基于現(xiàn)代信息技術的電工與電子技術實驗教學改革研究

摘" 要" 為推進新工科人才培養(yǎng)與實驗教學改革，實現(xiàn)實驗教學全過程與信息技術的深度融合，借助雨課堂智慧教學平臺，構建自主式線上線下混合的電工與電子技術實驗教學模式，通過課前預習測試、隨堂測試、實驗過程節(jié)點考核、課后復習測試和實驗報告批改等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對學生實驗全過程的評價。實踐表明，基于雨課堂的實驗教學模式提高了實驗教學質(zhì)量。

關鍵詞" 雨課堂；電工與電子技術實驗；混合式實驗教學；教學資源

中圖分類號：G642.423" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）15-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.15.081

0" 引言

當前，實驗教學仍然是高等教育比較薄弱的環(huán)節(jié)[1]。教育部多次提出，要切實加強實驗教學環(huán)節(jié)，加快實驗教學的改革步伐[2-3]。廣東工業(yè)大學是一所以工科為主、學生人數(shù)眾多的省屬重點高校。作為學校實驗教學的主體單位，實驗教學部承擔了大量的電類實驗教學工作，實驗教師工作繁雜、任務重，難以對實驗教學進行全方位的管理和監(jiān)控，導致教學效果難以保障，學生缺乏自主實驗能力，學習效率不高。如何充分調(diào)動學生的學習積極性，提高教學質(zhì)量，是當前實驗教學面臨的一大挑戰(zhàn)。

隨著信息技術的不斷發(fā)展，越來越多的高校嘗試利用現(xiàn)代信息技術對教學進行全方位的改革和創(chuàng)新[4-5]。2018年4月，教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》[6]，深入推進信息技術與高等教育教學的深度融合，著力提高高等教育教學質(zhì)量和實踐育人水平。

為了緊跟時代的步伐，應對實驗教學面臨的挑戰(zhàn)，筆者針對電工與電子技術實驗，采用基于雨課堂的智慧實驗教學模式，激活實驗教學活力，增強實驗教學效果。

1" 實驗教學現(xiàn)狀分析

1.1" 教學資源缺乏

受限于傳統(tǒng)的教學平臺，教學資源往往是以教材和課件為主，學生學習興趣不高，從而影響課堂的教學效果。

1.2" 教學手段單一

傳統(tǒng)的實驗教學以實驗課堂教學為主，往往以教師為主體，學生被動接受知識，自主學習的積極性不高，因而教學效果欠佳。

1.3" 考核過程煩瑣

當前，國內(nèi)許多高校實驗考核的主要依據(jù)是實驗結果和實驗報告，忽視了對保障實驗課質(zhì)量更為重要的過程性考核。為了改善考核機制，有部分教師在實驗中增加了一些實驗過程的檢查點。該方法在一定程度上提高了實驗課堂質(zhì)量，但客觀上又大大增加了對學生的實驗考核時間，減少了對學生的實驗指導時間，從而影響實驗教學質(zhì)量的進一步提高。

1.4" 教學評價缺失

傳統(tǒng)的實驗教學評價通常以學生的實驗成績?yōu)橐罁?jù)，并不能全面真實地反映實際的教學效果。此外，由于保存實驗教學過程數(shù)據(jù)較為困難，導致教師并不能及時掌握學生對實驗原理的理解程度和發(fā)現(xiàn)容易出錯的實驗環(huán)節(jié)，很難有針對性地進行教學改進，不利于教學水平的提高。

2" 基于雨課堂的混合式實驗教學模式構建

2.1" 豐富和優(yōu)化教學資源，提升教學質(zhì)量

為了豐富教學資源，課程組教師利用雨課堂教學管理平臺精心建設了一個電工與電子技術實驗的網(wǎng)絡課程資源庫，教師可以在該平臺上傳與實驗項目相關的視頻、文檔學習資料和測試題庫，供學生進行在線學習，提高學生的學習興趣。此外，學生還可以利用手機端的雨課堂進行課前預習測試、課中隨堂測試和課后復習測試（見圖1），系統(tǒng)會實時反饋每部分的得分情況，從而讓學生重視每一個實驗環(huán)節(jié)的學習，提高整體的教學質(zhì)量。

