摘要：本文在分析“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)重要性和執(zhí)行現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種基礎(chǔ)驗證性實驗與綜合設(shè)計性實驗復(fù)合、傳統(tǒng)教學(xué)模式與混合式教學(xué)模式結(jié)合、實驗室現(xiàn)場操作與口袋實驗室配合的多元化實驗教學(xué)模式，為“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)從教學(xué)內(nèi)容、組織形式和執(zhí)行過程幾方面提供了新思路。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；混合式教學(xué)模式；綜合設(shè)計實驗；口袋實驗室

StudyonReformofExperimentTeachingModefor

FundamentalsofElectricalTechnology

ChenTingting1LiuYuansheng2LiuJia1

1.SmartCityCollege，BeijingUnionUniversityBeijing100101；

2.CollegeofRobotics，BeijingUnionUniversityBeijing100101

Abstract：AfteranalyzingtheimportanceandimplementationoftheexperimentteachingprocessforFundamentalsofElectricalTechnology，anewexperimentteachingmodeisbroughtforwardbythispaper.Basedoncombiningthebasicverificationexperimentcontentwithcomplexdesignexperimentcontent，thenewexperimentteachingmodeintegratesBlendingLearningmethodintoclassicalteachingmethodandchoosesPocketLabastheextensionoftraditionallaboratory.ThereformofexperimentteachingmodeforFundamentalsofElectricalTechnologymentionedhereprovidessomeinnovativethoughtsoforganizationalmethod，teachingcontentandexecutingprocess.

Keywords：experimentteaching；blendinglearningmethod；complexdesignexperiment；pocketlab

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的授課內(nèi)容分為模擬部分和數(shù)字部分。這門課程是電氣、電子類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，也是計算機類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)必修課或?qū)I(yè)選修課，是人才培養(yǎng)體系中介于公共基礎(chǔ)課和專業(yè)技術(shù)課之間的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生在本科學(xué)習(xí)期間從傳統(tǒng)的理論分析思維模式轉(zhuǎn)向工程化應(yīng)用思維模式的重要節(jié)點［12］。

作為大部分理工科學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程具有很強的實踐性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、拓展性和創(chuàng)新性，在培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識方面具有不可替代的作用［3］。與理論教學(xué)配套的課內(nèi)實驗是培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰?、合作能力和?chuàng)新能力的重要載體，是課程教學(xué)中的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)［4］。由于“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程所涉及的知識點內(nèi)容多、跨度大，課程注重物理概念，采用工程觀點，因此，其實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識、使課本內(nèi)容直觀化的最佳教學(xué)手段，是改善理論課程教學(xué)效果的必要方法，在教學(xué)過程中顯得尤為重要。

1“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)現(xiàn)狀

伴隨著應(yīng)用于教學(xué)的信息化技術(shù)不斷更新升級，雨課堂、ClassIn等智慧教學(xué)工具和云班課、課堂派等智能教學(xué)助手應(yīng)運而生。此外，中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)平臺近年來得到了長足發(fā)展，極大豐富了優(yōu)質(zhì)課程的線上資源，這使得高等學(xué)校各類理論課程發(fā)展線上線下混合教學(xué)模式得到了有力支撐。但對于“電子技術(shù)基礎(chǔ)”這類對實踐性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性要求較高的課程而言，其實驗教學(xué)環(huán)節(jié)需要場地和設(shè)備做支撐，需要學(xué)生實際操作，因此無論從內(nèi)容設(shè)置上，還是從組織形式上，都無法適應(yīng)新工科發(fā)展的需要，有一定的改進空間。

1.1實驗教學(xué)內(nèi)容單一，重基礎(chǔ)弱應(yīng)用

受到課程特點的影響和學(xué)時分配的限制，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的課內(nèi)實驗以基礎(chǔ)驗證性實驗為主，如模擬部分的單管放大電路、集成運算放大器電路和數(shù)字部分的譯碼電路、計數(shù)電路等。這類實驗內(nèi)容的設(shè)置與課程理論知識形成閉環(huán)，能夠有效將理論知識具象化，幫助學(xué)生更直觀地透過現(xiàn)象看本質(zhì)，理解課本所學(xué)。但基礎(chǔ)驗證性實驗無法幫助學(xué)生將理論知識與工程應(yīng)用和前沿技術(shù)建立聯(lián)系，不易調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。此外，缺乏綜合設(shè)計實驗的實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，使整個實驗教學(xué)過程難以層次化、遞進式推進，無法“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”的滿足各層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

