教育信息化背景下利用信息技術(shù)推動電工學課堂教學改革

張雪輝 李華 黎霞 耿躍華

[摘? ? ? ? ? ?要]? 為適應當前高等教育的發(fā)展需求，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，將雨課堂和Multisim仿真等信息化手段應用到電工學課堂教學。雨課堂線上線下混合式教學，以及翻轉(zhuǎn)課堂的應用提高了學生自主學習的能力，教師及時了解學生學習情況調(diào)整課堂進度;Multisim仿真軟件的使用，使課堂內(nèi)容豐富，知識講解形象，提高學生的學習興趣，有助于學生理解掌握知識;課下學生通過電路仿真，進一步掌握知識點，提高分析問題、解決問題和實際操作的能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 雨課堂;Multisim;仿真;信息化;混合式教學

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）36-0214-02

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力我國高等教育建設(shè)。作為工科院校，要在工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)揮主體作用，調(diào)整培養(yǎng)方案和教學模式，造就適應并滿足新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的，具有更強實踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力的高素質(zhì)、復合型人才[1]。

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，雨課堂、慕課（MOOC）、在線開放課程等各類教輔工具的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)單一的教學模式格局發(fā)生了改變。教學活動的開展不再局限于課堂，教學模式的設(shè)計不再局限于單一的老師講授、學生接收的模式。智慧教學逐漸成為當前我國教育信息化研究的熱點，而如何根據(jù)課程特點利用新型的信息化技術(shù)設(shè)計及實踐課堂的教學模式是實現(xiàn)智慧課堂的關(guān)鍵。

清華大學在線教育辦公室和學堂在線共同推出的新型智慧教學工具——雨課堂，將現(xiàn)代信息技術(shù)融入PPT和微信，搭建了課外學習與課堂教學間的橋梁。授課教師通過雨課堂，可以向?qū)W生的手機上發(fā)送授課的PPT、習題、視頻、語音等學習材料，學生掃碼進入課堂，在微信里就可以看到老師實時推送的學習材料，還可以在不懂的那頁PPT上點擊“不懂”按鈕。在課堂討論時間，學生可以發(fā)送彈幕，給老師留言，亦可進行班級討論。老師則可根據(jù)學生點擊的“不懂”和發(fā)送的彈幕，及時答疑和調(diào)整授課節(jié)奏[2]。

清華大學的于歆杰老師以雨課堂為工具講授電路原理課程，根據(jù)不同學習需求采用完全翻轉(zhuǎn)課堂、大班部分翻轉(zhuǎn)課堂、創(chuàng)新為目的小班迷你翻轉(zhuǎn)課堂等，取得了很好的教學效果。河北工業(yè)大學的楊文榮老師以學生為中心，利用雨課堂課前推送預習，課上讓學生分組討論，課后推送小結(jié)，課下還讓學生用電路板做雷實驗，學生的學習興致極大提高，學習效果明顯比采用傳統(tǒng)教學模式的班級有提高。

一、傳統(tǒng)電工學教學模式改革的必要性

電工學是工科非電類專業(yè)學習電工電子理論和應用技術(shù)的基礎(chǔ)課程，分為電工技術(shù)和電子技術(shù)，內(nèi)容涵蓋電路理論、電機學、繼電接觸器控制系統(tǒng)、模擬電子和數(shù)字電子技術(shù)等。傳統(tǒng)教學模式過于死板，老師講，學生聽，模式單一，學生上課容易疲勞，走神。學生反映電工學難，部分學生學習態(tài)度不夠認真。分析其原因，無不出于以下幾點：

（1）電工學課程牽涉的知識點較多，部分知識較為抽象，如戴維寧定理、電機轉(zhuǎn)動原理等;部分計算繁瑣，如交流電路中的相量計算、放大電路動態(tài)參數(shù)計算等。導致學生剛開始學直流電路還信心滿滿，到交流電路就開始迷茫，后面逐漸失去興趣和主動學習的積極性。

（2）部分教師仍采用“一言堂”的教學模式，導致課堂單調(diào)，互動性差，導致教師輸出和學生收獲之間差距很大。

（3）部分學生對非本專業(yè)課程不夠重視。

（4）手機的誘惑力太大。老師在上面講，不少學生卻沉浸在手機的世界里，打游戲、聽音樂、聊天、瀏覽網(wǎng)頁等，進而導致課堂氣氛差，老師的教學熱情也受到影響。

為提高學生的學習興趣，讓課堂活躍起來，必須對傳統(tǒng)課堂教學進行改革。

二、電工學信息化教學

新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展給教育事業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機。充分利用信息化時代給我們帶來的便利，讓學生上課從玩手機到利用手機，緊跟課堂，積極聽講、回答問題，一堂課下來收獲滿滿;同時，老師也能及時了解學生的學習動態(tài)，隨時調(diào)整進度。

