電工電子課程融合式教學(xué)的探索與實踐

摘要：在教育部要求加強本科教育人才培養(yǎng)的大背景下，在大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)等先進的技術(shù)保障下，融合式教學(xué)的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)。通過近三輪的教學(xué)實踐，針對理論基礎(chǔ)參差不齊的學(xué)生，采用的課前準(zhǔn)備、線上預(yù)習(xí)、討論交流、舉一反三、習(xí)題深化和復(fù)習(xí)鞏固五個環(huán)節(jié)的教學(xué)過程，收到了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：電工電子;融合式教學(xué);教學(xué)設(shè)計;閉合五環(huán)教學(xué)法

近幾年，各大高校線上的教學(xué)模式開始出現(xiàn)從最初的試驗逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌B(tài)，同時在“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的支持，采用慕課加課堂面對面教授深度融合的混合式教學(xué)形式在各高校已經(jīng)成為教學(xué)形式的主流。本文以本科《電工與電子技術(shù)》課程為例，探索融合式教學(xué)的過程，反思在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，以及針對出現(xiàn)問題所采用的對策。

一、電工電子類課程融合式教學(xué)背景分析

以我學(xué)院為例，電工電子類課程主要是非電專業(yè)所學(xué)習(xí)的《電工與電子技術(shù)》的理論課與實驗課。面對消防指揮、消防工程、以及搶險救援等比較小眾的專業(yè)學(xué)生群體，學(xué)習(xí)該課程不僅是為后續(xù)例如《消防通信》《火災(zāi)調(diào)查》《消防裝備》等專業(yè)課程做知識儲備，更重要的是作為應(yīng)急救援隊伍電學(xué)知識是在面對職能任務(wù)時必須具備的專業(yè)知識之一。現(xiàn)代社會由電引發(fā)的火災(zāi)已經(jīng)成為目前火災(zāi)多發(fā)的最重要的原因，能讓學(xué)生掌握電路理論，交直流電的特性、用電安全、變壓器應(yīng)用以及設(shè)備自動控制等知識模塊，對于學(xué)生在日后順利執(zhí)行消防檢查，搶險救援等任務(wù)以及保障自身安全等方面有著非常重要的意義。然而，傳統(tǒng)的填壓灌輸式教學(xué)，在理工科的教學(xué)中有著非常明顯的劣勢，并且我學(xué)院的學(xué)員多數(shù)是來自于基層優(yōu)秀的消防員，他們有一些理論基礎(chǔ)單薄，并且離開教室多年，沒有較好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對于晦澀的理論知識接受起來有一定難度，但是他們具備豐富的救援設(shè)備操作經(jīng)驗，很強的動手能力，有很強的責(zé)任心和集體榮譽感，最重要的是他們有著很強的求知欲望。結(jié)合這些實際情況，利用混合式教學(xué)模式，以SPOC的學(xué)習(xí)形式引導(dǎo)學(xué)生，順應(yīng)大多數(shù)人更愿意在網(wǎng)絡(luò)上獲取資源的習(xí)慣，循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生用零碎時間提高學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)習(xí)效果的能力。

二、電工電子類課程教學(xué)過程設(shè)計

電工電子課程的教學(xué)過程遵循以學(xué)生為主的原則，將學(xué)生預(yù)習(xí)自學(xué)的時間、學(xué)習(xí)的深度按比例放大，通過線上討論、課堂交流建立學(xué)生和老師之間的溝通渠道，教師成為讓學(xué)生自我獲得知識的推手或引導(dǎo)者，整個教學(xué)過程按照課前準(zhǔn)備、線上預(yù)習(xí)、討論交流、舉一反三、習(xí)題深化和復(fù)習(xí)鞏固這個五個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)依次展開，下面將詳細闡述電工電子課程在融合式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計。

