基于“互联网+”的远程混合实践教学模式研究

周新田，唐 蕴，胡冬青，吴 郁

（北京工业大学 信息学部，北京 100124）

一、“电子技术实验”课程简介

（一）课程教学目标

“电子技术实验”是北京工业大学电子科学与技术专业本科生必修的“电子信息类工程基础”课程的实验课。本课程的任务是通过电子实验知识、概念的学习及电子设备实际操作和简单的电子系统综合设计，使学生加深对数字电子技术和模拟电子技术理论知识的理解，初步具备进行电子技术实践的能力。实践教学主要内容包括：电子元器件、集成电路的识别、选择、测试和使用知识，常用电子设备和工具的使用方法。在完成几个单元实验的过程中，加深对理论知识的理解，建立实验的概念，为今后进行综合性设计和专业实验奠定坚实的基础。教学内容的难点：对实验中出现或可能出现的故障进行分析和排除，培养学生分析问题、分解问题、解决问题的能力，为学生后续的课程设计和毕业设计奠定坚实的基础。

（二）课程教学地位

“电子技术实验”课程属于专业必修实验课程。在第三学期与相关理论课（“数字电子技术”“模拟电子技术”）同步开出，是学生进入专业基础学习的最初阶段，也是开始进行专业实验的入门阶段。实践出真知，真正的知识需要从实践中获得。调查研究是谋事之基、成事之道。没有调查，就没有发言权，重视实践，并深刻理解到实践是理论之源［1］。而学习本课程正是可以将理论课知识用于实验中去，加深学生对于理论知识的理解，使得较为抽象的理论具体化、形象化。

二、混合实践教学模式的潜力及优势

基于“互联网+”的线上线下及远程混合实践教学模式的优点如下：（1）跨越时空限制：基于“互联网+”的模式使得教学不再局限于特定的时间和空间。学生可以在任何地点、任何时间进行学习，大大提高了学习的便利性和效率。这种模式突破了传统校园的限制，为远程教育、在线教育提供了更广阔的可能性。（2）优化教育资源利用：线上线下混合模式教学可以充分利用互联网上的各种教学资源，如在线课程、录播视频、互动式模拟程序等。这些资源可以被多次使用和共享，不仅减少了教师的重复性劳动，也确保了学生能够接触到高质量的学习资源。（3）增强教学互动性：线上线下混合模式可以促进师生、学生之间的交流与互动。线上平台提供的讨论区、实时反馈等功能，结合线下的面对面交流，可以增强学生的参与感和归属感，提高教学效果。（4）丰富教学手段与方法：互联网为教学提供了丰富的教学手段和方法，如在线课程、虚拟实验室、在线测评等。这些手段和方法可以与传统教学手段相结合，形成多元化的教学模式，满足学生的多样化需求。（5）提升教学效果与评估准确性：线上线下混合模式可以实时监控学生的学习进度和效果，为教师提供准确的教学评估数据。同时，这种模式也可以为学生提供个性化的学习路径和资源，从而提高学生的学习效果和满意度。

在常规的“电子技术实验”教学中，学生通常需要在教师的指导下，在实验室完成实验过程。然而，这种教学模式受到实验室条件、教师授课时间、学生到现场实验等条件的限制，无法满足现阶段实验教学对人才培养的需求。因此，为适应现代教育的需求，高校需要打破传统教学模式的束缚，探索更灵活、高效的实验教学方式。“互联网+”和大数据时代的到来，给线上线下和远程控制操作等混合教学模式的设计和应用提供了便利［2］。根据教学内容，将部分实验内容通过远程实验完成，通过互联网技术，利用远程数据及图像（声音）采集、远程控制技术、计算机仿真技术等手段，实验者可以在异地的计算机设备上进入实验室进行实验操作和现象观察，获得真实客观的实验数据和实验曲线。这种基于互联网技术的远程实验方式，打破了空间限制，提高了实验的灵活性和效率。而专用仪器操作使用，则通过线下教学模式进行。

三、混合实践教学改革策略

（一）传统教学方式存在的问题

以电子技术实验课程为例，传统教学模式中存在如下问题：（1）实验设备陈旧，更新缓慢：传统电子技术实验教学往往使用陈旧的实验设备，这些设备可能无法满足新技术、新实验的需求，导致学生难以接触到最新的技术和设备，难以跟上电子技术的飞速发展。（2）教学方式单一，缺乏创新性：传统的电子技术实验教学往往采用单一的教学方式，如教师演示、学生模仿等，缺乏创新性和探索性。这种教学方式可能不利于培养学生的创新能力和解决问题的能力。（3）学生参与度低，缺乏主动性：在传统的教学方式中，学生往往只是被动地接受知识和技能，缺乏主动参与和探索的机会。这种教学方式可能导致学生对实验的兴趣不高，学习效果不佳。（4）理论与实践脱节：传统的电子技术实验教学往往注重理论知识的传授，而与实践应用脱节。这可能导致学生在实际应用中遇到问题时，无法将理论知识与实际问题相结合，难以解决实际问题。（5）缺乏个性化教学：传统的教学方式往往采用统一的教学计划和进度，缺乏个性化教学。不同学生的学习能力和兴趣点可能存在差异，而统一的教学方式可能无法满足每名学生的需求，影响教学效果。