這需要教師重新設(shè)計課堂，充分調(diào)動學生的積極性，從而達到良好的教學效果。

（一）助力課堂教學改革，實現(xiàn)以“學生為中心”的教學理念

課程組借助“雨課堂”，重新設(shè)計了電工學課程授課方案，實現(xiàn)了線上線下混合式教學，實施過程如圖1所示。

1.課前預習。以帶語音的PPT、視頻和雨課堂小測等形式出現(xiàn)，授課前推送給學生，學生對下節(jié)課內(nèi)容有所了解，并補充必要的預備知識。對以前學習過、本次課要用到的知識予以復習，以圖片和視頻的方式給出下節(jié)內(nèi)容[3]，提高學生的學習興趣。

2.課上隨堂測和彈幕。以選擇、填空等形式出現(xiàn)，促進學生緊跟課堂進度，積極思考。同時，教師利用隨機點名提問學生，督促學生緊跟課堂進度。學生可隨時發(fā)送彈幕、投稿，有問題老師及時解答，了解學生的學習動態(tài)，隨時調(diào)整講課節(jié)奏和內(nèi)容。

3.課上教師采用手寫板板書。手寫思路清晰，給學生思考的時間;手寫板投屏清晰，學生看得清楚，寫完雨課堂截圖發(fā)送給學生，學生課下隨時可以用手機查看課上板書，是很好的學習資料。

4.課下小結(jié)。以PPT加語音的形式對本章內(nèi)容進行小結(jié)，課后推送，學生可及時掌握重點。

5.雨課堂推送作業(yè)，批改，錄屏講解錯題。

6.階段測試。測試分直流電路、交流電路、電機及繼電接觸器控制、期中測試、模擬電路和數(shù)字電路，共6次，講完相應章節(jié)，即利用雨課堂新試卷進行測試，成績計入評定。督促學生緊跟課堂進度，及時復習，檢驗知識掌握情況。

7.期末復習。采用錄屏的方式總結(jié)章節(jié)內(nèi)容，講解重點題目。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂教學

電工學重點內(nèi)容，如戴維寧定理、三相電路、正反轉(zhuǎn)控制電路和橋式整流電路，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學。課前給學生布置任務，發(fā)送學習資料和在線課程網(wǎng)址，讓學生充分學習，課上以小組形式讓學生上臺講解，并互相提問，老師最后點評、補充。

（三）課堂教學引入Multisim仿真，指導學生課下仿真

1.課上根據(jù)教學內(nèi)容需要，增加Multisim仿真軟件設(shè)計典型電路案例。積極將Multisim仿真技術(shù)融入課堂教學，使那些抽象、枯燥、難懂的學習內(nèi)容以生動形象的形式表現(xiàn)出來，既加強了課堂教學的趣味性，又鍛煉了學生分析問題和解決問題的能力，從而提高教學質(zhì)量[4][5]。

例如，在講解橋式整流電路加電容濾波時，課上利用Multi-sim仿真軟件，給學生演示，并聯(lián)電容前后，輸出電壓波形的變化，以及改變電容參數(shù)對輸出電壓的影響，學生通過教師的現(xiàn)場仿真，對電容濾波的作用一目了然。圖2和圖3分別是橋式整流+濾波的仿真電路圖和電壓輸出波形。

2.課下線上輔導學生學習Multisim仿真軟件，并促進學生利用Multisim仿真、驗證電路，進而設(shè)計綜合電路，從而鞏固課堂知識，提高學生的自主學習能力和探究能力。

三、成績考核

為了落實線上線下混合式教學，督促學生課前預習，課上積極互動，課程把學生預習情況（包括看推送課件時長和預習答題兩部分）和上課考勤、答題、投稿等情況都納入成績考核，成績分配如表1所示。

四、小結(jié)

課程組將信息化教學手段應用于電工學教學，實現(xiàn)了線上和線下混合式教學，優(yōu)化了課堂教學內(nèi)容與形式，課堂內(nèi)容豐富，知識講解形象，激發(fā)了學生的學習熱情，提高了學生的主觀能動性，提高了教學質(zhì)量。受到督導好評，學生反饋真正掌握的理論知識，提高了自主學習能力和探究能力。

參考文獻：

[1]劉義，田悅，趙東風，等.新工科背景下化工安全復合型人才培養(yǎng)研究[J].高等理科教育，2021（2）：39-44.

[2]李芝蘭.基于雨課堂的電工電子技術(shù)信息化智慧教學實踐[J].智慧城市，2020（16）：50-51.

[3]黎霞，唐圣學.激發(fā)工程應用能力，優(yōu)化電工電子課程教學[J].教育教學論壇，2020（9）：208-209.

[4]張雪輝，劉素貞，李華.將EDA仿真技術(shù)融入電工學教學[J].電氣電子教學學報，2016（38）：140-142.

[5]翁玲.仿真軟件在電子技術(shù)課堂教學中的應用[J].中國電力教育，2013（14）：75-76.

◎編輯 張 慧