新冠疫情下国际学生《电子技术实验》的教学探索

何雨婷，孙晓玲   

（西南石油大学电气信息学院，成都610500）

[摘  要]如今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回校，无法进行《电子技术实验》课程线下实验。因此，《电子技术实验》课程引入自创的四步教学法，包括实验引入、仿真分析、“沉浸型交互式”实验、实验总结四个环节，将整个课程分为课前、课中、课后三个时间段，着重打造“沉浸型交互式”实验，旨在提升学生的主观能动性，培养学生理论与实际相结合、仿真工具使用、团队协作等一系列能力。设计相应思政元素，意在“润物细无声”地增强国际学生对中华文化的认同感。线上实验四步教学法得到了国际学生的充分肯定，为特殊时期下构建线上实验教学提出了新的方法，也为高校打造线上实验课程提出了新的理念。

[关键词]电子技术实验；新冠肺炎疫情；国际学生；四步教学法；“沉浸型交互式”实验

[基金项目]2019年，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”。项目编号为x2019sz014;2020年，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”。项目编号为X2020YLKC007。

[作者介绍] 何雨婷（1993- ），女，四川省成都人，硕士，西南石油大学电气信息学院，助理实验师，主要研究方向为电学基础实验分析与改进研究;孙晓玲（1978- ），女，山东省青岛人，硕士，西南石油大学电气信息学院，讲师，主要研究方向为嵌入式系统及无线传感器网络。

[中图分类号]G642.0  [文献标识码] B    

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回校，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]，完成特殊时期下针对国际学生的线上实验教学。

1 《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》线上教学引入虚拟仿真，并引入实验流程视频替代线下实验。可教学过程仍存在诸多不足：（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，解决线上实验教学学生知识过于抽象，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，学生需自行查阅资料、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。

2 四步教学法介绍

为了培养国际学生搜集资料、分析问题等能力，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，依托于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。

图1 四步教学法

图2 单管交流放大电路实验电路图

2.1 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。

2.1.1 实验引入

教师在微信群里发布实验要求与提供单管交流放大电路的相关资料。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。

2.1.2 仿真分析

学生需根据实验引入环节中设计的电路，在Multisim仿真平台^[12-13]上完成电路的仿真与结果的分析，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结合的能力。由此实现“四步教学法”的第二步：仿真分析。

2.2 课中——“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，无法锻炼其它技能^[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政教育与国际学生汇报实验仿真结果与对此沟通点评的环节，增强了中国的文化输出，锻炼了其语言表达能力，完成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。

2.2.1 思政元素

因本校国际学生无专门的思政课程，故本课程中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。

2018年5月28日，习近平在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上发表讲话：“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”。如今，虽然越来越多的民生科技于无声处改变人们的生活，却仍旧不能做到面面俱到。以听障人士为例，接听电话、收看电视等普通人的娱乐社交对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，跟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的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。

2.2.2 “沉浸型交互式”实验

为弥补国际学生无法实际进行实验，国际学生将进行特殊的“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，国际学生需进行团队讨论，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，需经学生讨论后选择返回某一选项重新进行选择；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，教师需调整摄像头角度，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，则教师将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，以至无法正常工作。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R_P，使电压V_RE=1.5V，即静态工作电流I_CQ≈1.5mA。此处，教师需给出实验中第二个选项：电压V_RE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，其中，截止失真情况如图3（d）所示。在整个实验过程中，教师只需要进行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3（a）实验的第一个选项   图3（b）实验的第一个A选项结果

图3（c）实验的第二个选项   图3（d）实验的第二个A选项结果

图3 “沉浸型交互式”单管交流放大电路实验的部分选项与结果

图4为实验中第一部分：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，并按照学生的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，且引导学生自行思考。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，而是富有建设性的、实验中真正会遇到的问题。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。