（一）融合式教學(xué)的課前準(zhǔn)備

電工電子類課程是需要數(shù)學(xué)和物理課程作為支撐的課程，在利用慕課線上線下融合式教學(xué)的背景下，要對學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)有比較透徹的了解后，才能在后續(xù)MOOC資源的推薦、習(xí)題的布置以及討論問題的設(shè)置有的放矢，達到事半功倍的效果。

1.課前準(zhǔn)備會，充分了解學(xué)情

正所謂“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”，充分了解學(xué)情，掌握學(xué)生的理論基礎(chǔ)以及對前置課程的掌握程度，是課前準(zhǔn)備中最重要的環(huán)節(jié)。開課前教研室召集各開課班級的骨干召開教學(xué)準(zhǔn)備會，初步了解學(xué)生的基本情況，為骨干布置相關(guān)任務(wù)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)小組做準(zhǔn)備。然后由各位老師向?qū)W生骨干代表提出上課、作業(yè)以及復(fù)習(xí)要求。

同時，教研室設(shè)置以中學(xué)物理基礎(chǔ)知識諸如基本概念、定理定律的問卷測試。經(jīng)過精心設(shè)計的測試題內(nèi)容，從最基礎(chǔ)開始，然后簡單應(yīng)用，最后略增加難度。以電阻的串并聯(lián)為例：首先考察串并聯(lián)的基本性質(zhì)，然后考察電阻串并聯(lián)電流、電壓的關(guān)系，最后用稍微復(fù)雜的串并聯(lián)考查學(xué)生對于電阻串并聯(lián)實質(zhì)的理解和對電路圖的辨識能力。除了對理論基礎(chǔ)情況的調(diào)查外，設(shè)置學(xué)生興趣點分布、對電工電子課程、參加競賽等有關(guān)問題的調(diào)查問卷，開課前按照班級序列從智慧課堂平臺發(fā)布，根據(jù)問卷結(jié)果，從多維度了解學(xué)生情況。

2.針對學(xué)情，合理選擇MOOC資源

自基于MOOC平臺的SPOC學(xué)習(xí)模式推出以來，在眾多的MOOC平臺上擁有來自各學(xué)校各有特色的教學(xué)資源琳瑯滿目，但各學(xué)校教學(xué)大綱各有特點，知識點的講授也各有側(cè)重，因此在為學(xué)生挑選資源時，基本原則是首先貼近教材，然后選擇講授的難易程度與大部分學(xué)生水平匹配的資源，同時還要兼顧基礎(chǔ)較好，愿意提前鉆研的學(xué)生，在他們選擇難度稍高的教學(xué)資源時提供相應(yīng)的參考意見。因此為滿足教學(xué)需求，可以將多個資源進行搭配使用，教師已經(jīng)提前對3～5個相關(guān)課程做全面深入的考察，以做到在選擇MOOC時，對每一個視頻有較為充分的了解。結(jié)合我學(xué)院相關(guān)情況，在向?qū)W生推薦教學(xué)資源時，教研室選擇了中國礦業(yè)大學(xué)、河北師范大學(xué)、天津大學(xué)以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)的相關(guān)MOOC資源，其中以礦業(yè)大學(xué)《電工學(xué)》MOOC為主。

3.按照知識點分布，課前預(yù)習(xí)需要精準(zhǔn)設(shè)計

通過雨課堂進行預(yù)習(xí)任務(wù)的布置，是SPOC自主學(xué)習(xí)引導(dǎo)第一步，因此教學(xué)資源的選擇特別是習(xí)題的針對性和難易程度直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。為了能夠達到較好的效果，課前預(yù)習(xí)的內(nèi)容需要經(jīng)過篩選并進行設(shè)計。預(yù)習(xí)完成后，對學(xué)生的要求是“有所得”，因此會設(shè)置相關(guān)問題作為預(yù)習(xí)的落腳點，也就是預(yù)習(xí)后不僅有對知識點的接觸，而且要引導(dǎo)學(xué)生做一個分析，或者得到一個初步的結(jié)論。

