電工技術(shù)課程混合式教學(xué)探索與實(shí)踐

楊莉莉 王晶 王昉

摘? 要：針對(duì)電工技術(shù)課程教學(xué)過程中存在的課程內(nèi)容枯燥、課堂氣氛沉悶、學(xué)生興趣不高等問題，通過設(shè)置不同層級(jí)的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的進(jìn)階挑戰(zhàn)性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性和主導(dǎo)性，同時(shí)也加強(qiáng)了師生間的交流與互動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐表明，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型混合式教學(xué)模式能夠有效提升課堂教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法；混合式教學(xué)；電工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP39；G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2023）02-0185-04

Exploration and Practice of Blending Learning in the Course of Electrical Technology

YANG Lili， WANG Jing， WANG Fang

（School of Basic for Aviation， Naval Aeronautical University， Yantai? 264001， China）

Abstract： In view of the problems of boring course content， dull classroom atmosphere and low interest of students in the teaching process of electrical technology course， this paper guides students to learn independently by setting tasks at different levels， stimulate students' advanced challenge， giving full play to the students' subjectivity and leadership， and also strengthening the communication and interaction between teachers and students. The teaching practice shows that the task driven blending learning mode can effectively improve the quality of classroom teaching and strengthen the cultivation of students' engineering practice ability and innovation ability.

Keywords： task-driven method; blending learning; electrical technology

0? 引? 言

電工技術(shù)課程是高等院校工科非電類專業(yè)開設(shè)的一門較為重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，在人才培養(yǎng)方案中起著承前啟后的作用，能夠?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的電子技術(shù)、控制電機(jī)等專業(yè)課程奠定良好的理論基礎(chǔ)。課程涵蓋內(nèi)容豐富，概念晦澀抽象，在教學(xué)過程中面臨計(jì)算量大、枯燥乏味等問題。以往在電工技術(shù)課程中，大多采用教師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生獲取知識(shí)的途徑較為單一，課堂氣氛死板，學(xué)生活躍度較差，很容易出小差，使得原本枯燥的理論課變得更加生硬。

隨著教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的興起，開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)暴增，為學(xué)生提供大量獲取知識(shí)的渠道。而且在線開放課程具有資源豐富、學(xué)習(xí)自由等優(yōu)勢(shì)，也為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了更加優(yōu)越的條件。但是在線學(xué)習(xí)的缺點(diǎn)是師生間缺少情感交流，而且對(duì)于自制力較差的學(xué)生來說容易沉迷網(wǎng)絡(luò)，因此只有將網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，將灌輸式講授教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，這樣才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。

1? 混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

本文采用的是任務(wù)驅(qū)動(dòng)型混合式教學(xué)模式，教學(xué)過程仍然可以分為課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1? 課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

在上課之前，教師需要根據(jù)本次課的教學(xué)內(nèi)容制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，并提前通過雨課堂平臺(tái)向?qū)W生發(fā)送課前預(yù)習(xí)提綱、課件、視頻等資料。學(xué)生需要利用空余時(shí)間完成教師布置的各項(xiàng)課前預(yù)習(xí)任務(wù)。在預(yù)習(xí)階段，要求學(xué)生以宿舍為單位，設(shè)置一名小組長(zhǎng)，小組長(zhǎng)組織學(xué)生根據(jù)課前預(yù)習(xí)情況進(jìn)行小組討論，梳理并提交同學(xué)們?cè)陬A(yù)習(xí)過程中遇到的疑問和困難。教師再針對(duì)學(xué)生所提出的各種問題進(jìn)行匯總、整理，做出相應(yīng)的解答。

1.2? 課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

雖然混合式教學(xué)模式是將線上教學(xué)與線下教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，但是教學(xué)過程仍然是以線下課堂教學(xué)為主，結(jié)合線上活動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂、雨課堂等多種形式有序開展教學(xué)的模式。在平時(shí)的課堂上，教師必須要明確教學(xué)目標(biāo)，針對(duì)教學(xué)目標(biāo)劃分一系列的教學(xué)任務(wù)，利用教學(xué)任務(wù)進(jìn)行穿針引線，將課堂活動(dòng)貫穿形成一個(gè)有機(jī)的整體。教師在講解課程內(nèi)容的過程中，可以穿插課堂測(cè)試，通過實(shí)時(shí)答題、彈幕等形式，加強(qiáng)師生之間的溝通與互動(dòng)。還可以針對(duì)課堂上理論知識(shí)的重難點(diǎn)，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的形式，讓師生互換角色，通過學(xué)生講老師評(píng)的方式來加深學(xué)生對(duì)課堂重難點(diǎn)知識(shí)的理解與領(lǐng)悟。

1.3? 課后輔導(dǎo)答疑環(huán)節(jié)

