□張 華 江官星 吳亞東

高?！敖鹫n”建設(shè)由陳寶生在2018年6月的全國本科高等教育工作會(huì)議上首次提出?！翱诖鼘?shí)驗(yàn)室”(Pocket Lab)這一概念由斯坦福大學(xué)克利夫頓于2014年首次提出，目前已有多款產(chǎn)品完成研發(fā)并投入使用。電路課程群作為電類專業(yè)非常重要的課程群體，其中實(shí)踐教學(xué)在整個(gè)課程實(shí)施過程中起著至關(guān)重要的作用，直接關(guān)系到對學(xué)生的工程實(shí)踐基本技能的培養(yǎng)。目前，眾多高校開展的電路課程群實(shí)踐教學(xué)主要依托實(shí)驗(yàn)箱，由于實(shí)驗(yàn)箱體積大，便攜性差，實(shí)驗(yàn)時(shí)需外接測量設(shè)備，不具備再開發(fā)的功能，在很大程度上限制了學(xué)生自主設(shè)計(jì)電路，自主創(chuàng)新的需求，且實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)單獨(dú)開課的模式，大大限制了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)激情和創(chuàng)作靈感?！翱诖鼘?shí)驗(yàn)室”的引入為學(xué)生隨時(shí)隨地自主實(shí)驗(yàn)提供了可能，也為電路課程群實(shí)踐教學(xué)改革搭建了平臺(tái)。

一、“金課”視域下電路課程群“口袋實(shí)驗(yàn)室”的構(gòu)建

踐行“以學(xué)生為中心”這一金課理念，以自主創(chuàng)新能力建設(shè)為核心，使學(xué)生突破時(shí)間、場所、設(shè)備等多重制約,構(gòu)建符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)需要的基于學(xué)生自主實(shí)踐的電路課程群“口袋實(shí)驗(yàn)室”。

(一)“口袋實(shí)驗(yàn)室”簡介?！翱诖鼘?shí)驗(yàn)室”教學(xué)平臺(tái)是將實(shí)驗(yàn)設(shè)備做微型化處理，使各種電路模塊和實(shí)驗(yàn)測量儀器集成在一塊口袋實(shí)驗(yàn)板上，方便攜帶，允許學(xué)生自選場合自選時(shí)間使用常用電子儀器和電路芯片進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。教師可以為同學(xué)實(shí)施“云端授課”的教學(xué)模式，學(xué)生通過“口袋實(shí)驗(yàn)室”的相關(guān)口袋實(shí)驗(yàn)室套件(口袋實(shí)驗(yàn)室盒子和電路板)，借助于網(wǎng)絡(luò)手段，在線完成各項(xiàng)實(shí)踐操作，實(shí)現(xiàn)原本只能在實(shí)驗(yàn)室里才能完成的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。

(二)“口袋實(shí)驗(yàn)室”的構(gòu)建思路?！翱诖鼘?shí)驗(yàn)室”的構(gòu)建主要包括兩大部分，即開發(fā)強(qiáng)大的管理系統(tǒng)和建設(shè)豐富的學(xué)習(xí)資源庫。其中，管理系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)開發(fā)，是保障“口袋實(shí)驗(yàn)室”正常運(yùn)行的載體，包括“口袋機(jī)”借閱管理模塊、師生交流模塊、實(shí)驗(yàn)室管理模塊和管理員登陸模塊，便于管理口袋套件的便利流通，并保障師生之間的有效交流溝通。學(xué)習(xí)資源庫則涵蓋電路課程群一系列課程，如電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、脈沖數(shù)字電路、電工與電子技術(shù)、傳感器、單片機(jī)原理及應(yīng)用的“口袋機(jī)”套件，相關(guān)資料如套件使用說明書、具體實(shí)踐案例及供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)套件按照類別展示在系統(tǒng)上供教師和學(xué)生按需查閱。實(shí)戰(zhàn)案例庫則是將收集到的優(yōu)秀作品集如師生共同參與研制的部分“口袋機(jī)”套件，學(xué)生在各類實(shí)踐性環(huán)節(jié)如電工電子實(shí)訓(xùn)、各類課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)、各類學(xué)科競賽及課外創(chuàng)新作品套件展示出來，便于學(xué)生在課外自主展開學(xué)習(xí)。高階案例庫則是師生共同研制的“口袋機(jī)”套件。

