翻轉(zhuǎn)課堂在電氣測量實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)實(shí)例分析

劉宏達(dá)， 李志鵬

(哈爾濱工程大學(xué) 自動化學(xué)院，哈爾濱 150001)

翻轉(zhuǎn)課堂在電氣測量實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)實(shí)例分析

劉宏達(dá)， 李志鵬

(哈爾濱工程大學(xué) 自動化學(xué)院，哈爾濱 150001)

隨著高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化，教育模式的更迭和新型教育模式的涌現(xiàn)已成為了必然的趨勢。同時(shí)，高校對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在綜合性和設(shè)計(jì)性方面的要求也越來越高?！胺D(zhuǎn)課堂”作為一種新的教育模式，近年來受到越來越多教育工作者的關(guān)注。針對我?！耙环N針對光伏逆變器的虛擬測試裝置設(shè)計(jì)”的科研融入類設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，將翻轉(zhuǎn)課堂引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并詳細(xì)介紹了各階段的具體工作內(nèi)容。通過實(shí)踐，驗(yàn)證了該模式在高校實(shí)驗(yàn)中的可行性，翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用，可以有效地解決這類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“實(shí)驗(yàn)課時(shí)少與內(nèi)容多”的矛盾，并能在一定程度上提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，為新型人才的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

翻轉(zhuǎn)課堂； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 人才培養(yǎng)； 電氣實(shí)驗(yàn)； 教學(xué)案例

0 引 言

為適應(yīng)科學(xué)發(fā)展和社會需求的變化，高校的人才培養(yǎng)方向在不斷地調(diào)整。如今，不少高校已經(jīng)將培養(yǎng)研究型人才作為人才培養(yǎng)的新目標(biāo)，即要求學(xué)生具備一定的研究能力。

實(shí)驗(yàn)課程的合理設(shè)置是培養(yǎng)新型人才的重要一環(huán)[1]。當(dāng)今高校實(shí)驗(yàn)一般可分為驗(yàn)證型和設(shè)計(jì)型兩類：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的目的主要是通過實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證某一定理或理論結(jié)果；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)則是基于某一訓(xùn)練目的，通過教學(xué)指導(dǎo)，使學(xué)生通過理論和技能知識的體會和運(yùn)用，完成探究性的實(shí)踐內(nèi)容。為了讓學(xué)生進(jìn)一步和實(shí)際科研相接軌，有些學(xué)校還會將部分科研成果或?qū)I(yè)熱點(diǎn)內(nèi)容引入到設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)中。這類專業(yè)性和綜合性強(qiáng)的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生通過系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)，鍛煉其開展簡單研究工作的能力，有利于擺脫“教-學(xué)”注入式教育方式[2-3]，但實(shí)施教學(xué)所需的學(xué)時(shí)較長，且效果不易把控。這成了科研融入類設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施時(shí)的障礙之一。

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Class/Inverted Classroom)是將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過來，調(diào)整教學(xué)活動中課堂內(nèi)外的時(shí)間安排，讓學(xué)生在課前完成知識的學(xué)習(xí)，在課堂上完成知識的吸收與掌握的一種教學(xué)模式[4]。在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生在課前通過自主學(xué)習(xí)的方式，完成知識的初步學(xué)習(xí)；課堂上，通過師生交流和教師引領(lǐng)，使學(xué)生對知識有更深層次的理解和擴(kuò)展[5-6]。通過這樣的調(diào)整，一方面可以大大減少基礎(chǔ)內(nèi)容的教學(xué)用時(shí)，縮短教學(xué)周期，從而可以將有限的課堂時(shí)間用于師生的溝通和互動，有利于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題[7]，同時(shí)，在交流過程中，教師有充足的時(shí)間能夠采取個(gè)性化教學(xué)，有利于實(shí)現(xiàn)人才的培養(yǎng)。

