許康

[摘要]理實一體化教室具有三維電子教室、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等功能。教師可以通過各方面教學(xué)實踐，探索充分利用理實一體化教室的方法。

[關(guān)鍵詞]信息化;理實一體化教學(xué);理實一體化教室

[中圖分類號]G71 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）12-0095-02

理實一體化教學(xué)法即理論實踐一體化教學(xué)法，讓學(xué)生通過實踐操作來體驗工作過程，增加直接經(jīng)驗。這是一種突出學(xué)生動手能力和專業(yè)技能培養(yǎng)、充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法。普通教室不能作為理實一體化教學(xué)場所來使用。大部分學(xué)校使用各類實訓(xùn)室來開展理實一體化教學(xué)，這類場所主要提供操作場地，同時提供黑板、投影儀等作教學(xué)之用，相關(guān)配置難以滿足信息化教學(xué)需要。

一、當(dāng)前理實一體化教室的缺陷

在理實一體化教學(xué)實施過程中，教師常被一些問題困擾，例如常用的電子實訓(xùn)場地因容納空間有限、安全等原因，不能安裝計算機，而微視頻、仿真等信息化教學(xué)方式離不開計算機，因此不得不讓學(xué)生在多媒體教室和理實一體化教室之間跑來跑去;電子儀器面板較小，教師操作時，學(xué)生很難觀察，只能讓部分學(xué)生上臺來看，輪流觀察，效率低下;學(xué)生所用儀器不能夠遠(yuǎn)程控制，每臺儀器的每個操作都必須由學(xué)生獨立完成，無法有效地循序漸進(jìn)地控制，不利于教學(xué)的有效進(jìn)行;對于學(xué)生的錯誤，教師需要一對一講解，無法將典型錯誤及時展現(xiàn)給其他學(xué)生。

二、信息化理實一體教室的配置及功能

1.配置

筆者所在學(xué)校已建成的信息化理實一體教室共有32個學(xué)生工位和1個教師工位，每個工位配有數(shù)字示波器、智能電源、信號發(fā)生器、萬用表各一個。所有儀表均帶有網(wǎng)線接口，可接入網(wǎng)絡(luò)。任一智能終端，只要自帶瀏覽器，即可設(shè)置儀表的參數(shù)，讀取儀表測量的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)可保存于服務(wù)器并在瀏覽器中查看。

所有工位均配有觸摸屏工業(yè)計算機和攝像頭，教室后方安裝具有跟蹤功能的網(wǎng)絡(luò)攝像頭一臺、服務(wù)器一臺，所有觸摸屏計算機、攝像頭和各工位的所有儀器均通過路由器連接在一起，并連接到服務(wù)器上。

2.功能

（1）三維電子教室。由于每個工位（包括教師工位）都有攝像頭，因此教師可以在操作時將攝像頭對準(zhǔn)操作對象，然后實時“廣播”，讓每位學(xué)生都能看清操作的過程和細(xì)節(jié)，不再需要教師分組講解、多次演示。學(xué)生的操作也可以通過攝像頭在教師機上展示，教師在講臺上即可觀看各工位學(xué)生的操作，并可對特別關(guān)心的工位放大觀看。必要時，可以通過黑屏等方法強令學(xué)生從實踐操作狀態(tài)切換回聽課狀態(tài)。

（2）統(tǒng)一控制儀器、儀表參數(shù)。電子技術(shù)等課程在整個教學(xué)過程中都要用到示波器、信號發(fā)生器、萬用表等儀器儀表，然而在學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)本課程時就教學(xué)生使用這些儀表并不合適，學(xué)生對原理一無所知，學(xué)起來困難，教的“度”也難以掌握。利用儀器遠(yuǎn)程控制功能，教師可以控制學(xué)生端各種設(shè)備的參數(shù)，就不需要學(xué)生自行設(shè)置了。

（3）工作/學(xué)習(xí)過程記錄。各工位的攝像頭可以記錄學(xué)生的操作并將其保存于服務(wù)器上。在當(dāng)前條件下，硬盤可以存儲32路攝像頭最長40小時的數(shù)據(jù)。以一個班級每周4課時來計算，可以保存5個班級2周半的數(shù)據(jù)。如果學(xué)生某一次理實一體化項目的最終結(jié)果不正確，而教師難以根據(jù)最終結(jié)果推斷其出錯的原因，就可以通過觀察過程記錄來進(jìn)行分析。