2.2" 以學生為中心，實施線上線下混合的教學策略

為了充分調(diào)動學生自主學習的積極性，借助雨課堂教學平臺，課程組構建了自主式線上線下混合的教學模式（見圖2），具體采用“三步法”教學策略。

第一步：線上課前預習。教師在課前利用雨課堂教學平臺推送與實驗項目相關的視頻和課件供學生進行課前預習，同時將與預習資料和實驗內(nèi)容相關的預習題目推送給學生，讓學生主動通過學習預習資料完成預習測試。有趣有用的小視頻和難度適中的預習題目有助于提升學生的實驗興趣。

第二步：線下實驗操作和考核。教師在介紹實驗原理、實驗步驟和相關注意事項后，利用雨課堂教學平臺推送隨堂測試題給學生，在考查學生對實驗原理和步驟的掌握情況的同時，也有助于提高學生的課堂專注度。在課堂中，為了準確考查學生的實驗操作能力，教師會根據(jù)實驗項目內(nèi)容精心設計若干個實驗考查點。學生在完成這些考查點后，利用手機端雨課堂提交實驗數(shù)據(jù)和相關的實驗結果圖片，如圖3、圖4所示，并根據(jù)系統(tǒng)實時反饋的評判結果決定是否需要重做實驗。所有的實驗過程都由學生自主獨立完成，教師只是在學生需要時給予必要的引導。

第三步：線上課后復習。根據(jù)學生在實驗過程中常出現(xiàn)的錯誤，設計一套習題，并在實驗課后推送給學生，讓學生通過做題糾正實驗原理理解、實驗操作方法和數(shù)據(jù)處理方法的錯誤，鞏固所學知識。

2.3" 借助信息技術，實施實驗全過程考核

為了更好地考查學生的學習產(chǎn)出，利用雨課堂教學管理系統(tǒng)對學生的整個實驗過程進行記錄和考核。

在實驗前，教師會通過雨課堂提前一天將實驗預習測試題推送給學生，要求學生在實驗課前限時完成預習考核。學生提交答案后，由系統(tǒng)自動批改，學生可以實時收到預習考核成績及錯題解釋。因為預習測試題大多可以從上傳的預習資料或者實驗教材中找到答案，所以可以通過預習測試促使學生認真做好實驗預習工作。

在實驗中，學生首先利用雨課堂提供的簽到二維碼進行掃碼簽到。教師在講完實驗原理和相關注意事項后，會將隨堂測試題推送給學生，學生限時答完題后提交結果，系統(tǒng)自動批改后給出這一環(huán)節(jié)的成績。為了考查學生的整個實驗操作過程，從而實現(xiàn)過程評價考核，在每個實驗項目中設置若干個考核點?？己它c的設置必須與學生該次實驗需要達到的學習產(chǎn)出相對應，應盡量準確考查學生需要掌握的實驗技能。教師在課堂上將這些考核點以試卷（包括選擇題和主觀題）的形式推送給學生，學生完成這些考核點操作后，利用雨課堂答題，其中，實驗數(shù)據(jù)是以選擇題的形式答題，實驗結果圖片是以主觀題的形式答題。學生在提交試卷后，系統(tǒng)會實時自動反饋選擇題的對錯并給出正確答案，主觀題由教師課后再批改。如果結果無誤，學生完成實驗；如果結果出錯，學生需要重做這一環(huán)節(jié)的實驗，直到得到正確結果為止，這些結果出錯的學生需要教師現(xiàn)場考核其操作過程。因為試卷只有一次提交機會，所以學生會在實驗操作中嚴謹細致，以確保實驗數(shù)據(jù)的準確性。這種由雨課堂教學平臺自動判斷學生實驗數(shù)據(jù)對錯的做法，大大減少了教師花費在檢查學生實驗考核點上的時間，從而可以用更多的時間指導學生實驗，實現(xiàn)高效率的教學。

