“互联网+”背景下“电工电子技术”课程创新教学模式研究

［摘 要］ 针对目前“电工电子技术”基础课程教学存在的教学形式单一、理论与实践相脱节、学生学习主动性差、实验内容固化、实验资源不足等问题，在“互联网+”背景下提出基于雨课堂、口袋实验平台和在线课程等多元化教学手段的“电工电子技术”基础课程混合双闭环教学模式改革方案。方案自2018年起在材料、化工等学院非电类工科专业“电工电子技术”课程教学中付诸实施。通过近5年的应用和探索，学生的课堂参与度显著提高，学习积极性明显增加，教学成效显著。

［关键词］ “互联网+”；电工电子技术；雨课堂；口袋实验室

［基金项目］ 2020年度山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目“‘互联网+’非电类工科专业电工电子技术课程全方位、多层次混合式教学模式改革”（QX2020M41）；2022年度煤炭行业高等教育研究课题“电工电子系列课程BFPO多维合一创新教学模式研究”（2021MXJG193）；2021年度山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目“工程教育专业认证背景下理工科课程思政系统化设计与实施策略研究”（QX2021M38）

［作者简介］ 马 进（1980—），男，山东泰安人，硕士，山东科技大学电气与自动化工程学院实验师，主要从事电工电子技术课程教学和检测技术及自动化装置研究；卫永琴（1975—），女，山西临汾人，博士，山东科技大学电气与自动化工程学院副教授（通信作者），主要从事电工电子技术课程教学和电力系统自动化研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）28-0148-05 ［收稿日期］ 2023-04-10

引言

“电工电子技术”课程是非电类工科专业本科生的必修课，是后续专业课的先修课程，覆盖面宽，与日常生活紧密结合，具有较强的实践性和应用性，在各专业课程框架中占有重要地位。但就目前的教学情况来看，存在以下问题：（1）学生课堂参与度不足，教学课堂互动少且缺乏针对性，教学反馈不畅，课后答疑不充分。（2）理论与实践相脱节。理论知识抽象难懂，难以与实践环节有机结合，学生的动手能力和解决实际问题的能力较差。（3）实验方法陈旧，实验项目亟待更新。课程实验项目大多为验证性实验，内容固化、方法单一且依赖于实验室，不利于培养学生自主学习和团队协作能力。

因此，要解决以上问题，“互联网+”背景下混合教学模式成为今后“电工电子技术”基础课程教学改革的方向之一［1］。我们将雨课堂和口袋实验室用于“电工电子技术”课程教学，结合“电工电子技术”在线课程，形成了全新的“线上线下并行，理论实践融合”的双闭环混合教学模式。

一、雨课堂和口袋实验室

（一）雨课堂（Rain Classroom）

雨课堂是清华大学2016年在MOOC基础上推出的基于PowerPoint和微信小程序的智慧教学平台，对师生互动不顺畅、数据收集不完整、在线教育不落地等多个问题进行了集中的解决［2］。

将雨课堂引入“电工电子技术”基础课程教学，很好地解决了课堂互动问题，提供了师生交流的机会。教师可通过全方位、立体化的教学手段，如公告发布、课堂考勤、随机测验、弹幕反馈、线上作业等，实时把握学生学习动态，能与学生之间建立畅通的沟通桥梁，实时了解每名学生的学习情况，因材施教，消除教学死角。

信息化教学平台的引入，形成了“互联网+”背景下混合教学模式的第一个闭环——课堂教学闭环。

（二）口袋实验室（Pocket Lab）

口袋实验室是基于虚拟仪器的便携式实验装置，其主要实验平台是虚拟信号分析仪，集成了直流稳压电源、信号源、示波器、频谱分析仪、波特计、逻辑分析仪、数字万用表等多种虚拟仪器，具有丰富的接口和外设［3］。

学生可在面包板上自由搭建电路，通过个人PC机完成电路分析及数据测试，除了完成课内必做实验以外，还可以根据个人兴趣进行电路设计和探索；教师也可在课上根据学生的个人能力设计具有创新性、趣味性、挑战性的实验项目，激发学生的求知欲和主观能动性。口袋实验室配套的口袋实验平台可将实验报告、实验照片、实验视频等上传互联网，便于教师实时查看学生的实验情况，批改实验报告。

