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摘 要：“模拟电子技术实验”课程是电类专业的基础类实验课程，该课程的开展是十分必要的。文章针对模拟电子技术线上实验课程的开展，哈尔滨工业大学（深圳）电工与电子教学中心对该课程的教学模式进行了深入的探索，与深圳易星标技术有限公司展开合作，利用他们提供的在线真实验管理系统，对现有的实验课程进行整合和优化。对于单管交流放大电路、射极跟随器、集成运放的线性和非线性应用、波形发生电路等验证性和设计性电路，学生利用在线远程实验系统进行实验的预习、电路的搭建，数据调试以及实验报告的处理，让学生的动手能力在疫情期间也能得到很大的提高。
关键词：模拟电子技术;在线真实验管理系统;在线教学设计
0 引言
“模拟电子技术”是电类专业最为重要的专业基础课之一，“模拟电子技术”实验是“模拟电子技术基础”的配套课程，该课程对实践环境的要求相对较高，不能用软件仿真实验代替[1]。为了实现线上实验教学的改革，哈尔滨工业大学（深圳）和深圳易星标技术有限公司开展合作，利用易星标提供的在线真实验管理系统，对传统的“模拟电子技术实验”进行改革，让学生足不出户就可以感受“模拟电子技术实验”带给他们的动手之乐[2]。
1 在线真实验管理系统
在线真实验管理系统（Elf-LAB）是深圳易星標技术有限公司基于产出导向教学理念，为改进教学质量提供大数据支撑而开发的实践管理闭环系统。在线真实验管理系统如图1所示。
1.1 在线真实验管理系统的优点
在线真实验管理系统可以打破时域限制，实现资源的共享，同时也可以提高教学效率，让学有余力的同学可以将更多的时间投入实验创新设计[1，3-4]。同时Elf-LAB系统可以感知物理器件、真实电路布线引入的偏差，学生可以通过调参数、改走线，体验真实物理器件引入的偏差，利用工程思维思考问题。这个过程可以让学生对理论知识有更加深入的认识和理解。尤为重要的是这个系统比仿真更能接近真实研发环境，工程人员通过该系统的仿真更容易发掘工程实际问题。最后，老师可以通过该系统实时关注学生的完成情况，根据后台的数据可以统计学生的薄弱点，课下老师根据统计的情况再针对性的进行教学质量的改进[1，5]，在线真实验远程系统的具体构成如图2所示。
1.2 系统的核心功能
（1）可以打破僵化的电路设计，不同于简单的固定连线，给学生最大的自由发挥空间，变被动为主动。
（2）开放接口，支持自主设计模块，根据教学计划完成实验项目的设计。系统的核心功能介绍如图3所示。
1.3 最全实验数据采集、分析
实验数据采集和分析界面包括16项过程数据采集和 15个维度学情分析，其中，16项过程数据采集包括：每个监测点第一次上传数据错误数量（个人及班级）、错误率、监测点试错次数、提交时间、最后一次提交正确数量、正确率等;15个维度学情分析包括：全部监测点第一次上传数据错误率分布、全部监测点最后一次上传数据正确率分布、试错因素分布、速度因素分布、操作成绩评价等。
1.4 个性化学习建议
个性化学习建议流程如图4所示。在流程图中主要涉及两个核心关联，其中，关联1是监测点的设置;关联2是内容推送。
2 基于在线真实验管理系统进行的模电实验教学方式探索
目前，许多高校针对模电实验都采用传统的实验教学模式，即老师发布相关实验内容，学生按照实验内容的要求完成预习报告，老师课上讲解相关实验的内容并检查学生的预习报告，学生按照实验步骤完成实验，课上检查学生的实验数据，有问题的学生还需重新做。学生根据课上获得实验数据进行相关的数据处理并完成实验报告。在传统的实验教学方式，模电实验都需要在线下完成。针对验证性实验，学生按照实验步骤获得数据大同小异，老师并不能真实获得学生对课程的反馈[4-5]。而通过在线真实验管理系统，老师可以在后台查看学生的数据，真实掌握学生对实验预习的情况，以及学生易发生错误的点，这些信息都有利于老师今后对教学质量进行针对性的改进。在线真实验管理系统支持线上完成实验报告，不需学生再手写实验报告，节省了学生大量的时间，可以让学有余力的同学把更多的时间投入创新型设计实验[6]。
哈尔滨工业大学（深圳）利用在线真实验管理系统进行“模拟电子技术实验”线上教学的过程如图5所示。