以諧振電路為例，為了便于學(xué)生理解，教研室搭建了一個由電阻（燈泡）、可調(diào)電容和電感元件串聯(lián)的可變頻交流電路，錄制在調(diào)節(jié)交流頻率后，燈泡明暗變化的視頻。設(shè)置問題首先從引導(dǎo)學(xué)生建立電路模型開始，將實物電路變成電路圖，第二步以填空題的形式，引導(dǎo)學(xué)生列寫上述電路圖KVL方程，最后留下思考或者討論題由學(xué)生自主分析頻率改變影響燈泡變化的原因。

（二）融合式教學(xué)的線上預(yù)習(xí)

經(jīng)過充分的課前準(zhǔn)備后，正式開課前利用智慧課堂向?qū)W生發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)。一般來說會提前2～3天發(fā)布該任務(wù)。教研室每次推送的預(yù)習(xí)資源中包括但不限于課件、短視頻、預(yù)習(xí)題，也可以是一段實驗操作錄像、電學(xué)現(xiàn)象動畫演示等，但所包含的知識點將是下一節(jié)線下課程內(nèi)容圍繞的中心。讓學(xué)生有充足的時間進行預(yù)習(xí)，讓老師也有時間對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進行梳理，也就是讓老師和學(xué)生找到屬于自己教與學(xué)的定位。

課前預(yù)習(xí)一般來說都會留下較少的習(xí)題或者討論題，預(yù)習(xí)題的題量要充分考慮占用學(xué)生的時間，以十分鐘為上限，并在要求學(xué)生在限定的時間內(nèi)完成。智慧課堂后臺將學(xué)生提交的數(shù)據(jù)進行整理和分類后，老師們將從數(shù)據(jù)中初步分析出學(xué)生對新知識點的理解程度，從討論題中找到學(xué)生的思維發(fā)散方向，有針對性地調(diào)整授課要點，為更好地把握課堂做好準(zhǔn)備。

通過課前預(yù)習(xí)，學(xué)生對即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容有了一定的接觸，對知識點有了自己的理解。通過預(yù)習(xí)題提出自己的疑惑，在瀏覽討論題評論區(qū)時了解其他同學(xué)的想法，為建立學(xué)生之間的討論搭建了橋梁。

經(jīng)過兩個學(xué)期運行后，教研組發(fā)現(xiàn)同一個知識點以不同的任務(wù)形式發(fā)布在不同班級，不僅可以豐富反饋數(shù)據(jù)，更加有利于教學(xué)的實施，而且每次不同的任務(wù)形式帶給學(xué)生不同的感觀，對保持學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情有很好的幫助。為了達到好的教學(xué)效果，預(yù)習(xí)任務(wù)的區(qū)別設(shè)計就顯得格外重要。

（三）融合式教學(xué)的課堂教學(xué)與舉一反三

融合式教學(xué)的課堂較之傳統(tǒng)課堂，課堂氛圍讓學(xué)生更積極更活躍。在課堂上采取翻轉(zhuǎn)課堂和教師主導(dǎo)相結(jié)合的辦法，一般會包括老師引導(dǎo)，課堂討論，學(xué)生總結(jié)，教師點評這幾種方式。

1.課堂的理論教學(xué)

