電氣工程實踐課程在線教學模式改革研究

魯明芳　陳大偉

[摘 要]實踐課程傳統課堂授課模式受時間和空間限制，不利于學生個性發展和創新能力培養，不利于優質資源開放共享。項目組通過構建水電特色鮮明的在線實踐教學網站，加強教學內容與教學方法改革，制訂多元考核評價機制、競爭激勵機制以及校企聯合培養等具體改革措施，提高人才培養質量。

[關鍵詞]實踐課程；在線教學；開放共享

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）02-0050-02

近年來，隨著網絡信息化技術的快速發展，國外多所大學率先將虛擬仿真技術、多媒體信息技術、網絡技術等新興信息技術應用到教育領域[1]，國內部分高校也相繼開展了在線實踐類課程的遠程教學，取得了顯著效果。

在線實踐課程教學模式相比傳統模式的優勢正慢慢凸顯，國內外學者基于在線授課模式的相關改革進行了廣泛研究，但大部分論文主要從虛擬仿真軟件的開發、建設等技術角度進行介紹，而基于在線實踐教學的教學方法、教學內容、考核評價機制、競爭激勵機制和政策保障制度改革措施等并無詳細的研究。作為新型的實驗授課模式，在線實驗不是傳統實驗的簡單網絡化[2]，圍繞在線實踐課程所開展的教學改革應將重點落在培養學生提出問題、分析問題、解決問題以及實際操作等的各項能力上。

一、實踐課程在線教學模式改革必要性

隨著時代的發展，學生的個性特征、學習習慣等發生了很大改變，電子產品對他們的吸引力遠遠高于老師的“苦口婆心”、“老生常談”，傳統的教學模式、教學方法遠遠滿足不了學生的個性需求以及創新實踐能力的培養。傳統實驗教學模式中主要存在如下幾個方面的問題。

（一）教學形式單一，無法滿足個性化需求

目前我國高校的實驗教學現狀是學生人數多、實驗老師人數少、教學班次多、實驗室資源嚴重缺乏，實驗教師和實驗室設備每天連軸轉。對于不同層次、不同基礎的學生，由于場地和時間的限制，老師采用同樣的方法講授同樣的內容，布置同樣的試驗項目任務，且任務內容以大多數學生的能力水平進行設置，基礎差的同學在有限時間內全部完成有難度，基礎好的同學很快做完，覺得太簡單。[3]單一的教學內容無法滿足學生的個性化需求，缺乏吸引力。

（二）受時間空間限制，不利于能力培養

傳統的實驗教學活動中，學生的思維被禁錮在老師所說的條條框框中，思想不活躍，缺乏獨立性和創新性。學生在實驗課程中未完成的實驗項目或者自己所設計的創新性課題卻沒有渠道和平臺來解決。

問題出現的原因與不具備虛擬仿真實驗平臺以及開放式在線實驗課程網站有關。因此，受時間和空間的限制，教學內容還是以驗證性和演示性實驗項目為主，對于難度大的綜合設計類實驗項目很難在規定時間內完成，甚至無法開展，學生在空余時間難以進行自主創新實驗項目練習，對學生的綜合分析能力、設計能力、創新能力等的鍛煉遠遠達不到預期效果。[4]

（三）不利于優質資源開放共享

目前各高校間尚未就優質資源進行開放共享，僅宜昌地區的電力專業本?？圃盒＞陀腥?，三所院校均有各自的特色實驗室，卻由于相隔距離較遠，無法就某些課程進行委托培養。

此外，由于電力工程生產過程往往伴隨著高電壓、大電流、高溫度、強電場等極端危險的環境，學生在硬件實驗系統上開展實驗時面臨高成本、高能耗、高風險等問題[5]，因此同校的不同專業間也無法共享實驗室資源。而新時代發展對綜合性人才的需求大大增加，非本專業的學生和老師考慮到安全性等因素，只能引導學生對基礎知識進行一般性了解，無法深入開展相關實踐活動。

二、在線實踐課程授課模式教學改革的措施

（一）構建特色鮮明的在線網站，資源開放共享

目前我校所獲批的國家級虛擬仿真實驗中心教學網站上能開展電力系統虛擬仿真實驗和水電站虛擬仿真實驗，水電站虛擬仿真實驗是以龍灘水電站為原型，水布埡電站及大崗山電廠的仿真軟件也將相繼開發完成。此外還將采用三維建模技術，呈現設備內部結構及真實場景動態過程，使實驗過程更生動直觀。

