精准教学在电路原理实验课程中的应用

［摘 要］针对传统电路实验教学的特点和不足，文章对电路实验教学方法进行探究。为了激发学生勇于创新的精神，使实验课程具有启发性、科学性，可将精准教学融入电路原理实验课程中，采用“分段+分组+分块”的精准教学模式，引入云计算、大数据和人工智能等信息技术，提高分析数据能力，探索多维度、多元化的精准评价，在传统教学的基础上提供个性化支持，为学生实现“因材施教”。实践表明，这种基于信息技术的精准教学模式充分发挥了线上线下深度融合优势，以学生为本，收获了良好的教学效果，有利于培养新工科创新型复合型人才。

［关键词］精准教学；因材施教；信息技术；电路原理实验课程

［中图分类号］G624.4 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）19-0049-05

国家发展靠人才，民族振兴靠人才。要建设教育强国，高等教育是龙头，高校应坚持立德树人这一根本任务，自主培养创新人才。因此，全力培养大学生的创新能力是时代的挑战。实验室是创新人才培养的重要基地，实验教学是培养创新人才的重要手段，学生通过参与实验项目研究，获得更多的动手和动脑机会，理论联系实际，学会分析问题、解决问题的基本方法，不断增进对知识的理解和应用，提高创新意识和工程思维[1]。

电路原理实验作为电学专业的基础核心课程，对启蒙学生学习基础电学知识、建立电路理论、衔接后续多门专业课程都起着至关重要的作用，也是培养学生实践能力和创新意识的重要课程。由于在有限的课堂教学时间内，教师往往难以将理论与实践相结合，长期以来，电路原理实验课程多以理论验证为主，没有体现设计性和创新性。传统实验教学通常采用“预习+讲解+操作验证+实验报告”的形式，且预习流于形式，实验过程机械，考核标准单一，这种“填鸭式”的教学无法及时让学生完成知识点的验证实验，不利于开展目前新工科建设所倡导的创新性、设计性实验项目。

因此，如何将实验教学与学生创新意识相结合以激发学生勇于创新的精神，如何将实验教学与教育现代化有机融合，是亟须解决的问题。本文探索精准教学在电路实验教学中的应用，对教学目标、教学模式、评价体系和教学效果进行分析，开展以学生为本的精准教学，以有效提升实验课堂教学质量。

一、精准教学培养模式探索

20世纪60年代，奥格登·林斯利（Ogden Lindsley）基于斯金纳行为主义学习理论首次提出了精准教学（Precision Instruction，PI） [2]。精准教学是指在信息技术支持下，运用智慧终端记录学习轨迹，对学习的过程进行测量、评估、干预和补救及改进，形成闭环反馈的教学形式[3]。随着信息技术的高速发展，各种各样的智能教学设备走进校园，通过对智能设备记录的学习轨迹数据进行量化分析，教师能更精准地设置教学目标、优化教学流程以及有针对性地补救和改进学习，在传统教学的基础上为学生提供个性化支持，“精准教学”有了新的应用场景，最终实现“因材施教”。

从本质上讲，创新实践能力培养就是“以学生为本”，力争做到“因材施教”，根据学生的知识结构和能力各不相同，正视学生的个体差异，选用合适的教学内容以及不同的补救教学方式，针对性地提高学生的知识水平、思维方法和实践能力，从而达到全面提高创新能力的目的，这些特点都与精准教学相吻合[4]。

二、精准教学模式实施的过程和方法

（一）教学模式

人才的培养是个系统性的工程，需要认真对待，并全面考虑。有些学生基础知识相对薄弱，有些学生缺乏动手能力，每个学生的学习兴趣、认知水平和知识结构都不尽相同。为提高教学效率和提升教学效果，可以根据学生的实际情况进行“分组”，对不同的学习过程进行“分段”，对学习内容进行模块化，实施“分段+分组+分块”的教学模式，实现传统的授课和精准教学有机融合，如图1所示。