图4 静态工作点的测量实验流程图

“沉浸型交互式”实验通过对不同选项分支的选择与问题的探讨，对对应操作结果的观测，比仅仅给学生看一维演示视频，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。

2.3 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，锻炼了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。

3 结语

《电子技术实验》课程引入的线上实验四步教学法，为新冠疫情这一特殊时期下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了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，增添思政教育环节，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，通过对不同选项分支的选择与问题的探讨，对对应操作结果的观测，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，培养了学生自主学习、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》课程的线上实验的教学探索，保证了教学的正常进行，提升了线上教学的质量，得到了国际学生的充分肯定，为特殊时期下构建线上实验教学提出了新的方法，也为高校打造实验课程提出了新的理念。

[参考文献]

［1］ 习近平:在全国抗击新冠肺炎疫情表彰大会上的讲话(2020年9月8日)[J].四川党的建设,2020(18):5-9.

［2］ 教育部:利用网络平台,“停课不停学”[J].福建教育研究,2020(1):4-4.

［3］ 胡泽,张雪平,顾三春等.电子技术实验教程[M].北京:高等教育出版社,2015.

［4］ 刘晨,丛孙丽,李莎等.电子技术实验教学的改革与实践[J].科技风,2020,(15):50.

［5］ 刘西成,席建中,孙晓玲等.电子技术实验课程教学思考和改革初探[J].科教导刊(电子版),2018,(36):97-98.

［6］ 孙晓玲,邱红兵,曹玉英.实验前、中、后全方位发力的《电子技术实验》教学改革探讨[J].教育教学论坛,2019,(17):105-106.

［7］ Li ZD, Li XL, Jiang DC. Application of Multisim Simulation Software in Teaching of Analog Electronic Technology[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2020, (1544):012063.

［8］ 蒋诚.Multisim仿真软件在“模拟电子技术”课程中的应用[J].无线互联科技.2020,17(20):22-23

［9］ 郑三婷.浅谈Multisim仿真软件在模拟电子技术课程教学中的应用[J].电子测试,2020(12):121-122.

［10］ 李亚蕾.交互式教学模式下学生英语翻译能力的培养途径[J].湖北开放职业学院学报,2019,32(04):185-187.

［11］ 朱茂琳.基于深度学习的开放教育交互式教学模式探索[J].中国成人教育,2020(09):45-49.

［12］ 张承畅,龚昱文,余洒等.Multisim在模电和数电混合实验案例中的应用[J]. 实验技术与管理,2019,第36卷(6):50-52,62.

［13］ 俞志英.Multisim仿真软件在模拟电子技术实验教学中的应用[J].信息技术与信息化,2019(04):113-114+117.

［14］ 王静静, 李月振. 电子技术实验教学研究[J]. 河北农机, 2020, (2):62.

Teaching Exploration on Electronic Technology Experiment for International Students under COVID-19 Epidemic

HE Yuting

（School of Electrical Engineering and Information, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500,China）

Abstract: Today, the COVID-19 epidemic has been prevailing around the world. International students in school can’t return to school in the near future, and they can’t have the Electronic Technology Experiment course in person. Therefore, the four step teaching method which includes experiment introduction, simulation analysis, ‘immersion interactive’ experiment and experiment summary is introduced into the electronic technology experiment course. The whole course is divided into three periods: before class, in class and after class, and is focusing on creating the ‘immersion interactive’ experiment. The purpose is to enhance students' subjective initiative, and cultivate a series of abilities such as the combination of theory and practice, the use of simulation tools, team cooperation. In addition, the course adds the design of the corresponding ideological elements, in order to enhance the international students' identity with Chinese culture.The four step experiment teaching method has been fully affirmed by international students, puts forward a new method for the construction of online experiment teaching under COVID-19 Epidemic, and also puts forward a new idea for the construction of online experimental courses.

Key words: Electronic Technology Experiment; the COVID-19 epidemic; international Students; four step teaching method; ‘immersion interactive’ experiment