本文以電氣工程專業(yè)科研融入類設(shè)計(jì)型本科實(shí)驗(yàn)——“一種針對光伏逆變器的虛擬測試裝置設(shè)計(jì)”為對象，介紹了將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于該實(shí)驗(yàn)課程的具體實(shí)施方式。

1 實(shí)驗(yàn)課程概述

1.1測試實(shí)驗(yàn)設(shè)立的背景及意義

高水平的實(shí)驗(yàn)課程不僅要能加強(qiáng)學(xué)生對理論課知識的理解和掌握，還應(yīng)與現(xiàn)實(shí)接軌，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與當(dāng)前科技發(fā)展和應(yīng)用相聯(lián)系，從而真正做到“知識落地”[8]。

隨著近年來節(jié)能環(huán)保熱潮的推進(jìn)，光伏發(fā)電在我國已進(jìn)入快速發(fā)展階段[9]，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大，如光伏交通、光伏農(nóng)業(yè)、光伏車棚等。由圖1可見，光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直流到交流電能轉(zhuǎn)換的核心[10]。對其進(jìn)行測試和監(jiān)控，既能評價(jià)逆變器自身的效能，又能評價(jià)光伏系統(tǒng)總體的效率和運(yùn)行特性。所以，實(shí)驗(yàn)中將測試對象選為光伏逆變器。

圖1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成框圖

在測試手段上，考慮到近年來虛擬測試裝置(虛擬儀器)呈現(xiàn)高速發(fā)展的趨勢及其靈活性好、成本低、運(yùn)算能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)[11-12]，實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生基于虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建相關(guān)的測試裝置。

該實(shí)驗(yàn)可全面訓(xùn)練學(xué)生電量檢測、虛擬儀器技術(shù)、新能源發(fā)電等多方面的專業(yè)技能，還能有效結(jié)合實(shí)際，與當(dāng)前新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用掛鉤，做到與時(shí)俱進(jìn)。

1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹

實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以國內(nèi)某廠出品的單相PWM數(shù)控式風(fēng)/光發(fā)電專用逆變電源為測試對象，測試由其構(gòu)建的光伏系統(tǒng)特性。學(xué)生需要基于LabVIEW平臺，設(shè)計(jì)虛擬儀器程序，并通過設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換和調(diào)理電路，完成對光伏逆變器性能指標(biāo)的測量。

虛擬測試裝置從“量”和“質(zhì)”兩方面對光伏逆變器的工作性能進(jìn)行測量，通過測量光伏逆變器的轉(zhuǎn)換效率衡量其輸出電能的“數(shù)量”，通過測量逆變器輸出交流電能的電壓、頻率、諧波等參數(shù)評價(jià)其輸出電能的“質(zhì)量”。概括來說，該虛擬測試裝置需要測量的參數(shù)有：交流電壓幅值、交流電壓有效值、交流電流幅值、交流電流有效值、有功功率，無功功率、視在功率、功率因數(shù)、THD、電壓偏差、頻率偏差、直流電壓、直流電流、轉(zhuǎn)換效率等。結(jié)合實(shí)際情況，虛擬測試裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 虛擬測試裝置的結(jié)構(gòu)框圖

由圖2可見，該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以分為兩大部分——硬件部分和軟件部分。硬件部分要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)和連接檢測電路，實(shí)現(xiàn)對實(shí)際模擬電壓、電流信號的轉(zhuǎn)換和調(diào)理，將大電壓、大電流信號轉(zhuǎn)換為可被數(shù)據(jù)采集卡收集的小電壓信號；軟件部分要求學(xué)生通過搭建相關(guān)軟件部分程序，實(shí)現(xiàn)對采集到的各參數(shù)的運(yùn)算、處理，最終得出逆變器的功率參數(shù)、電能質(zhì)量分析結(jié)果，并對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

