[摘 要] 為培養學生自主學習和創新能力，將雨課堂、Multisim等信息化教學工具融入電工學實驗教學，重新構建了電工學實驗教學體系結構。實踐證明，通過線上線下混合式學習、先仿真后實驗的教學模式改革，激發了學生的學習興趣，學生探究問題和動手實踐的能力明顯提高。
[關 鍵 詞] 電工學實驗;信息化;混合式教學;仿真
為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家倡議。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。工科優勢高校要對工程科技創新和產業創新發揮主體作用，培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當務之急，又是長遠之策[1]。
實驗是工科院校培養學生實踐能力的重要環節，電工學實驗是面向非電類專業開設的學科基礎課，能有效促進學生將電工學理論知識轉化為實踐能力。傳統實驗教學模式，不能充分調動學生的積極主動性，且存在部分學生渾水摸魚的情況。
一、工科實驗傳統教學模式的不足
(一)時間和空間有限
電工實驗一次兩學時，90分鐘，比較簡單的實驗，如疊加原理可以輕松完成，但復雜一些的實驗，如單級交流放大電路，直流穩壓電源的設計，如果課前學生沒有充分預習，做仿真，很難在90分鐘內完成。實驗室一般15～16臺實驗設備，兩到三人一組。學生在有限的時間和空間內，不能得到充分的發揮。
(二)預習方式單一
目前，工科院校本科生實驗課程的預習，如大學物理、有機化學、電工學、電機學和電力電子等，多采用傳統模式，停留在讓學生抄寫實驗報告的層面。學生通過機械而大篇幅的抄寫，只能簡單了解實驗內容和實驗步驟，對于實驗設備、實驗原理仍不甚了解。這種預習方式，既費時間，又不能達到良好的預習效果。
(三)實驗效果不佳
進入實驗室，一般由教師介紹實驗設備、實驗內容、強調注意事項后，學生開始動手做實驗。少數預習充分的學生可順利地完成實驗，但不少學生仍是懵懵懂懂，做一步問一步，照貓畫虎，甚至有的組做不出來，抄寫數據，對付走人。
(四)實驗報告繁冗
后續實驗報告的撰寫，不乏重新抄寫實驗數據、將示波器等儀器儀表顯示的波形重新繪于紙質報告，增加學生的負擔，不利于學生抽出更多的時間進行問題的總結與探究。
這種以學生抄寫預習報告—教師講解—學生機械實驗—撰寫紙質報告—教師批改的傳統模式實驗教學方式，預習效果差，不能充分調動學生學習的積極主動性，實驗過程機械，抄寫實驗報告浪費時間，在實驗室動手操作的時間和空間有限，不利于學生探究和創新能力的培養。
二、利用信息化手段推動工科實驗改革
新工科要求學生具有自主學習和探究、創新能力，我們必須改變傳統工科實驗教學模式，以學生為中心，將信息化技術融入實驗教學，充分調動學生學習的主觀能動性，從而達到掌握電工與電子技術理論知識，獲得仿真軟件和實際儀器儀表的知識儲備，培養學生的工程思維、探究能力、動手能力和協作能力，同時激發學生的認同感、責任感，培養嚴謹的科學態度和良好的道德素養。
近年來，雨課堂、學習通等現代信息化教學手段提供了教學改革的工具，學堂在線、慕課、網絡視頻等，提供了豐富的教學資源，推進了工科院校電工電子實驗的教學改革。雨課堂是由學堂在線和清華大學在線教育辦公室共同研發的新型智慧教學解決方案，它將信息技術應用于PowerPoint和微信，科學覆蓋了課前—課上—課后的每一個教學環節，讓課堂互動永不下線。Multisim是以Windows為基礎的仿真工具，適用于電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。電工學實驗教學中，直流電路、交流電路、模擬電路和數字電路均可利用Multisim進行仿真。
重慶大學電工電子實驗教學中心將混合式教學模式應用于電工學實驗教學，完善了實驗課程設計[2]。云南農業大學搭建了電工電子虛擬仿真平臺[3]。西北工業大學機電學院開展了仿真實驗平臺和綜合創新實驗的建設[4]。河北工業大學電工學教研室自2010年以來，對電工與電子技術實驗課程進行引入虛擬仿真技術、線上線下混合式教學、翻轉課堂等教學模式的探索，從實驗預習、預習考核、實驗指導，到報告撰寫，進行了一系列改革[5][6]，形成了一套較為成熟的教學模式(如下圖所示)，充分調動了學生的積極主動性，培養了學生的探究能力。
(一)預習環節
1.雨課堂推送預習要點
利用雨課堂制作手機課件并推送，包括實驗目的、原理、設備、電路、步驟和注意事項，教師配以語音講解和儀器設備介紹小視頻，學生利用手機進行預習，根據需要查閱實驗指導書和教材，一般不會超過15分鐘，能有效理解實驗內容。
2.Multisim仿真
實驗前，教師通過雨課堂發布仿真任務。如直流穩壓電源設計，學生通過利用Multisim仿真軟件繪制變壓、整流、濾波和穩壓四個環節的電路，用示波器觀察各環節的電壓波形，用萬用表測量交、直流電壓，可充分理解電路工作原理，學習各種儀器的使用。仿真結果通過雨課堂提交，教師及時批改反饋。由于仿真不受時空、設備數量限制，不存在儀器儀表損害的問題，學生能靜下來思考問題、解決問題，提高了學生的探究能力，同時為進入實驗室操作做好準備。
推薦閱讀：機電工程技術適合評什么級別職稱