老师需要在在线真实验管理系统发布实验任务，学生根据实验任务进行实验的预习，实验电路的搭建、数据采集和分析以及实验报告的处理和线上提交，老师根据学生提交的实验报告以及后台相关的操作数据进行学情分析，结合学生实验的状况、内容、方法和效果的统计，针对性地进行教学质量的完善，进而进一步优化相关的教学内容，使之形成一个正向的反馈环。以上的过程都是可以线上进行，老师和学生的交互不再受时空约束[1，4]。
哈尔滨工业大学（深圳）“模拟电子技术实验”共 24学时，实验项目主要有二极管和三极管的功能测试、单管交流放大电路、射极跟随器、带负反馈的两级交流电压放大电路、有源滤波电路的研究、集成运放的线性和非线性应用、波形发生电路、直流稳压电路等。其中带负反馈的两级交流电压放大电路、有源滤波电路的研究、直流稳压电路都是通过软件仿真进行，占12学时[6]。二极管和三极管的功能测试是第一个实验，主要是让大家掌握在线真实验管理平台的使用。单管交流放大电路、射极跟随器、集成运放的线性和非线性实验都为验证性实验，学生可以根据实验电路图并结合在线真实验系统上现有的实验器材进行搭建，获取相关的实验数据，并保存相关的截图。学生可以直接在在线真实验管理系统上处理实验报告。由于波形发生电路是一个设计性实验，需要同学结合理论知识进行相关电路图的设计。电路图设计的过程中，相关器件参数的设置要考虑在线真实验管理系统有的实验器材进行。除此之外，学生还可以通过此平台进行数字电子技术实验、电路实验、信号与系统实验、电子竞赛以及综合性电路设计及创新实验。 2.1 在线真实验系统在模电验证性实验中的应用
2020春季学期，利用在线真实验管理系统共发布5个实验，分别为二极管和三极管的功能测试、单管交流放大电路、射极跟随器、集成运放的线性和非线性应用、波形发生电路。其中二极管功能测试、单管交流放大电路、射极跟随器实验是验证性实验，波形发生电路是设计性实验，三极管的功能测试和集成运放的线性和非线性应用是综合性实验。
验证性实验就以单管交流放大电路为例，单管交流放大电路是模电实验中比较经典的实验项目，非常具有代表性，是学好模电必备的基础知识[4]。要想做好单管交流放大电路实验，学生们需要掌握放大器的静态工作点以及调整方法，掌握放大器放大倍数的测量方法，深入理解放大器静态工作点对放大器工作状态的影响，同时也要对示波器、低频信号发生器的使用非常熟悉。利用在线真实验管理系统，学生可以在实验室外具备网络条件的任何地方，通过计算机远程远程控制智能实验平台上的实物电路和测量仪表，实现如同在现场操作一样的电路元件调整效果和测量结果。完整的实验流程如下：学生登录在线真实验远程系统，选择空闲的实验台，进入选定的实验台，选择需要做的实验项目，点击“扫描”按钮，将放置在在线真实验管理系统硬件平台的模块扫描到客户端软件上，点击“找仪器”，寻找与在线真实验管理系统连接的测量仪器，并点击“摄像头”，实时观察在线真试验管理系统的平台实际情况。准备工作就绪后，按照实验指导书中的原理图进行电路的搭建，下发电路。下发成功后，调节信号源、示波器、数字电位器，保证最终的测量结果。学生在实验的过程中，所有的数据都会自动上传后台，老师可以真实了解每个学生的完成情况。
2.2 在线真实验系统在模电综合性实验中的应用
对于综合性实验，包括验证和设计，也有创新部分。以波形发生电路实验为例，老师只给出实验题目以及要求的相关参数。对于电路图的绘制以及参数的选取由学生自己定义。电路是有两级电路组合而成，前级电路为方波发生器，要求产生的幅值，占空比以及信号的频率固定，后级电路是一个积分电路，将方波电压转换成三角波，后级电路的参数要求幅值是一定的。学生自行选择自己所需要的参数，绘制电路图，利用仿真软件先进行仿真，得出仿真结果，最后在在线真实验远程管理系统上搭建电路，进行电路的调试，得到较为理想的实验结果[4]。完成整个实验需要学生对理论知识既要有一定的掌握，又要求学生有一定的仿真能力，最重要的是要求学生有动手实践能力。整个实验让学生全方位得到锻炼[7]。
3 结语
在传统的实验教学方法中，教师在实验课前审阅预习报告的时间和强度压力比较大。学生在预习过程中只做文字抄录，不做深入思考的浅预习。尤为严重的是，学生无论准备是否充分都可以做实验。很多学生按照实验步骤进行操作，获得数据大同小异，对于每个学生的真实实验状态无法跟踪，因此对每个学生的实际操作水平没办法做出客观评价。对于一些班级人数较多的情况，每个人的掌握情况不尽相同，无法因材施教。实验课程缺乏闭环评价机制，课程质量无法得到持续改进。从课堂上学生的反馈以及课下课程的评价来看，在线实验管理系统可以有效促使学生进行预习。老师可以在线进行预习检测，对学生实验准备以及预习情况有非常全面的了解。同时也能跟踪每个学生的具体操作过程以及实验报告的完成情况。老师也可以根据学生的学习情况制定个性化学习方案，学生也可以对老师的教学情况进行客观的评价，双向的互动切切实实提高了教学质量，学生们学习的积极性也得到了很大的提高。