以模擬電子部分反饋一章為例，以動畫與講解相結(jié)合的預(yù)習(xí)視頻，讓學(xué)生對反饋的概念與類型充分理解。課堂上回顧預(yù)習(xí)內(nèi)容，并小結(jié)預(yù)習(xí)情況后，開始引導(dǎo)學(xué)生逐步進入判斷電路引入反饋類型的步驟， 從判斷正負(fù)反饋開始，逐步進入直流交流反饋，電壓電流反饋，串聯(lián)并聯(lián)反饋的判斷，最后再進行大綜合。在此過程中首先是老師將課堂慢慢交給學(xué)生：老師不斷地拋出問題，引導(dǎo)學(xué)生來解決，而學(xué)生則是一開始順著老師的引導(dǎo)解決問題，經(jīng)過兩輪之后，他們開始自己摸索解決甚至預(yù)測將要提出的問題，每一個環(huán)節(jié)，每一個小結(jié)論和每一種小技巧都是在老師的引導(dǎo)下，由學(xué)生自己得出結(jié)論。此時一節(jié)課的課堂已經(jīng)過去大半，可以安排一至兩個學(xué)生來梳理總結(jié)本節(jié)課的重點思路和分析過程，除了語言表達外，還要在黑板上留下相應(yīng)的痕跡。這里是一個分水嶺，接下來所剩無幾的時間課堂交回給老師，由老師點評學(xué)生的總結(jié)，補充不完善的部分，并把方法、要點、步驟進行凝練，形成結(jié)論，對照學(xué)生的結(jié)論進行糾正補充和完善，從而完成整節(jié)課的重點內(nèi)容。課堂在這樣的互動中結(jié)束，不僅討論氛圍非常熱烈，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性高漲，而且很多學(xué)生很輕松很清晰地記住了主要內(nèi)容，達到了非常好的教學(xué)效果。

對于理論性較強的電路基礎(chǔ)這一部分，特別是遇到不易理解的概念或者定理、定律時，從預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)理解透徹該定理的學(xué)生為數(shù)甚少，為此采用了理論課堂與實驗教學(xué)相結(jié)合的方式，用模擬仿真和實驗室教學(xué)的方法為學(xué)生掃清了障礙。以戴維寧定理為例，布置的線上預(yù)習(xí)內(nèi)容以實驗課預(yù)習(xí)報告的形式下發(fā)，不難發(fā)現(xiàn)學(xué)生們的誤區(qū)和理解偏差，于是部分班級將理論課堂搬到了實驗室。在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，從計算分析的角度入手，學(xué)生們可以用其他方法分析計算開路電壓和待求支路的其他參數(shù)，但對戴維寧定理等效的精髓仍一知半解。在此情況下，讓學(xué)生們在實驗臺上按照實驗步驟測電路參數(shù)，并將其和計算值以一對應(yīng)。當(dāng)有了測量數(shù)據(jù)和理論計算值作為依據(jù)后，學(xué)生的思維自然就開始轉(zhuǎn)向“為什么”這個層面，此時，順理成章開始剖析其中的關(guān)鍵，符合他們的認(rèn)知過程后，之前的誤區(qū)和理解偏差便迎刃而解。除此之外，將仿真軟件引進課堂，解決了老師沒有及時從預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)了解學(xué)生真實水平，課堂上出現(xiàn)無法推進等問題。此時現(xiàn)場直接進行軟件仿真，用最直接的方式為學(xué)生解惑。比如在講解三極管放大、截止和導(dǎo)通時，學(xué)生對三種狀態(tài)的條件和出現(xiàn)的結(jié)果容易混淆，其根本原因就是不理解，那么直接用仿真軟件Multisim畫一個含三極管的簡單電路圖，不斷改變電路參數(shù)，觀察仿真數(shù)據(jù)，讓學(xué)生非常直觀地看到條件和結(jié)果之間的對應(yīng)關(guān)系，達到理解和掌握的目的。

3.課堂中的舉一反三

經(jīng)過上述的理論講解后，要學(xué)生加深對理論內(nèi)容的理解舉一反三是最好的方法。我們的大部分做法就是以最簡單但是最有代表性的電路為基礎(chǔ)，逐步地增加電路難度，引導(dǎo)學(xué)生層層深入。對于那些學(xué)生感興趣的，掌握較好的章節(jié)，采取過讓學(xué)生互相“設(shè)置陷阱”的做法。比如在繼電接觸控制系統(tǒng)一章中，學(xué)生表現(xiàn)出對控制電路十分濃厚的興趣，預(yù)習(xí)任務(wù)發(fā)布后，基本已經(jīng)掌握了簡單控制器的原理與工作過程。課堂上老師根據(jù)日常生活中的控制電路實例從最基本的控制電路開始分析，然后將學(xué)生分為三組，分別對控制電路提要求，對控制電路進行升級。從基本控制電路，到多點控制，再實現(xiàn)機械互鎖，電氣連鎖，最后繼續(xù)升級到延時控制和行程控制，課堂基本交給了學(xué)生，由學(xué)生進行分析講解，老師做一些必要的補充。此過程學(xué)生體會到自己理解和讓別人理解之間的差距，會轉(zhuǎn)變一些思維方式，更加有利于學(xué)生多維度的思考。在學(xué)生將日常生活中常見的控制與控制理論聯(lián)系起來的過程中，他們便開始有了提出問題，分析問題，解決問題的思維過程，并在一定程度上啟發(fā)了他們的設(shè)計思路。

