張雪輝，李華，黎霞

（河北工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院，天津 300401）

《電工與電子技術(shù)》是高等學(xué)校非電類專業(yè)本科生的必修基礎(chǔ)課，是學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)電工技術(shù)與電子技術(shù)理論的課程，具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和實(shí)踐性特點(diǎn)。而《電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》是配合該理論課開設(shè)的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，使電工學(xué)理論知識與實(shí)踐緊密結(jié)合。電工實(shí)驗(yàn)可幫助學(xué)生更好地理解電工與電子技術(shù)的理論知識，了解常用電工電子元件、設(shè)備與儀器的應(yīng)用，并引導(dǎo)學(xué)生對電路進(jìn)行建模、分析、設(shè)計(jì)與仿真，增強(qiáng)學(xué)生的工程意識，提高學(xué)生動手能力。

后疫情時(shí)代便線上授課常態(tài)化。新冠肺炎疫情期間的教學(xué)，遠(yuǎn)不止于屏幕；尤其對于實(shí)踐教學(xué)，更是面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)[1]和東南大學(xué)[2]電工與電子教學(xué)中心針對疫情進(jìn)行了混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)和遠(yuǎn)程在線實(shí)踐的研究。我校電工與電子教學(xué)中心教師集思廣益，深挖資源，巧借工具，不斷優(yōu)化電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[3～5]。

1 信息化工具助力線上教學(xué)

雨課堂是由清華大學(xué)在線教育辦公室組織研發(fā)的智慧教學(xué)工具，將教學(xué)工具巧妙融入PowerPoint 與微信，方便師生利用信息技術(shù)手段有效開展線上、線下授課與學(xué)習(xí)[6]。清華大學(xué)[7]、華北電力大學(xué)[8]及我校[9]等眾多高校的多門課程已采用雨課堂線上線下混合式教學(xué)。課前，將豐富的預(yù)習(xí)資源（文字、圖片、語音和視頻）輕松插入PPT，立即或預(yù)約發(fā)布到學(xué)生的手機(jī)端。課上，學(xué)生掃碼進(jìn)入課堂，課件即可在學(xué)生手機(jī)端同步顯示并保留，便于課下復(fù)習(xí)；教師講完一部分內(nèi)容即可借助雨課堂發(fā)送嵌入PPT 的習(xí)題，學(xué)生邊聽邊練；互動彈幕、投稿、隨機(jī)點(diǎn)名，增強(qiáng)了課堂的互動性。全面的作業(yè)題型，包括主客觀題、投票，附件作答、拍照上傳、語音回復(fù)等，滿足學(xué)生不同要求。雨課堂新試卷，題目和選擇題選項(xiàng)順序均可打亂，立即或預(yù)約發(fā)布，教師定期測試，督促學(xué)生及時(shí)進(jìn)行階段復(fù)習(xí)。作業(yè)和測試題目均可附解析，幫助學(xué)生理解、改錯(cuò)。雨課堂記錄一學(xué)期課程課前-課堂-課后的全程數(shù)據(jù)，便于教師隨時(shí)通過數(shù)據(jù)分析，不斷發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生掌握知識。

騰訊會議是由騰訊公司提供的便捷易用、高清流暢、安全可靠的云視頻會議服務(wù)，支持通過手機(jī)、電腦參加各種會議，可實(shí)時(shí)屏幕共享、語音、視頻通話，且支持本地或云錄像，已廣泛應(yīng)用于企業(yè)以及政務(wù)、金融、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域，并解鎖云簽約、云招商、云招聘、云課堂、云培訓(xùn)等場景[10]。

Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力[11]。直流電路、交流電路、模擬和數(shù)字電路均可仿真運(yùn)行。軟件中有萬用表、示波器、邏輯分析儀等多種虛擬儀器儀表，既可測量數(shù)據(jù)，又可觀察波形，且儀表數(shù)目不受限制。解決了實(shí)驗(yàn)室空間、時(shí)間和儀器數(shù)目、種類有限的問題，學(xué)生課下可小組討論，盡情享受電路仿真的樂趣，進(jìn)一步理解課堂理論知識，提高探究能力。將Multisim 仿真軟件融于電工與電子技術(shù)理論和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，有利于學(xué)生加深對電路的理解和儀器設(shè)備的使用[12～14]。