1.2實驗教學(xué)模式落后，空間時間受限

相較于理論課程線上線下混合教學(xué)模式開展得如火如荼，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課內(nèi)實驗這類需要測量設(shè)備和實驗器材支撐的硬件實驗，仍采用相對傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即固定班級、時間和實驗室，多以實驗箱或現(xiàn)成的實驗?zāi)K為實驗硬件基礎(chǔ)［5］。雖然，通過Multisim、PSPICE等多款EDA軟件，可以幫助學(xué)生在不受設(shè)備和場地限制的前提下實現(xiàn)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課內(nèi)實驗的仿真驗證，但仿真實驗過程無法鍛煉學(xué)生掌握基本測量儀器操作方法、熟悉工程應(yīng)用設(shè)計流程和探究工藝設(shè)計規(guī)則的能力，還很難規(guī)避學(xué)生的抄襲現(xiàn)象。即使通過“開放實驗室”的途徑對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行時間和空間上的拓展，但由于涉及實驗室管理、實驗室安全等諸多問題，仍很難滿足頭部學(xué)生隨時隨地將課內(nèi)實驗帶入課余時間進行二次開發(fā)的需求。

2“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)改革目標(biāo)

為了充分發(fā)揮課內(nèi)實驗在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論學(xué)習(xí)過程中的重要作用，適應(yīng)新工科培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型現(xiàn)代工程技術(shù)人才的要求，針對前面提出的實際問題，本文提出了基礎(chǔ)驗證性實驗與綜合設(shè)計性實驗復(fù)合、傳統(tǒng)教學(xué)模式與混合式教學(xué)模式結(jié)合、實驗室現(xiàn)場操作與口袋實驗室配合的多元化實驗教學(xué)模式方案。

通過基礎(chǔ)驗證性實驗與綜合設(shè)計性實驗復(fù)合豐富實驗內(nèi)容設(shè)計，將專題工程教學(xué)案例引入“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)，建立“層次化，遞進式”的實驗教學(xué)體系［6］，以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。通過傳統(tǒng)教學(xué)模式與混合式教學(xué)模式結(jié)合改進教學(xué)組織形式，將多媒體素材引入“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)，形成線上線下混合的實驗教學(xué)模式，釋放一部分實驗教學(xué)學(xué)時用于綜合設(shè)計性實驗。通過實驗室現(xiàn)場操作與口袋實驗室配合突破實驗場所限制，將口袋實驗室引入“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)，將實驗教學(xué)延伸到課余碎片時間，助力學(xué)生打破實驗場地束縛，為學(xué)生開展實驗項目的二次開發(fā)甚至科技創(chuàng)新創(chuàng)造條件。改革后的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖示如圖1所示。

3“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)改革舉措

本文探討的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)模式改革思路，以提升學(xué)生信息化素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力為中心，以引入綜合設(shè)計性實驗和口袋實驗室為突破口，從教學(xué)內(nèi)容、組織形式和執(zhí)行過程幾方面提出了建設(shè)性建議。

3.1基礎(chǔ)驗證性實驗與綜合設(shè)計性實驗復(fù)合

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置的基礎(chǔ)驗證性實驗與理論課堂的基本概念、基本理論、典型電路應(yīng)用緊密相關(guān)，實驗執(zhí)行過程和實驗檢測結(jié)果可以讓學(xué)生通過直觀觀察的形式強化理論知識的學(xué)習(xí)。因此，基礎(chǔ)驗證性實驗在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗中的設(shè)置是必不可少的。但由于電子技術(shù)發(fā)展迅速，且應(yīng)用范圍不斷向社會的多個領(lǐng)域延伸，內(nèi)容固化的基礎(chǔ)驗證性實驗缺乏與工程實踐和前沿技術(shù)的鏈接關(guān)系，不應(yīng)作為“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)內(nèi)容的主體。