課后，教師要結(jié)合學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況及其在課堂上的實(shí)際表現(xiàn)，利用雨課堂公告等功能發(fā)布本次課的作業(yè)或階段測(cè)試題，引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)總結(jié)反思課堂所學(xué)內(nèi)容。設(shè)置課后在線討論區(qū)，以方便學(xué)生針對(duì)課后作業(yè)中的疑難困惑與老師溝通交流。由于雨課堂平臺(tái)可以記錄學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)，老師可以隨時(shí)通過平臺(tái)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及存在的問題，以便于更有針對(duì)性地制訂教學(xué)任務(wù)。

2? 混合式教學(xué)模式實(shí)施

本文選取電工技術(shù)課程第三章動(dòng)態(tài)電路分析部分的內(nèi)容，進(jìn)行混合式教學(xué)實(shí)踐。由于動(dòng)態(tài)電路分析相對(duì)于直流電路分析來說，內(nèi)容更為抽象，過渡過程更為復(fù)雜，并且分析計(jì)算過程需要學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)等相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備。對(duì)于學(xué)生來說，如果采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，那么學(xué)習(xí)起來必然有一定的困難。因此針對(duì)該部分的教學(xué)內(nèi)容，完全可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型混合式教學(xué)方法開展教學(xué)活動(dòng)，從而消除學(xué)生的畏難情緒，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣，有效提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2.1? 教學(xué)任務(wù)設(shè)置

按照驅(qū)動(dòng)任務(wù)分層化的原則，將本模塊的教學(xué)任務(wù)劃分為以下幾個(gè)部分：

（1）要求學(xué)生能夠描述出電感和電容這兩個(gè)儲(chǔ)能元件的基本特性，并且能夠通過列寫微分方程和三要素法兩種方法分析求解一階線性電路的暫態(tài)過程。

（2）要求學(xué)生能夠理解一階線性電路暫態(tài)響應(yīng)的本質(zhì)，并且能夠聯(lián)系現(xiàn)實(shí)中的軍事和工程案例，理解動(dòng)態(tài)電路的應(yīng)用及可能產(chǎn)生的危害。

（3）要求學(xué)生能夠利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析，通過MATLAB軟件對(duì)一階線性電路的暫態(tài)過程進(jìn)行計(jì)算和仿真。針對(duì)有能力的同學(xué)，還可以鼓勵(lì)其自主設(shè)計(jì)一個(gè)GUI仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)在平臺(tái)上手動(dòng)改變電路參數(shù)時(shí)，能夠自動(dòng)呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)結(jié)果曲線。

2.2? 教學(xué)實(shí)施過程

2.2.1? 推送教學(xué)資源

基于中國(guó)大學(xué)MOOC和學(xué)堂在線等平臺(tái)，向?qū)W生推送“電工技術(shù)”課程相關(guān)教學(xué)資源，通過雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)課件和預(yù)習(xí)提綱，方便學(xué)生課前進(jìn)行在線預(yù)習(xí)。

2.2.2? 翻轉(zhuǎn)課堂

由于RC電路和RL電路都屬于一階線性電路，在教學(xué)內(nèi)容上具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。因此在教師講授完RC電路的響應(yīng)相關(guān)內(nèi)容之后，下次課就可以采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，讓學(xué)生充當(dāng)老師的角色講解RL電路的響應(yīng)。

課前先把同學(xué)們分成三組，各小組自行分工，分別完成搜集資料、制作課件、充當(dāng)講解員、評(píng)委等工作。課前溫故知新，通過復(fù)習(xí)前次課堂所學(xué)RC電路的響應(yīng)內(nèi)容，類比RL電路，對(duì)RL電路的響應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并查閱網(wǎng)絡(luò)資料理清RL電路在工程中的實(shí)際應(yīng)用。

課堂上，每個(gè)小組指派一名代表作為“小老師”，分別到講臺(tái)上講解RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)和全響應(yīng)，并分別用經(jīng)典法和三要素法進(jìn)行分析和求解。同時(shí)每個(gè)小組再派一名代表到前排客串評(píng)委，每一組講解完成后評(píng)委對(duì)該組成員所講的內(nèi)容進(jìn)行提問和打分，然后教師再對(duì)該組成員講解的內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。每一組的最終得分取三個(gè)評(píng)委成績(jī)、學(xué)生自評(píng)成績(jī)和教師成績(jī)的平均分。采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式可以顯著增加學(xué)生的課程參與度，激發(fā)學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)和互助學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，提高課堂學(xué)習(xí)效率。

2.2.3? 線上教學(xué)