2 線上電工學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開展的方式

為了幫助學(xué)生更好地理解電路的工作原理，教師在理論授課中利用Multisim 仿真軟件在課上實(shí)時(shí)仿真，學(xué)生對軟件的功能及使用有了初步了解，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，便于線上實(shí)驗(yàn)課程的開展。

下面以電工實(shí)驗(yàn)——戴維寧定理的驗(yàn)證為例，具體介紹線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程。

2.1 雨課堂發(fā)布實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)內(nèi)容包括本次實(shí)驗(yàn)的目的、原理、設(shè)備和步驟，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室設(shè)備照片語音講解。后面有6 道測試題目，包括客觀題和主觀題，考核學(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用和理論知識的掌握情況，如電位器的三個(gè)端子如何連接、用理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路的開路電壓和等效電阻等，為實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行做好準(zhǔn)備。

圖1 雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)課件部分截圖

2.2 雨課堂發(fā)布Multisim 仿真任務(wù)

學(xué)生完成預(yù)習(xí)后，教師通過雨課堂發(fā)布仿真任務(wù)。學(xué)生兩人一組，利用Multisim 仿真軟件繪制電路圖，并按照實(shí)驗(yàn)步驟仿真、填寫表格，回答問題，雨課堂提交。圖2為教師利用雨課堂發(fā)布的仿真任務(wù)，圖3為學(xué)生通過雨課堂提交的仿真電路。

圖2 雨課堂發(fā)布的仿真任務(wù)

圖3 學(xué)生提交的仿真電路

2.3 教師批注

教師利用平板或電腦+手寫板對學(xué)生提交的仿真結(jié)果進(jìn)行批注、打分。

圖4 教師批改仿真作業(yè)

2.4 翻轉(zhuǎn)課堂

借助騰訊會議，學(xué)生分組共享屏幕，實(shí)時(shí)演示并講解仿真過程，其間不乏師生討論仿真中出現(xiàn)的問題。針對學(xué)生反映元器件不好找的情況，教師為學(xué)生演示了元件庫的分類、常用元器件和儀器儀表的位置和參數(shù)設(shè)置，并強(qiáng)調(diào)了電路圖繪制的規(guī)則，如每個(gè)電路都需要接地、導(dǎo)線盡量畫規(guī)整等。

最后，教師對本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。利用雨課堂隨機(jī)點(diǎn)名提問實(shí)際實(shí)驗(yàn)中負(fù)載阻值為零和無窮大應(yīng)該如何處理，等效電路如何連接等。針對學(xué)生預(yù)習(xí)計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路開路電壓和等效電阻存在的問題進(jìn)行講解等。

圖5 翻轉(zhuǎn)課堂，教師總結(jié)

3 結(jié)語

課題組針對目前疫情難以順利開展線下實(shí)驗(yàn)的情況，最大限度地挖掘有利于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)原理的信息化教學(xué)工具、教學(xué)方法。利用雨課堂推送實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、仿真任務(wù)，并組織利用騰訊會議翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生實(shí)時(shí)顯示并講解仿真過程，師生共同參與討論。屏幕分享討論和批改仿真作業(yè)時(shí)，教師利用手寫板進(jìn)行書寫和批注。實(shí)驗(yàn)過程中，師生用QQ 不間斷交流。騰訊會議視頻可回放，雨課堂教學(xué)資料可隨時(shí)翻看。整個(gè)實(shí)驗(yàn)下來，學(xué)生理解了電路的工作原理，掌握了儀器設(shè)備和仿真軟件的使用，同時(shí)，分析問題、解決問題的能力，語言講解能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力均有所提升。