互聯網環境下電力電子變流技術課程混合式教學設計與實踐

聶 茹

(廣州城市理工學院 電子信息工程學院，廣州 510800)

隨著信息技術和互聯網的發展，越來越多的大學教師采用混合式教學模式進行授課。混合式教學結合傳統面對面教學的優勢和現代網絡化教學的優勢，在教學過程中，教師能夠發揮引導、啟發、監控教學過程的主導作用，學生也能夠充分發揮主動性、積極性與創造性，有意識地構建自己的知識、能力架構[1-2]。基于超星泛雅平臺，從線下課堂、線上網絡平臺及計算機仿真實驗等方面對電力電子變流技術課程進行混合式教學設計與實踐。

1 電力電子變流技術課程混合教學設計

電力電子變流技術課程是廣州城市理工學院自動化專業及相關專業的一門專業基礎課程，涉及電機拖動、電路、模擬電子技術等其他課程知識。電力電子變流技術課程理論性較強，對實踐能力也有較高要求，具有電路結構種類多、工作波形變化多、工程應用范圍廣等特點。對于應用型本科院校學生來說，能否有效學習這門課程對于啟發學生創新思維能力和提高學生實踐動手能力具有重要作用。從近年來學生的學習情況來看，普遍認為該門課程比較抽象，學習起來比較吃力，教學效果不理想，因此開展課程教學改革勢在必行。基于以上原因，在超星泛雅網絡學習平臺的基礎上，設計了電力電子變流技術課程的混合式教學模式。該模式將電力電子變流技術的教學過程分為前期分析、資源建設、教學組織、教學評價四部分[3]。

1.1 前期分析

教師首先要對教學對象進行前期分析，根據教學對象的特點設計教學內容，確定教學目標。前期分析做好后，才能個性化地、有針對性地設計和優化配置相關教學資源，如教材、在線教學資源、計算機仿真平臺等，建立集網絡、多媒體技術與計算機仿真技術于一體的電力電子變流技術混合式教學平臺[3]。以超星泛雅平臺作為電力電子技術課程混合式教學的在線網絡教學平臺，實現資源推送、學生在線課堂行為管理、教學組織、成果展示、教學評價等[4]。超星平臺能夠實現學生和教師之間的學習交流，通過活動、資料、通知、測驗、作業、討論、考試等網絡教學功能，及時掌握學生的學習情況。

1.2 資源建設

教師在課前要建立電子資源和計算機仿真實驗平臺。電子資源包括課程教案、教學大綱、教學課件、教學視頻等，電子資源要內容豐富，并與課程內容知識點相關度高。教師可將選取好的資源上傳到超星泛雅平臺后進行在線編輯、整理。此外，教師還可以利用MATLAB/Simulink、PSPICE等仿真軟件開發電力電子典型電路的仿真模型，建設仿真教學資源，有助于學生更好地掌握、理解、應用電力電子知識。

1.3 教學組織

混合式教學模式的教學過程是對學生課前、課中和課后三個階段的學習進行教學設計，包括課前自主學習、課堂教學活動、課后學習測試及計算機仿真實驗研究等學習活動的設計[5]。教師要充分發揮引導作用，有效促進學生進行自主探究學習，保障教學活動的有序進行[6]。

1.4 教學評價

利用超星泛雅平臺的學情報告綜合評價學生學習行為，包括學生簽到情況、課程視頻觀看情況、測試題和作業完成情況等。

2 電力電子變流技術課程混合教學實踐

2.1 前期分析

電力電子變流技術課程的教學對象為必修該門課程的自動化專業大二學生。經過調研，學生基本上都擁有個人電腦與智能手機，學校教室、宿舍、圖書館等區域都有網絡覆蓋，因此可以在電腦上和手機上安裝超星泛雅平臺軟件，實現學生的移動式學習和交流。

2.2 資源建設

為更好地開展電力電子變流技術課程的混合式教學，除了教材資源以外，還進行了線上資源和仿真實驗平臺建設。以第三章第3節的“三相橋式整流電路”這一教學單元為例進行說明，在資源建設階段，教師需要在課前整理相關資源，先運用屏幕錄像專家軟件錄制教學內容，然后自動生成視頻文件。之后利用超星平臺在線編輯教案、教學大綱、課件、習題、教學視頻等資源，為了鞏固學生對相關知識點的掌握，可在視頻里插入圖片、文字、PPT并添加測驗題等，學生在測驗合格后才可以進入下一部分內容的學習[7]。此外，電力電子變流電路的仿真模型也可以利用MATLAB/Simulink仿真軟件進行搭建，方便學生更好地理解電力電子的電路理論知識。

