新能源專業(yè)線上線下混合式教學(xué)改革實(shí)踐

曹喜民 張延遲

摘? 要 在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展大背景下，線上線下混合式教學(xué)模式越來越受到學(xué)生的歡迎。該教學(xué)模式以信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為支撐，將課前的學(xué)生自學(xué)與課堂講授轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上自學(xué)與線下面對(duì)面的課堂指導(dǎo)相結(jié)合，學(xué)生學(xué)習(xí)效果改善非常明顯。“風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)與控制技術(shù)”課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，以該課程為例，介紹線上線下混合式課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 新能源科學(xué)與工程;線上線下混合式教學(xué);風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)與控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）24-0033-03

Practice of Online and Offline Hybrid Teaching Reform for New Energy Majors： Take Course of Wind Power Grid Integration and Control Technology as Example//CAO Ximin， ZHANG Yan-chi

Abstract In the context of the rapid development of the Internet， the

online and offline hybrid teaching model is becoming more and more

popular among students. This teaching model transforming pre-class

student self-study and classroom teaching into a combination of on-line self-study and offline classroom guidance based on information technology and network platform， which greatly improves the lear-ning effect of students. The Wind Power Grid Connection and Con-trol Technology course is a compulsory professional course for new energy science and engineering majors. Taking this course as an example， the article introduces the design and practice of online and offline hybrid courses.

Key words new energy science and engineering; online and offline hybrid teaching; wind power grid connection and control technology

0? 前言

大學(xué)的最重要的任務(wù)是對(duì)人才的培養(yǎng)。2018年，時(shí)任教育部部長(zhǎng)陳寶生在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)上第一次提出金課的概念[1]，隨后，“淘汰水課，打造金課”首次寫入教育部文件。近幾年，4G、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展速度加快，1對(duì)1、1對(duì)多的視頻通信成為可能，線上教育的發(fā)展也越來越快，線上線下混合式教學(xué)模式作為一種將傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)與線上教學(xué)結(jié)合起來的教學(xué)方式，通過將兩種教學(xué)方式結(jié)合，能夠提高學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)由淺入深，最終達(dá)到優(yōu)化學(xué)習(xí)的目的。對(duì)線上線下混合式教學(xué)模式的相關(guān)研究也越來越多。例如：文獻(xiàn)[2]以鋼結(jié)構(gòu)課程為例，從加強(qiáng)課程創(chuàng)新性、構(gòu)建課程評(píng)價(jià)體系和提升課程挑戰(zhàn)度幾個(gè)方面闡述了線上線下混合式教學(xué)模式;文獻(xiàn)[3]以云南大學(xué)開設(shè)的“可再生能源和低碳社會(huì)”為例，展示了基于翻轉(zhuǎn)式課堂的混合式課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐方法。本文以上海電機(jī)學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“新能源專業(yè)”）的專業(yè)必修課“風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)與控制技術(shù)”為例，介紹線上線下混合式課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

1? 線上線下混合課程“風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)與控制技術(shù)”教學(xué)實(shí)例分析

1.1? 課程基本信息

1）課程名稱：風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)與控制技術(shù)。

2）課程屬性：上海電機(jī)學(xué)院校級(jí)線上線下混合式課程。

3）線上課程：自己設(shè)計(jì)錄制的教學(xué)視頻。

1.2? 課程學(xué)習(xí)目標(biāo)

1）通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)、定槳恒速風(fēng)電機(jī)組的軟并網(wǎng)技術(shù)、雙饋異步風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)、永磁同步風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)、風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響等方面的基本知識(shí)，為將來從事新能源領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。

2）通過本課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生在風(fēng)電技術(shù)上的獨(dú)立認(rèn)知與思考能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和對(duì)國(guó)家事務(wù)的思考。

