電工電子課程融合式教學的探索與實踐

摘要：在教育部要求加強本科教育人才培養的大背景下，在大數據及互聯網等先進的技術保障下，融合式教學的優勢逐步顯現。通過近三輪的教學實踐，針對理論基礎參差不齊的學生，采用的課前準備、線上預習、討論交流、舉一反三、習題深化和復習鞏固五個環節的教學過程，收到了較好的教學效果。

關鍵詞：電工電子;融合式教學;教學設計;閉合五環教學法

近幾年，各大高校線上的教學模式開始出現從最初的試驗逐漸轉變為常態，同時在“互聯網+”、大數據、人工智能等新技術的支持，采用慕課加課堂面對面教授深度融合的混合式教學形式在各高校已經成為教學形式的主流。本文以本科《電工與電子技術》課程為例，探索融合式教學的過程，反思在教學過程中出現的問題，以及針對出現問題所采用的對策。

一、電工電子類課程融合式教學背景分析

以我學院為例，電工電子類課程主要是非電專業所學習的《電工與電子技術》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學生群體，學習該課程不僅是為后續例如《消防通信》《火災調查》《消防裝備》等專業課程做知識儲備，更重要的是作為應急救援隊伍電學知識是在面對職能任務時必須具備的專業知識之一。現代社會由電引發的火災已經成為目前火災多發的最重要的原因，能讓學生掌握電路理論，交直流電的特性、用電安全、變壓器應用以及設備自動控制等知識模塊，對于學生在日后順利執行消防檢查，搶險救援等任務以及保障自身安全等方面有著非常重要的意義。然而，傳統的填壓灌輸式教學，在理工科的教學中有著非常明顯的劣勢，并且我學院的學員多數是來自于基層優秀的消防員，他們有一些理論基礎單薄，并且離開教室多年，沒有較好的學習習慣，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備操作經驗，很強的動手能力，有很強的責任心和集體榮譽感，最重要的是他們有著很強的求知欲望。結合這些實際情況，利用混合式教學模式，以SPOC的學習形式引導學生，順應大多數人更愿意在網絡上獲取資源的習慣，循序漸進地培養學生用零碎時間提高學習效率，提升學習效果的能力。

二、電工電子類課程教學過程設計

電工電子課程的教學過程遵循以學生為主的原則，將學生預習自學的時間、學習的深度按比例放大，通過線上討論、課堂交流建立學生和老師之間的溝通渠道，教師成為讓學生自我獲得知識的推手或引導者，整個教學過程按照課前準備、線上預習、討論交流、舉一反三、習題深化和復習鞏固這個五個學習環節依次展開，下面將詳細闡述電工電子課程在融合式教學的教學設計。

（一）融合式教學的課前準備

電工電子類課程是需要數學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的背景下，要對學生的學習基礎有比較透徹的了解后，才能在后續MOOC資源的推薦、習題的布置以及討論問題的設置有的放矢，達到事半功倍的效果。

1.課前準備會，充分了解學情

正所謂“知己知彼，百戰不殆”，充分了解學情，掌握學生的理論基礎以及對前置課程的掌握程度，是課前準備中最重要的環節。開課前教研室召集各開課班級的骨干召開教學準備會，初步了解學生的基本情況，為骨干布置相關任務，為后續的學習小組做準備。然后由各位老師向學生骨干代表提出上課、作業以及復習要求。

同時，教研室設置以中學物理基礎知識諸如基本概念、定理定律的問卷測試。經過精心設計的測試題內容，從最基礎開始，然后簡單應用，最后略增加難度。以電阻的串并聯為例：首先考察串并聯的基本性質，然后考察電阻串并聯電流、電壓的關系，最后用稍微復雜的串并聯考查學生對于電阻串并聯實質的理解和對電路圖的辨識能力。除了對理論基礎情況的調查外，設置學生興趣點分布、對電工電子課程、參加競賽等有關問題的調查問卷，開課前按照班級序列從智慧課堂平臺發布，根據問卷結果，從多維度了解學生情況。

