电子工艺实训线上线下混合教学模式的探索_谢再晋.pdf

第 卷第 期大学物理实验 年 月 收稿日期：基金项目：广东省高等教育教学研究和改革项目：创新创业背景下电子工艺实习课程思政教学研究与实践（）；年度高等教育科学研究规划课题（）。通讯联系人文章编号：（）电子工艺实训线上线下混合教学模式的探索谢再晋，廖继海，何 璞，刘付永红，周 易（华南理工大学 物理与光电学院，广东 广州；华南理工大学 电子与信息学院，广东 广州）摘要：在新工科和信息化的背景下，针对传统电子工艺实习教学中存在的教学内容单一、效率低、缺乏针对性、缺乏自主学习途径等问题，制定了电子工艺教学改革目标，提出电子工艺实训线上线下混合教学模式，根据混合教学特点制作课件、微视频、习题，围绕课前、课中、课后三个教学阶段展开实验课程教学。该模式的应用经验证明能有效调动学生对电子工艺的学习兴趣和提升实践能力，帮助教师数据化把握教学质量，取得良好教学效果，能为相关实践教学提供一定参考。关键词：电子工艺；混合教学；线上线下；教学模式中图分类号：文献标志码：大学物理实验投稿网址：电子工艺实习是学校的一门专业基础必修课程，该课程应用广泛，是学生接触电子电路的入门课程，也是学生学习电路设计的必备课程，是多个学科领域的基础课程。通过电子工艺实习，能有效培养学生动手实践能力，提升学生创新意识，。年，“新工科”建设构想由教育部提出，希望工科加强理论与实践深度结合，培养工科学生提高工程创新能力和素质。年，我国教育部发布了教技 号文件教育信息化 行动计划，提出坚持深度融合信息技术与教育教学。在新工科和信息化的背景下，将线上与线下结合的混合式教学模式是一个教学趋势。我校在通过实验实践课程对学生工程能力素养的培养方面一直予以高度重视，因此需要深入推进教育信息化改革。教学理念和教学工具是决定教学改革成败的关键。清华大学与学堂在线共同研发的雨课堂是适合应用于新工科线上线下混合教学的工具，提供课前推送、课中互动、课后推送相关功能服务，打通课前、课中、课后三个教学阶段。雨课堂改变了传统线下课堂教学的教学模式，将以教师讲授为主转变为翻转课堂。基于雨课堂的应用，学生成为线上教学和线下教学活动的主体，能全程主导互动教学，。有不少工科专业将雨课堂应用到课程线上线下混合教学中，并取得一定成效。文章针对传统电子工艺实习教学的特点，我校电子工艺实验教学中心（下称“中心”）将雨课堂应用于线上线下混合教学改革中，围绕课前、课中、课后三个教学环节，在原有课程教学设计基础上，制作基于雨课堂的教学课件、微视频与习题，调动学生对电子工艺实习的积极性，提高理论学习和动手实践的表现，已取得一定成效。传统电子工艺实习教学 传统教学目标传统电子工艺实习教学希望实现以下教学目标：（）要求学生了解常用电子元器件的用途、分类、型号、规格及符号等，熟悉它们的主要性能和选用原则，掌握测量方法。（）要求学生了解印刷电路板的制作工艺流程，掌握手工设计与计算机辅助设计（）印制电路板（）图的方法，掌握用 设计出实习电路 图。（）要求学生熟悉电子电路安装焊接工艺的基本知识，掌握手工焊接和表面贴装技术的基本技能。（）要求学生掌握电路的调试方法，正确使用仪表和仪器，记录测试参数并进行误差分析，对于调试过程中出现的异常现象能进行科学的分析和判断，找出合理的解决方法。（）要求学生适当地了解有关电子产品的工艺技术文件，掌握查阅有关工程技术手册的方法。传统教学方式电子工艺实习是我校理工科专业综合性技术基础课，课程将电子工艺理论与实践相结合，以动手实践为主，注重工程意识和技能实践训练。我校电子工艺实验教学中心根据理工科专业进行电子工艺实习教学，分别为“电子工艺实习”和“电子工艺实习”，课程覆盖我校理工科类 个学院近 个专业。如表 所示的传统电子工艺实习的教学设计，分为理论教学、实验教学、考试、机动。理论教学主要包括讲解安全用电知识，介绍电子元器件、安装焊接工艺及调试方法、印制电路板设计与制作方法。