基于“学习通”和Multisim仿真的电工与电子技术实验课程教学改革研究

邹旺，吉畅，何超

(1.六盘水师范学院工程实训中心，贵州六盘水553004；2.六盘水师范学院物理与电气工程学院，贵州六盘水553004；3.六盘水师范学院教务处，贵州六盘水553004)

新工科背景下对高校等院校本科教育教学提出更高的要求，特别是对于应用型人才培养来说，实验课程作为本科人才培养体系的重要环节，在培养学生实践应用能力方面具有重要的作用[1-2]，基于此，提高实验课教学水平、扩展教学资源对于促进高质量人才培养具有重要的意义。“电工电子技术实验课程”作为理论教学的延伸部分，是工科专业学生一门重要的基础实验课程，具有很强的应用性。该课程的主要任务是加深学生对电工电子技术理论知识的理解，进而培养学生应用电工、电子技术解决实际问题的能力，引导学生建立工程理念和工程思维，在学习中提升自学能力、动手能力，在合作中领会团队精神。

随着现代信息技术的不断发展，将信息技术与教育教学改革深度融合是必然的趋势[3-5],因此，有效地利用互联网平台、仿真软件等手段创新教学模式，提高教学效果，成为电工电子技术实验课程教学改革的一项重要任务。

1 电工电子技术实验课教学现状

传统的电工电子技术实验课程教学在一定程度上培养了学生的动手能力，加深学生对理论知识的理解，但在培养学生积极自主学习、主动思考、主动解决实际问题方面严重不足，学生的创新思维和综合素质得不到很好的提升。具体表现以下四个方面：

1)实验教学方法单一，创新性不足。传统的电工电子技术实验课程教学未能结合新时代大学生的特点和有效利用信息技术的便利开展线上线下混合教学，教学方式是老师通过讲授实验原理，然后在实验平台上给学生进行现场演示，学生只需采用记忆老师演示实验电路接线过程的方式就可以完成实验，教学方式单一，无法调动学生学习的积极性，不利于培养学生主动分析和解决问题能力[6]。

2)实验教学内容不丰富。传统的电工电子技术实验内容主要为基础性、验证性实验，缺乏设计性和综合性实验，学生机械地对照实验指导书的内容去验证实验结果，实验内容陈旧、无法与理论结合的同时与实践应用脱节。传统的教学内容和手段无法激发学生的学习热情，创新思维和实践动手能力得不到很好的培养。

3)实验设备过度使用，使用寿命降低。学生课前没有进行预习或者对实验电路原理、实验内容不清楚情况下，在课上对于复杂实验电路接线容易出错，频繁地拔插接线插头，实验设备会被过度使用，容易损坏实验设备，实验成本也随之增高，而且学生在实验过程花费大量精力在查错上，导致实验效率低，降低了学生的学习兴趣。

4)实验考核评价方式不完善。传统电工电子技术实验课程考核方式主要以平时考勤、过程接线考评、实验报告为主，缺乏过程中动手能力、组织能力、主观能动性等内容的考核。单一的考核方式学生容易完成考核的内容，使得学生主动学习、主动创新的积极性不高，而且对学生的成绩评定仅停留在知识部分，对能力、素质的考评较弱，与新工科下人才培养目标不一致，且无法支撑毕业要求。

2 电工电子技术实验课改革实施

为解决上述电工电子技术实验课存在的问题，本文通过使用学习通网络教育平台并结合Multisim 仿真软件对电工电子技术实验教学模式进行改进，开展线上线下混合教学，构建多样的教学模式，实验前发布“闯关”学习任务，实验中实施实验方案、调试、验证结果，实验后撰写实验报告上传学习通进行互评、在学习通进行讨论和答疑，如图1 所示，具体改革措施如下。

图1 线上线下混合教学模式

2.1 建立线上实验教学

本实验课程在学习通平台建立线上实验教学。学习通是以课程为中心、教师为主导、学生为主体，针对线上教学和学习的智慧网络教学平台，覆盖了多种课堂教学模式。在该平台上老师可以便捷地建立教学资源，教学活动功能丰富，如作业、讨论、签到、考试等功能。实验课前在学习通上建立“电工电子技术实验”在线课程，上传预习所需资料，发布学习任务，如短视频、实验内容等相关资料，为学生提供丰富的预习资料，如图2所示。学生进入到学习通平台进行“闯关式”学习并完成测试，教师在学习通平台上可以实时了解每位学生的预习情况，及时督促学习完成任务。通过在线课程的学习，使学生充分实验目的、实验原理、实验内容以及实验过程需要注意的事项，通过知识点的测试进一步巩固所学知识，为实验课的高效进行提高保障。