（二）教学目标精准化

教学目标不仅要明确，而且要量化，这就要求对传统的教学目标进行分解并重新描述，由此，建立基础型、验证型、综合型、设计型、研究创新型等多层次实验项目，能让不同层次的学生都能精准定位，找到适合自己的实验项目。要根据每个实验项目的达成度，对教学目标进行分解和量化，做到每个实验目标精准化。教师针对不同班级分析学生需求和能力水平，设置精确教学目标，匹配合适的教学内容和学习模块。比如，实验项目“戴维宁定理”，教学目标是“验证戴维宁定理，加深对定理的理解和运用，掌握负载获得最大传输功率的条件”[5]。其验证电路如图2所示，可以转化为电路搭建、数据测试、数据分析和验证、电路改进、定理应用、小组讨论、实验报告等。经过分解再进行量化，比如搭建电路占20%，数据测试占20%，数据分析和验证占25%，电路改进占10%，定理应用占10%，小组讨论占5%，实验报告占10%，让学生了解量化目标后，能更明确实验需要准确掌握知识的程度，以及运用知识的速度，强调行为目标和及时反馈，辅助教师和学生判定学习是否有效，检验是否符合精准教学的“流畅度”标准。

（三）教学过程精准化

通过多个平台如学习通、雷实验、口袋实验等，从课前到课后，从线上到线下，整个教学过程都对学生的学情进行记录和分析。尤其是信息技术的快速发展、智能手机的大量使用，教学管理由“粗放式”向“精准化”转变，学习进展情况和学习效果通过数据呈现，教师可快速基于最近发展区确定课堂教学问题，及时了解学生的困难和瓶颈，进行相应干预和精准补偿。以多种方式获得更多、更全面的学习信息，及时有效反馈教学效果和状态，为最终的精准决策提供依据。教师作为主导，可以从更多的视角来审查教学的每一步进展情况，学生作为主体，能更充分地参与到整个教学过程中，这在一定程度上发挥了学生自主探索、自我提升的主体性。

例如，对于“戴维宁定理”的实验教学，教师先在学习通上发布预习题，学生运用Multisim软件先进行验证。根据学生的每一步仿真图形和结果来了解学生的掌握情况。实验预习要求分三步仿真，先测输出电阻RO，再测开路电压UOC，然后改变负载电阻RL的阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。教师依据线上数据对学生掌握知识点的情况进行了解和评价，对学生进行分组并实行分模块教学，使线下实验的指导和引导更具有针对性。对于线上只能画出仿真图形的学生，线下分到1～2组，学习的模块主要有理解定理内容，搭建电路并尝试进行数据测试；对于预习时就能画好仿真图形，并能经过摸索能测量出数据的学生，线下分到3～6组，侧重学习的模块是数据测量和分析；对于能快速画好仿真图形并对测量数据进行分析的学生，线下分到7～8组，引导其对电路改进和定理应用模块的学习，训练其创新意识和综合能力。

（四）教学评价精准化

传统实验教学通常直接以实验结果来评价学生的学习成绩，评价形式比较单一且模糊。采用精准教学模式，每一个学生的学习方法、学习效率、学习习惯以及学习进度等都生成个性化数据资源，教师通过对教学平台的数据进行科学分析，全过程、实时、动态地精准评价学生的学习过程；教师通过分析翔实的学情反馈数据进行实时评价，及时引领学生调整学习状态，提供针对性的建议和辅导；学生通过平台能看到自己的学习情况，教师将课堂评价嵌入学习过程中，为学生做好学习导向，使他们端正学习态度；教师运用智慧教学工具进行引导和互动，学生积极参与到线下小组讨论和线上专题讨论的教学活动中，同步做好互评和自我评价。

教师通过评价结果，及时了解学生的学习情况并进行评估，对未达到教学预期目标的学生，教师及时采取措施进行干预和补救，或者对教学内容等进行改进，快速精准地补偿教学，以使教学内容处在学生的最近发展区[6]。因此，通过教学评价的精准化，教师和学生都可以及时了解学习进度，多方位多角度看到教学目标是否达成、知识或技能是否真正掌握。

三、模式应用与效果分析

（一）探索应用

电路原理实验课程组为了探索实施基于精准教学的电路原理实验教学模式的有效性和可行性，在2022—2023学年第二学期，对长沙学院电子信息与电气工程学院2022级电气工程专业4个行政班共136名学生，设计并实施精准教学改革模式。对本院另外8个行政班仍然采用传统教学模式，通过一一对比，进一步分析精准教学模式的教学效果。