（四）融合式教學(xué)的習(xí)題深化和復(fù)習(xí)鞏固

作為理工科中公認(rèn)的比較難的科目，習(xí)題的練習(xí)和復(fù)習(xí)鞏固必不可少。主要采取的方法是：線上線下作業(yè)相結(jié)合，計算分析與討論相結(jié)合，理論是實驗相結(jié)合的方式。電工電子課程基本每周課后都會布置相應(yīng)的習(xí)題。習(xí)題分為線上和線下兩種模式，對于簡單的概念性習(xí)題或者需要發(fā)散思維的討論題，采用線上選擇題或者討論的方式進行布置，而電工電子的經(jīng)典題型計算分析題，則會以線下作業(yè)的方式布置，根據(jù)難易程度按照1：2：1的比例，每周布置4-6題。

考慮到課程包含章節(jié)多，課程時間安排跨度長，采取了章節(jié)內(nèi)容滾動式的復(fù)習(xí)方法，每節(jié)課利用“雨課堂”進行一道題的小測試，基本上避免了學(xué)后忘前的情況。

三、結(jié)束語

經(jīng)過三輪的教學(xué)，非常明顯地體會到融合式教學(xué)給學(xué)生和老師們帶來的不一樣的感受。我們將課前準(zhǔn)備、線上預(yù)習(xí)、討論交流、舉一反三、習(xí)題深化和復(fù)習(xí)鞏固這個五個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)定義為閉合五環(huán)教學(xué)法。通過這樣的教學(xué)方式我們不斷地總結(jié)完善發(fā)現(xiàn)，針對我學(xué)院的具體學(xué)情，標(biāo)準(zhǔn)化步驟模式最容易被學(xué)生接受，因此我們在講解計算分析時，盡量將難懂的理論知識進行拆分，然后在符合教學(xué)內(nèi)容的前提下對方法步驟進行標(biāo)準(zhǔn)化歸納，按照步驟分析，并且明確在每一個步驟中會用到的知識點，然后舉一反三，以達到較好的學(xué)習(xí)效果。

電工電子類課程盡可能多的理論聯(lián)系實際，盡可能多地利用實驗室和仿真軟件進行教學(xué)。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通過動手實驗或者學(xué)會自己仿真，除了能很好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，更重要的是能激發(fā)他們探索的欲望，經(jīng)過實驗和仿真后，很多學(xué)生加入了興趣小組，參加全國電子類的設(shè)計創(chuàng)意競賽，豐富了他們的課余生活。

融合式教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)相比，融合式教學(xué)的備課更加注重教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計。此時老師對于課程內(nèi)容的理解以及具備的教學(xué)能力直接影響教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)的質(zhì)量。將課堂教給學(xué)生確實可以起到很好的教學(xué)效果，但是需要對教學(xué)內(nèi)容進行精心的設(shè)計，要對課堂可能各種突發(fā)情況的預(yù)判，也就是對教師備課提出了更高的要求。因此老師們還需要多鉆研，勤思考，利用集體的智慧，不斷加深對課程的理解，設(shè)計出更好的課堂，讓我們的教學(xué)能夠真正做到因材施教，因人施教。

作者單位：付亞坤" " 中國消防救援學(xué)院

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