2.3 教學組織

在混合式教學模式中，教師應充分利用超星泛雅平臺的優勢，通過線上、線下互補，將超星泛雅平臺與傳統課堂相結合，并圍繞課前、課中、課后三個階段進行教學組織[8]。課前、課中、課后三階段混合式教學的具體實施過程如圖1所示。

圖1 混合式教學的實施流程圖Fig.1 Implement flow chart of blended teaching

課前，教師要將學習任務單、視頻與自測題等課程資源上傳到超星泛雅平臺。學習任務單包含五部分(見表1)：A.學習目標、學習重點與難點。B.學生自主學習需要完成的任務：閱讀對應教學章節內容，觀看配套的學習資源，并完成教師給定的練習題。C.學生根據任務單上的學習標準檢驗自己的課前學習效果。D.教師將電路的仿真模型上傳到超星泛雅平臺后，學生通過理解模型中每個模塊的含義與功能，進而能夠計算電路參數，得到不同的電路波形。E.學生將自主學習中出現的問題、困難等反饋上傳到超星平臺，教師可以利用微信群、QQ群、平臺討論區等網絡工具與學生進行有針對性的交流與溝通，及時解決學生的問題與困難等。

表1 三相可控整流電路學習任務單Tab.1 Three-phase controlled rectifier circuit learning task list

課中，教師首先講授學生在自主學習過程中遇到的問題以及本節課程的重難點。之后進行任務式學習，比如在學習“三相橋式全控整流電路”這一章節時，在學生已經掌握三相橋式整流電路中的電路結構、工作原理及公式等相關知識的基礎上，教師再闡述一個三相橋式相控整流電路的實例和電路具體設計要求，將學生分成合作小組，要求學生設計電路方案、計算晶閘管參數、計算導通控制角、繪制電路波形等，教師在這個過程中給予學生幫助與指導，并適當提供決策支持服務。最后，在掌握了三相橋式全控整流電路的基礎上，進行拓展性學習。分析和計算三相橋式半控整流電路的電路結構、工作原理、計算公式和電路波形。任務學習和拓展學習都結束后，學生可以展示學習成果，分享心得與體會。

課后，教師總結此次教學的主要教學內容，還可以將三相橋式全控整流電路的仿真模型上傳到平臺上，以提供給學有余力的學生進行仿真實驗研究，拓展提高其實踐技能。

2.4 教學評價

超星泛雅平臺可以對學生的學習情況進行在線數據統計，比如任務點完成數、視頻觀看時長、交流討論、章節學習次數、章節測驗題完成數等，教師可以根據這些數據了解并管理每個學生的學習過程，掌握學生的學習情況，及時調整授課進度或改變教學方法。比如，對于《交流電源電路的電感效應》這個視頻，大多數學生觀看視頻的反芻比超過150%，視頻觀看次數達到3次。根據超星平臺提供的大數據可以說明，大多數學生在學習這個知識點時普遍覺得困難，因此在線下課堂教學時教師需要進行詳細講解，放慢進度，幫助學生更好地理解知識點內容。結合課程進度和學生掌握情況，教師還可以對簽到情況、章節測驗、交流討論、作業、章節訪問次數、課程視頻學習時間、線下課堂權重、考試成績等設置權重值，綜合得出學生的最終成績。電力電子變流技術課程采用混合式教學模式后，提高了學生學習本門課程的興趣，降低了學生學習的難度，提高了學生的學習成績。

3 結語

混合式教學模式結合傳統學習方式與數字化學習方式，能夠激發學生的自主學習興趣，提高教學質量[9]。在電力電子變流技術課程中引入混合式教學模式，通過建立集網絡、多媒體技術與計算機仿真技術于一體的電力電子變流技術混合式教學平臺，整合了課程教學資源，能夠充分發揮學生的學習積極性，提高了教學質量，也為其他基于互聯網的課程教學提供了參考和借鑒。