【在线教学进行时】真材实料做起“云”实验
记者 李婧“请打开摄像头，将你的实验给大家展示讲解一下。”
在本学期第二堂电路原理课上，电机系教授朱桂萍和选课的24名同学一起，实时观看屏幕那头的电机系大一学生李蔚然手持电路板，讲解自己的实验步骤和思路。
李蔚然在课上展示实验成果
做实验，对于工科课堂的重要性不言而喻。
朱桂萍教授的“电路原理”采取小班授课，是面向电机系、能动系等相关专业本科生开设的必修课程。其完全翻转课堂的主要特色之一，就是同学们可以基于便携式实验设备完成大量与理论课融合的实验。真材实料的实验课程得以在云端实现，得益于开课前朱桂萍为每一位在国内的同学邮寄到家的一套“口袋仪器”。而其身后的整套“云”实验平台，其实早已建成待命。
朱桂萍为课程做准备
虽然可用于电路原理课程的便携式实验设备有很多选择，但都不能及时反馈学生在课外实验的完成情况。于是早在2016年，朱老师就开始与雨课堂及其战略合作伙伴合作开发“雷实验”智慧实验平台。“雷”取自汉语拼音LEI，也是电子智能实验室（lab of Electronic Intelligence）的缩写。基于此平台，教师可以在手机端通过微信布置实验、跟踪学生实验状态、接收学生提交的实验报告，学生也可以按照教师设定的实验流程完成实验，并对实验中每个步骤进行截屏或拍照，最后自动生成实验报告，提交实验数据。“遵循以学生为中心的教学理念，我们通过适当的软件开发和硬件配备，在保证实验便捷性和真实性的同时，及时了解学生课外的实验情况。“朱老师介绍说。
“雷实验”平台成为在当前特殊场景下朱老师实现课程教学“同质等效”的得力助手，学生在家学习拥有了和校园教学完全一样的实验条件。一块面包板，若干电线、电阻、二极管，甚至还有进行简单管脚处理的尖嘴钳、平口钳。开课前，收到朱老师从北京寄来的实验设备和配套的元器件，同学们惊喜而跃跃欲试。
雷实验平台
从教20余年，第一次隔空带领同学们做实验，朱老师起初还有些担心。“作为一门工科基础课，我们的授课对象大多为大一下学期的同学，动手能力还不是太强。”朱桂萍介绍，以往线下授课，我们通常将同学们分成两人一组，这样在遇到问题时也能有商有量。为了满足线上教学需要，开学前朱老师紧急加购了12套实验设备，但人手一套设备对同学们的自主学习能力和动手能力都有了更高的要求。
不过，效果是喜人的。
经过试讲和与同学们的充分沟通，朱老师决定采用“雨课堂+腾讯视频” 嵌套的方式进行教学——将雨课堂用于弹幕、做题等互动，腾讯视频则实现共享屏幕、音频视频互动——以保证课堂的交互质量。
实验设备使用讲解和仿真软件操作演示的全过程，通过摄像头被推到学生的屏幕上，有一种“老师站在每一个同学面前”讲课的感觉，反而没了坐在后排看不清步骤的担忧。
朱桂萍在课堂上通过视频给大家讲解了设备的基本操作
“操作设备之前先与将设备与电脑USB口链接，了解电源接头和BNC接头的操作方法……”
“红色的是+15V，蓝色的是-15V……”
“在面包板上搭的电路其中有一个点一定要跟电源的‘地’共地……”
听着老师一步一步的细致讲解，在河北家中跟随在线学习的电机系大一学生蔡雅茹反馈道：“老师的操作就在眼前，很清楚。这样的课堂体验非常好。”
前两次课，朱桂萍在课后分别布置了实验，内容从简单的电阻端口特性测试练手，到稍微加大难度的二极管端口特性测试。“我很意外，周二第一堂课讲解之后，第二天就收到了3份已经完成的实验报告，而且做得很好。周四上完课后，已经有21名同学完成实验并提交报告。”她说。
学生在家做实验
教师手机端看到的当前全班实验进展以及部分同学提交的实验报告内容
“第一回做，十分忐忑，觉得做起来极其不顺。”朱桂萍一边翻阅着一名同学实验报告中的心得体会，一边对我们夸奖道：“其实做得不错，实验曲线也很漂亮。”
同学们的实验探索，难并快乐着。朱老师笑称，似乎同学们被逼到一定份儿上之后，反而激发出了自主学习的潜力。
“虽然还没返校，但我在收到实验设备时感受到老师的关心，老师在乎我们到底学到了多少，很注重培养我们的动手能力。”收到实验设备的兴奋之外，蔡雅茹坦言还是遇到不少困难。但不论是完成课题过程中，两人小组的远程合作和相互帮助，组内的视频会议，还是大家在微信群热烈讨论，都解决了很多难题，产生了一些新奇的想法。
在甘肃兰州家中做实验的电机系大一学生王石觉得自己不但实现了按照在校标准进行实验的期望，甚至效果比在学校还好一些，“老师对每一位同学的实验进程和问题有更加精确的把控，更好解决我们遇到的问题。”
实验的顺利进行，也要归功于小班完全翻转课堂的大量讨论互动。
全程开放弹幕互动的第二次课程，朱桂萍的开场白是：“我们在课前布置了慕课自主学习内容，现在请针对遇到的问题自由讨论。”在师生超过半小时的问答交流后，朱老师切入了当天的内容讲授。
“朱老师的课堂有很多讨论环节。而相比起线下在课堂中的一些拘谨，我们在线上讨论会更热烈一些，更放开一些。”蔡雅茹发现，自己通过课前预习发现不理解的知识点并进行标注，听讲有了更强的针对性，加深了自己的认识或者发现了共同的误区。视频讨论中听到大家的声音、看到对方的脸，同学和老师们的陪伴也让她感到非常温暖。
下课时间已经到来，同学们的线上答疑还在继续。一切，跟大家课后围拢到讲台前答疑似乎没有多少差别。
这样的场景，也出现在电机系其他课堂上。
电机系于庆广老师讲授的“可编程控制器及变频器系统”课程，授课和实验各占一半。为了让同学们在千里之外也能进行实验，于老师和负责实验的贾玉荣老师对实验室服务器和路由器的配置进行了改造，把局域网的Premium可编程控制器和ATV71变频器的以太网端口映射到公网，实现远程实时实验的同时，还在实验室加装了一台网络摄像机，同学们在手机上就可以实时对自己远程控制的电动机等设备实现“云监工”。
光储微电网仿真系统图
电机系还创立的云仿真平台（www.cloudpss.net），面向电气工程及相关专业本科大三及以上学生，开设虚拟实验课程，支持同学们对重要步骤和关键参数的自由构建和自主设计。
云端教学，我们准备好了，一样真材实料做实验！
（清华新闻网2月26日电）
编辑：李晨晖
审核：戚天雷
2020年02月26日 11:24:45 清华新闻网
