以工程教育为导向的线上线下混合式电类实验教学改革探究

以工程教育为导向的线上线下混合式电类实验教学改革探究

Summary：作为高等工科院校的一系列重要实践环节之一，电类基础实验教学课程是电类专业具有较强实践性和应用性的课程。本文分析了传统电类基础实验教学环节中存在的问题，从实验内容优化、教学模式改革、实验室配置和管理等方面进行改革，通过学院近技能的实验教学改革的效果表明，针对电类基础实验教学，采用线上线下混合式的模式，可较好的解决传统电类实验教学的弊端，能够获得较为满意的教学效果。ExplorationontheReformofOnlineandOfflineMixedElectricalExperimentTeachingGuidedbyEngineeringEducationShuWenqiang

（CollegeofelectricalandElectronicEngineering

AnhuiInstituteofInformationTechnologyWuhu241000）Abstract:Asoneofaseriesofimportantpracticelinksinhigherengineeringcolleges,thebasicexperimentalteachingcourseofelectricityisapracticalandappliedcourseforelectricitymajors.Thispaperanalyzestheproblemsexistinginthetraditionalelectricalbasicexperimentteaching,andmakesreformsfromtheaspectsofexperimentcontentoptimization,teachingmodereform,laboratoryconfigurationandmanagement,etc.Theeffectofexperimentalteachingreforminourcollegeshowsthattheonlineandofflinemixedmodecanbettersolvethedisadvantagesoftraditionalelectricalexperimentalteachingandobtainsatisfactoryteachingresults.引言作为现代高等院校教学体系当中不可或缺的组成部分，实验教学是培养学生的实践能力和创新能力的一个必要途径和手段[1]。电类基础实验教学是电类专业学生重要的基础实验课程，培养学生的分析问题和解决问题的能力，具有较强的应用性，在电类实践课程中起到一个承上启下的作用。通过实验课程，学生可掌握基本仪器使用、仿真实验和解决问题的能力，同时通过理论联系实际，加深对基础理论知识的掌握和理解，培养了学生的工程实践能力和创新能力[2-3]。然后传统的电类实验教学环节往往以授课教师为主体，学生被动接受的过程，教师关注的重点为实验教学内容是否完整，忽略了学生是否掌握了相关实验的技能和方法，学生只是一个被动的接受者，有悖于基于“学习产出”的工程教育理念，对学生的工程实践能力和创新意识的培养是不利的。为此，本文以安徽信息工程学院电气与电子工程学院开设的电类基础实验课程为例，总结了这几年基础实验教学改革的经验以及获得的相应成果。1传统电类基础实验存在的问题我校是一所应用型的本科高校，从学校到学院一直非常重视学生创新实践能力的培养。应用型高校培养出来的学生应具有较强的工程应用能力和职业素养，以服务地方经济建设，满足地方经济发展和社会发展对人才的需求。我校的办学目标是“产业工程师和创业企业家的摇篮”，这种定位是很准确的，符合目前国家对高校向应用型转型的要求。学校要办出特色，就必须破除传统的、经典的研究型或教育型高校的办学理念，就必须进行大胆地改革，对于各专业的培养方案和课程教学方法，特别是对实验教学内容和方式要进行深入探讨、大胆改革。目前，学院从科技活动和学科竞赛两个方向，对如何提高电类专业学生的实践创新能力做了一定的工作。课程教学改革方面，也对国内外优秀教改方法做了大量的调研，并结合我校实际做了一定的教学改革工作。