石興華 文 斯

（昆明理工大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 云南昆明 650500）

2020 年國(guó)家發(fā)改委等多部門明確指出“構(gòu)建線上線下教育常態(tài)化融合發(fā)展機(jī)制，形成良性互動(dòng)格局[1]”，可見線上線下融合是教學(xué)改革和發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)。

本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與高校理論教學(xué)相結(jié)合，一方面增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高動(dòng)手實(shí)踐能力；另一方面提高學(xué)生科研創(chuàng)新的能力，提高分析研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。電子類實(shí)驗(yàn)課程如《電路分析基礎(chǔ)》《模擬電子電路》《數(shù)字電路系統(tǒng)》是電子信息類專業(yè)的“基石”課，也是后續(xù)課程的“搭橋課”，具有較強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性。實(shí)驗(yàn)課程教好，既能加深學(xué)生對(duì)理論的理解和掌握，又能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。

我校爭(zhēng)創(chuàng)雙一流高校之際，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新卓越人才、推動(dòng)一流專業(yè)的建設(shè)起到了奠基的重要作用。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

在2019 年以前電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)為主，教學(xué)一般分為課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)踐和課后報(bào)告三個(gè)環(huán)節(jié)。例如模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)在大二上學(xué)期開設(shè)，共16 學(xué)時(shí)，6 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本上是2 個(gè)學(xué)時(shí)左右。學(xué)生在課前按照實(shí)驗(yàn)教師要求完成預(yù)習(xí)報(bào)告，課堂上老師先講解后學(xué)生再動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，課后再完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種傳統(tǒng)教學(xué)方式存在明顯的不足[2]：1.預(yù)習(xí)不充分，被動(dòng)地抄完實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。缺乏有效的引導(dǎo)和監(jiān)督手段，學(xué)生往往存在應(yīng)付、抄襲現(xiàn)象，直接影響了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。2.課堂上教師先對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及難點(diǎn)進(jìn)行講解，現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械地完成電路的連線工作，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的主動(dòng)思考。3.缺少有效的交流平臺(tái)。師生之間交流主要是在課堂上進(jìn)行。但課堂上教師既要講解實(shí)驗(yàn)，又要幫助學(xué)生解決問(wèn)題，還要檢查每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況，幾乎沒(méi)有時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行交流討論。4.考核評(píng)價(jià)方式不夠全面、合理，主要是由實(shí)驗(yàn)報(bào)告和操作決定實(shí)驗(yàn)成績(jī)，不很科學(xué)。

二、構(gòu)建線上、線下課程平臺(tái)

電信實(shí)驗(yàn)室電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷研討，按照線上線下混合式的內(nèi)涵[3]，從電子類實(shí)驗(yàn)課程著重建設(shè)的四點(diǎn)出發(fā)，構(gòu)建線上線下教學(xué)平臺(tái)，提升教學(xué)質(zhì)量。（1）如何使理論與實(shí)踐深度融合，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力；（2）如何使線上線下教學(xué)有效銜接；（3）如何以學(xué)生為主體，達(dá)到深度的雙向互動(dòng)；（4）如何恰當(dāng)?shù)厝谌胨颊?，進(jìn)行價(jià)值引領(lǐng)。

（一）線上平臺(tái)資源建設(shè)

根據(jù)多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)及學(xué)習(xí)規(guī)律，保障線上線下學(xué)習(xí)的無(wú)縫對(duì)接，以學(xué)生為中心，依托超星、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)制作了適合我校學(xué)生的“模擬電子電路實(shí)驗(yàn)”“數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)”等在線教學(xué)內(nèi)容。在線內(nèi)容涵蓋了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)電路及原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、總結(jié)分析思考五大塊內(nèi)容。通過(guò)老師的視頻講解、PPT 展示，引導(dǎo)學(xué)生充分預(yù)習(xí)，在理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，熟悉實(shí)驗(yàn)操作。如圖1、2 所示超星和雨課堂的部分教學(xué)內(nèi)容。

