[出处] 教育教学论坛_2022年第16期

何雨婷　孙晓玲

[关键词] 电子技术实验;新冠肺炎疫情;国际学生;四步教学法

[基金项目] 2019年度西南石油大学实验教学方法改革研究项目“以能力达成为目标，线上为主、线下为辅的学生自主式实验教学方法改革”（x2019sz014）;2020年度西南石油大学一流本科课程培育建设项目“线上一流课程‘电子技术实验”（X2020YLKC007）

[作者简介] 何雨婷（1993—），女，四川成都人，硕士，西南石油大学电气信息学院助理实验师，主要从事电学基础实验分析与改进研究;孙晓玲（1978—），女，山东青岛人，硕士，西南石油大学电气信息学院讲师，主要从事嵌入式系统及无线传感器网络研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）16-0015-05 [收稿日期] 2021-07-16

2019年末，我国遭遇了百年来全球发生的最严重的传染病——新冠肺炎疫情。中国人民万众一心、同甘共苦，在抗击新冠肺炎疫情的斗争中取得了重大战略成果[1]。如今，我国高校已经全面恢复正常教学。可直至今日，新冠肺炎疫情仍在多国持续蔓延，本校中有一批特殊的国际学生近期内无法返回学校，无法进行“电子技术实验”课程线下实验。为此，“电子技术实验”课程尝试打破传统的线下教学，积极响应教育部“停课不停学”的号召[2]，完成特殊时期针对国际学生的线上实验教学。

一、“电子技术实验”线上教学现状

“电子技术实验”是“模拟电子技术”和“数字电子技术”的配套实验课程，是培养学生通过实验手段验证基础理论的课程，是培养学生综合实践能力的起步课程[3-6]。在此之前，因虚拟仿真能有效解决实验教学场地不足的问题，帮助学生理解抽象理论，掌握相关知识[7-9]，“电子技术实验”线上教学引入了虚拟仿真，并运用实验流程视频替代线下实验。但在教学过程中仍存在诸多不足：（1）学生的主观能动性较低，无法真正融入课堂。（2）学生只能单程观看一维实验录像，缺少仪器的操作过程，对常用仪器使用的熟练程度与经典的模电、数电知识点掌握程度均较差，无法将理论与实践真正结合起来，难以达到实验的既定目标。针对此类情况，“电子技术实验”课程引入自创的线上实验四步教学法，将整个课程分为课前、课中、课后三个时间段[6]，着重打造“沉浸型交互式”实验，真正做到以学生为中心，让国际学生线上也能主动参与实验课堂[10，11]。同时，解决线上实验教学中学生所学知识过于抽象，只能线性观察实验流程，无法体验多维化实验操作的问题。此外，通过四步教学法，学生须自行查阅资料、进行仿真与实验，可落实培养学生搜集资料、结合理论分析问题、团队协作等能力的实验目标。

二、四步教学法介绍

为了培养国际学生搜集资料、分析问题的能力，解决国际学生无法进行线下实验的问题，“电子技术实验”课程引入自创的实验引入、仿真分析、“沉浸型交互式”实验、实验总结线上实验四步教学法，如图1所示。四步教学法将课堂的时间维度分为课前、课中、课后，依托不同的线上教学平台，完成线上实验的四步教学。以“电子技术实验”课程中单管交流放大电路实验为例进行四步教学法的讲解，图2为单管交流放大电路实验电路图。

（一）课前：实验引入、仿真分析

课前教学依托微信平台，内容分为实验引入、仿真分析两个环节。

1.实验引入。教师在微信群里发布实验要求，提供单管交流放大电路内容相关资料。学生需要主动分析本次实验流程，通过已有资料，查找所需补充材料，选择相应元器，设计单管交流放大电路。通过实验引入的学习，学生可以了解实验背景知识，预习实验操作内容，锻炼自主学习与电路设计的能力，由此实现“四步教学法”的第一步：实验引入。

2.仿真分析。学生须根据实验引入环节中设计的电路，在Multisim仿真平台[12，13]上完成电路仿真与结果的分析，准备课中的实验仿真结果汇报内容。通过仿真分析的学习，学生可以结合仿真结果初步了解理论与实验的关系，预知实验可靠结果范围，锻炼仿真工具使用与理论和实际相结合的能力，由此实现“四步教学法”的第二步：仿真分析。

（二）課中：“沉浸型交互式”实验

课中教学依托腾讯课堂平台。传统线下单管交流放大电路实验仅为学生动手实验，实验内容分为：（1）测量放大电路的静态工作点;（2）测量放大电路的电压放大倍数;（3）观察静态工作点的位置变化引起输出波形的非线性失真。学生仅参与课堂实验，无法锻炼其他技能[14]。

针对国际学生的线上实验课堂引入了以学生为中心的教学理念，对比传统的线下实验教学，增加了针对国际学生的思想政治教育与汇报实验仿真结果及对此沟通点评的环节，增强了中国文化的输出，锻炼了学生的语言表达能力，实现对实验的深层次理解，也锻炼了团队协作能力与实践思辨能力。