将《单片机原理及接口技术》、《可编程序控制器》等一些列的理论课程和实践结合较为紧密的课程，分析课程传统教学方式存在的不足，把教学模式改革为“‘课堂授课+项目实践’为主，‘小组讨论+独立学习’为辅”，其中大班的课程讲授时间大大减少，增加小班的项目实践教学。同时小班教学模式为分组项目教学，提高学生的参与度和动手能力，让学生具备一定的工程实践能力和项目设计能力，充分调动学生学习的主动性，目前实践课程的改革已取得了一定的成果，但也存在一些问题亟待解决。1.1实验教学内容体系，不适应新的人才培养模式高等工科院校电类专业的基础实验课程主要由《电路分析实验》、《模拟电子技术实验》、《数字电子技术实验》等几门课程，这些课程主要面向电类及其相近专业，课程之间跨年级，且形式也是相互独立存在的，几门课程之间缺少衔接，还未搭建出一个完整的课程体系。目前传统基础实验教学的实验项目大多数都是在相应的试验箱或者实验板上进行，由于这是设备都是生产商已完成了电路的设计和相关器件的参数设置，实验过程中学生只需按照实验指导书按部就班的完成连线，进行相应的测试即可，对电路当中元器件参数变化对实验结果有何改变，实验过程中学生几乎无法直接观测到相应的实验结果，实验成效较低，对学生的工程能力培养也及其不利。同时受限于传统实验教学思维的影响，其实验内容更新较为缓慢，主要以实验教材为主，缺乏与本学院实际情况相匹配的实验教材，加上课时和实验室资源等因素的影响，从而使得实验教学的实施过程中验证性实验的占比相对较高，对学生运用理论知识进行自主设计类的创新性实验项目占比过低，该模式抑制了电类专业学生的工程实践能力和创新思维的培养。1.2传统实验教学模式，无法满足人才培养模式多样化需求作为电类专业基础实验课程，其具有较强的实践性，我校虽然将三大基础实验课程与理论课程体系分类，成为一门独立课程，但是受限于传统实验教学模式的固定思维影响，基础实验课程的从属地位并没有得到本质的改变，授课教师还是占据主导地位。授课教师通过课上讲解实验内容和注意事项后便下单当次实验任务，课堂之上学生只需遵循实验指导书上的实验步骤完成相应的实验连线、测量和记录数据即可。这一过程学生的参与体验较低，不会积极主动的思考所测数据是否正确，当遇到问题也很少能自主解决，只是简单完成测试任务很难获得自我解决问题的喜悦，从而导致学生实验教学过程实验兴趣不高，长期发展下去学生的动手能力会进一步束缚，创新意识能力也得不到相应的培养。1.3实验教师资配置不合理受限于传统教学模式的影响，部分高等院校还是以理论知识传授为主，对于实践教学环节的能力培养重视度不够，其主要表现为专职的实验教师序列队伍建设脚步明显慢与专职教师序列，这种情况会导致实验实验师资严重不足以及结构不合理现象，部分承担实验教学任务的教师为相应班级的理论课程教学老师，这一情况会直接导致实验授课内容偏向于理论教学[5]。现阶段虽然实验中心已配置了专职实验教师，但数量上远远不能满足需求，尤其是高职称的实验技术人员数量偏少。当面临大范围的学生进行实验课程时或者实验室开放时，现有的实验中心的教师远不能满足需求，上述问题是阻碍实验教学水平发展的一个绊脚石，不利于应用型人才的培养。1.4实验过程和考核机制需完善部分高校的电类基础实验课程的考核机制还停留在学生完成相应的实验内容进行一个考核同时针对完成的实验报告进行评分，这个考核体系已不符合应用型人才培养模式，亟待解决以下几方面。（1）课堂之上的实验教学过程性的学生评价过于偏面，不能及时跟踪学生的实时学习状态；（2）课后学生完成当次的实验报告内容的客观性和真实性有待进一步考查；（3）考核机制缺少个性化，缺少一些激励机制；2、基于线上线下混合式教学的电类实验课程设计近年来，随之社会对应用型人才的需求逐渐增长，高等工科院校也承担起对应用型人才的培养，作为电类专业的基础实验教学环节，电类相关实验课程也随之收到相应的重视[6-7]。我校利用学校已有的FIF平台和爱课堂平台建立线上教学资源，通过线上线下的混合教学，结合相关电类理论课程内容，以课程理论知识丰富实验内容。教师在授课过程中可采用任务驱动式来完成教学，通过课前布置简单任务与教学平台，学生携带仿真结果进入课堂之上，同时课中主要以指导学生为主，课后利用课外辅导答疑模式集中为学生进行辅导，从而可实现课前-课中-课后的闭环。