电类实验线上线下混合式教学的实践探索

李琦琦，张 熙，夏桂书，刘婷婷

（中国民用航飞行学院工程技术训练中心 四川 广汉 618300）

电类实验课是电子电气类、通信、计算机、自动控制类等工科专业学生的必修课程，该课程有助于加深学生对相关理论课程知识点的理解，同时，可以锻炼学生将理论与实践结合的能力和动手操作能力。目前，在许多高校的电类实验教学过程中存在一些问题，一方面，教学内容陈旧，实验内容单一固定，学生只是机械性地按照指导书里的实验步骤进行操作，并未掌握实验原理和实验内容，也缺少动脑筋思考的过程，不能很好地锻炼学生的创造性思维；另一方面，实验设备陈旧老化，由于仪器故障使实验过程中出现问题，相比由于自身预习不充分或实验马虎造成的接线错误，学生往往需要花更多的时间去排故，虽然间接锻炼了解决问题的能力，但使实验时间大大加长，到最后可能仍然完不成实验，打击学生信心[3]，为了解决这些问题，可以加快实验设备更新换代的速度，借助其他的虚拟实验平台辅助教学或者改革实验方式和教学模式来解决。而对由于实验课自身特点造成的短板问题，需要从教学模式改革、使用现代化教学方法与手段、教学内容调整等多方面进行改进和探索。目前，线上线下混合式教学模式作为未来教育的发展趋势，同时具有线上教学和线下教学的独特优势。它将线上学习和线下学习有机结合，既具有线上学习网络教学资源丰富、满足在线学习个体化差异、统计分析学习效果数据的优点，还同时有线下学习所具备的现场教学实时反馈、互动研讨、师生情感交流的作用。因此，在高校教学改革趋势下，有必要将线上线下混合式教学模式应用于电类实验教学改革中，可以帮助解决电类实验教学过程中普遍存在的问题，取得更好的教学效果。

1 电类实验混合式教学模式探讨

1.1 混合式教学模式建立

对于本校开设的“电工实验”“电路电子基础实验1”“电路电子基础实验2”等电类实验课程，按照课程教学大纲，一般设置有多个基础实验和综合性实验项目，不仅需要培养学生独立完成实验基本操作的能力以及根据实际情况分析解决问题的综合能力，对于学有余力的学生，还需要学生设计并完成进阶内容，进一步培养其创新思维和分析解决复杂工程问题的能力。在实验课上，需要学生独立完成实验，这与理论课程有所不同，学生不仅要先学习重难点，接下来就要自己独立操作，学习不到位就可能出现实验做不出来的情况，这要求每个学生都要掌握实验课的所学内容。所以，在进行实验教学改革探索的时候，教师可以多思考如何提高学生在实验项目学习中的参与感，提高学生自主学习的积极性，使学生主动动脑思考问题，加深对实验项目重难点的理解。目前，在高校课程改革应用广泛的线上线下混合式教学模式，将学生作为主体，大大提高了学生在教学过程中的参与程度，是适用于实验教学的。

对于电类实验存在的实验内容单一固定、学生做实验不动脑筋等问题，混合式教学应围绕其特点开展。除了改进实验内容外，还需要提高学生在线上、线下学习环节中的参与程度，使学生多次学习和思考重难点内容，教学方式的改变也可以提高学生学习的积极性。同时，实验教学中教师强调的注意事项多，学完后需要学生自己动手操作，为了方便学生自主开展实验，在线上或线下的其中一个教学环节，需要设置实验重难点的教学过程，比如线上资源预习和在线讨论，或者线下课堂授课与重难点研讨。

在电类实验线上线下混合教学探索过程中，可以初步采用这一流程：①课前预习与讨论（线上）；②翻转课堂（线下）；③独立操作实验（线下）；④课后完成实验报告（线上）。

其中，在线上的课前预习环节进行课程资源预习及预习效果检验，学生根据自身情况开展学习，在线学习实验原理、实验内容、实验步骤和仪器使用方法等，在线参加实验重难点讨论以及完成课前测试题。通过课前认真预习，学生基本具备独立完成实验的能力。同时，教师也可以参与课前讨论，还可以根据讨论情况和测试题完成情况，开展后续翻转课堂教学。

在线下的翻转课堂环节，教师主导，根据手中掌握的学生预习结果，组织学生讲解重难点、实验进阶内容研讨、补充讲解实验重难点和注意事项等，主要侧重于解决实验过程中多次出现的问题，让学生加深印象。

1.2 数字资源建设和线下实验操作环境

线上平台采用超星学习通平台，可以用于课前预习、课堂活动以及实验课后的实验报告总结。在建立线上学习资源库时，教师提前上传实验项目预习课件、实验操作说明、数据记录单模板。除此之外，还会上传提前录制好的操作视频，不同实验项目的特点和重难点不同，视频侧重点也有所不同。同时，为了考察学生的预习情况和对实验项目的掌握情况，教师会提前建立实验报告试卷库和在线预习测试作业库，考察的内容覆盖实验目的、实验设备、实验原理、实验内容与步骤、实验操作、思考题等重难点内容。