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中增設(shè)工程性強的綜合設(shè)計性實驗，既可以在對設(shè)計題目分析、研究、計算的過程中訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題的能力，又可以通過設(shè)計報告撰寫、項目答辯等形式培養(yǎng)學(xué)生的溝通總結(jié)能力和工程師素養(yǎng)。綜合設(shè)計性實驗還可以根據(jù)實際內(nèi)容和難度進一步劃分層次，分為綜合設(shè)計類、工程案例類、創(chuàng)新研究類等，為學(xué)生后期參加電子設(shè)計類競賽和科技創(chuàng)新類項目奠定基礎(chǔ)。在驗證性實驗的基礎(chǔ)上給學(xué)生布置可選擇的、工程性強的綜合設(shè)計性實驗，并讓綜合設(shè)計性實驗占有更高的比重，有利于對學(xué)生的分層培養(yǎng)，能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的綜合性設(shè)計性實驗選擇余地很大，例如：簡易雙蹤四跡示波器設(shè)計、周期性脈沖信號占空比測量系統(tǒng)設(shè)計、多功能語音放大器設(shè)計、有線對講機設(shè)計、簡易音樂發(fā)生器設(shè)計等。簡易雙蹤四跡示波器和周期性脈沖信號占空比測量系統(tǒng)的學(xué)生作品分別如圖2和圖3所示。

3.2傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式與混合式教學(xué)模式結(jié)合

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的課程內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)決定了該課程的課內(nèi)實驗必須以學(xué)生的現(xiàn)場實操為主，以EDA軟件的仿真驗證為輔。由于學(xué)生的現(xiàn)場實操需要用到信號發(fā)生器、示波器、萬用表、穩(wěn)壓電源等基本電子測量儀器，使“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)在開展過程中仍然以固定班級、時間和場地的傳統(tǒng)線下教學(xué)模式為主。由于課內(nèi)實驗的內(nèi)容設(shè)置會在極大程度上調(diào)高綜合設(shè)計性實驗的占比，因此，即使配合實驗室開發(fā)管理模式補充一定的實驗室使用時間，仍然存在綜合設(shè)計性實驗在實驗室開展時間不足的問題。

將“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)的開展形式更新為線上線下混合式教學(xué)，通過將基礎(chǔ)驗證性實驗演示視頻、Multisim仿真演示視頻等多媒體教學(xué)素材和綜合設(shè)計性實驗的設(shè)計要求、參考資料等預(yù)先在云班課等線上平臺發(fā)布，對學(xué)生提前布置預(yù)習(xí)任務(wù)和課前分散仿真任務(wù)，可以將教師課內(nèi)講解演示的部分學(xué)時和學(xué)生課內(nèi)仿真調(diào)參、查找資料的時間釋放出來，在一定程度上解決綜合設(shè)計性實驗在實驗室開展時間不足的問題。

此外，局限于實驗室的傳統(tǒng)線下實驗教學(xué)模式，只強調(diào)學(xué)生對知識符號等顯性知識的掌握識記、技能方面的隱性知識（包括非正式的、難以表達(dá)的技能、技巧、經(jīng)驗和訣竅）以及認(rèn)知方面的隱性知識（包括洞察力、直覺、感悟）重視不足［7］。傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式與混合式教學(xué)模式結(jié)合后，線上平臺承擔(dān)的線上教學(xué)任務(wù)可以在很大程度上強化學(xué)生掌握技能和認(rèn)知方面隱性知識的訓(xùn)練，有利于對學(xué)生素質(zhì)進行更全面的培養(yǎng)。

3.3實驗室現(xiàn)場操作與口袋實驗室配合

如前文3.2所述，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗的教學(xué)模式仍以實驗室為主要執(zhí)行場所，綜合設(shè)計性實驗的開展時間嚴(yán)重受到實驗場地限制，其主要原因在于“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗的實際操作無法脫離基本電子測量儀器完成，而基本測量儀器由于體積、成本、資產(chǎn)管理等原因，不能輕易搬離實驗室到教室、學(xué)生宿舍等場地使用。但伴隨著口袋實驗室產(chǎn)品的問世，傳統(tǒng)電子技術(shù)類硬件實驗無法突破場地限制的壁壘被打破了，上述問題也迎刃而解。

口袋實驗室是指將傳統(tǒng)實驗箱的核心功能壓縮至一塊小開發(fā)板上，易于擴展、方便攜帶與調(diào)試［8］。目前，可用于各類課程的口袋實驗室產(chǎn)品種類很多，適用于“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗的口袋實驗室產(chǎn)品通常將面包板、基本外設(shè)（如：撥碼開關(guān)、LED等、數(shù)碼管等）和虛擬儀器測量接口集成在一塊開發(fā)板上。實驗操作者只需要導(dǎo)線和基本電子元器件就可以在面包板上搭建實驗電路，在實驗室以外的環(huán)境下進行實驗操作時，實驗過程所需的基本測量儀器（如：信號發(fā)生器、示波器、萬用表ZajcVu7ItIrWLgPanXkqAIotHOY2IRY8xPVCA0ftqvk=等）可選擇基于電腦的虛擬儀器。這使得學(xué)生可以在實驗室以外的多種環(huán)境下，充分利用碎片時間，開展電子設(shè)計類硬件實驗操作和硬件電路系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試工作。學(xué)生使用硬木課堂多功能模數(shù)混合口袋實驗平臺在實驗室外進行運算放大器相關(guān)實驗的場景，如圖4所示，實驗電路在面包板上搭建完成后，實驗所需正弦波輸入信號由安裝在計算機上的虛擬儀器通過口袋實驗平臺相應(yīng)接口提供給搭建電路，虛擬示波器測得的輸入輸出信號可以在計算機的視窗上進行觀測。