2.1搭建高阶性的综合实践教学平台利用现有的教学资源，针对我校学生的实际情况，通过选择合适的实验教学内容建立信息化平台，通过统一管理、资源共享和全面开放等模式搭建线上线下的实验教学平台。为学生建立线上的信息化实验课程资源如爱课堂和FIF平台，进行资源的整理和开放。将每一个实验内容的讲解和实验过程中的注意事项通过视频的形式上传实验平台，实验教师可通过平台监控学生的预习情况，同时在教学视频观看后设置一定的习题，以此来检验学生学习的成果。同时平台上的学习资源也可为学生课后复习巩固提供了条件。2.2改进实验教学内容现阶段大多数实验课程都是以实验指导书为依据，学生按照实验指导书内容进行实验数据的测量或电路的搭建，便可完成当次实验内容，该种实验授课模式不能真正提升学生自主解决问题的能力。同时受限于课程体系的系统性和完整性的影响，从而出现了同门课程当中的实验内容相对独立衔接不够，层次不分明，三大基础实验课程之间缺乏课程之间的融会贯通，从而造成了部分知识点的多次学习，易使学生形成单向、片面的知识结构，不利于学生的多维的、灵活的、创新性思维的培养。针对已出现的基础实验教学过程中的问题，通过深化教学内容与课程体系，搭建“基础实验”、“综合实验”、“设计实验”和“创新实验”四层次的实验教学内容。基础实验主要要求学生掌握基本电类实验仪器的使用，通过实验验证理论课堂之上的知识点和原理，基础实验主要为电类常用基本仪器仪表的使用，通过电路的搭建和完成相关测试来验证理论课当中基本理论知识和原理，该层次实验注重于理论课的衔接和过度。综合实验以多技术和多知识点的融合与应用，以具有一定工程应用背景贴近生活的应用案例为整体规划，将学生的能力培养加入实验过程中。设计实验应结合电类专业的行业发展，学生依据实验设计的基本要求，完成实验方案的确定，元器件的选择、电路图的绘制及仿真验证可行性、焊接电路和调试等流程。创新实验依托学校的双创中心的学科竞赛平台，采用全开放的实验教学模式，根据学科竞赛的需求，完成具有创新意义的课程设计通过对实验内容的改革，不断提升学生的创新能力。如对《模拟电子技术实验》课程中部分实验内容只给定实验要求，不给具体电路图，学生利用所学知识，根据实验要求完成实验电路图的搭建，通过虚拟仿真与实践操作相结合形式，利用Multisim等仿真软件实现功能电路的仿真设计，学生依据该电路设计，选择相应电子元器件，经过焊接、调试、试验等步骤制作出相应实物，测量完成相应的数据。2.3构建相对客观公正的学生成绩评价体系我校的电类实验考核主要包含实验过程考核、课堂表现、实验报告等几部分组成，这种考核模式无法客观公正的得到学生的成绩。通过完善考核模式，增加平时成绩的占比，实时调整各部分占比，优化最终成绩。平时成绩比例调整为60%，由课程参与度、线上学情况、仿真、实验报告构成，其中课程参与度包括课堂互动和课下辅导答疑综合表现，而课堂互动主要指课上答题的速度和正确性、实验案例分析互动的积极性等。另外，鼓励一部分学生通过实验室开放提前完成实验，课堂上参与实验课堂辅导，并计入平时成绩。对实验室进行开放，学生可和实验中心进行预约进行提前预做实验或课后复习实验，通过此模式可提高学生对实验内容的掌握，同时适当的给予这些同学平时成绩加分。期末考试占总成绩的40%，有实验理论笔试和现场实做考试组成，理论考试注重回归实验本质，现场实做的题目是通过对已做的实验进行实验参数的改变，完成相应的实验。2.4完善教师队伍针对现有的实验教学师资队伍不足的情况，可通过积极引导和激励高水平教师加入实验教学过程中，同时应用导师制由高职称的实验师定向培养青年教师的模式，使得青年教师能够快速成长。在此基础之上，可通过遴选德才兼备、忠爱实验室工作的教师到实验中心进行工作，学院也可通过招聘部分专业人员加入到实验教师队伍，通过多举措打通实验教学和理论教学的通道，构建出结构合理、年龄构建合理、职称合理积极创新的实验教学队伍。同时实验中心也要招聘专职实验教师，通过培养建立一支专业的实验师队伍。3、结束语通过线上线下混合式的教学模式，将学生从被动学习转变为为主动学，提高学生对理论知识的探索，有效提高电类实验课程与创新能力的教学效果，可为深化高校其他专业课程与创新课程的教学改革，培养应用型和创新型高素质技术技能人才提供思路和方案。通过对实验教