口袋实验室的融入，形成了“互联网+”背景下混合教学模式的第二个闭环——实验教学闭环。

二、“互联网+”背景下双闭环混合教学模式在“电工电子技术”课堂教学中的应用

（一）课程概况

山东科技大学“电工电子技术”基础课程依托于电工电子国家级实验教学示范中心（山东科技大学）。目前，“电工电子技术”课程在工科非电类28个专业中开设，年均开课班级50余个，上课学生数达2 000余人。

（二）应用方案

为了让学生在有限的时间内尽可能多地熟悉、掌握电工电子基础知识和典型的应用电路，自2018年9月起，我们将雨课堂和口袋实验室用于非电类工科专业“电工电子技术（B）”课程教学，形成了独特的线上+线下、理论+实践的创新教学模式，具体方案如下。

1.理论教学。（1）开课前准备。重新修订教学计划和教学课件，做好相关任课教师的培训（交互式信息化教学平台、Multisim仿真软件、口袋实验室、在线课程教学平台、“互联网+”在线实验平台等）和开课前准备工作。（2）学生动员及培训。开课前，向学生介绍课程授课内容和具体安排，引导学生关注并学会使用雨课堂微信小程序或其他相关信息化教学平台客户端，发放口袋实验室及常用元件包；对学生进行在线课程、在线实验平台、口袋实验室和Multisim仿真软件使用培训（以教学视频的形式发给学生），授课期间进行指导。（3）课堂教学流程如图1所示，具体方案如下：①全程使用交互式信息化教学平台（雨课堂），进行考勤，授课（或直播），随堂测验，发布通知、作业、学习资料等；②授课期间，典型电路使用Multisim软件进行仿真实验演示；③针对课堂上不介绍的章节，要求学生在任课教师的指导下利用在线课程进行在线补充学习；④期末通过交互式信息化教学平台发布复习提纲和相关习题，引导学生复习考试。（4）期末总结。课程结束后汇总考勤、测验、作业数据，形成学生过程考核成绩支撑材料，同时对本学期教学情况进行总结反思，在新学期授课过程中持续改进。

2.实验教学。任课教师可选择线下、线上或者线下线上相结合的方式开展实验教学，实验教学流程如图2所示，具体方案如下：（1）线下实验。学生利用课余时间使用口袋实验室（如图3）或在指定时间到实验室完成实验并在线提交实验报告，教师根据学生的情况选择实验指导方式（线上/线下）并批改实验报告。具体实施方案如表1。对于学有余力的学生，除了完成课内实验以外，可在任课教师指导下完成创新研究型实验（选做，计入实验成绩）。实验项目示例（可根据课程安排调整）：①双极型晶体管基本放大电路研究；②滤波电路实验；③水位监控电路设计。（2）线上实验。学生可通过电工电子国家级实验教学示范中心“互联网+”在线实验系统（含电路分析、模拟电子技术、数字电子技术实验模块，可同时允许20人在线实验），线上完成课内实验及创新研究型实验，通过系统进行实验预习，完成实验电路搭建、数据测试等并在线提交实验报告。除电类专业以外，非电类工科相关专业乃至外校相关专业学生均可通过系统完成实验（须提前选课）。（3）线上线下结合。任课教师合理使用线下和在线实验平台，根据课程教学和学生的学习情况有针对性地安排线上和线下实验项目，虚实结合，因材施教。

3.在线课程。“电工电子技术”在线课程于2020年8月在智慧树山东联盟上线，并用于我校“电工电子技术”课程教学，使用情况良好。2021年9月，该课程获批山东省一流本科课程建设项目、山东省课程思政教学改革项目及山东省课程思政示范课程。目前，该课程选课人数达1.06万人，累计使用学校37所，互动达5.40万次。

教学模式：（1）自主学习。学生利用课余时间学习课程内容，观看教学视频并完成练习。（2）翻转课堂。随机抽取学生进行相应节段的课程内容介绍。（3）教师讲解。教师点评并讲解习题和相关注意事项，指导学生完成课堂练习。