[参考文献]
[1]郑磊，胡仁杰，堵国樑.电工电子远程在线时间的研究与探索[J].实验科学与技术，2016（8）：18-22.
[2]王波，张岩，王美玲，等.“模拟电子技术实验”课程的改革[J].实验室研究与探索，2013（32）：140-143.
[3]任君玉.模拟电子技术实验教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理，2019（36）：219-221.
[4]翁玲，陈盛华，刘艳芳，等.基于“雷实验”的模拟电子技术基础实验教学改革[J].机电技术，2020（1）：103-120.
[5]范秀香，陈立新.专业认证背景下的模拟电子技术实验教学改进[J].数字通信世界，2019（9）：235.
[6]李静雅.微课在“电路与模电”实验课教学中应用研究[J]. 电气电子教学学报，2020（42）：163-166.
[7]王梦瑶，朱玲，吴国城.思维导图与微课在实验课程中的应用-以模拟电子技术实验为例[J].教育现代化，2019（46）： 110-113.
（編辑 傅金睿）
Design and exploration of online teaching of “Analog
Rlectronic Technology Experiment” course
Sun Yafei， Pan Xuewei， Wu Ping
（Experiment and Innovation Education Center， Harbin Institute of Technology （Shenzhen）， Shenzhen 518055， China）
Abstract：The course of “Analog Electronic Technology Experiment” is the basic professional experimental course of electrical specialty， the development of this course is very necessary. The development of the online experiment for “Analog Electronic Technology Experiment” course， the Harbin Institute of Technology （Shenzhen） center for electrical and electronic teaching of the course teaching mode has carried on the thorough exploration， and Easing Standard Technology （Shenzhen） Co.， Ltd.， use the online experiment management system， they provide the existing experimental curriculum integration and optimization. For single pipe ac amplifying circuit， emitter follower， linear and nonlinear application of integrated operational amplifier， waveform generating circuit and the verification and design circuit， students use online remote experiment system for the experiment of preparation， the construction of the circuit， debugging and test report data processing， lets the student beginning ability during the outbreak could be greatly improved.