圖1 基于學(xué)生自主實(shí)踐的電路課程群“口袋實(shí)驗(yàn)室”構(gòu)建思路

(三)基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群實(shí)踐教學(xué)模式的具體實(shí)施方案?；凇翱诖鼘?shí)驗(yàn)室”的電路課程群的實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施主要分為課內(nèi)實(shí)施和課外實(shí)施兩大模塊。在課內(nèi)實(shí)施模塊，教師可將口袋套件用于教學(xué)演示，使得枯燥的理論知識(shí)有了形象的應(yīng)用載體，學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的理解從深度和廣度上達(dá)到更高的層次。同時(shí)，教師通過下達(dá)課內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)單，提供配套的學(xué)習(xí)資源包，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生在對相關(guān)口袋套件閱讀、分析、應(yīng)用的同時(shí)，積累大量的實(shí)踐技巧，科研素養(yǎng)得到培養(yǎng)；在課外實(shí)施模塊，學(xué)生可自由選擇地點(diǎn)在教師規(guī)定的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充完成課堂內(nèi)未完成的實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)過程脫離教師的視線，教師應(yīng)通過相關(guān)平臺(tái)做好實(shí)時(shí)跟蹤，保證教學(xué)秩序，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方式。其中，教學(xué)內(nèi)容分為初級模式和高級模式，在初級階段，教師根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃和實(shí)際教學(xué)需求為學(xué)生指定實(shí)踐內(nèi)容，學(xué)生通過交流平臺(tái)將學(xué)習(xí)結(jié)果反饋給教師；而在高級階段，一方面，教師可引導(dǎo)學(xué)生參與部分基礎(chǔ)口袋套件的研制，在滿足學(xué)習(xí)資源庫的需求的同時(shí)，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、綜合工程實(shí)踐能力，從而踐行“以學(xué)生為中心”“學(xué)生是知識(shí)的建構(gòu)者”這一金課價(jià)值邏輯；另一方面，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成一些具有工程型、挑戰(zhàn)性及自主性的選題，通過團(tuán)隊(duì)合作與交流平臺(tái)完成難度較大的選題，充分鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和合作能力，并將課外完成的作品掛接到口袋實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的學(xué)習(xí)資源庫，用于課內(nèi)環(huán)節(jié)教學(xué)展示，豐富教學(xué)資源庫，促進(jìn)師生共同高階學(xué)習(xí)。

圖2 基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群實(shí)踐教學(xué)改革與探索的實(shí)施過程

(四)基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群實(shí)踐教學(xué)模式的核心問題。

1.課內(nèi)環(huán)節(jié)與課外環(huán)節(jié)有機(jī)融合問題。在課內(nèi)環(huán)節(jié)，將理論的精髓和思想通過相關(guān)的口袋資源套件展示出來，完成基本的實(shí)踐技能培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；在課外環(huán)節(jié)，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)室放在口袋里，隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或項(xiàng)目研發(fā)。學(xué)生將在課外環(huán)節(jié)完成的科技制作成果與教師分享，可作為口袋套件用于課內(nèi)環(huán)節(jié)，豐富口袋實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)資源庫。從而使課程實(shí)施踐行“學(xué)生是自己知識(shí)的建構(gòu)者，教師是知識(shí)引導(dǎo)者的角色”這一金課建設(shè)思想。

2.尋找教與學(xué)的最佳契合點(diǎn)，切實(shí)保障基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群實(shí)踐教學(xué)的效果問題。 以教學(xué)為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，學(xué)生在課外有充分獨(dú)立思考的空間和時(shí)間，充分發(fā)揮學(xué)生解決各種問題的主觀能動(dòng)性。針對于學(xué)生在課外自主開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)時(shí)可能遇到的問題，課程群團(tuán)隊(duì)教師需為學(xué)生提供全面的教學(xué)資源，并在討論區(qū)和作品展示區(qū)及時(shí)解決學(xué)生在課外實(shí)踐過程中遇到的各種問題，高效地對學(xué)生的課外學(xué)習(xí)進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)評價(jià)。

3.資源庫的建設(shè)問題。一個(gè)功能強(qiáng)大的“口袋實(shí)驗(yàn)室”需要豐富的口袋資源庫做支撐。資源庫的基礎(chǔ)口袋套件能滿足培養(yǎng)計(jì)劃中相關(guān)實(shí)踐教學(xué)的基本需求，實(shí)戰(zhàn)案例庫需具有一定的工程型、挑戰(zhàn)性及自主性。