图2 基于学习通建立线上实验教学

2.2 利用Multisim仿真实验

Multisim 仿真提供了丰富的元器件库和仪器仪表，具有图像界面直观、仿真功能强大、使用方便等特点，如图3所示。利用Mulitism 仿真实验有助于学生对理论知识和实验内容的理解。学生在学习通学习了解实验原理、实验内容及要求之后，通过Multisim 仿真实验，完成相对应实验的仿真数据测量，并填写实验数据，使学生掌握实验原理，熟悉实验操作，尽量避免学生因操作不当导致旧的仪器设备易被损坏或是过度使用，从而提高实验仪器设备的使用寿命，提高实验效率。对Multisim仿真软件的基本操作学习视频以及非设计性实验仿真操作视频也将发布在学习通上供学生课前学习。

图3 以叠加原理仿真实验为例

2.3 构建递进式实验教学内容

随着新工科的建设，对实验教学提出了更高的要求，教育部提倡实验教学内容要提高综合性和设计研究性实验的占比[7-8]。通过对电工电子技术实验课教学大纲进行修订，构建“基础→提高→创新”递进式实验内容，丰富实验教学内容，提高实验内容的深度和广度，具体将实验内容分层三个层次(验证性实验、设计性实验、创新综合性实验)，有助于学生掌握和更加深刻理解所学的理论知识并运用所学知识进行创新。根据学生专业背景以及培养目标要求，合理设置各部分实验学时以及难易程度，通过递进式实验教学内容的开展，加强对学生理论知识的理解和实践技能的训练，引导学生加深对电工、电子相关知识的理解，在动手实践过程中掌握分析电路工作原理和功能的方法。

2.4 建立科学的实验教学考核评价

科学的实验教学考核评价能促进教学效果的提高，考核评价结果不仅能反映出学生对知识的理解与掌握、学习习惯、学习态度、能力提升等多方面的情况，也能反映出教学效果是否良好，为教学反思和改进提供支持。借助学习通平台对电工电子技术实验教学考试评价进行改进，改进的考核评价结果由实验课预习(线上)、实验课上实操(线下)、课后实验报告(线上)、期末测试(线上)4 个部分组成。利用学习通可以便捷、实时掌握学生的预习情况。通过学习通中预习任务达成度、视频学习率、反刍比评价预习效果；课上实操主要评价学生主观能动性和实践能力，根据学生对实验电路的设计与连线、仪器仪表、实验数据的记录等方面进行评分；课后实验报告通过学习通提交，主要为一份实验报告及一份仿真视频，教师通过仿真实验完成率、实验讲解了解到学生对实验原理的掌握情况，并在学习通中采用交叉互评的方式鼓励学生彼此之间进行评价，提高学生积极性，同时还可以增强课程的趣味性；期末测试是在课程结束后进行，在学习通建立考试题库，测试时学生通过随机抽题完成实操考核，并记录成绩。其中线上学习在学习通中可以设置课前各部分学习任务分数占比，并自动完成打分。

3 总结

不断发展的现代信息技术正逐渐改变着高等教育的教学方式，丰富的互联网资源为高校的教学提供更多的教学手段。本文针对电工电子技术实验课程存在的问题，通过利用学习通和Multisim 仿真平台进行了实验教学改革，包括实验教学手段、教学内容、考核评价三个方面：1)借助学习通发布实验课前的学习任务，利用Multisim 仿真平台完成实验仿真，朝着以学生为中心的教学方法转变，通过学习通多功能信息化教学手段，一方面，学生的学习态度发生了转，从“强迫学、督促做”到“主动学、主动做”。另一方面，实验课的效率得到了很大提升。2)“基础→提高→创新”递进式实验教学内容知识点由浅入深，循序渐进引导学生掌握知识到运用所学知识，最后到进行创新综合应用，符合学生的认知规律，分析和解决问题的能力会逐渐提高。递进式实验教学内容实施能够有效提升教学质量。3)通过利用学习通从课前、课中、课后三个方面对实验教学考核评价方式进行改进，改进后具有更强的操作性，学习通平台其强大的数据统计分析功能，能够直观看出每个考核环节成绩的分布情况，使考核结果更加全面、精准，成绩更为合理，对后续教学的改进提供支持，促进教学效果的提升。

基于学习通和Multisim 仿真的电工电子技术实验课程教学改革，提升了我校老师教学技巧，有效激发学生实验兴趣，有利于培养学生的自主学习能力、实践能力和创新精神，促进教学质量和教学效率的提高。