（二）混合实践教学课程安排

基于“互联网+”的线上线下及远程混合实践教学模式对电子技术实验课程安排进行调整，如表1所示。

表1 “电子技术实验”混合教学安排

所有实验项目均可分为线上、远程和线下三部分：（1）线上主要依托日新学堂通过教学视频，讲解原理、设备使用、时间内容安排等。通过线上教学，学生可以在任何时间、任何地点观看教学视频，学习方式更加灵活自由；同时，线上教学视频可以重复播放，学生可以根据自己的需要和学习进度，反复观看教学视频，加深理解，巩固记忆；线上教学还可以增加互动性，如在线提问、讨论区等，学生可以在学习过程中与其他学生或教师进行交流和讨论，加深对知识点的理解。（2）远程实验系统主要是学生通过互联网访问效应服务器，完成仿真等，它能够有效解决实验仪器数量不足和质量不佳的问题。学生利用网络，即可在任何时间、任何地点远程访问实验室，并完成实验操作。这种远程实验方式激发了学生自主学习的积极性，并提高了资源的利用率。同时，它在很大程度上缓解了实验用房紧张、仪器设备短缺、实验课时安排冲突等诸多方面的矛盾。因此，这种远程实验教学模式大大提高了实验教学效率和教学质量。（3）线下实践环节涉及专用仪器设备使用，真实电路搭建与信号采集，通过真实电路测试与信号采集和设计仿真的差异对比，可以使学生更好地理解仿真的局限性和设计细节对于电路最终性能的影响。线下实践环节通常会遇到各种实际问题和挑战，学生需要通过自己的努力和探索解决问题。这样的过程可以培养学生解决问题的能力和创新思维。

（三）基于“互联网+”的远程教学模式设计

混合教学模式结合了线上教学和线下教学的优势，为学生提供了更加灵活和多样化的学习体验。在混合教学模式中，远程实验教学系统设计成为关键的一环。在混合教学模式中，远程实验教学系统的设计应遵循以下理念：（1）灵活性：系统应支持多种实验教学方式，包括线上自主学习、线下实践操作和远程实验等，以满足学生的不同学习需求。（2）互动性：系统应提供线上互动功能，支持学生之间的讨论、合作，以及学生与教师的实时沟通，增强教学效果。（3）开放性：系统应开放给所有学生，不受时间、空间限制，让学生能够随时随地进行实验学习。（4）个性化：系统应根据学生的学习情况和需求，提供个性化的学习资源和实验任务，促进学生的自主学习和发展。

通过对混合教学模式中的远程实验教学系统进行设计，可以打破传统实验教学的时空限制，提高实验的灵活性和效率。同时，这种系统设计有助于激发学生的学习兴趣和积极性，促进学生对电子技术的深入理解和掌握。最终，这种创新性的教学模式将为电子技术教育带来更大的便利和发展空间。

（四）混合模式下的教学改革要求

混合教学模式下，“电子技术实验”教学突破了固定上课时间和地点的限制，为学生提供了更为灵活的学习方式，从而有利于培养学生的自主学习能力。然而，这种教学模式同时也增加了教师的课前准备工作和结果评价与考核的难度，对其提出了更高的要求。

1.实验教学形式改革。随着科技的快速发展和教育理念的不断更新，传统的实验教学形式已经难以满足现代社会和学生的学习需求。实验教学是电子技术教育中的重要环节，对于学生掌握理论知识、培养实践能力和创新精神具有重要作用。因此，实验教学形式改革势在必行，以适应新时代教育发展的需要。为了改进这种教学模式，可以引入混合实验教学模式，结合线上教学和线下教学的优势，构建混合教学模式下的实验教学体系。通过线上平台提供实验预习资源、操作指导和讨论交流等功能，线下实验室则提供真实的实验环境和设备操作机会。这种教学模式有助于激发学生的学习兴趣和创造力，提高学生的实践能力和综合素质，推动电子技术教育的创新和发展。

2.实验结果评价与考核改革。在混合实验教学模式下，实验结果评价与考核的改革至关重要，它关系到学生学习成果的公正评价和教学的有效反馈。以下是对实验结果评价与考核改革的一些建议：（1）传统的实验评价往往只看重实验结果，而忽略了学生的实验过程。在混合教学模式下，教师应该综合考虑学生的实验过程、操作方法、问题解决能力等，而不仅仅是实验结果。（2）评价中不仅要看学生在实验中的表现，还要结合其在理论学习中的成绩，以更全面地评价学生的学习效果。（3）为学生设立一些开放性的实验任务，鼓励他们探索新的实验方法和技术，并对其创新成果给予额外的评价和奖励。（4）设定一些基本的实验技能考核标准，确保学生掌握必要的实验技能。

结语

采用“互联网+”的线上线下及远程混合实践教学模式的“电子技术实验”课程成功地打破了传统实验教学在时间和空间上的限制，为广大学生提供了一个灵活、高效的学习平台。通过混合教学模式的实施，学生可以在任何时间、任何地点进行实验学习，充分利用网络资源丰富自己的知识与技能。采用这种混合教学模式，不仅提高了实验教学的效率，还增强了学生实验的自主性和参与度，促进了学生之间的合作与交流。同时，实验结果评价与考核的改革，都为远程电子技术实验教学的顺利推进提供了有力保障。总之，基于“互联网+”的线上线下及远程混合实践教学模式具有巨大的潜力和优势，它将实验教学推向了一个新的高度。随着技术的不断进步和教育理念的不断创新，我们有理由相信，这一系统将在未来发挥更大的作用，为电子技术教育领域的繁荣与发展做出重要贡献。