圖1 超星平臺(tái)模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

圖2 雨課堂數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

（二）線下統(tǒng)一測(cè)試平臺(tái)建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室結(jié)合線上教學(xué)內(nèi)容，搭建線下統(tǒng)一測(cè)試平臺(tái)如圖3所示，摒棄原有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的固定操作，改為自主使用元器件設(shè)計(jì)電路、PBL 項(xiàng)目制學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生分析解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生可在統(tǒng)一測(cè)試平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)的觀察、記錄、分析等。

圖3 統(tǒng)一測(cè)評(píng)平臺(tái)

三、線上線下融合課程思政的教學(xué)體系

（一）課堂教學(xué)融入課程思政元素

在電子類實(shí)驗(yàn)課程的線上線下教學(xué)中，適時(shí)融入課程思政，積極引導(dǎo)學(xué)生樹立家國(guó)情懷，激發(fā)同學(xué)們的愛(ài)國(guó)熱情。例如在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)啟發(fā)學(xué)生思考，現(xiàn)在國(guó)家在集成電路、半導(dǎo)體器件等方面取得了哪些成就，應(yīng)用在哪些領(lǐng)域，哪些行業(yè)目前受到國(guó)外的壓制，如何打破壁壘等。要靠在座的各位同學(xué)在校期間把專業(yè)基礎(chǔ)打牢，能力培養(yǎng)好，將來(lái)自主研發(fā)，為國(guó)家科技發(fā)展和智能制造業(yè)貢獻(xiàn)力量。

（二）構(gòu)建線上線下融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

以模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)為例，線上和線下融合式教學(xué)設(shè)計(jì)如表1 所示。該教學(xué)設(shè)計(jì)主要圍繞基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)1-4、綜合性實(shí)驗(yàn)5、6 和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)7 大內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)線上平臺(tái)的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并在Multisim 仿真軟件上完成仿真報(bào)告；線下到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，教師采用多種教學(xué)方法啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。學(xué)生可課后在線上隨時(shí)和教師展開討論。

表1 模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)“線上線下融合式教學(xué)設(shè)計(jì)”

（三）教學(xué)過(guò)程

整個(gè)教學(xué)過(guò)程如圖4 所示，將三個(gè)階段（課前預(yù)習(xí)、課中內(nèi)化、課后鞏固）有效銜接，實(shí)現(xiàn)線上線下融合。

圖4 線上線下教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.課程預(yù)習(xí)實(shí)現(xiàn)線上自學(xué)和虛擬仿真自學(xué)模式[4]。學(xué)生自學(xué)線上平臺(tái)的內(nèi)容，并使用這種Multisim 軟件進(jìn)行原理電路圖的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目準(zhǔn)備、仿真實(shí)施完成仿真和預(yù)習(xí)報(bào)告。該預(yù)習(xí)模式不僅可以達(dá)到傳統(tǒng)項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)目標(biāo)，而且可以拓展學(xué)生的參與面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，有助于開展個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，具有靈活的擴(kuò)展性和推廣性，達(dá)到傳統(tǒng)儀器及實(shí)驗(yàn)室無(wú)法比擬的效果。近幾年的實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用該教學(xué)模式非常適合“研究、創(chuàng)新應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)下的電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，又將理論知識(shí)加以應(yīng)用，有助于學(xué)生形成有效的知識(shí)體系，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的課堂參與度。如圖5 所示，學(xué)生優(yōu)秀的仿真報(bào)告。

圖5 優(yōu)秀的仿真報(bào)告

2.課堂教學(xué)采用線上線下混合式教學(xué)模式[5]。教師采用多種教學(xué)方法，如問(wèn)題導(dǎo)向法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、研討等，引導(dǎo)學(xué)生“自主式、討論式”學(xué)習(xí)；學(xué)生采用多種學(xué)習(xí)方法如學(xué)思結(jié)合法、參與互動(dòng)法、合作學(xué)習(xí)法等互相滲透；例如在講解集成運(yùn)算放大器這一章時(shí)，老師提問(wèn)“如何實(shí)現(xiàn)方波信號(hào)輸出三角波？”，學(xué)生思考“集成運(yùn)放微積分電路”的工作原理，自主設(shè)計(jì)積分電路，在萬(wàn)能板上自主使用分立元件搭建，之后使用統(tǒng)一測(cè)試平臺(tái)對(duì)功能進(jìn)行檢測(cè)與驗(yàn)證。在課堂中所學(xué)的知識(shí)通過(guò)實(shí)物再現(xiàn)的形式，驗(yàn)證仿真結(jié)果同時(shí)還啟發(fā)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，并提出解決此問(wèn)題的可行性方法。