1.3實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排

為保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，需要進(jìn)行的工作有：檢測與轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的相關(guān)知識講解，LabVIEW平臺的使用和基本設(shè)計(jì)講解，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路的安裝、調(diào)試和改進(jìn)，指導(dǎo)學(xué)生完成軟件部分程序的搭建和修改，引領(lǐng)學(xué)生對整體運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析等。

如采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式，需要3～4周的時(shí)間才能完成，在教學(xué)安排和實(shí)施上存在很大難度。采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，將理論知識部分的講解工作置于課下完成，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生課下完成硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)工作，課上則集中對學(xué)生提出的問題和學(xué)生未發(fā)現(xiàn)的重要現(xiàn)象進(jìn)行講解，這樣可以在保證教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，大大縮短實(shí)驗(yàn)占用的課時(shí)數(shù)量。具體教學(xué)工作流程如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作流程圖

考慮實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)以4～6人為一組分組進(jìn)行，課堂授課時(shí)間安排在學(xué)期初連續(xù)4周的雙休日，這樣一方面能夠保證學(xué)生有充足的時(shí)間理解消化視頻教學(xué)內(nèi)容和每次課堂教學(xué)內(nèi)容，另一方面也能有效地縮短了課時(shí)占有量。同時(shí)，在第2～4周開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生自由地在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。

2 教學(xué)工作內(nèi)容安排與實(shí)施

合理的教學(xué)內(nèi)容安排是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提和保障。制定的各周具體工作內(nèi)容如圖4所示。

圖4 各周工作流程圖

2.1課前視頻教學(xué)

優(yōu)秀的教學(xué)視頻是翻轉(zhuǎn)課堂教育模式的重要工具，也是教學(xué)過程順利進(jìn)行的保證[13]。高品質(zhì)的教學(xué)視頻在內(nèi)容上應(yīng)當(dāng)條理清晰、重點(diǎn)突出，在形式上應(yīng)滿足畫質(zhì)清晰、文件大小適中等要求。教學(xué)視頻也可先將需要講解的內(nèi)容制作成PPT，然后使用錄屏軟件將講解過程錄制成視頻。根據(jù)工作計(jì)劃，分為4部分制作教學(xué)視頻。

(1) 介紹實(shí)驗(yàn)的背景及研究意義，提出實(shí)驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)思路，并對硬件檢測電路設(shè)計(jì)的理論知識進(jìn)行講解。① 通過對實(shí)驗(yàn)背景及相關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀的介紹，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生認(rèn)識到本次實(shí)驗(yàn)的意義和必要性，使學(xué)生產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)的欲望；② 為避免學(xué)生出現(xiàn)沒有頭緒、無從下手的現(xiàn)象，在視頻教學(xué)中幫助學(xué)生提出了整體的設(shè)計(jì)方案，即分硬件和軟件兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)；③ 回顧硬件檢測電路設(shè)計(jì)部分的理論知識，將硬件檢測電路分為轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電路兩部分，其中轉(zhuǎn)換電路的功能是將大信號轉(zhuǎn)換為小信號，信號調(diào)理電路的功能是將小信號調(diào)理為可被數(shù)據(jù)采集卡直接接入的模擬信號，調(diào)理電路又可細(xì)分為隔離、濾波、放大、限壓等環(huán)節(jié)。這一部分涉及到模擬電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)中的部分理論知識，因其涉及內(nèi)容較多，在視頻制作中需要注意突出重點(diǎn)。

(2) 對LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺的講解。LabVIEW軟件是當(dāng)前進(jìn)行虛擬儀器開發(fā)必備的重要工具，且軟件部分是整個(gè)虛擬測試裝置的核心，因此，對LabVIEW講解尤為重要。LabVIEW軟件內(nèi)部具有豐富的數(shù)據(jù)運(yùn)算函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的計(jì)算、處理[14]。同時(shí)，隨著軟件開發(fā)人員的研究，大量的復(fù)雜程序已經(jīng)被編譯為固定的函數(shù)模塊，用戶使用時(shí)，只需對模塊內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改即可實(shí)現(xiàn)調(diào)用，因此在教學(xué)過程中，不僅要對基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)運(yùn)算函數(shù)進(jìn)行介紹，還應(yīng)對在電氣測量實(shí)驗(yàn)中常用的相關(guān)函數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)講解(見圖5)。