1.思政元素。因国际学生无专门的思想政治课程，故本课程为每个实验项目设计了思政元素，意在润物细无声地增强国际学生对中华文化的认同感。习近平总书记强调，要把满足人民对美好生活的向往作为科技创新的落脚点，把惠民、利民、富民、改善民生作为科技创新的重要方向。以听障人士为例，接听电话、收看电视等普通人的娱乐社交就听力有损失的患者而言是困难重重的，虽然市场上已具有较多关于听力障碍的现代化产品，但部分产品的性能并不完善。本课程的内容主要是单管交流放大电路的测试，与当下工程中常用的语音放大电路的设计相结合，以此引出听障人士陈利军通过工程手段自主打造智能生活的例子。与国际学生探讨外国日常科技改变生活的例子，意在通过文化的相互比较与探讨，增强国际学生对中国的了解与认知，力求与其他课程共同构建中国文化育人体系，并鼓励国际学生努力为未来社会的智能化贡献青春力量。B875360F-4FA0-4E49-915D-A11EC82E76F9

2.“沉浸型交互式”实验。为弥补国际学生无进行真实实验，学校让他们进行特殊的“沉浸型交互式”实验代替观看一维的实验演示视频，真正参与到实验当中。

“沉浸型交互式”实验内容如下：教师在实验室中进行实验，在实验的关键点处给出实验操作选项，国际学生须进行团队讨论，通过选择不同选项解锁新的实验流程，直到获得实验结果。如果获得错误的结果，须经学生讨论后选择返回某一选项重新选择;如果获得正确的实验结果，则实验结束。由此设计出多种实验进程，得到多种结果，达到交互的目的。整个实验中，教师须调整摄像头角度，以学生真正做实验的视角进行课堂直播，力求学生视线集中于电学仪器，使学生身临其境。此外，在某些关键实验步骤处设置对应问题，引导学生完成实验。

以单管交流放大电路实验中第一部分测量放大电路的静态工作点为例，图3为“沉浸型交互式”单管交流放大电路实验的部分选项与结果。实验第一步骤为将直流稳压电源输出电压调节至12V，接至单管交流放大电路的电源端。教师在此给出实验中的第一个选项：直流稳压电源输出电压需调节为多少，如图3（a）所示。若学生讨论后选择A选项，教师则将6V输出电压接至单管交流放大电路的电源端并继续接下来的实验。此后，学生会发现放大电路无法正常放大电信号，如图3（b）所示。学生通过团队讨论寻找原因，发现电源负责为放大电路提供能源，若电源电压较小则放大电路能量较小，导致无法正常工作。故回到第一步骤更改选项，并进行实验第二步骤：通过调节滑动变阻器RP，使电压VRE=1.5V，即静态工作电流ICQ≈1.5mA。此处，教师须给出实验中的第二个选项：电压VRE需调节为多少，如图3（c）所示。学生可通过这三种选项观测到与选项对应的截止失真、正常工作与饱和失真三种结果，截止失真情况如图3（d）所示。在整个实验过程中，教师只需适当引导与给出重要选项，模拟学生线下实验操作环节，真正做到以学生为中心，调动学生的积极性与参与度。

图4为实验中的第一部分：静态工作点的测量实验流程图。在这一部分，设置了三个选项分支，提出了三个问题，达成了五个结局。实验流程中，学生可随时打断教师，对教师的实验操作进行集体讨论，并按照学生思路改变实验流程而不拘泥于设计流程。此外，教师针对实验提出重点问题，引导学生自行思考。学生可真正做到带着问题到实验中去，且不再是老式的基础问题，而是富有建设性、实验中真正遇到的问题。由此，学生可以明晰实验整个流程，明确实验中最重要的步骤与原因，明了实验的操作方法。

“沉浸型交互式”实验通过对不同选项分支的选择与问题探讨，以及对操作结果的观测，比仅仅给学生看一维演示视频，让学生的主动性和参与程度更高，实验与理论知识结合更清晰，由此可培养学生的工程问题解决能力、实践思辨能力、团队协作能力。学生也反映通过“沉浸型交互式”实验，对实验的步骤掌握更快，关键点记忆更深，整体实验效果较好。

（三）课后：实验总结

课后教学依托微信平台，内容为学生总结本次实验内容，撰写实验报告。通过课后的实验总结，学生可以对比理论与实验结果，探究实验过程，验证理论结论，锻炼实验总结能力与撰写报告能力。由此实现“四步教学法”的第四步——实验总结。

结语

“电子技术实验”课程引入线上实验四步教学法，为新冠肺炎疫情这一特殊时期针对国际学生这一批特殊学生首次进行的教学探索。

1.与传统的线下教学相比，实验四步教学法引入课前自主学习与仿真汇报环节，将课堂由被动的“填鸭式”教学转换为真正的以学生为中心的课堂。

2.与普通的线上教学相比，增添思想政治教育环节，意在循序渐进地增强国际学生对中华文化的认同感;着重打造“沉浸型交互式”实验代替普通的实验演示视频，通过不同选项分支与问题探讨，以及对操作结果的观测，增加学生的沉浸度与互动性，提升学生的主观能动性，增强学生对常用仪器使用的熟练程度与经典的模数电知识点掌握程度，做到理论与实际相结合，培养学生自主学习、仿真工具使用、团队协作等一系列能力。

3.通过对“电子技术实验”课程线上实验的教学探索，保证了教学的正常进行，提升了线上教学质量，得到了国际学生的充分肯定，为特殊时期构建线上实验教学提出新的方法，也为高校打造实验课程提出新的理念。