2.針對學情，合理選擇MOOC資源

自基于MOOC平臺的SPOC學習模式推出以來，在眾多的MOOC平臺上擁有來自各學校各有特色的教學資源琳瑯滿目，但各學校教學大綱各有特點，知識點的講授也各有側重，因此在為學生挑選資源時，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生水平匹配的資源，同時還要兼顧基礎較好，愿意提前鉆研的學生，在他們選擇難度稍高的教學資源時提供相應的參考意見。因此為滿足教學需求，可以將多個資源進行搭配使用，教師已經提前對3～5個相關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。結合我學院相關情況，在向學生推薦教學資源時，教研室選擇了中國礦業大學、河北師范大學、天津大學以及哈爾濱工業大學的相關MOOC資源，其中以礦業大學《電工學》MOOC為主。

3.按照知識點分布，課前預習需要精準設計

通過雨課堂進行預習任務的布置，是SPOC自主學習引導第一步，因此教學資源的選擇特別是習題的針對性和難易程度直接影響學生的學習興趣和學習效果。為了能夠達到較好的效果，課前預習的內容需要經過篩選并進行設計。預習完成后，對學生的要求是“有所得”，因此會設置相關問題作為預習的落腳點，也就是預習后不僅有對知識點的接觸，而且要引導學生做一個分析，或者得到一個初步的結論。

以諧振電路為例，為了便于學生理解，教研室搭建了一個由電阻（燈泡）、可調電容和電感元件串聯的可變頻交流電路，錄制在調節交流頻率后，燈泡明暗變化的視頻。設置問題首先從引導學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，引導學生列寫上述電路圖KVL方程，最后留下思考或者討論題由學生自主分析頻率改變影響燈泡變化的原因。

（二）融合式教學的線上預習

經過充分的課前準備后，正式開課前利用智慧課堂向學生發布預習任務。一般來說會提前2～3天發布該任務。教研室每次推送的預習資源中包括但不限于課件、短視頻、預習題，也可以是一段實驗操作錄像、電學現象動畫演示等，但所包含的知識點將是下一節線下課程內容圍繞的中心。讓學生有充足的時間進行預習，讓老師也有時間對學生的預習情況進行梳理，也就是讓老師和學生找到屬于自己教與學的定位。

課前預習一般來說都會留下較少的習題或者討論題，預習題的題量要充分考慮占用學生的時間，以十分鐘為上限，并在要求學生在限定的時間內完成。智慧課堂后臺將學生提交的數據進行整理和分類后，老師們將從數據中初步分析出學生對新知識點的理解程度，從討論題中找到學生的思維發散方向，有針對性地調整授課要點，為更好地把握課堂做好準備。

通過課前預習，學生對即將學習的內容有了一定的接觸，對知識點有了自己的理解。通過預習題提出自己的疑惑，在瀏覽討論題評論區時了解其他同學的想法，為建立學生之間的討論搭建了橋梁。

經過兩個學期運行后，教研組發現同一個知識點以不同的任務形式發布在不同班級，不僅可以豐富反饋數據，更加有利于教學的實施，而且每次不同的任務形式帶給學生不同的感觀，對保持學習積極性和學習熱情有很好的幫助。為了達到好的教學效果，預習任務的區別設計就顯得格外重要。

（三）融合式教學的課堂教學與舉一反三

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

1.課堂的理論教學

以模擬電子部分反饋一章為例，以動畫與講解相結合的預習視頻，讓學生對反饋的概念與類型充分理解。課堂上回顧預習內容，并小結預習情況后，開始引導學生逐步進入判斷電路引入反饋類型的步驟， 從判斷正負反饋開始，逐步進入直流交流反饋，電壓電流反饋，串聯并聯反饋的判斷，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生：老師不斷地拋出問題，引導學生來解決，而學生則是一開始順著老師的引導解決問題，經過兩輪之后，他們開始自己摸索解決甚至預測將要提出的問題，每一個環節，每一個小結論和每一種小技巧都是在老師的引導下，由學生自己得出結論。此時一節課的課堂已經過去大半，可以安排一至兩個學生來梳理總結本節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，由老師點評學生的總結，補充不完善的部分，并把方法、要點、步驟進行凝練，形成結論，對照學生的結論進行糾正補充和完善，從而完成整節課的重點內容。課堂在這樣的互動中結束，不僅討論氛圍非常熱烈，學生的學習積極性高漲，而且很多學生很輕松很清晰地記住了主要內容，達到了非常好的教學效果。