圖4實驗室外基于口袋實驗室的實驗操作場景

在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)過程中引入口袋實驗室這一新穎的教學(xué)元素，實現(xiàn)對課堂實驗教學(xué)在時間和空間上的有效延伸與拓展，既可以讓普通學(xué)生在課后完善規(guī)定時間內(nèi)尚未完成的基礎(chǔ)驗證性實驗，又可以讓頭部學(xué)生在課后優(yōu)化綜合設(shè)計性實驗的功能參數(shù)，還能為有需求的學(xué)生提供利用碎片時間進行工程教學(xué)案例二次開發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計的基本條件。實驗室現(xiàn)場操作與口袋實驗室配合的創(chuàng)新實驗教學(xué)組織形式，既能有效突破傳統(tǒng)實驗開展形式受制于活動場地的困局，又能最大程度地“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”，實現(xiàn)分層教育，滿足學(xué)生的個性發(fā)展。

4結(jié)論

本文針對“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)環(huán)節(jié)提出多元化實驗教學(xué)模式，在有限的實驗教學(xué)學(xué)時和固定的實驗室使用條件下，既能保證基本的教學(xué)內(nèi)容，又能做到工程應(yīng)用的充分延展，有效實現(xiàn)教學(xué)過程中實踐育人元素的延拓。同時，借助線上教學(xué)平臺發(fā)布基礎(chǔ)實驗類、工具（包括基本測量儀器和口袋實驗室產(chǎn)品）使用類教學(xué)演示視頻，引入口袋實驗室打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)空間受限的壁壘，讓實踐教學(xué)環(huán)節(jié)向?qū)W生的課余碎片時間實現(xiàn)了有效延伸。

實驗教學(xué)在學(xué)生的工程素養(yǎng)、工作作風(fēng)和綜合素質(zhì)提高方面都具有不可替代的作用，是不能忽視的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本文所提出的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實驗教學(xué)改革思路能夠極大促進學(xué)生對課堂所講理論知識的感性認(rèn)識，全面加強學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生“分析問題、解決問題”的能力，目前已經(jīng)被運用到實際教學(xué)中，并取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻：

［1］刑曉敏，李貽濤，趙翠然，等.高等學(xué)校電子技術(shù)類課程現(xiàn)狀分析與教學(xué)方法研究［J］.無線互聯(lián)科技，2019（14）：7072.

［2］彭丹，解鋒，朱善林.“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程線上教學(xué)探索與實踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2022，44（5）：5154.

［3］周鵬，劉偉，李堯，等.電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的混合式“金課”教學(xué)模式構(gòu)建與實踐［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2022（3）：143146.

［4］吳根忠，李劍清.綜合性設(shè)計性實驗在電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實驗室科學(xué)，2020，23（1）：9597.

［5］陳婷婷，劉元盛，修麗梅.新工科背景下的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革［J］.教育教學(xué)論壇，2020（37）：154155.

［6］榮海林，徐向華，姚福安.新工科電子技術(shù)實踐教學(xué)模式探索與實踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2021，43（1）：117120.

［7］馬永紅，曹洪奎，李光林.基于“做中學(xué)”理論的電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探討［J］.高等教育，2021（13）：188189.

［8］王連明.基于視頻微課與口袋實驗室的電類專業(yè)混合式教學(xué)模式研究［J］.高教學(xué)刊，2023（4）：8891.

基金項目：北京聯(lián)合大學(xué)2023年度教育教學(xué)研究與改革項目（面向計算機大類專業(yè)的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程多維度實踐育人教學(xué)模式研究，JJ2023Y027）；該論文同時獲北京市教育工會支持

作者簡介：陳婷婷（1981—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師，研究方向：通信電子。