4.教材建设。为使“电工电子技术”课程适合我校非电类不同专业学生的学习层次、提高学生的学习兴趣，中心教师根据非电类工科相关专业的特点自编教材《电工电子技术》（孟秀芝、袁文山、马进主编，北京工业大学出版社，2019.6）［4］、《电工电子技术实验教程》（卫永琴、马进、孟秀芝主编，电子工业出版社，2021.9）。教材引入了丰富的例题、习题和基于Multisim的仿真实验案例，取得了良好的教学效果。

三、混合双闭环教学模式与传统教学模式的效果比较

通过近几年的研究与探索，新的教学模式在“电工电子技术”课程教学过程中的使用日趋成熟。通过汇总课程数据，发现采用线上线下混合双闭环教学模式后，学生的课堂参与度明显提高，综合能力有了明显加强。

以金属材料工程专业为例，自2020—2021第一学期开始使用雨课堂和口袋实验平台，加大过程考核成绩占比（实验成绩占20%、平时成绩占30%，平时成绩包括课堂考勤、课堂测验、课后作业、期中测验等），降低期末成绩占比（50%），实验教学实施方案如表1所示。

金属材料工程专业2017-1.2班学生总计49人，金属材料工程专业2018-1.2班学生总计58人，金属材料工程专业2019-4.5班学生总计60人。其中，金属材料工程专业2017-1.2班采用传统课堂教学模式（实验成绩占10%、平时成绩占20%、期末成绩占70%）进行授课。学生成绩（比率）柱状图如图4所示。

采用混合教学模式的金属材料工程专业2018、2019级学生成绩优秀率较低，这是过程考核成绩比重加大导致的，即不再以期末考试成绩作为衡量学生学习水平的主要标准；良好率、中等率和及格率逐步提高，不及格率较低，平均成绩逐步上升，说明学生的学习积极性和课堂参与度大大提升。口袋实验室的融入，大大提高了学生的学习兴趣，使更多学生对课程的学习不再停留在纸面分析上，让更多学生参与实验。

结语

本文提出了信息技术和虚拟实验平台相融合的“互联网+”背景下“电工电子技术”基础课程混合双闭环教学模式，在实际应用中取得了良好的教学效果。然而，在混合教学模式的应用过程中发现了一些问题，如雨课堂受网络影响较大，个别学生信息传递不畅；学生在线课程学习时间无法保证，课堂翻转效果不佳；口袋实验平台功能不足，部分实验无法开展。

混合教学模式的引入为传统“电工电子技术”课程教学注入了新鲜血液，带来了新的活力，为学生开启了新的学习方式。我们也会在今后的课程教学中不断研究探索，不断尝试改进教学模式，将新的教学模式真正应用于“电工电子技术”课程教学中。

参考文献

［1］马进，赵洪亮，卫永琴，等.虚拟仪器在电子技术实验中的应用研究［J］.中国仪器仪表，2016（7）：43-46.

［2］张昀，于舒娟，李娟，等.基于雨课堂的《电工电子实验》教学改革与实践［J］.科技视界，2019（29）：158-159.

［3］晁雪薇，李阳.基于雨课堂的《电工学》课程教学法探索［J］.教育现代化，2018，5（10）：72-73.

［4］孟秀芝，袁文山，马进.电工电子技术［M］.北京：北京工业大学出版社，2019：6.

Research on Innovative Teaching Mode of “Internet +” Electrical and Electronic Technology Course

MA Jin， WEI Yong-qin， YUAN Fang， YIN Chang-chang

（College of Electrical Engineering and Automation， Shandong University of Science and Technology， Qingdao， Shandong 266590， China）

Abstract： Aiming to solve some problems existing in the basic courses of electrical and electronic technology，such as monotonous teaching form， disjointed theory and practice， poor learning initiative， fixed experiment contents and insufficient experiment resources， this paper proposes an “internet+” mixed double closed-loop teaching mode reform approach based on diverse teaching methods like Rain Classroom， Pocket Lab platform and online courses. Since 2018， this teaching mode has been used in non-electric colleges like College of Materials Engineering， College of Chemical Engineering and so on. Through nearly 5 years of application and exploration，students’ classroom participation has been significantly improved， with their learning enthusiasm significantly increased and the teaching effect being remarkable.

Key words： “internet+”; Electrical and Electronic Technology; rain classroom; pocket lab