Key words：analog electronic technology; online real experiment management system; online teaching design
关键词：模拟电子技术;在线真实验管理系统;在线教学设计
0 引言
“模拟电子技术”是电类专业最为重要的专业基础课之一，“模拟电子技术”实验是“模拟电子技术基础”的配套课程，该课程对实践环境的要求相对较高，不能用软件仿真实验代替[1]。为了实现线上实验教学的改革，哈尔滨工业大学（深圳）和深圳易星标技术有限公司开展合作，利用易星标提供的在线真实验管理系统，对传统的“模拟电子技术实验”进行改革，让学生足不出户就可以感受“模拟电子技术实验”带给他们的动手之乐[2]。
1 在线真实验管理系统
在线真实验管理系统（Elf-LAB）是深圳易星標技术有限公司基于产出导向教学理念，为改进教学质量提供大数据支撑而开发的实践管理闭环系统。在线真实验管理系统如图1所示。
1.1 在线真实验管理系统的优点
在线真实验管理系统可以打破时域限制，实现资源的共享，同时也可以提高教学效率，让学有余力的同学可以将更多的时间投入实验创新设计[1，3-4]。同时Elf-LAB系统可以感知物理器件、真实电路布线引入的偏差，学生可以通过调参数、改走线，体验真实物理器件引入的偏差，利用工程思维思考问题。这个过程可以让学生对理论知识有更加深入的认识和理解。尤为重要的是这个系统比仿真更能接近真实研发环境，工程人员通过该系统的仿真更容易发掘工程实际问题。最后，老师可以通过该系统实时关注学生的完成情况，根据后台的数据可以统计学生的薄弱点，课下老师根据统计的情况再针对性的进行教学质量的改进[1，5]，在线真实验远程系统的具体构成如图2所示。
1.2 系统的核心功能
（1）可以打破僵化的电路设计，不同于简单的固定连线，给学生最大的自由发挥空间，变被动为主动。
（2）开放接口，支持自主设计模块，根据教学计划完成实验项目的设计。系统的核心功能介绍如图3所示。
1.3 最全实验数据采集、分析
实验数据采集和分析界面包括16项过程数据采集和 15个维度学情分析，其中，16项过程数据采集包括：每个监测点第一次上传数据错误数量（个人及班级）、错误率、监测点试错次数、提交时间、最后一次提交正确数量、正确率等;15个维度学情分析包括：全部监测点第一次上传数据错误率分布、全部监测点最后一次上传数据正确率分布、试错因素分布、速度因素分布、操作成绩评价等。
1.4 个性化学习建议
个性化学习建议流程如图4所示。在流程图中主要涉及两个核心关联，其中，关联1是监测点的设置;关联2是内容推送。
2 基于在线真实验管理系统进行的模电实验教学方式探索
目前，许多高校针对模电实验都采用传统的实验教学模式，即老师发布相关实验内容，学生按照实验内容的要求完成预习报告，老师课上讲解相关实验的内容并检查学生的预习报告，学生按照实验步骤完成实验，课上检查学生的实验数据，有问题的学生还需重新做。学生根据课上获得实验数据进行相关的数据处理并完成实验报告。在传统的实验教学方式，模电实验都需要在线下完成。针对验证性实验，学生按照实验步骤获得数据大同小异，老师并不能真实获得学生对课程的反馈[4-5]。而通过在线真实验管理系统，老师可以在后台查看学生的数据，真实掌握学生对实验预习的情况，以及学生易发生错误的点，这些信息都有利于老师今后对教学质量进行针对性的改进。在线真实验管理系统支持线上完成实验报告，不需学生再手写实验报告，节省了学生大量的时间，可以让学有余力的同学把更多的时间投入创新型设计实验[6]。
哈尔滨工业大学（深圳）利用在线真实验管理系统进行“模拟电子技术实验”线上教学的过程如图5所示。
老师需要在在线真实验管理系统发布实验任务，学生根据实验任务进行实验的预习，实验电路的搭建、数据采集和分析以及实验报告的处理和线上提交，老师根据学生提交的实验报告以及后台相关的操作数据进行学情分析，结合学生实验的状况、内容、方法和效果的统计，针对性地进行教学质量的完善，进而进一步优化相关的教学内容，使之形成一个正向的反馈环。以上的过程都是可以线上进行，老师和学生的交互不再受时空约束[1，4]。