圖5 LabVIEW教學(xué)視頻截圖

上述兩部分教學(xué)視頻主要目的是對實(shí)驗(yàn)過程中使用到的理論知識進(jìn)行了詳細(xì)的講解，使學(xué)生可以此為基礎(chǔ)，展開對虛擬測試裝置硬件部分、軟件部分的設(shè)計(jì)工作。隨后的教學(xué)視頻則集中講解實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可能會用到的實(shí)用技巧以及需要注意的事項(xiàng)，以幫助學(xué)生熟練掌握這些技巧、大幅提高他們的實(shí)驗(yàn)效率。

(3) LabVIEW軟件實(shí)用技巧的講解。在LabVIEW軟件的使用過程中，有很多實(shí)用的功能，通過使用這些功能可以有效的簡化程序，避免失誤。比如，局部變量(見圖6)和子VI調(diào)用。程序搭建過程中，可以將多次使用的某一參數(shù)通過設(shè)置其屬性，建立局部變量，建立的局部變量與數(shù)據(jù)源的數(shù)值相同，且能夠隨數(shù)據(jù)源的變化實(shí)時(shí)變動，通過使用局部變量可以大大減少程序接線數(shù)量，避免出現(xiàn)因端子誤接導(dǎo)致的程序錯(cuò)誤。在軟件部分程序的設(shè)計(jì)過程中，通常會出現(xiàn)一部分相對獨(dú)立的程序，因此，可以將這部分程序設(shè)置為子VI，定義好的子VI程序可以簡化為一個(gè)函數(shù)圖標(biāo)，使用時(shí)只需調(diào)用即可。通過子VI的定義和調(diào)用，使主程序條理更加清晰，結(jié)構(gòu)更加明朗。

圖6 實(shí)用技巧教學(xué)視頻截圖

(4) 對實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)技巧講解。本實(shí)驗(yàn)涉及硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)兩部分，其中軟件部分的設(shè)計(jì)相對安全，不易出現(xiàn)問題，而硬件電路部分的設(shè)計(jì)要充分考慮各環(huán)節(jié)的銜接，避免因操作不當(dāng)或設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的器件損壞等事故?？紤]到大部分學(xué)生硬件電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，對調(diào)試步驟和調(diào)試方法不熟悉，故在這部分視頻針對此類問題進(jìn)行了集中講解。例如在硬件電路設(shè)計(jì)的第一步——確定所測物理量的數(shù)值范圍，通常的方法有：① 查看商品銘牌數(shù)；② 詢問廠家；③ 在保證設(shè)備使用安全的前提下，采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器進(jìn)行初步測量。一些同學(xué)可能因?yàn)椴皇煜み@種設(shè)計(jì)流程，而忽略了這關(guān)鍵的一步，導(dǎo)致后續(xù)設(shè)計(jì)不合理。

完成視頻的錄制后，通過云盤工具，將視頻上傳分享給學(xué)生，要求學(xué)生在課堂教學(xué)之前，完成教學(xué)視頻的觀看和學(xué)習(xí)，并在每次課堂教學(xué)前，統(tǒng)計(jì)同學(xué)們遇到的問題，方便課堂上集中解惑答疑。

2.2課堂合作交流

翻轉(zhuǎn)課堂將理論知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)移到課下，課堂教學(xué)工作應(yīng)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以配合課下視頻教學(xué)和學(xué)生的工作進(jìn)度。課堂教學(xué)內(nèi)容主要包括下列4方面：