本課程主要采用雨課堂平臺(tái)開展線上教學(xué)活動(dòng)。為了鼓勵(lì)學(xué)生積極參加線上的課程討論，我們?cè)O(shè)置了課堂交流和課后答疑兩個(gè)模塊。課堂上學(xué)生可以隨時(shí)發(fā)送彈幕，實(shí)時(shí)答題，參與小組討論，通過這一系列的互動(dòng)活動(dòng)可以有效反饋學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度，課后學(xué)生可以在討論區(qū)針對(duì)自己學(xué)習(xí)過程中遇到的疑難問題進(jìn)行交流討論或者是向教師請(qǐng)教，教師則可以針對(duì)學(xué)生存在的共性問題集中開展答疑、輔導(dǎo)等活動(dòng)。

2.2.4? 能力提升

根據(jù)教學(xué)過程中不同的任務(wù)目標(biāo)，本模塊給學(xué)生布置基于MATLAB軟件不同難度的仿真實(shí)驗(yàn)題目，幫助學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)與仿真實(shí)踐相結(jié)合，并充分利用可視化優(yōu)勢(shì)，將抽象的響應(yīng)過程通過響應(yīng)曲線直觀地呈現(xiàn)出來。

2.2.4.1? 基礎(chǔ)練習(xí)

在如圖1所示的給定電路中，Us=20 V，C=4 μF，R=50 kΩ。當(dāng)t=0，開關(guān)S由“2”轉(zhuǎn)到“1”時(shí)，電源經(jīng)R向C充電，換路前電路已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，設(shè)uC（0_）=0，求換路后電容元件上的電壓和電流。

2.2.4.2? 拓展應(yīng)用

以如圖1所示的給定電路為例，學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)MATLAB／GUI仿真平臺(tái)界面，手動(dòng)在平臺(tái)的動(dòng)態(tài)文本框中輸入相應(yīng)的參數(shù)信息，并設(shè)置兩個(gè)按鈕分別命名為“零狀態(tài)響應(yīng)”和“關(guān)閉”。當(dāng)點(diǎn)擊“零狀態(tài)響應(yīng)”按鈕時(shí)，繪制出電容電壓和電流的波形圖，并將結(jié)果直接顯示在圖像區(qū)域中；當(dāng)點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕時(shí)，則結(jié)束仿真并關(guān)閉界面。

3? 混合式教學(xué)模式效果

3.1? 雨課堂效果反饋

依托雨課堂APP展開線上教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生的課堂參與度較高，課堂上可以隨時(shí)通過彈幕、答題和分組討論等多種方式了解學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況，部分雨課堂反饋結(jié)果如圖2所示。

3.2? 任務(wù)完成反饋

針對(duì)本模塊設(shè)置的任務(wù)提升環(huán)節(jié)，學(xué)生基本上都能夠按時(shí)完成基本任務(wù)，少數(shù)同學(xué)還能夠較好地完成拓展應(yīng)用任務(wù)，學(xué)生提交的作業(yè)截圖如圖3、圖4所示。

在完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)的同時(shí)，可以加深學(xué)生對(duì)一階線性電路暫態(tài)過程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，而且在設(shè)計(jì)GUI仿真平臺(tái)的過程中，還可以激發(fā)學(xué)生的想象力，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.3? 混合式教學(xué)效果分析

本學(xué)期電工技術(shù)課程共兩個(gè)班次，我們對(duì)其中一個(gè)班次采用混合式教學(xué)模式，另外一個(gè)班次采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。在學(xué)習(xí)完動(dòng)態(tài)電路模塊的內(nèi)容之后，向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷，其中學(xué)生對(duì)電工技術(shù)課程感受以及對(duì)課程進(jìn)度感受的調(diào)查結(jié)果如圖5、圖6所示。

通過調(diào)查問卷可以看出，相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)班次的學(xué)生來說，采用混合式教學(xué)模式班次的學(xué)生對(duì)于電工技術(shù)課程的畏難情緒明顯降低，而且通過任務(wù)牽引使大部分學(xué)生能夠跟上老師的節(jié)奏，學(xué)習(xí)起來順理成章，不會(huì)感覺很吃力。

4? 結(jié)? 論

實(shí)踐證明，混合式教學(xué)不是單純地將線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，而是有效地拓展了教學(xué)的時(shí)間和空間，給學(xué)生提供更多自主學(xué)習(xí)探索的機(jī)會(huì)，使得原本晦澀難懂的電工技術(shù)課程內(nèi)容變得生動(dòng)有趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大增，學(xué)習(xí)效果也顯著提升。今后，我們還要繼續(xù)深度挖掘更好的混合式教學(xué)方法，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：楊莉莉（1989.06—），女，漢族，山東萊州人，講師，碩士研究生，研究方向：電工技術(shù)應(yīng)用。

收稿日期：2022-09-19