创新线上线下混合多元化实践渠道——东南大学
从2018年开始，东南大学电工电子实验中心在教学中，推行“1+3”的实践模式。其中，“1”是要求在实验预习中采用软件设计实验电路及测试方法，仿真优化电路参数；“3”是指在“线下综合实验室”、“个人实验室实验”、“远程线上实物实验平台”这三种实物实验模式中选择其一完成实验。
1．软件设计仿真优化
在Multisim等软件平台上学习设计、仿真与优化，用软件虚拟仪器进行电路测试。实物实验前的仿真可以提高效率，但是元件参数差异、元件及电路连接线分布参数、接触电阻、环境干扰等因素导致仿真运行与实物电路运行之间存在差异。
图1 软件设计仿真
2．线下实验室实验
在线下综合性实验室中，学生使用直流稳压电源、数字万用表、信号发生器、数字存储示波器等实验仪器，及在面包板上搭接、测试、分析、排障，完成数字、模拟、电子电路综合或FPGA、单片机等电子系统设计实验。
图2 线下综合性实验室
3．个人实验室实验
实验中心将具有面包板、开关量输入输出、LED&数码管显示、键盘、按钮、FPGA等资源的实验装置配发给每个电类专业学生，学生将装置连接笔记本计算机，可以实现示波器、万用表、电源、信号源、辐频特性测试仪、逻辑分析仪、频谱仪等虚拟仪器功能，构成学生可随身携带的个人实验室。
4．远程在线实物实验
学生通过浏览器访问在线实验平台，将真实电子元器件通过开关矩阵构建电路，用虚拟仪器或真实仪器对电路进行测量。实验中，学生可设计电路结构、选择元件参数，设计测试方法、设置仪器模式，通过测量电路参数、分析信号波形检验实验成效，最终分析处理数据、撰写提交实验报告。可替代线下实物实验，完成设计性、综合性、探究性实验，有特殊要求时，可以控制或检测现场声、光、温度、湿度、速度、高度、距离等物理参数。
图3 个人实验室
线上实物实验平台无人值守、全天候开放、24小时连续运行；教师在教学中可随时调用实验资源；实验中过程片段可随时保存、快速恢复再现；实验便于修改调整，也可碎片化，有片刻时间也可用来实验，避免了传统实验搭接、拆卸的时间。如果设置实验过程记录功能，可以成为示范实验。系统还支持多人合作实验、一人实验多人观摩等特殊模式；为校外学生及社会学习者的自主研学提供了实验资源的时空条件。2020年新冠疫情以来，以此为基础建立“东南在线实验”平台，为国内90多所高校的5万多名学生组建了700多个实验班级，完成了46万多人时数的远程实物实验服务。
图4 在线实物实验
线下与线上实验、虚仿与实物实验可供自主选择，学生根据项目任务指定的功能及指标自主设计电路结构、选择元件参数、制定实验过程、选择仪器设备、采集数据波形、分析实验结果。在充裕的环境条件下，有多种实验模式可供学生自由选择；教师可以在教室随堂做实验，可以在实验室现场教学，也可以在线上开展实验教学；学生在课程实验、课程设计、课外研学和学科竞赛活动中有充分的实践资源，在宿舍、教室、图书馆等任何场地都可以进行实验。也为行动不便、外出交流等特殊学习群体提供了实践的可能。
作者简介
胡仁杰，东南大学电工电子实验中心主任、教授，长期从事电工电子基础课程实验教学。
郑磊，东南大学电工电子实验中心教师、工程师，从事电工电子基础课程实验教学。
黄慧春，东南大学电工电子实验中心课程负责人、副教授，长期从事电工电子基础课理论与实验教学。
王凤华，东南大学电工电子实验中心课程负责人、高级工程师，长期从事电工电子基础课程实验教学。
徐莹隽，东南大学电工电子实验中心课程负责人、高级工程师，长期从事电工电子基础课程实验教学。