在每个实验教室中，配备有黑板和多媒体教学设备，为现场授课提供条件。在实验过程中，一人一桌独立进行实验操作。

2 线上线下混合式教学实践

目前，已经对部分班级实施了电类实验课的线上线下混合式教学，下面以“电工实验”中的实验项目“基尔霍夫定律实验”为例，对教学设计各环节展开讨论。

2.1 课前预习、讨论、测试

在实验课开始前两至三天，教师提前在学习通平台发布基尔霍夫定律实验预习通知，提醒学生提前预习实验课件和视频资源，比如导线通断的检测方法、万用表的使用方法和直流稳压电源的使用方法等。同时，发布在线主题讨论，重难点在于万用表的使用方法，电流如何测量，参考方向和实际方向的区别，以及基尔霍夫定律应该如何验证。学生和老师都参与到在线讨论中，有助于学生理解掌握实验项目的重难点内容。学有余力的同学还可以自行设计电路作为进阶内容，也可以放在讨论区进行讨论。学生如果选择自行设计电路，需要根据设计的电路，课前提前计算出各条支路上的电流以及各元件上的电压理论值，然后独立搭建电路，测出各条支路电流和各元件电压值的测量值，根据测量值验证基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的正确性，这一点在预习通知中也会提到。最后，教师发布课前测试题，可以检测和考核课前预习效果。而测试结果和在线讨论情况作为教学反馈，便于教师备课，后续进行线下课堂针对性授课，同时也可以督促学生认真预习在线资源。

2.2 翻转课堂

在实验课开始之前，学生主要完成线上预习环节，在实验课堂上，也就是线下环节，采用翻转课堂教学，以学生为主体进行教学。首先是教师进行引导，进入任务式翻转课堂，提出实验的重难点问题，邀请学生上讲台讲解，例如结合电路和数字万用表讲解万用表测某条支路电流的具体操作，参考方向如何标定，节点电流方程和回路电压方程如何列写，基尔霍夫定律如何验证，等等。在这一过程中，如果学生没有讲述清楚或讲述有错误，则需要教师实时进行纠正或者补充讲解。同时，教师控制课堂节奏，根据课堂情况开展重难点和提高版内容讨论，最后进行补充讲解以及注意事项提醒。整个线下翻转课堂预计用时为30~40分钟，翻转课堂结束以后，学生开始进行线下实验操作。

2.3 实验操作

学生一人一桌独立完成实验，对于大多数采用参考实验电路进行实验的学生，确认设备齐全完好后即可开始实验；而对于自行设计电路的学生，实验开始前教师检查学生提前设计的电路是否可行，教师认同后方可开展实验。在实验过程中，教师同时进行实验指导和问题解答。实验时，经常出现的问题是学生测量电压、电流时可能会忘记先标定参考方向，直接开始测量，或者不按照自己标定的方向放置红表笔，这样测出的数据是没有意义的，也侧面反映出学生没有理解这部分知识点。所以，教师在开始实验前要再次提醒学生，测量前，首先在电路中提前标定电压和电流的符号及参考方向，使用万用表测量时，要将红表笔放置在电流参考方向流入端或电压参考方向正电位端。

2.4 实验验收和课后实验总结报告

学生完成实验后，教师检查学生搭建的电路，原始实验电路图以及原始数据记录，客观考核并记录学生实验操作模块得分。实验课后，教师及时以考试形式发布基尔霍夫定律实验报告题，同时，学生重新整理原始实验数据，回顾实验内容和思考题，并在规定时间内完成在线实验报告题。

3 混合式教学效果考核

在进行电类实验教学时，对线上环节和线下环节的过程和结果都需要进行考核，实验课程的实验成绩由线上成绩、线下成绩、实验报告分数各占一定比例构成。

在线上成绩中，设置线上课程资源学习任务点，在线讨论以及课前测试环节，学生最终的线上学习活动成果可以在学习通后台导出。例如，学习任务点次数得分（任务点学习次数达标后此部分得分为满分）、讨论发帖个数或评分、在线测试分数共同构成线上成绩，在最终成绩占有一定比例，体现学生线上学习成果。线下环节的成绩则包括课堂表现分数、实验操作与数据得分。

在整个实验教学过程中，对线上学习情况、线下翻转课堂表现以及实验操作与数据都设置了考核环节，并用分数进行量化。但各分项成绩占总成绩的比例，特别是线上成绩所占的比例，需要多次进行实践摸索，既能科学公平地考核学习效果，又能使成绩区间分布合理。同时，混合式教学的实验成绩和以往的纯线下教学的实验成绩也应该合理匹配。

4 结语

在电类实验课开展线上线下混合式教学的过程中，线上教学环节需要学生提前学习，提高了学生主动学习的积极性。线下教学环节采用翻转课堂，将学生作为主体，教师起引导作用，让学生多参与课堂里，督促学生多思考，可以进一步加深学生对知识点的理解。通过线上线下混合式教学，让学生更大程度参与电类实验课的学习过程。根据调查，电类实验课试行混合式教学效果良好，在学生群体中反映较好。然而，混合式教学模式应用在不同实验项目时，教学设计的侧重点有所不同，还需要进行多方面实践探索，找到适合本校学生的电类实验混合式教学模式。