1.3? 教學(xué)方法

鑒于該課程為新能源專業(yè)的專業(yè)必修課，能否學(xué)好本課程，直接關(guān)系到學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。為了提高學(xué)生在課程教學(xué)中的參與度，本課程采用線上線下混合教學(xué)方式。線上部分以超星教學(xué)平臺(tái)為依托，以新能源專業(yè)風(fēng)電教學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的教學(xué)視頻為基礎(chǔ)，由學(xué)生在課前自學(xué)完成，學(xué)習(xí)過程中配置相應(yīng)的習(xí)題以測(cè)試學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。每開展一次線上學(xué)習(xí)，都會(huì)同時(shí)設(shè)計(jì)一次與線上學(xué)習(xí)的知識(shí)相關(guān)的線下學(xué)習(xí)。線下學(xué)習(xí)以學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升為目標(biāo)，設(shè)計(jì)為三個(gè)環(huán)節(jié)：課堂引入、專題討論、布置下次線上學(xué)習(xí)任務(wù)。其中，課堂引入部分主要采用由學(xué)生對(duì)線上學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行分小組學(xué)習(xí)討論并講解，教師補(bǔ)充的方式;專題討論針對(duì)線上學(xué)習(xí)的知識(shí)，設(shè)計(jì)富有挑戰(zhàn)性的問題，以六人為一個(gè)小組進(jìn)行討論，小組討論后以匯報(bào)、發(fā)言的形式表達(dá)對(duì)同一問題的不同見解，鼓勵(lì)每個(gè)學(xué)生積極闡述個(gè)人觀點(diǎn)，增強(qiáng)大家的自信心和辯證思維水平。通過學(xué)生與學(xué)生間的思想碰撞、學(xué)生與教師間的交流，使每一個(gè)學(xué)生充分參與教學(xué)活動(dòng)，將課堂教學(xué)打造為一個(gè)學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間互相學(xué)習(xí)的平臺(tái)，學(xué)生從同學(xué)和教師身上可以學(xué)到新的知識(shí)，教師也能在與學(xué)生的交流中學(xué)到一些新的認(rèn)知。

1.4? 線下教學(xué)案例設(shè)計(jì)

在常規(guī)的線下教學(xué)過程中，以一大節(jié)（90 min）的課程（第二章：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制原理）為例，課程主要包括課堂引入、專題討論、布置下次線上學(xué)習(xí)任務(wù)三個(gè)環(huán)節(jié)，主要的教學(xué)流程設(shè)計(jì)如下。

1.4.1? 課堂引入? 課堂前30 min，以小組討論—學(xué)生發(fā)言—教師補(bǔ)充的形式對(duì)線上課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回憶和梳理：首先讓學(xué)生分組討論并列舉風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的各組成部件（風(fēng)力機(jī)、葉片、變槳距機(jī)構(gòu)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航控制系統(tǒng)、塔架和基礎(chǔ)、風(fēng)向風(fēng)速傳感器等）及各部件在風(fēng)力發(fā)電過程中的作用;在組內(nèi)討論、組間討論和學(xué)生發(fā)言的基礎(chǔ)上，教師對(duì)學(xué)生的討論結(jié)果進(jìn)行糾正和補(bǔ)充，再次講解風(fēng)力發(fā)電的過程以及在此過程中各設(shè)備的作用，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

1.4.2? 專題討論? 課堂中50 min，學(xué)生分組討論，并派小組代表發(fā)言，共六個(gè)問題，小組成員每人發(fā)言一次，不能重復(fù)發(fā)言。在小組成員發(fā)言的同時(shí)，其他小組可以提出新的問題由發(fā)言的同學(xué)所在的小組進(jìn)行解答。針對(duì)一個(gè)問題全部小組發(fā)言完畢，由教師進(jìn)行分析補(bǔ)充。專題討論分為六部分：