(1) 答疑。是課堂教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的有二。① 對同學(xué)觀看教學(xué)視頻后提出問題的進(jìn)行解答。在視頻教學(xué)的過程中，可能存在知識點(diǎn)講解不透徹，或?qū)W生理解能力不同而出現(xiàn)的問題。在每次上課前，對此類問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，課上進(jìn)行集中解答，同時(shí)，教師要對這部分問題作好記錄，以便對教學(xué)視頻進(jìn)行修改和完善。② 對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的問題進(jìn)行解答。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不可避免地遇到一些問題，對于此類問題，教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題根源并自主解決。例如，某同學(xué)在硬件電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在連接無誤、器件無損的情況下，發(fā)現(xiàn)檢測電路不能輸出正常信號。教師引導(dǎo)學(xué)生先分區(qū)塊檢查各部分電路是否正常，即先縮小問題存在的區(qū)域。經(jīng)過原理電路檢驗(yàn)和各元件輸出信號檢驗(yàn)兩層檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)換電路中使用的限流電阻型號不符合要求——應(yīng)當(dāng)使用功率為1W的電阻元件，學(xué)生選用的是0.25 W的。上述案例中，學(xué)生在電氣元件選擇中，因?yàn)槭韬隽似骷?shí)際功率的約束問題而出現(xiàn)故障。此時(shí)，教師可針對此類共性問題，對全體學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識的統(tǒng)一擴(kuò)展和講解。

(2) 發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的問題。這是課堂教學(xué)中的另一重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中難免會存在一些錯(cuò)誤及不當(dāng)之處。通常，學(xué)生自身意識不到此類問題的存在，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率降低或者影響實(shí)驗(yàn)效果。這時(shí)就需要教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行改正。以本實(shí)驗(yàn)來說，學(xué)生易出現(xiàn)的問題有兩個(gè)。① 學(xué)生在軟件學(xué)習(xí)時(shí)走彎路，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率降低。LabVIEW軟件屬于一種易學(xué)難精的軟件，有關(guān)LabVIEW的圖書有很多，內(nèi)容也很繁雜，有些學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不知如何選擇，盲目地從頭到尾地去學(xué)。通過教導(dǎo)學(xué)生有選擇地學(xué)(在書中挑選出自己需要使用的部分知識并重點(diǎn)研究)和灌輸軟件自帶的幫助是最好的教程指導(dǎo)(LabVIEW的“幫助”文件對軟件各部分功能的介紹十分詳細(xì)，且大多重要函數(shù)都有使用實(shí)例介紹，充分利用Help文件可很大程度上方便學(xué)生的學(xué)習(xí))的方式，逐步將學(xué)生帶入面向工程的學(xué)習(xí)方式中來。② 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，缺乏結(jié)果定量檢驗(yàn)的意識。很多學(xué)生在設(shè)備能夠顯示測量結(jié)果后，就認(rèn)為已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)，而沒有考慮對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析。導(dǎo)致出現(xiàn)該問題的緣由是：在本科教學(xué)中，缺少對他們相關(guān)意識的培養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)此問題后，引導(dǎo)學(xué)生探索其實(shí)驗(yàn)步驟是否存在缺失，并指導(dǎo)他們增加了對測量結(jié)果檢驗(yàn)的環(huán)節(jié)——通過與傳統(tǒng)測量裝置測量結(jié)果的對比和分析，來比較測量結(jié)果、分析虛擬測試方案的準(zhǔn)確程度。

(3) 引導(dǎo)學(xué)生快速進(jìn)入新一階段的工作。同樣也是教師課堂教學(xué)的一個(gè)重要職能。萬事開頭難，學(xué)生在剛進(jìn)行一個(gè)新階段的工作時(shí)，常會出現(xiàn)無從下手的情況。此時(shí)，需要教師提供給學(xué)生切入點(diǎn)，以引導(dǎo)學(xué)生沿著正確的方向進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)工作。如硬件部分的切入點(diǎn)是得到各物理量的大致數(shù)值范圍，據(jù)此才能進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；軟件部分的切入點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)對采集信號的整理與顯示，以此為基礎(chǔ)才能進(jìn)行后續(xù)功能塊程序的搭建(見圖8)。

