電機(jī)學(xué)課程教學(xué)與信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合

吳作勛

(福建農(nóng)林大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，福州 350002)

引言

信息技術(shù)[1]具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化、智能化、虛擬化等特征，將信息技術(shù)引入電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中，可以使學(xué)生克服課堂教學(xué)時(shí)間的局限，主動(dòng)安排適合各自特點(diǎn)的學(xué)習(xí)進(jìn)度。借助互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程教育，還可以實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間的無(wú)障礙交流，給學(xué)生一個(gè)寬松且有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境。這樣就可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性,使“難學(xué)”的課程變得“容易”。同時(shí)，把教學(xué)結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，使教學(xué)過(guò)程有的放矢，課程將不再“難教”。但是，信息技術(shù)對(duì)于課程教學(xué)來(lái)說(shuō)終究是一種手段或方法，它不能與所教課程脫節(jié)，只有與課程的有機(jī)結(jié)合才能真正發(fā)揮它在教育領(lǐng)域中的作用。

一、教學(xué)方法的改革

作為一種信息化社會(huì)在發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的新型教學(xué)手段，多媒體技術(shù)在對(duì)知識(shí)闡述、現(xiàn)象描述、原理闡述、過(guò)程掩飾、本質(zhì)揭示等方面具有不可替代的功能和作用[2]。

1.利用信息技術(shù)提高多媒體課件質(zhì)量

提高多媒體課件質(zhì)量可以將傳統(tǒng)課件中大段的解釋徹底省略，將每節(jié)課的學(xué)習(xí)難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行整理，將具有較高抽象性的內(nèi)容進(jìn)行圖示化和形象化轉(zhuǎn)變，并且具有清晰的結(jié)構(gòu)和分明的層次。對(duì)課件中存在的不合理之處及錯(cuò)誤，可以進(jìn)入用戶界面進(jìn)行修改和調(diào)整，使學(xué)生通過(guò)直觀的畫(huà)面對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)理解得更加深刻。這樣的設(shè)計(jì)方式，不僅能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能在一定程度上提升教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生學(xué)習(xí)電氣工程相關(guān)知識(shí)提供便利。雖然有關(guān)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)課件數(shù)量眾多，但是大部分課件的內(nèi)容缺乏必要的完整性，或多或少都存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)缺乏規(guī)范性和完善性。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，教師在對(duì)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)課件制作時(shí)，要對(duì)電機(jī)學(xué)的知識(shí)體系進(jìn)行明確，將思維導(dǎo)圖結(jié)合其中，使課程中的重要知識(shí)點(diǎn)逐一羅列出來(lái)，如鐵磁材料的基本概念及特性、變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理、交流電機(jī)繞組及磁動(dòng)勢(shì)、同步電機(jī)和異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理、直流電機(jī)的原理等。這樣不僅能夠保證電機(jī)學(xué)課程重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)全部出現(xiàn)在課件中，還能保證學(xué)生通過(guò)對(duì)多媒體課件中相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，使自身掌握的電機(jī)學(xué)知識(shí)體系更加完整。

2.利用信息技術(shù)發(fā)揮多媒體課件的教育價(jià)值

充分發(fā)揮多媒體課件的教育價(jià)值，要求教師對(duì)多媒體課件中相關(guān)圖片的位置要準(zhǔn)確掌握。這樣不僅能夠?qū)Χ嗝襟w課件的圖片進(jìn)行隨時(shí)切換，使教學(xué)內(nèi)容的講解不會(huì)間斷，而且還能幫助教師結(jié)合不同的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展不同的教學(xué)活動(dòng)，從而使多媒體課件、板書(shū)以及教師的講解渾然一體，使學(xué)生在完整講解中提高自身能力的同時(shí)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。與此同時(shí)，教師還可以通過(guò)QQ群、微信群將課件傳輸給學(xué)生，使學(xué)生在不受時(shí)間和地點(diǎn)約束下，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)和深刻體會(huì)。多媒體課件的價(jià)值也在信息技術(shù)的幫助下得到充分利用。

在講解電機(jī)學(xué)難點(diǎn)知識(shí)時(shí)，更需要發(fā)揮多媒體課件不可替代的價(jià)值。比如，在進(jìn)行交流繞組磁勢(shì)相關(guān)內(nèi)容講解的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)“單相繞組產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)、三相繞組形成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)”的演變過(guò)程無(wú)法充分了解和明確掌握，只能對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行死記硬背，一旦遇到實(shí)際問(wèn)題或變換題型，就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行解答。為有效解決這個(gè)問(wèn)題，教師可以將演變過(guò)程以動(dòng)畫(huà)的形式展示給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)交流電機(jī)空間和時(shí)間概念的認(rèn)知程度進(jìn)一步加深，從而能夠?qū)@一演變過(guò)程的原理以及相關(guān)流程明確掌握，從而有效解決相關(guān)問(wèn)題。這樣的教學(xué)方式不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)交流電機(jī)相關(guān)知識(shí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且還能使學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的探索欲望，提高自身專業(yè)能力的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)效果的提高。

二、網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)

信息時(shí)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)成為主流，信息化與教育深度融合[3]。為使學(xué)生能夠有效掌握和使用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，應(yīng)加強(qiáng)電機(jī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)。

1.利用信息技術(shù)建立豐富的資料庫(kù)

在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下，電機(jī)技術(shù)發(fā)展水平得到了全面提高，電機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也隨之加快。為了使學(xué)生了解掌握最新電機(jī)產(chǎn)品相關(guān)知識(shí)，不僅要到電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)拍攝電機(jī)結(jié)構(gòu)的圖片和視頻，還應(yīng)該通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)中獲取最新電機(jī)產(chǎn)品的信息和圖片，并建立完善的圖片庫(kù)。與此同時(shí)，對(duì)教學(xué)過(guò)程中涉及的課程概念、技術(shù)以及其他相關(guān)專業(yè)內(nèi)容都應(yīng)該建立對(duì)應(yīng)的知識(shí)庫(kù)，為學(xué)生隨時(shí)查閱相關(guān)知識(shí)點(diǎn)提供便利。