其中，“电子工艺实习”共计 学时，“电子工艺实习”共计 学时，前者实验教学要求学生制作 个作品，后者要求制作 个作品。表 传统电子工艺实习的教学设计类别教学内容学时学时理论教学绪论，安全用电知识，电子元器件介绍；安装焊接工艺及调试方法；印制电路板设计与制作。实验教学作品：具有过流保护的直流可调稳压电源制作；作品：脉冲可调恒流充电器，贴片元件电路，表面安装工艺制作；作品：改进型防盗报警器设计制作；作品：单片机控制 流动显示电路，或单片机电子时钟，或带声光控、调光台灯，选 制作考试理论考试机动机动安排 存在问题通过对传统电子工艺实习教学方式的分析，结合教学效果，发现传统教学方式存在以下问题：（）教学内容单一。传统教学设计固定，每批学生教学内容几乎相同，要求学生在短时间内完成理论学习和实验学习。但学生来自不同专业，对电子电路知识基础以及学习能力不同，单一的教学内容无法满足学生需求。且在教学过程中，采用教师讲解，学生听讲的形式，课中少互动，学生学习积极性低。（）教学效率低。教学设计中安排机动时间，是因为在实际的理论和实验教学过程中，存在教学效率低的问题。教师重复性工作较多，学生遇到的问题可能存在共性，但教师在具体指导中需要逐一辅导，反复强调。此外，教师只能在课程全部结束后收到学生的实验结果和数据，然后以实验成绩分数反馈给学生，学生难以及时改正错误。（）缺少针对性教学。在理论教学中，教师无法及时得到学生学习反馈，难以针对性把握学生对理论讲解的理解程度，使得部分学生无法理解理论，后续动手实践失去信心；在实验教学中，没有及时发现学生遇到的问题，帮助基础薄弱的学生解决问题。（）学生缺乏自主学习途径，主观能动性较低。每批学生对电子工艺学科基础情况不同，学生课前没有提前预习和课后复习的途径，只是当堂学习，使得学生学习效率降低，没有学习兴趣。电子工艺教学改革模式 教学改革目标针对目前教学上存在的问题，中心做出如下教学改革目标。（）完善课前预习。通过网站把相关知识点和仪器使用介绍让学生先预习，设计好预习题目，让预习更有成效性。（）细化课堂讲解。通过雨课堂作为工具，设计好问题，随时让学生小测，或进行互动，让学生带手机抬头看。（）规范实验操作。按实验步骤、实际作品的要求进行动手实践，学生通过雨课堂即时反馈实操结果，教师及时检查发现问题并跟进解决，同时通过发布通告的方式把经常出现的问题提醒更多的同学。第 期谢再晋，等：电子工艺实训线上线下混合教学模式的探索（）加强课后复习。撰写实习报告是体现对实习学习的体会和总结，也是提高能力的环节。教学改革模式图 展示了电子工艺实训线上线下混合教学模式，该模式基于雨课堂平台，制作适用于雨课堂的课件、微视频、习题等材料，围绕课前、课中、课后三个阶段展开实验课程教学。图 电子工艺实训线上线下混合教学模式在课前阶段设置课前预习环节。针对传统实验教学效率低、缺乏自主学习性等问题，中心采用雨课堂的课堂云推送功能，增设课前预习环节，将预习课件、习题推送给学生，结合中心的公众号发布微视频。对于学生而言，提前预习实验课中涉及的基础知识、操作方法等，能提高学生学习兴趣，为后续课堂上实际操作打下基础。对于教师而言，可以在课前获取学生预习率以及预习题目的完成效果数据，提前了解整个班级对课程的理论基础知识掌握情况，对新的知识点的学习状况和学习疑难点。以便教师在课堂上针对其中多数同学的学习疑难点进行重点讲解，对个别同学的问题进行私下针对性解答，提高整体学习效率，学生也获得更多的动手操作实训时间。在课中阶段与学生实时互动。针对传统实验教学内容单一、缺乏针对性问题，中心采用雨课堂中教学课件同步推送、课堂提问、随机点名、弹幕反馈、投稿等功能，图文并茂的课件丰富课堂教学内容，趣味性的互动方式提高学生在课堂中的参与感，调动学生的学习积极性。同时，学生通过手机上的雨课堂系统反馈数据会实时汇总给教师，教师依据雨课堂教师端的统计数据，了解学生答题整体实况，及时审核数据并跟进学生的实验步骤，及时改进实验方法并修正实验数据，可以对学生共性的问题及时细化讲解，提升整体的课堂效率。