哈尔滨工业大学（深圳）“模拟电子技术实验”共 24学时，实验项目主要有二极管和三极管的功能测试、单管交流放大电路、射极跟随器、带负反馈的两级交流电压放大电路、有源滤波电路的研究、集成运放的线性和非线性应用、波形发生电路、直流稳压电路等。其中带负反馈的两级交流电压放大电路、有源滤波电路的研究、直流稳压电路都是通过软件仿真进行，占12学时[6]。二极管和三极管的功能测试是第一个实验，主要是让大家掌握在线真实验管理平台的使用。单管交流放大电路、射极跟随器、集成运放的线性和非线性实验都为验证性实验，学生可以根据实验电路图并结合在线真实验系统上现有的实验器材进行搭建，获取相关的实验数据，并保存相关的截图。学生可以直接在在线真实验管理系统上处理实验报告。由于波形发生电路是一个设计性实验，需要同学结合理论知识进行相关电路图的设计。电路图设计的过程中，相关器件参数的设置要考虑在线真实验管理系统有的实验器材进行。除此之外，学生还可以通过此平台进行数字电子技术实验、电路实验、信号与系统实验、电子竞赛以及综合性电路设计及创新实验。 2.1 在线真实验系统在模电验证性实验中的应用
2020春季学期，利用在线真实验管理系统共发布5个实验，分别为二极管和三极管的功能测试、单管交流放大电路、射极跟随器、集成运放的线性和非线性应用、波形发生电路。其中二极管功能测试、单管交流放大电路、射极跟随器实验是验证性实验，波形发生电路是设计性实验，三极管的功能测试和集成运放的线性和非线性应用是综合性实验。
验证性实验就以单管交流放大电路为例，单管交流放大电路是模电实验中比较经典的实验项目，非常具有代表性，是学好模电必备的基础知识[4]。要想做好单管交流放大电路实验，学生们需要掌握放大器的静态工作点以及调整方法，掌握放大器放大倍数的测量方法，深入理解放大器静态工作点对放大器工作状态的影响，同时也要对示波器、低频信号发生器的使用非常熟悉。利用在线真实验管理系统，学生可以在实验室外具备网络条件的任何地方，通过计算机远程远程控制智能实验平台上的实物电路和测量仪表，实现如同在现场操作一样的电路元件调整效果和测量结果。完整的实验流程如下：学生登录在线真实验远程系统，选择空闲的实验台，进入选定的实验台，选择需要做的实验项目，点击“扫描”按钮，将放置在在线真实验管理系统硬件平台的模块扫描到客户端软件上，点击“找仪器”，寻找与在线真实验管理系统连接的测量仪器，并点击“摄像头”，实时观察在线真试验管理系统的平台实际情况。准备工作就绪后，按照实验指导书中的原理图进行电路的搭建，下发电路。下发成功后，调节信号源、示波器、数字电位器，保证最终的测量结果。学生在实验的过程中，所有的数据都会自动上传后台，老师可以真实了解每个学生的完成情况。
2.2 在线真实验系统在模电综合性实验中的应用
对于综合性实验，包括验证和设计，也有创新部分。以波形发生电路实验为例，老师只给出实验题目以及要求的相关参数。对于电路图的绘制以及参数的选取由学生自己定义。电路是有两级电路组合而成，前级电路为方波发生器，要求产生的幅值，占空比以及信号的频率固定，后级电路是一个积分电路，将方波电压转换成三角波，后级电路的参数要求幅值是一定的。学生自行选择自己所需要的参数，绘制电路图，利用仿真软件先进行仿真，得出仿真结果，最后在在线真实验远程管理系统上搭建电路，进行电路的调试，得到较为理想的实验结果[4]。完成整个实验需要学生对理论知识既要有一定的掌握，又要求学生有一定的仿真能力，最重要的是要求学生有动手实践能力。整个实验让学生全方位得到锻炼[7]。
3 结语
在传统的实验教学方法中，教师在实验课前审阅预习报告的时间和强度压力比较大。学生在预习过程中只做文字抄录，不做深入思考的浅预习。尤为严重的是，学生无论准备是否充分都可以做实验。很多学生按照实验步骤进行操作，获得数据大同小异，对于每个学生的真实实验状态无法跟踪，因此对每个学生的实际操作水平没办法做出客观评价。对于一些班级人数较多的情况，每个人的掌握情况不尽相同，无法因材施教。实验课程缺乏闭环评价机制，课程质量无法得到持续改进。从课堂上学生的反馈以及课下课程的评价来看，在线实验管理系统可以有效促使学生进行预习。老师可以在线进行预习检测，对学生实验准备以及预习情况有非常全面的了解。同时也能跟踪每个学生的具体操作过程以及实验报告的完成情况。老师也可以根据学生的学习情况制定个性化学习方案，学生也可以对老师的教学情况进行客观的评价，双向的互动切切实实提高了教学质量，学生们学习的积极性也得到了很大的提高。
[参考文献]