要形成以水電發電為特色、教學資源豐富的在線實驗教學平臺還需要整合本學科相關的專業資源，加大虛擬仿真軟件開發力度，最大限度實現實驗器件軟件化、網絡化。如以強電為主、弱電為輔的在線實驗平臺，可加入PLC、電工電子、工業控制等仿真軟件，為在校大學生提供更為全面，輻射面更廣的電類專業實踐平臺，既可供學生正常學習使用，還可供師生進行科研以及各類專業競賽時使用。

（二）科學分析學生特征及企業需求，加強教學內容與教學方法的改革

由于學生學習基礎、學習能力、個體需求等均不相同，在設置教學內容和教學任務時需分層進行。可設置普通實驗和個性化實驗，普通實驗是每個人必須完成的基礎性實驗，個性化實驗更有難度，更具挑戰性，學生根據自己完成情況再選擇預約個性化實驗。個性化實驗可以根據企業需求，設計工程實例情景模式，從易到難，考核學生綜合運用知識的能力。每門實驗課程設計1-2個綜合設計型課題，要求學生自己設計實驗方案，可分組討論進行，以激發學生創新意識，培養分析、解決問題能力和團隊協作能力。

教師通過錄制教學視頻、上傳課件資料等，介紹實驗系統設備、一般操作方法和注意事項等，將老師從繁重的教學任務中解脫出來，將更多精力投入教學內容、教學方法改革以及科學研究中，把最新的思想方法、技術手段和科技成果引進實驗教學中。

（三）制定多元考核評價機制、競爭激勵機制和政策保障制度

傳統的以實驗報告成績作為最終實驗成績的學生評價方法不利于考核學生的自主創新能力，不能激發學生學習積極性，并滋生抄襲實驗報告的不良現象，因此必須建立科學的實驗成績評價體系，重點對實驗過程進行考核。實驗教學的考核評價體系應具有完整、合理的實踐教學評價指標，包含評價學生綜合實踐能力、職業素質和學習實績的學生評價指標，以及實踐教學設計、教學管理、教學指導能力、教學效果等教師評價指標。其中考核學生實驗操作能力時可將操作方法、設計方案、操作過程、操作規范、數據分析處理等[6]，按照相應權重系數輸入成績評定系統。

為了實現虛擬仿真中心實驗室可持續發展，提高教學質量，還需制定合理的競爭激勵機制和政策保障制度，來解決教師隊伍建設、人員發展等問題。

（四）虛實結合，創建高水平的實習實訓基地

在線實驗仿真平臺使學生的實操能力得到大大提高，但是對于實際設備、實際系統缺乏直接感官接觸，特別是對于電力安全規范生產的嚴肅性認識不足，因此需與電力企業合作，校企聯合培養，建立高水平的實習實訓基地，實現虛實結合。我校利用地域優勢，與學校周邊水電企業如三峽電廠、葛洲壩電廠、水布埡電廠等簽訂實習實訓聯合培養協議，制訂可行有效的校企聯合培養目標和培養方案，借助更真實的工作場景幫助學生加深理論知識的理解和提高社會適應能力。

三、結語

從我校開展電氣工程在線開放式實踐教學改革以來，實驗教學質量顯著提高，學生創新熱情以及動手能力明顯增強，學生能力培養成效顯著。在線教學模式大大提高了授課效率，在滿足我校學生實驗教學的同時，還承接了國內高校以及水電站企業員工的教學培訓任務，得到了一致好評。我們將進一步利用該平臺，加強對學生課外科技創新創業大賽的指導和服務工作，以期取得更多的成績和成果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 施加輪.遠程教學系統中作業上傳與批改和在線實驗的設計和實現[D].福州：福州大學，2003：1-68.

[2] Endean Mark，Weidmann George， Armstrong David，Moffatt Jim，Nixon Tony，Reuben Bob. Team project work for distance learners in engineering-challenges and benefits[J]. Engineering Education， 2008（2）：11-20.

[3] 梁櫻.基于任務的信息技術課在線實驗模式構建及應用研究[D].重慶：西南大學， 2010：1-68.

[4] 馬漢達，張建明.高?；旌鲜綄嶒灲虒W的應用研究[J].實驗技術與管理，2015（9）：170-172，175.

[5] 翟永杰.電力工程全過程虛擬仿真實驗教學中心建設[J].實驗技術與管理，2014（8）：5-8.

[6] 姚俊，程華，應衛勇.基于探究式學習的在線實驗設計與研究[J].中國電化教育，2014（9）：100-104.

[責任編輯：鐘 嵐]