對于理論性較強的電路基礎這一部分，特別是遇到不易理解的概念或者定理、定律時，從預習數據分析，可以發現理解透徹該定理的學生為數甚少，為此采用了理論課堂與實驗教學相結合的方式，用模擬仿真和實驗室教學的方法為學生掃清了障礙。以戴維寧定理為例，布置的線上預習內容以實驗課預習報告的形式下發，不難發現學生們的誤區和理解偏差，于是部分班級將理論課堂搬到了實驗室。在預習的基礎上，從計算分析的角度入手，學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，但對戴維寧定理等效的精髓仍一知半解。在此情況下，讓學生們在實驗臺上按照實驗步驟測電路參數，并將其和計算值以一對應。當有了測量數據和理論計算值作為依據后，學生的思維自然就開始轉向“為什么”這個層面，此時，順理成章開始剖析其中的關鍵，符合他們的認知過程后，之前的誤區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習數據了解學生真實水平，課堂上出現無法推進等問題。此時現場直接進行軟件仿真，用最直接的方式為學生解惑。比如在講解三極管放大、截止和導通時，學生對三種狀態的條件和出現的結果容易混淆，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，觀察仿真數據，讓學生非常直觀地看到條件和結果之間的對應關系，達到理解和掌握的目的。

3.課堂中的舉一反三

經過上述的理論講解后，要學生加深對理論內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，逐步地增加電路難度，引導學生層層深入。對于那些學生感興趣的，掌握較好的章節，采取過讓學生互相“設置陷阱”的做法。比如在繼電接觸控制系統一章中，學生表現出對控制電路十分濃厚的興趣，預習任務發布后，基本已經掌握了簡單控制器的原理與工作過程。課堂上老師根據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，再實現機械互鎖，電氣連鎖，最后繼續升級到延時控制和行程控制，課堂基本交給了學生，由學生進行分析講解，老師做一些必要的補充。此過程學生體會到自己理解和讓別人理解之間的差距，會轉變一些思維方式，更加有利于學生多維度的思考。在學生將日常生活中常見的控制與控制理論聯系起來的過程中，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了他們的設計思路。

（四）融合式教學的習題深化和復習鞏固

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

考慮到課程包含章節多，課程時間安排跨度長，采取了章節內容滾動式的復習方法，每節課利用“雨課堂”進行一道題的小測試，基本上避免了學后忘前的情況。

三、結束語

經過三輪的教學，非常明顯地體會到融合式教學給學生和老師們帶來的不一樣的感受。我們將課前準備、線上預習、討論交流、舉一反三、習題深化和復習鞏固這個五個學習環節定義為閉合五環教學法。通過這樣的教學方式我們不斷地總結完善發現，針對我學院的具體學情，標準化步驟模式最容易被學生接受，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，然后在符合教學內容的前提下對方法步驟進行標準化歸納，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，以達到較好的學習效果。

電工電子類課程盡可能多的理論聯系實際，盡可能多地利用實驗室和仿真軟件進行教學。在教學中發現，學生通過動手實驗或者學會自己仿真，除了能很好地完成學習任務，更重要的是能激發他們探索的欲望，經過實驗和仿真后，很多學生加入了興趣小組，參加全國電子類的設計創意競賽，豐富了他們的課余生活。

融合式教學與傳統的教學相比，融合式教學的備課更加注重教學環節的設計。此時老師對于課程內容的理解以及具備的教學能力直接影響教學設計環節的質量。將課堂教給學生確實可以起到很好的教學效果，但是需要對教學內容進行精心的設計，要對課堂可能各種突發情況的預判，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，設計出更好的課堂，讓我們的教學能夠真正做到因材施教，因人施教。

作者單位：付亞坤" " 中國消防救援學院

參" 考" 文" 獻

[1]張健，李煥洲.“新工科”背景下非電類專業教學改革與實踐——以“電工學”課程為例[J].工業和信息化教育， 2021（01）.

[2]昝小舒，徐瑞東，于東升.非電類專業電工電子技術課程改革與創新的研究[J].教育現代化， 2020（33）.

[3]宋彬，張磊，王磊.結合MOOC和翻轉課堂的電工學教學方法探索[J].中國教育技術裝備， 2020（24）.

[4]劉曉芳，吳建強，韓基業，等.“電工學”SPOC混合教學模式下課堂教學設計[J].電氣電子教學學報， 2019（01）.

[5]繆靜敏，汪瓊.高校翻轉課堂：現狀、成效與挑戰——基于實踐一線教師的調查[J].開放教育研究， 2015（05）.