（二）教学过程

1.课前预习阶段

教师提前两个星期开始了解学生对电路原理实验课程和其他课程的学习情况，以及学生的学习习惯等，并提前一个星期在教学平台上发布实验项目任务书和学习资料。学生根据发布的任务书，先自主进行在线视频学习，根据要求进行自测以及自我评价，并进行自我查漏补缺，可以随时向教师提问，与教师和同学共同探讨。教师根据预习情况和班级人数对学生进行分组，通常一个行政班分6～8个小组，3～4人为一组。

2.课堂实验阶段

教师根据课前学生的预习数据和收集的问题，因学施教，适时调整教学方法和课堂组织方式。如果课前预习有高于80%的学生能达到设定的教学目标，教师则主要针对未能达到要求的学生进行个别辅导，鼓励达到要求的大部分学生自己动手实验，对实验过程进行拓展和评估，对实验结果进行分析，遇到问题时小组内部可以先进行专题讨论，这样可以着重培养学生应用知识解决问题的能力。如果课前预习只有半数左右的学生能达到教学目标，教师则针对重点问题进行分析，安排学生进行小组内讨论后教师再进行点评。这能使学生通过讨论与协作拓宽思路，提出新的想法或找到解决问题的方案，从而培养学生解决问题和持续成长等高阶能力。如果课前预习只有三分之一左右的学生能达到教学目标，说明课程标准较高，教师要先对实验内容进行讲授，再对实验内容进行分解，然后重新推送实验内容，让学生分组进行实验，让做得好的学生展示实验成果，教师再进行点评总结，帮助学生攻克理论知识难点，最后让学生独立完成实验，培养他们独立思考的学习习惯。

fHZYfwfKwkANQuPqVkoqKOPrYoSIb5A0T51jC7u0gvw=3.课后线上讨论阶段

教师根据教学内容和实验完成情况设置小组讨论主题，根据课堂实验实时情况重新建立6～8个讨论小组，实验完成后推送至教学平台论坛，小组通过“竞标”的方式获取实验高阶题目。每个小组设有组长，组长负责引导讨论方向并整理小组讨论要点，撰写讨论报告。每个组员可自由发言，如针对主题进行提问、讨论方案、根据主题进行扩展设计等，教师则根据讨论情况参与回帖和点评。讨论时学生的参与度和讨论深度，以及讨论报告的深度都将是教师给每个小组及组员打分的依据。学生在线上讨论发言时思维活跃，能在讨论过程中发现问题并思考解决问题的方法。线上讨论有利于启发学生运用工程思维方法，精准解决实际中遇到的问题，真正做到学以致用，实现创新能力培养[7]。

4.课堂研讨与展示阶段

针对综合性实验和设计性实验，开展主题研讨。典型电路讨论，包括仿真电路搭建、数据分析和工程案例分析等内容，可以进一步强化与巩固知识。学生对课堂和线上所学习的实验内容，尤其是在实验过程中遇到的问题进行分析和讨论，有利于进一步理解并掌握课程内容。进阶式的分组选题讨论，包括竞赛题目、大作业类、设计制作类和课外科技活动等，学生可以自由选择报告内容，如调查报告、自编程序、设计制作等，并分组进行讨论，以更好地提升学习自主性和协作能力。研讨时各小组边学习、边研究、边实验、边改进，最后通过图片、视频、实物等多种形式自行展示报告，教师和学生可以针对展示内容和形式提出疑问，答疑的过程有助于学生解决实验项目中潜在的问题，有利于改进和优化实验环节。指导教师根据展示报告和答疑情况进行总结、点评和拓展，对于优秀报告给予奖励。

5.提高阶段

在“创意、创新、创造、创业、创未来”的理念下，为激发学生创新精神，学生可以申请到大学生创新创业基地或课外竞赛基地参加创新创业活动、学科竞赛活动或者产学研项目，以竞赛或项目驱动实验教学环节的整合、贯通与优化，激发学生的学习兴趣，拓宽专业学习视野，进而培养他们的综合素质与创新能力[8]。

（三）成绩评定

为更好地评估学习效果，全面促进教与学，指导教学改进，强调精准化、过程化、多维度、科学化的考核方式，课程最终成绩包括课前线上学习、线下实验过程、课后讨论和项目完成等多个部分，具体如表1所示。

四、教学效果分析

（一）精准教学效果

在最后一个实验项目完成后，课程组向学生发放调查问卷136份，回收有效问卷118份，就教学目标明确、提前学习效果、实验效果、在线讨论效果、主题讨论效果、实验能力提高效果等方面调查实施精准教学模式的实践效果。