（4）教學(xué)平臺。通過專門為本系統(tǒng)設(shè)計的教學(xué)平臺，可以設(shè)置課程直播的起、止時間。在這段時間之內(nèi)，學(xué)生計算機登錄上網(wǎng)后，可以收看教師機的直播。直播中，教師可以插入各種視頻、動畫、PPT等。學(xué)生在直播課堂中或者課后均可以使用練習(xí)模塊，練習(xí)模塊中可給出電路圖并要求測量各測試點的電壓、電流、頻率、波形等參數(shù)。測試的數(shù)據(jù)可以直接讀人計算機并上傳到服務(wù)器，服務(wù)器端可以直接判斷學(xué)生操作是否正確。這一功能也有助于實現(xiàn)理實一體化教學(xué)評價的自動化。

（5）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。將服務(wù)器接入互聯(lián)網(wǎng)，教學(xué)直播操作可以在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行，如果遠(yuǎn)在千里之外的學(xué)習(xí)者手中有一套儀器，那么那些儀器同樣可以接受控制，而學(xué)習(xí)者測量的數(shù)據(jù)、波形也可返回到教師機上，這是一個巨大的突破。

三、教學(xué)實例

1.信息化教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容：放大器的偏置電路。該部分內(nèi)容使用信息化方法來進(jìn)行教學(xué)。①微視頻。使用Multisim錄制微課，要求學(xué)生通過觀看視頻回答問題，自主學(xué)習(xí)。每個工位都有電腦，學(xué)生通過反復(fù)看視頻、觀察細(xì)節(jié)，最終都能完成任務(wù)。②實物測試。對于使用仿真方式難以講解清楚的信號疊加問題，借助于實物信號發(fā)生器和示波器，學(xué)生在教師指導(dǎo)下連接一根導(dǎo)線（參數(shù)統(tǒng)一由教師通過教師機設(shè)置），學(xué)生直觀地觀察信號疊加后出現(xiàn)的波形上移直到移出視界之外的現(xiàn)象，理解“偏置”的概念。

2.“三維空間”電子教室教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容：萬用表的使用、示波器的使用等。這些內(nèi)容的教學(xué)均需要實際操作儀表。傳統(tǒng)教學(xué)中，如果教師演示，則學(xué)生需要分組觀看，否則是看不清楚的。“三維空間”電子教室里的攝像頭可以將教師的操作呈現(xiàn)在各工位的電腦上，學(xué)生可以直觀地看到教師的操作。教師通過“巡檢”，觀察每個學(xué)生的操作，發(fā)現(xiàn)問題，直接進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。

3.教學(xué)平臺的利用

教學(xué)內(nèi)容：晶體管穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試。該部分內(nèi)容需要學(xué)生掌握整流、濾波、穩(wěn)壓相關(guān)知識，學(xué)會調(diào)節(jié)示波器量程，學(xué)會使用萬用表測電壓。教師可利用平臺備課，將教學(xué)內(nèi)容分解成若干部分，并且設(shè)定若干測試題，預(yù)設(shè)測量的結(jié)果，如穩(wěn)壓電源的輸出要求為5v，按要求±10%均符合要求。系統(tǒng)要求設(shè)置答案時，有兩種方法，一種是給定標(biāo)準(zhǔn)答案和誤差比例，這適合于偏差值正負(fù)對稱的情況;另一種是設(shè)定上極限和下極限，例如理論上整流濾波電路的輸出電壓為12V，但由于器件誤差、供電電壓誤差等因素，其值變動可能很大，但只要不低于12V，即可認(rèn)為是正確的，那么就可以設(shè)置該點電壓答案上極限為30V，下極限為12V。學(xué)生利用平臺提供的萬用表進(jìn)行測試，并且將測試的結(jié)果直接輸入系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)設(shè)的值來判斷測試結(jié)果是否正確。借此可以完成自動評價，將教師從繁重的工作中解放出來，讓教師專注于教學(xué)設(shè)計及教學(xué)過程。

四、反思及建議

限于經(jīng)費、技術(shù)水平等原因，當(dāng)前理實一體化教室可以自動采集與識別的參數(shù)仍較少，主要是電壓、電流、頻率等有限的幾種，而對于波形等參數(shù)尚無法做到自動識別，只能采集圖形，由教師來評閱。其實圖形、圖像識別技術(shù)已非常成熟，如果有相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)公司介入，擴大參數(shù)采集和識別范圍并不困難。

（責(zé)任編輯：周侯辰）