在實驗后，通過系統(tǒng)向?qū)W生推送復習測試題，要求學生按時完成測試，錯題答案和測試成績會在學生提交后實時顯示，有助于學生查缺補漏，鞏固實驗效果。

最后，學生通過手機或者計算機完成實驗報告的撰寫，并以試卷的形式提交到系統(tǒng)。教師在系統(tǒng)里手動批改實驗報告，學生也可以在手機端實時查看自己的實驗報告批改情況，實現(xiàn)無紙化實驗教學。同時，系統(tǒng)將自動根據(jù)預先設定好的成績考核指標生成該實驗項目的總成績，課程結束后會自動生成該實驗課程的總成績，具體的課程考核指標如表1所示。從表中可以看到，實驗過程中的每一個環(huán)節(jié)都設置了相應的考核指標，每一個考核指標設置不同的權重，引導學生重視所有的實驗環(huán)節(jié)，不能投機取巧，從而提高整體的實驗教學質(zhì)量。學生在每個實驗階段的學習中都可以得到及時的反饋，有助于提高學生自主學習的興趣。

2.4" 以平臺采集匯總的數(shù)據(jù)為依據(jù)，持續(xù)推進教學改革

雨課堂教學管理平臺可以統(tǒng)計實驗教學中所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，包括實驗前的預習，實驗課堂中的考勤、隨堂測試、實驗操作過程考核，課后復習和實驗報告。這些數(shù)據(jù)大部分由系統(tǒng)自動評分，因此能比較客觀地反映學生對各個實驗項目的掌握情況。此外，學生可以在平臺上對課堂教學活動進行討論、評價和建議。這些數(shù)據(jù)為電工與電子技術實驗的教學改革與教學評估提供了真實的參考依據(jù)，也為課程目標的定義和實現(xiàn)了提供持續(xù)改進的動力源。

3" 實踐效果與存在問題

在對機械電子工程20（1）、20（3）班進行試點教學結束后，課程組隨機選取兩個非試點教學班機械設計制造及其自動化20（1）、20（6）班作為對照，開展問卷調(diào)查，進行對比分析。共發(fā)放問卷173份（試點班88份，非試點班85份），回收有效問卷173份，有效問卷回收率100%。采用SPSS軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進行χ2檢驗分析，由表2可以看出：相比于非試點班，試點班的學生認為基于雨課堂平臺的教學模式更有利于提高實驗興趣、及時獲得教師的有效指導、提高分析排查故障能力、清晰了解實驗學習效果、提高自主學習能力和實驗效率。其中，提高實驗興趣、及時獲得教師的有效指導和實驗效率有較大提高這三方面得到較為顯著的改善。

另外，課程組對試點班和非試點班的學生實驗總成績進行t檢驗分析，表3對比結果顯示：試點班的實驗總成績高于非試點班（P＜0.01），說明基于雨課堂平臺的教學模式可以提高學生的實驗成績，實驗教學質(zhì)量有一定提高。

當然，該模式也存在一些待改進之處，比如：如何在課堂中合理設置考核點，從而準確地考查學生的實驗技能掌握情況。此外，如何利用雨課堂所采集到的學生實驗過程數(shù)據(jù)對教學模式進行持續(xù)改進，還需要進一步探究。

4" 結束語

本文在分析電工與電子技術實驗教學現(xiàn)狀及信息化教學改革需求的基礎上，指出傳統(tǒng)的電工與電子技術實驗教學存在的教學資源缺乏、教學手段單一和考核過程煩瑣等問題。為了解決這些問題，借助雨課堂分別從實驗前、實驗中和實驗后三個階段構建線上線下混合式實驗教學模式，并對學生實驗的全過程進行評價考核，提高學生的實驗興趣，使學生能及時獲得教師的有效指導，提升實驗效率。

5" 參考文獻

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[6] 教育部關于印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》的通知

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gov.cn/zhengce/zhengceku/2018-12/31/content_

5443362.htm.

*項目來源：2022年廣東省本科高校課程思政改革示范項目“運算放大器的線性應用—模擬電子技術實驗”（基金編號：粵教

高函〔2023〕14號）；2022年廣東省高等教育教學改革項目“基于拔尖人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的電子類實踐課程改革與實踐”（基金編號：粵教高函〔2023〕4號）；2022年廣東省高等教育學會實驗室管理專業(yè)委員會研究基金項目“基于現(xiàn)代信息技術的模擬電子技術實驗教學改革研究”（基金編號：GDJ20220264）；2022年廣東省本科高校在線開放課程指導委員

會研究項目“在線開放課程支持的一流課程建設創(chuàng)新研究——以模擬電子技術實驗為例”（基金編號：2022ZXKC131）。

作者簡介：曾思明，博士研究生，副教授；陳安，高級實驗師。