4.課后監(jiān)督及合理的教學(xué)評價(jià)體系。從傳統(tǒng)的“保姆式跟蹤”教學(xué)模式到以“學(xué)生為中心”新的教學(xué)模式，學(xué)生的大部分課外實(shí)踐都將脫離教師的視線，教師如何借助相關(guān)平臺(tái)做好課外監(jiān)督，維護(hù)教學(xué)秩序，并制定合理的評價(jià)體系，是保障教學(xué)改革效果的關(guān)鍵因素。

二、基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群實(shí)踐教學(xué)模式的培養(yǎng)目標(biāo)

(一)構(gòu)建全開放、全共享、課內(nèi)外一體化電路課程群“口袋實(shí)驗(yàn)室”。以“金課”建設(shè)為宗旨，推進(jìn)“教學(xué)范式”向“學(xué)習(xí)范式”變革，強(qiáng)化以學(xué)生中心，以就業(yè)需求和未來多元發(fā)展路徑為依托，綜合考慮學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，基于學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)的理念優(yōu)化電路課程群現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)資源，建設(shè)電路課程群實(shí)踐教學(xué)的“金課”口袋實(shí)驗(yàn)室，便于學(xué)生隨時(shí)隨地在課外開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

(二)開發(fā)“口袋實(shí)驗(yàn)室”管理系統(tǒng)，管理實(shí)驗(yàn)室的平穩(wěn)運(yùn)行。采用開放式教學(xué)模式，基于“借閱式”管理模式，建立信息化管理系統(tǒng)平臺(tái)，由“口袋機(jī)”借閱管理模塊、師生交流模塊、實(shí)驗(yàn)室管理模塊和管理員登陸模塊構(gòu)成，學(xué)生可自由預(yù)約、借用、歸還、續(xù)借“口袋機(jī)”套件，方便學(xué)生自由選擇時(shí)間和場所進(jìn)行實(shí)踐操作，教師可借助于交流平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生的實(shí)踐情況。

(三)建設(shè)豐富的學(xué)習(xí)資源庫，找準(zhǔn)教與學(xué)的最佳契合點(diǎn)。學(xué)習(xí)資源庫分為初階和高階部分，初階學(xué)習(xí)資源庫涵蓋的教學(xué)資料相對比較基本，包括基本“口袋機(jī)”套件的使用說明、教師為基本“口袋機(jī)”套件量身制造的課件等；而高階學(xué)習(xí)資源庫則是一方面針對性地將收集到的實(shí)踐教學(xué)、綜合性學(xué)科競賽及各項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目中的優(yōu)秀作品作為高階性的實(shí)踐內(nèi)容選題，另一方面教師可引導(dǎo)學(xué)生自主研制部分“口袋機(jī)”套件用于教學(xué)展示，師生共創(chuàng)高階性學(xué)習(xí)，從而體現(xiàn)“學(xué)生是自己知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者”這一“金課”價(jià)值邏輯。

(四)打造基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群“金課”教學(xué)模式。 “淘汰水課，打造金課”是當(dāng)前本科教育的主流趨勢。為電路課程群實(shí)踐教學(xué)建設(shè)配套的便攜“口袋實(shí)驗(yàn)室”，可有效地實(shí)現(xiàn)由“教”向“學(xué)”的轉(zhuǎn)變，以教學(xué)為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，通過“學(xué)習(xí)范式”理念全面闡述高校“金課”建設(shè)的價(jià)值邏輯，將電路課程群實(shí)踐教學(xué)打造成能夠反映前沿性和時(shí)代性的“金課”。

三、“金課”視域下電路課程群“口袋實(shí)驗(yàn)室”的使用展望

本課題通過“口袋實(shí)驗(yàn)室”改革傳統(tǒng)的電路課程群實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，打造實(shí)踐教學(xué)金課，以滿足學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)踐需求，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐激情，構(gòu)建適合多門課程的，不受時(shí)間和空間限制的，可隨身攜帶的“口袋實(shí)驗(yàn)室”，可有效地減輕開放性實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)營負(fù)荷。

四、結(jié)語

本文致力于打造實(shí)踐教學(xué)“金課”，以滿足學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)踐需求，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐激情，構(gòu)建適合多門課程的，不受時(shí)間和空間限制的，可隨身攜帶的“口袋實(shí)驗(yàn)室”，可有效地減輕開放性實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)營負(fù)荷，強(qiáng)化以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)由“教”向“學(xué)”的轉(zhuǎn)變，基于“金課建設(shè)”的價(jià)值邏輯，以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生高階性學(xué)習(xí)，以“學(xué)習(xí)范式”理念推進(jìn)基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的電路課程群實(shí)踐教學(xué)。