(4) 成果驗(yàn)收與師生共評。這是課堂教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。在完成實(shí)驗(yàn)后，教師驗(yàn)收各組同學(xué)的最終設(shè)計(jì)成果，查看學(xué)生設(shè)計(jì)的虛擬測試裝置的運(yùn)行狀況，并給出相應(yīng)評價(jià)。評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包含以下幾個(gè)方面：是否完成設(shè)計(jì)內(nèi)容、是否滿足設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)成果能否連續(xù)穩(wěn)定工作、設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)果是否準(zhǔn)確等。

圖7 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

圖8 學(xué)生的軟件設(shè)計(jì)

2.3課后反思評價(jià)

驗(yàn)收結(jié)束后，教師組織學(xué)生進(jìn)行課后反思工作，其主要包括兩部分工作內(nèi)容：成果匯總及反思評價(jià)。

學(xué)生將本組實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行提交，由老師進(jìn)行整理后，將各組工作成果進(jìn)行分享，使每位同學(xué)都能看到其余同學(xué)的設(shè)計(jì)成果，方便同學(xué)之間相互學(xué)習(xí)、相互促進(jìn)。

教師組織同學(xué)對本組工作成果進(jìn)行評價(jià)與反思，評價(jià)本組成果的優(yōu)劣之處，反思本次實(shí)驗(yàn)過程中可以改進(jìn)的方面，并最終提交評價(jià)報(bào)告。通過整理學(xué)生提交的報(bào)告，教師可發(fā)現(xiàn)諸多意義深刻的建議。下面給出兩組同學(xué)的話語。A組：本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的虛擬測試裝置只針對于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的光伏逆變器，其可測量的功率和電壓等級是固定的，不適用于其他等級裝置或系統(tǒng)的測量，未來可以通過設(shè)計(jì)接口電路，實(shí)現(xiàn)多等級的轉(zhuǎn)換，從而擴(kuò)大裝置的適用范圍。B組：實(shí)驗(yàn)中雖然實(shí)現(xiàn)了對重要數(shù)據(jù)的記錄，但在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)共享也十分重要，其實(shí)可以通過設(shè)計(jì)軟件部分的相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)對裝置運(yùn)行中重要數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享訪問。

學(xué)生通過觀看其他組的設(shè)計(jì)和對本組工作的反思，可以進(jìn)一步豐富其設(shè)計(jì)視野，鍛煉其知識探究能力和合作學(xué)習(xí)能力。

3 結(jié) 語

教育信息化的發(fā)展要以教育理念創(chuàng)新為先導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)方式和教育模式創(chuàng)新為核心。教育工作者應(yīng)充分利用信息技術(shù)，使其為教育工作服務(wù)?！胺D(zhuǎn)課堂”作為一場教學(xué)的革命，是教育信息化的完美體現(xiàn)。

本文詳細(xì)介紹了基于翻轉(zhuǎn)課堂的本科電氣測量實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施方案。并通過實(shí)踐，驗(yàn)證了實(shí)施方案的可行性。在新的教學(xué)過程中，學(xué)生在多層次的合作交流中積累了更多的知識，體會了新的學(xué)習(xí)模式，掌握了更多的學(xué)習(xí)方法。學(xué)生通過教學(xué)視頻進(jìn)行理論知識學(xué)習(xí)，課堂時(shí)間則進(jìn)行更有意義的交流和探討；最終使學(xué)生能在要求的時(shí)間內(nèi)完成既定的任務(wù)，這也成功地解決了高?？蒲蓄愒O(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)占用課時(shí)多的問題，為高校實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施提供了一種新的思路。實(shí)踐表明：對于綜合性和科研色彩較濃的新型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可有效地解決傳統(tǒng)教學(xué)模式的課時(shí)問題，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的進(jìn)一步完善，更有利于實(shí)現(xiàn)新型人才的培養(yǎng)。

[1] 秦鋼年,黃大明,盧福寧,等. 構(gòu)建適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012(1):101-104.