2.利用信息技術(shù)了解課程大綱

對(duì)電機(jī)學(xué)課程基本情況進(jìn)行詳細(xì)介紹，使學(xué)生對(duì)機(jī)電學(xué)課程內(nèi)容以及教學(xué)大綱明確了解，不僅能夠幫助學(xué)生對(duì)課程進(jìn)行整體概括，還能使學(xué)生在課程開(kāi)始之前進(jìn)行科學(xué)預(yù)習(xí)。同時(shí)，在建立的平臺(tái)中應(yīng)經(jīng)常發(fā)布一些學(xué)習(xí)資料及電機(jī)學(xué)最新的研究成果，使學(xué)生及時(shí)了解電機(jī)學(xué)前沿技術(shù)和知識(shí)。

3.利用信息技術(shù)制作并開(kāi)發(fā)習(xí)題庫(kù)、試題庫(kù)及網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)

在編寫(xiě)習(xí)題的過(guò)程中，教師應(yīng)該對(duì)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)難點(diǎn)以及重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行有效整理，將大量的習(xí)題組建成專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并在每套習(xí)題最后附加答案，為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)提供參考[4]。同時(shí)，加大開(kāi)發(fā)電機(jī)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)的力度，使學(xué)生通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的使用隨時(shí)隨地進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀、系統(tǒng)、全面的觀察，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠豐富學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

三、教育模式的創(chuàng)新及新型人才的培養(yǎng)

在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中，要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育模式、培養(yǎng)新型人才的目標(biāo)，需要從以下幾方面入手：

第一，教師要不斷更新教學(xué)理念和教育思想，確立學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位。在具體教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)能力以及學(xué)習(xí)需求，采取針對(duì)性的教學(xué)方法，將信息技術(shù)在課程教學(xué)中的作用和價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。

第二，在現(xiàn)代信息技術(shù)不斷演進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用信息技術(shù)，獲得豐富的學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)學(xué)生有效開(kāi)展交流討論以及探究性學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮信息技術(shù)的工具作用和通信價(jià)值，幫助學(xué)生從教室、書(shū)本中徹底走出來(lái)，進(jìn)一步提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)及合作學(xué)習(xí)的能力。

四、電機(jī)學(xué)信息化教學(xué)案例分析

2020年按照教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的部署，福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2018級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電機(jī)學(xué)線上教學(xué)定于3月18日開(kāi)始。以中國(guó)大學(xué)MOOC(慕課)為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)使用騰訊會(huì)議和騰訊QQ等即時(shí)通訊軟件作為輔助工具，將信息化教學(xué)引入電機(jī)學(xué)課程中。

1.信息化課程的構(gòu)建

電機(jī)學(xué)課程主要依托中國(guó)大學(xué)MOOC(慕課)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)而建立，它是一種在線教育模式，學(xué)生參與的主要環(huán)節(jié)有觀看教學(xué)視頻、參與課堂提問(wèn)和課后討論、提交作業(yè)和終極考試等等。教師負(fù)責(zé)制作、發(fā)布課程，MOOC課程制作需要涉及課程選題、知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)、課程拍攝、錄制剪輯等環(huán)節(jié)，課程發(fā)布后教師會(huì)參與論壇答疑解惑、批改作業(yè)等在線輔導(dǎo)。信息化課程結(jié)構(gòu)如圖1所示。

騰訊會(huì)議和騰訊QQ學(xué)習(xí)群的使用是為了更加方便學(xué)生進(jìn)行交流溝通。教師可以通過(guò)發(fā)布問(wèn)卷、投票等形式，在課前先進(jìn)行學(xué)習(xí)情況調(diào)查研究；可以通過(guò)在線提問(wèn)的方式，在課中進(jìn)行在線講解與討論；可以通過(guò)布置課后作業(yè)和小測(cè)方式的手段，觀察課程效果。

2.信息化課程的效果

福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2018級(jí)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)共有123人參與了本次電機(jī)學(xué)信息化課程的學(xué)習(xí)與考試。通過(guò)MOOC系統(tǒng)后臺(tái)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)中。本次課程共發(fā)布教學(xué)視頻58個(gè)，教學(xué)PPT課件25個(gè)，課后測(cè)驗(yàn)16個(gè)。學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示，最高的參與度達(dá)到100%，最低也有82.93%。

表1 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

課程考核的評(píng)分比例如下：通過(guò)QQ群的在線點(diǎn)名提問(wèn)考勤成績(jī)占30%，在MOOC平臺(tái)的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)和課后測(cè)驗(yàn)成績(jī)占30%，MOOC平臺(tái)的線上期末考試成績(jī)占40%。本次課程的成績(jī)分布結(jié)果中，81%的學(xué)生合格，16%的學(xué)生優(yōu)秀，有3%的學(xué)生未能通過(guò)考核(見(jiàn)圖2)。

本案例的結(jié)果表明，把信息技術(shù)有機(jī)地結(jié)合到電機(jī)學(xué)課程中，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，也能在一定程度上解決電機(jī)學(xué)“難學(xué)”與“難教”的問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

本文以電機(jī)學(xué)課程為例，闡述了信息技術(shù)對(duì)教學(xué)方法改革、網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)以及教育模式創(chuàng)新等方面的積極影響與作用。教學(xué)案例的結(jié)果表明電機(jī)學(xué)課程與信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，教學(xué)效果良好。