3.課后鞏固主要是學(xué)生線上交流平臺(tái)隨時(shí)提問(wèn)，和老師反饋交流；線下完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)處理和分析，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐拓展。老師依據(jù)同學(xué)們的反饋，進(jìn)行教學(xué)總結(jié)和學(xué)生的考核評(píng)價(jià)。

（四）多元化的考核評(píng)價(jià)體系

實(shí)驗(yàn)室在電子類實(shí)驗(yàn)的考核評(píng)價(jià)方面，建立了多元化、過(guò)程化、能力化的課程考核體系[6]，探索出著重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式[7]。如表2 所示模數(shù)電實(shí)驗(yàn)課程的考核評(píng)價(jià)體系。

表2 模數(shù)電實(shí)驗(yàn)課程的考核評(píng)價(jià)體系

考評(píng)內(nèi)容多元化：線上學(xué)習(xí)5%，仿真和紙質(zhì)報(bào)告35%，實(shí)際操作40%，討論10%。

考評(píng)主體多元化：由教師、學(xué)生、課程平臺(tái)共同評(píng)價(jià)。

考核方式過(guò)程化：通過(guò)線上學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)。單元測(cè)驗(yàn)、作業(yè)+互評(píng)、課程討論等內(nèi)容均在線上平臺(tái)有記錄。

考核內(nèi)容能力化：強(qiáng)化仿真能力考查，提升課程學(xué)習(xí)的廣度和深度，增加綜合設(shè)計(jì)電路和工程實(shí)際問(wèn)題，提升了學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度。

四、成效與持續(xù)改進(jìn)

電子類實(shí)驗(yàn)課程采用線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐模式并持續(xù)改進(jìn)[8]，使得教師有時(shí)間擴(kuò)充知識(shí)的廣度和深度；學(xué)生帶著問(wèn)題來(lái)上課，創(chuàng)造了饑餓感，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展了學(xué)生自主學(xué)習(xí)力和團(tuán)隊(duì)合作精神；課堂面授增加了“教師解惑及討論、實(shí)踐拓展”環(huán)節(jié)，很好地解決了學(xué)生在課下仿真、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)線上平臺(tái)隨時(shí)和老師同學(xué)溝通交流，促進(jìn)了理論與實(shí)踐的深度融合。

從2019 級(jí)開始實(shí)驗(yàn)室實(shí)施新的教學(xué)模式，從圖6 中可以看出，近兩級(jí)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)平均分比18 級(jí)某班（傳統(tǒng)教學(xué)模式）逐年大幅提升，提高了10.8 分。近兩年學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+”和藍(lán)橋杯等學(xué)科競(jìng)賽的積極性和人數(shù)比例也提升了22%，獲獎(jiǎng)比例也在持續(xù)提升。

圖6 近三年的情況對(duì)比分析

結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教內(nèi)涵式建設(shè)學(xué)模式充分發(fā)揮了學(xué)生的自主性，提高了課堂的活躍性，讓學(xué)生從被動(dòng)接受變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考，有利于學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，更有利于提高學(xué)習(xí)效率和組織協(xié)調(diào)的能力。線上線下混合式的教學(xué)模式對(duì)我校的“模擬電子技術(shù)”課程有很大的促進(jìn)作用，教學(xué)效果和質(zhì)量大幅提升。模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)模電數(shù)電的興趣，克服了難學(xué)的心理，學(xué)生的成績(jī)得到了普遍提高。同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生參加實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)的內(nèi)驅(qū)力，許多同學(xué)申請(qǐng)了各類大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，參賽成績(jī)也越來(lái)越好。

通過(guò)對(duì)學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查分析得知，學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式普遍認(rèn)可，對(duì)線下實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、調(diào)試，以及問(wèn)題的分析解決有很大幫助的達(dá)到了94%。“以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向”也發(fā)揮了積極作用，課程建設(shè)效果顯著，《模擬電子技術(shù)》課程已通過(guò)校課程評(píng)價(jià)，評(píng)定等級(jí)為國(guó)內(nèi)一流。