1）隨著風(fēng)力機(jī)葉片數(shù)目的增加，對(duì)葉片的機(jī)械應(yīng)力、噪聲水平、成本和轉(zhuǎn)速方面的影響有哪些？

2）變槳距機(jī)構(gòu)的工作原理是什么？在風(fēng)力機(jī)發(fā)電過程中，變槳距機(jī)構(gòu)是如何工作的？

3）偏航控制系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電過程中是如何工作的？

4）在氣動(dòng)功率控制中，被動(dòng)失速、主動(dòng)失速和變槳距失速有什么不同點(diǎn)和相同點(diǎn)？

5）試?yán)萌~尖速度比公式和功率系數(shù)簡(jiǎn)述基于最佳葉尖速度比的最大功率控制原理。

6）試簡(jiǎn)述風(fēng)力機(jī)運(yùn)行中停機(jī)模式、發(fā)電控制模式與變槳距控制模式三種模式中葉片和機(jī)械制動(dòng)器的狀態(tài)和基于最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制的最大功率跟蹤控制的原理。

1.4.3? 布置下次線上學(xué)習(xí)任務(wù)? 利用最后10 min對(duì)下次線上學(xué)習(xí)任務(wù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，同時(shí)布置下次線下課專題討論的問題，讓學(xué)生在線上課程的學(xué)習(xí)過程中思考學(xué)習(xí)。還可以在課下利用學(xué)期開始建立的QQ群在課前布置學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布課程資料，通過QQ群與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流及課后答疑。

2? 教學(xué)效果分析

該教學(xué)方式在2020—2021年第一學(xué)期應(yīng)用在新能源科學(xué)與工程專業(yè)2018級(jí)1班的“風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)與控制技術(shù)”課程教學(xué)中，課程總成績(jī)分平時(shí)成績(jī)與考試成績(jī)兩部分。

1）平時(shí)成績(jī)占60%，分為線上課程的學(xué)習(xí)、線上課程的討論、線上課程的習(xí)題完成、線下課程的出勤、線下課程的課堂表現(xiàn)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的完成情況與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫六個(gè)方面，各占10%。

2）試卷成績(jī)占40%，采用隨堂考（閉卷）的形式。試卷成績(jī)分析如圖1所示，可知全班學(xué)生卷面成績(jī)都達(dá)到合格以上，其中獲優(yōu)的學(xué)生占比接近20%，及格區(qū)間的學(xué)生不足5%。

總評(píng)成績(jī)分析如圖2所示。由圖2可知，全班學(xué)生都獲得中等以上的總評(píng)成績(jī)，其中獲優(yōu)秀的比例超過20%，可見該教學(xué)方式能夠很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。由此可知，線上線下混合式教學(xué)可以提高學(xué)生的參與度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)而提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的獲取能力。

3? 存在的問題及對(duì)策

3.1? 存在的問題

3.1.1? 學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力增大? 由于部分學(xué)生的基礎(chǔ)較薄弱，習(xí)慣于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)模式后，他們會(huì)明顯感覺到課下要花更多的時(shí)間完成教學(xué)要求的任務(wù)，學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)加重，學(xué)習(xí)壓力增加。

3.1.2? 教師的工作量增大? 采用線上線下混合式教學(xué)，除了要制定完善的線上課程考核方式來約束學(xué)生完成對(duì)線上部分的學(xué)習(xí)，還需要教師在完成傳統(tǒng)備課任務(wù)的同時(shí)設(shè)計(jì)制作精美的線上教學(xué)資源，以吸引學(xué)生的關(guān)注，這將耗費(fèi)教師大量的時(shí)間，給本就教學(xué)負(fù)擔(dān)重的教師帶來更大的壓力。

3.2? 對(duì)策

針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)壓力大的問題，教師要注重教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合適學(xué)生認(rèn)知的教學(xué)方案，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。針對(duì)教師工作量增大的問題，學(xué)校可允許教師申請(qǐng)一定的經(jīng)費(fèi)組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，委托相關(guān)專業(yè)公司完成部分教學(xué)資源的制作?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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