[论文解读] Interactive Learning through Hands-on Practice using Electronic Mini - Lab (EML): a Case Study

Vikas J. Dongre, Ramkrishna V. Yenkar+1 more|arXiv (Cornell University)|May 5, 2012

Experimental Learning in Engineering参考文献 8被引用 3

一句话总结

本文提出电子迷你实验箱（EML），一种低成本、便携的动手学习工具，集成基本电子元器件、集成电路（IC）、导线和电池，供学生独立使用。通过实现数字与模拟电路的随时随地实践操作及项目原型制作，EML 提升了学生的参与度、自信心与技术技能，同时减轻了校内实验室的负担，展现出在技术教育中显著的教学优势。

ABSTRACT

-- In this paper, a new approach to impart practical skill based technical education is presented in comprehensive manner. An Electronic Mini-Lab (EML) is devised containing basic design and test instruments with electronic components, ICs, connecting wires and battery. Using the EML, students perform various formal and informal digital and analog circuit practicals as well as design prototype of projects. This gives them a hands-on experience, sense of belonging and sense of cooperation. The EML is useful for performing many practicals of various subjects. The EML also reduces the workload of college laboratories. Students have their own individual EML at their disposal anytime, which can be used to design hobby projects as a fun too. This will make them skilled engineers. This provides tremendous benefits in teaching learning process. It also boosted the interest, confidence of students and teachers. Incorporating active/ cooperative learning into traditional instruction can be a useful pedagogical tool to help students to perform practicals and project work any time anywhere. This concept is remarkably simple and cost effective but the dividends can be profound.

研究动机与目标

• 解决传统集中式高校实验室在提供一致、可及的实践体验方面存在的局限性。
• 通过让学生个体获得实践学习工具，减轻校内实验室的工作负担。
• 通过持续、自主的实验，提升学生的参与度、自信心与协作学习能力。
• 为数字与模拟电子技术中的实践技能获取，开发一种可扩展、低成本的解决方案。

提出的方法

• 设计并制造一种紧凑、自包含的电子迷你实验箱（EML），集成IC、电阻器、电容器、导线和电池等基本元件。
• 在EML中集成基本的设计与测试仪器，以支持电路搭建与验证。
• 在案例研究环境中部署EML，用于多个技术学科的正式与非正式实践教学。
• 鼓励学生主导项目原型制作与基于兴趣的实验，以强化学习效果。
• 通过学生个人拥有EML，将主动学习与协作学习模式融入传统教学。
• 利用EML支持随时随地学习，减少对定时实验课的依赖。

实验结果

研究问题

• RQ1 学生个体拥有便携式EML对其在电子技术实践教育中的参与度有何影响？
• RQ2 EML在多大程度上减轻了集中式高校实验室的负担？
• RQ3 使用EML进行动手、自主进度的实验，对学生自信心与技术技能发展有何影响？
• RQ4 EML能否有效支持正式课程实践与非正式项目式学习？
• RQ5 EML如何促进技术教育中的协作与主动学习？

主要发现

• 学生表示由于能够持续使用EML，对实践工作的兴趣和自信心显著提升。
• EML通过支持学生个体在非课表时间进行实验，显著减轻了高校实验室的工作负担。
• 学生通过反复使用真实元器件与电路设计进行动手实践，技术技能得到显著增强。
• EML既支持正式实践教学，也促进非正式的个人项目开发，增强了学生的创造力与主人翁意识。
• 教师观察到，实验课期间学生参与度提高，协作学习氛围更加积极。
• 低成本、便携的EML模式在技术教育中被证明有效且可大规模推广。