驗前先選擇實驗臺，遠(yuǎn)程系統(tǒng)提供多個實驗臺，學(xué)員可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控所選實驗臺上的實物電路和測量儀，進(jìn)行元器件的選擇、電路的搭建、參數(shù)調(diào)試和測量數(shù)據(jù)。還可以通過攝像頭遠(yuǎn)程觀測波形變化。實驗過程中，實時采集過程數(shù)據(jù)，現(xiàn)場給予學(xué)員錯誤提醒，改善了線下實驗教員無法個性輔導(dǎo)的問題[3-4]。

2.4 報告和評價

實驗操作結(jié)束后，學(xué)員可以在線編寫實驗報告。后臺不但能截取所搭建的實驗電路圖，還能一鍵提取全套測試儀器實驗數(shù)據(jù)，既節(jié)省了學(xué)員時間，又保證了實驗數(shù)據(jù)的真實性。教師進(jìn)入平臺在線批閱實驗報告，查看學(xué)員實驗完成情況。傳統(tǒng)線下實驗教學(xué)難以監(jiān)控過程，往往只能以最終的實驗數(shù)據(jù)是否正確作為實驗學(xué)習(xí)效果的評價依據(jù)[5]。而該線上實驗系統(tǒng)，可以通過現(xiàn)場操作分?jǐn)?shù)、系統(tǒng)自動診定分?jǐn)?shù)等多個維度，科學(xué)客觀評定學(xué)員在實驗中的表現(xiàn)。

2.5 信息反饋

教師通過系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)的分析與評估以及學(xué)員反饋的意見和建議，診斷教學(xué)設(shè)計存在的問題，不斷優(yōu)化實驗內(nèi)容。學(xué)員可以根據(jù)系統(tǒng)推送的助學(xué)信息，了解自身的不足，較強學(xué)習(xí)，完成系統(tǒng)針對薄弱環(huán)節(jié)推送的附加學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3 線上實驗教學(xué)模式

運用騰訊視頻、微信、QQ等工具結(jié)合遠(yuǎn)程實驗平臺，構(gòu)建多維度線上實驗教學(xué)。通過QQ、微信等建立交流小組，隨時隨地互動交流;課上除了進(jìn)行實驗內(nèi)容講解外，還可根據(jù)學(xué)員實驗情況開展優(yōu)秀案例展示、集中答疑等教學(xué)活動;課下學(xué)員自主完成實驗，線上提交實驗報告，教師進(jìn)行批閱和成績評定。

3.1 遠(yuǎn)程“真”實驗

不同于虛擬仿真軟件，采用的是遠(yuǎn)程“真實”的實驗系統(tǒng)，學(xué)員可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制真實的器件、搭建真實的電路、控制真實的試驗儀器儀表，觀測到真實的儀表波形獲得真實“做實驗”的感受。

3.2 高實驗管理水平和工作效率

傳統(tǒng)的實驗主要依靠教師人力實施過程管理，效率低、效果差。實驗過程中教師要承擔(dān)整個班級的預(yù)習(xí)監(jiān)督、糾錯、輔導(dǎo)、安全管理、實驗數(shù)據(jù)審核、驗收等工作，整個過程教師常常感到心有余而力不足。該系統(tǒng)可自動進(jìn)行預(yù)習(xí)檢測，實時采集實驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)場給予學(xué)員錯誤提醒，在提供更有效的實驗管控的同時，減輕了教師的負(fù)擔(dān)。同時，系統(tǒng)提供課程管理、學(xué)員信息管理、線上報告、報告評閱、學(xué)情分析等一系列功能，囊括了幾乎所有的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，使得實驗教學(xué)管理更加高效。

3.3 大數(shù)據(jù)和閉環(huán)管理，提升教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)是相長的，學(xué)員和課程都需要持續(xù)改進(jìn)。學(xué)員個體在學(xué)習(xí)中及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略，才能提高學(xué)習(xí)效率;課程內(nèi)容和教學(xué)方法要及時優(yōu)化，才能取得好的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的實驗預(yù)習(xí)、實驗操作及提交報告都是單向、開環(huán)的過程。而該系統(tǒng)把教學(xué)設(shè)計、過程管理、效果分析與反饋等環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)起來，形成自我完善機(jī)制。分析反饋主要通過在海量學(xué)情大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，挖掘篩選，自動將不同觀測視角的分析結(jié)果分別推送給學(xué)員和教員，實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、分析及應(yīng)用的閉環(huán)。

3.4 線上教學(xué)，提高學(xué)員興趣

線上教學(xué)提供了豐富的教學(xué)資源和便捷的交流平臺，使得師生之間、學(xué)員之間能夠隨時隨地互動討論和分享經(jīng)驗，縮短了師生之間的距離，學(xué)員也表現(xiàn)出了更高的活力和交流意愿，在實驗中也有了更高的參與感，能更好地的助力理論知識的理解吸收。

4 ? 結(jié)語

本文利用易星標(biāo)實驗實施和管理平臺，結(jié)合各種線上交流平臺，多維度實施線上實驗教學(xué)，讓學(xué)員在教師的引導(dǎo)下，自主學(xué)習(xí)、自主完成實驗，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。探索出了一條電子技術(shù)線上實驗的新途徑，不僅能夠讓學(xué)員體驗線下“真實”做實驗的感受，還能提供比下線實驗更高效的實驗管理，更個性化的糾錯輔導(dǎo)和更科學(xué)的實驗效果評價。

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（編輯 何 琳）