[1]郑磊，胡仁杰，堵国樑.电工电子远程在线时间的研究与探索[J].实验科学与技术，2016（8）：18-22.
[2]王波，张岩，王美玲，等.“模拟电子技术实验”课程的改革[J].实验室研究与探索，2013（32）：140-143.
[3]任君玉.模拟电子技术实验教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理，2019（36）：219-221.
[4]翁玲，陈盛华，刘艳芳，等.基于“雷实验”的模拟电子技术基础实验教学改革[J].机电技术，2020（1）：103-120.
[5]范秀香，陈立新.专业认证背景下的模拟电子技术实验教学改进[J].数字通信世界，2019（9）：235.
[6]李静雅.微课在“电路与模电”实验课教学中应用研究[J]. 电气电子教学学报，2020（42）：163-166.
[7]王梦瑶，朱玲，吴国城.思维导图与微课在实验课程中的应用-以模拟电子技术实验为例[J].教育现代化，2019（46）： 110-113.
（編辑 傅金睿）
Design and exploration of online teaching of “Analog
Rlectronic Technology Experiment” course
Sun Yafei， Pan Xuewei， Wu Ping
（Experiment and Innovation Education Center， Harbin Institute of Technology （Shenzhen）， Shenzhen 518055， China）
Abstract：The course of “Analog Electronic Technology Experiment” is the basic professional experimental course of electrical specialty， the development of this course is very necessary. The development of the online experiment for “Analog Electronic Technology Experiment” course， the Harbin Institute of Technology （Shenzhen） center for electrical and electronic teaching of the course teaching mode has carried on the thorough exploration， and Easing Standard Technology （Shenzhen） Co.， Ltd.， use the online experiment management system， they provide the existing experimental curriculum integration and optimization. For single pipe ac amplifying circuit， emitter follower， linear and nonlinear application of integrated operational amplifier， waveform generating circuit and the verification and design circuit， students use online remote experiment system for the experiment of preparation， the construction of the circuit， debugging and test report data processing， lets the student beginning ability during the outbreak could be greatly improved.
Key words：analog electronic technology; online real experiment management system; online teaching design