采用精准教学模式后，90.8%的学生认为教学目标更明确，课前发布的自测题目有助于他们自我查找知识盲区，尤其是通过细化的学习任务，减少他们的畏难情绪，有利于调整学习进度，提高学习兴趣和自主学习的效率。72.3%的学生通过课前在线学习能够掌握实验原理、实验步骤等内容，说明在线视频设计合理，难度适中，能达到预期的效果，为实验做好较充分的准备。87.3%的学生认为课前预习形式好，能很好地与实验内容衔接，分组分模块进行实验的形式，能让学生掌握知识点的同时找到自己的定位，分组+分块的教学方式能促进自我完成实验，实验效果比传统课堂有明显提升。60.7%的学生认为线上讨论需要准备充分，对课外知识的涉及面更广泛，提高了自我思考的能力和思维的活跃性。但是，也有个别学生参与讨论的积极性不高，有的发言过于散漫，在下一轮实验教学改革中教师将加强对他们的引导管理。课堂氛围方面，80.2%的学生表示喜欢改革后的方式，教师的引导更具有针对性，不同组之间的质疑和提问让课堂更具有挑战性和竞争性，同组成员互评使得课堂参与感更强。

实验能力包含思维、科学观察、实践操作和团队协作等方面的能力。超过78.5%的学生认为通过精准教学新模式，自己的工程思维能力、语言表达能力、自主学ee3328c5104dc34ea55c7220281d4a38习能力和团队协作能力都有了明显提升；但在实验过程中分析问题的能力仍然有待提升，说明精准教学对提升学生的“知识”“理解”等思维能力有成效，而对“分析”“操作”等能力的提升有待加强 ，调查问卷数据如图3所示。

（二）学习成效对比分析

为了进一步分析基于精准教学模式的效果，课程组选择我院精准教学的2022级电气4个班和采用传统教学的2022级电子4个班作为对照，对比分析学生每个实验项目的综合成绩，结果如图4所示。

根据学生完成每个实验项目教学目标的知识点得分率对比，精准教学模式下，班级整体实验成绩平均分提高了5.2分，班级学生的优秀率提升了7.0%，成绩两极分化的情况有所改善，低分成绩相对减少。学生在概念理解、实验操作、实验结果的计算和分析、知识点的应用等方面的成绩都有不同程度的提升，尤其是对综合性实验和设计性实验，精准教学模式效果更明显。

五、结语

智慧教育视域下，将精准教学理念融入教学的每一个环节，从电路原理实验课程的应用来看，教学效果提升明显，值得继续探索与推广应用。坚持信息技术与教育教学深度融合的核心理念，传承教育本质，创新教育未来，引入大数据、云计算等信息技术，积极研究线上与线下融合的精准教学模式，提高数据分析能力，进一步开发配套教材与测试题库，将教学目标进行分解和量化，采用多种形式的讨论和点对点个别辅导，采用教师评价、自我评价和小组内互评相结合的多元评价方式，量化分析和质性研究相结合，实施精准干预和补偿教学，促进精准教学在高校课堂的有效实施，让精准教学模式在教育中最大效益地发挥作用。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 教育部.关于一流本科课程建设的实施[EB/OL].（2019-10-30）[2024-03-10].http：//www.moe.gov. cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[2] 安富海.精准教学：历史演进、现实审视与价值澄明[J]. 课程.教材.教法，2021（8）：56-62.

[3］ 赵萍，田俊.面向精准教学的逆向教学设计模式构建与实证研究：以高中数学学科为例[J].中国电化教育，2022（2）：98-105.

[4］ 王永雄，丁德瑞，宋燕，等.基于创新实践能力培养的精准分层教学[J].中国电化教育，2017（12）：109-114.

[5] 刘亮，尹进田，杨民生.电路分析基础[M].西安：西安电子科技大学出版社，2023.

[6］ 汤勃，孔建益，曾良才，等.“互联网+”混合式教学研究[J].高教发展与评估，2018（5）：90-99.

[7］ 张健平，蔡勇.“新工科”背景下工科类专业性实验虚拟仿真教学模式的构建与实施 [J].大学物理实验，2022（8）：140-149.

[8] 陈磊，朱玮，金玲.新工科背景下电路原理课堂实验教学探索[J].中国现代教育装备，2022（1）：91-92.

［责任编辑：刘凤华］