每个学生都有机会与教师进行互动交流，对课堂互动中学习困难的同学，教师可以进行一对一和手把手的辅导帮助，增加学生对实验课的信心，确保所有学生能完成基础的电子工艺基础知识原理和实践要求。在课后阶段进行问题答疑和知识拓展。针对传统实验教学效率低的问题，课后教师通过雨课堂发布实验报告规范，提升学生撰写实验报告的质量；教师可以利用雨课堂的统计数据分析教学情况，通过改善教学内容、教学节奏等教学方法，提高实验教学效率和水平。如表 所示，以电子工艺实习中第一堂实验课“元器件识别与检测”为例，基于雨课堂进行线上线下混合教学流程设计。在课前通过学堂云推送元器件识别和检测预习课件、半导体测试、示波器使用等微视频；课中根据学生预习反馈，重点加强疑难的元器件知识和检测操作方法，通过雨课堂线上发布练习题，学生当堂进行检测元器件的实践操作，并将操作结果拍照上传，教师引导学生进行分组讨论测试数据；课后教师对教学数据进行统计分析，发布实验报告规范，学生依据规范整理数据并撰写报告。表 “元器件识别与检测”线上线下混合教学流程设计时间教学活动课前【教师】通过网站推送元器件识别和检测预习课件，半导体测试、示波器使用等微视频，设计几道题目让学生预习并完成。【学生】完成预习作业。【媒体支持】雨课堂、学堂云。课中【教师】）针对学生预习反馈的疑难点，有重点的介绍元器件基本知识和检测操作方法；、元器件的符号、种类 、元器件的主要参数标称方法 、元器件的测量及管脚判断 ）利用雨课堂发布堂上 以及堂上客观题和实时答题；）要求学生检测元器件并记录检测数据，手机拍照“投稿”；）讨论分析投稿的测试数据。【学生】）完成堂上作业；）检测元器件，并记录数据；大 学 物 理 实 验 年续表时间教学活动 ）上传部分检测数据结果投稿到“雨课堂”平台。【媒体支持】雨课堂。课后【教师】对雨课堂统计数据进行分析，发布实验报告规范。【学生】依据规范整理检测数据撰写实验报告。【媒体支持】雨课堂。教学改革材料制作根据电子工艺实训线上线下混合教学模式设计，中心制作了课件、微视频、习题。（）设计适合电子工艺实训线上线下混合教学的翻转互动教学课件。针对电子工艺实习实验教学设计，中心制作了 个线上线下翻转互动教学课件。如表 所示为“电子工艺实习”的学习单元课件及教学安排。表 电子工艺实习课件及教学安排教学日学习章节星期一（第 节）理论课：课程介绍、用电安全、作品 具有过渡保护稳压电源电路工作原理星期一（第 节）元器件识别与检测星期一（第 节）电路估算星期二（第 节）理论课：焊接工艺星期二（第 节）焊接训练星期二（第）作品一：直流稳压电源焊接星期三（第 节）理论课：制板工艺星期三（第 节）稳压电源调试、验收星期三（第 节）作品二：简易报警器的打印、转印、腐蚀、钻孔星期四（第 节）作品二：简易报警器的焊接、调试、验收星期五（第 节）撰写报告、考试星期五（第 节）机动 （）录制教学微视频。根据电子工艺实习实验教学的内容要求，采用微视频的形式对实践操作进行直观介绍，需要为学生讲解重点的内容：介绍电子工艺实习中常用的 测量仪器，包括数字万用表、数字多用表、电容表、参数测试仪等的使用方法，演示实习常用阻容元件的参数测量；介绍电子工艺实习中常用半导体器件，包括介绍二极管、发光二极管、稳压管、单向可控硅、三极管、可调稳压管的测试方法；介绍安泰信 调温烙铁台的使用和注意事项；演示各种电子元件的拆卸和焊接，根据元件的大小、类型、引脚等，采用不同的拆焊技巧和焊接方法；介绍双路数字存储示波器的使用方法，演示如何在示波器上调出稳定的信号波形，并且对信号波形参数进行测量；介绍过流保护电路在低压稳压电源作品中各种典型故障及其排除方法；介绍各种简易的电路板制作工艺，包括贴胶法、油性笔图画法、曝光法、热转印法等，重点介绍热转印法；演示热转印制版流程。演示电路板腐蚀、打孔和后期处理等。因此根据上述教学设计的微视频内容需求，结合具体的学习章节规划，中心通过操作录屏的形式制作了 个微视频，总时长共计 分钟，具体如表