[2] 劉宏達(dá),蘭 海,馬忠麗,等. 培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì),改革電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011(3):127-131.

[3] 陸國棟,李 飛,趙津婷,等. 探究型實(shí)驗(yàn)的思路、模式與路徑——基于浙江大學(xué)的探索與實(shí)踐[J]. 高等工程教育研究,2015(3):86-93.

[4] 董 奇. “翻轉(zhuǎn)課堂”是解放學(xué)生學(xué)習(xí)力的革命[J]. 中國教育學(xué)刊, 2014(10):106.

[5] 田愛麗, 吳志宏. 翻轉(zhuǎn)課堂的特征及其有效實(shí)施——以理科教學(xué)為例[J].中國教育學(xué)刊, 2014(8):29-33.

[6] 陳明選, 陳 舒. 圍繞理解的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)及其實(shí)施[J]. 高等教育研究, 2014(12):63-67.

[7] 趙俊芳,崔 瑩. 翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)在意蘊(yùn)及高校教學(xué)改革的未來走向[J]. 中國高教研究,2016(6):105-110.

[8] 劉宏達(dá), 馬忠麗, 路 勇,等. 將科研成果引入本科教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的探索[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2016, 33(7):14-19.

[9] 滕 達(dá),傅曉晴. 我國光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀綜述[J]. 電源技術(shù),2012(8):1242-1244.

[10] 蹇 芳,李志勇. 光伏逆變器技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 大功率變流技術(shù),2014(3):5-9.

[11] 伍星華,王 旭. 國內(nèi)虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及展望[J]. 現(xiàn)代科學(xué)儀器,2011(4):112-116.

[12] 王 超,李 可,杜奔新. 虛擬儀器技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用研究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013(12):105-107.

[13] 林青松. 基于翻轉(zhuǎn)課堂的“現(xiàn)代教育技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014(1): 194-198.

[14] 孫秋野, 柳 昂, 王云爽. LabVIEW 8.5快速入門與提高[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2009：76-80.

ACaseStudyoftheExperimentTeachingofElectricMeasurementBasedonFlippedClassroom

LIUHongda，LIZhipeng

(College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001， China)

With the change of the goal of college personnel training, the emergence of the new education mode and the alternation of the education mode have become an inevitable trend. At the same time, universities require the experiment content to be more comprehensive and self-designed. “Flipped classroom” as a new educational model has attracted more and more attention of educators in recent years. In this paper, the flipped classroom is applied to experimental teaching in undergraduate course with the project of “Designing a Virtual Instrument for Photovoltaic Inverter”. The specific content of the work in various stages are stated in this paper. Practice results show that the feasibility and variability of this model in the experiment teaching of colleges and universities and the application of flipped classroom in college experiment teaching can effectively solve the contradiction of “l(fā)ess class hours but more contents”, and can improve the students’ abilities of autonomous learning, founding the problem and solving the problem, so that these lay a foundation for the training of new talents.

flipped classroom; experimental teaching; talents cultivation; electrical experiments; teaching cases

G 642

A

1006-7167(2017)09-0184-05

2016-09-19

黑龍江省高等教育改革項(xiàng)目(JG2013010177，JG2013010202)；哈爾濱工程大學(xué)教育改革項(xiàng)目(SYJG20130412)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(HEUCF1604061)

劉宏達(dá)(1976-),男，山東蓬萊人,博士,副教授,主要研究方向：實(shí)驗(yàn)室科教結(jié)合建設(shè)。Tel.:15765581561；E-mail: liuhd405@163.com