電工技術課程混合式教學探索與實踐

楊莉莉 王晶 王昉

摘? 要：針對電工技術課程教學過程中存在的課程內(nèi)容枯燥、課堂氣氛沉悶、學生興趣不高等問題，通過設置不同層級的任務，激發(fā)學生的進階挑戰(zhàn)性，引導學生自主學習，充分發(fā)揮學生的主體性和主導性，同時也加強了師生間的交流與互動。教學實踐表明，采用任務驅(qū)動型混合式教學模式能夠有效提升課堂教學質(zhì)量，強化對學生工程實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關鍵詞：任務驅(qū)動法；混合式教學；電工技術

中圖分類號：TP39；G434? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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

電工技術課程是高等院校工科非電類專業(yè)開設的一門較為重要的專業(yè)技術基礎課程，在人才培養(yǎng)方案中起著承前啟后的作用，能夠為學生學習后續(xù)的電子技術、控制電機等專業(yè)課程奠定良好的理論基礎。課程涵蓋內(nèi)容豐富，概念晦澀抽象，在教學過程中面臨計算量大、枯燥乏味等問題。以往在電工技術課程中，大多采用教師講、學生聽的傳統(tǒng)教學模式，學生獲取知識的途徑較為單一，課堂氣氛死板，學生活躍度較差，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)字化轉型的興起，開放式網(wǎng)絡教學平臺暴增，為學生提供大量獲取知識的渠道。而且在線開放課程具有資源豐富、學習自由等優(yōu)勢，也為學生的自主學習創(chuàng)造了更加優(yōu)越的條件。但是在線學習的缺點是師生間缺少情感交流，而且對于自制力較差的學生來說容易沉迷網(wǎng)絡，因此只有將網(wǎng)絡線上教學與傳統(tǒng)的課堂教學有機結合起來，將灌輸式講授教學內(nèi)容轉化為任務驅(qū)動，這樣才能充分調(diào)動學生的學習積極性，激發(fā)學生的學習興趣，切實提高教學質(zhì)量。

1? 混合式教學模式設計

本文采用的是任務驅(qū)動型混合式教學模式，教學過程仍然可以分為課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)。

1.1? 課前準備環(huán)節(jié)

在上課之前，教師需要根據(jù)本次課的教學內(nèi)容制定相應的學習任務，并提前通過雨課堂平臺向?qū)W生發(fā)送課前預習提綱、課件、視頻等資料。學生需要利用空余時間完成教師布置的各項課前預習任務。在預習階段，要求學生以宿舍為單位，設置一名小組長，小組長組織學生根據(jù)課前預習情況進行小組討論，梳理并提交同學們在預習過程中遇到的疑問和困難。教師再針對學生所提出的各種問題進行匯總、整理，做出相應的解答。

1.2? 課堂教學環(huán)節(jié)

雖然混合式教學模式是將線上教學與線下教學有機地結合在一起，但是教學過程仍然是以線下課堂教學為主，結合線上活動、翻轉課堂、雨課堂等多種形式有序開展教學的模式。在平時的課堂上，教師必須要明確教學目標，針對教學目標劃分一系列的教學任務，利用教學任務進行穿針引線，將課堂活動貫穿形成一個有機的整體。教師在講解課程內(nèi)容的過程中，可以穿插課堂測試，通過實時答題、彈幕等形式，加強師生之間的溝通與互動。還可以針對課堂上理論知識的重難點，結合翻轉課堂的形式，讓師生互換角色，通過學生講老師評的方式來加深學生對課堂重難點知識的理解與領悟。

1.3? 課后輔導答疑環(huán)節(jié)

課后，教師要結合學生的課前預習情況及其在課堂上的實際表現(xiàn)，利用雨課堂公告等功能發(fā)布本次課的作業(yè)或階段測試題，引導學生及時總結反思課堂所學內(nèi)容。設置課后在線討論區(qū)，以方便學生針對課后作業(yè)中的疑難困惑與老師溝通交流。由于雨課堂平臺可以記錄學生整個學習活動，老師可以隨時通過平臺查看學生的學習情況及存在的問題，以便于更有針對性地制訂教學任務。

2? 混合式教學模式實施

本文選取電工技術課程第三章動態(tài)電路分析部分的內(nèi)容，進行混合式教學實踐。由于動態(tài)電路分析相對于直流電路分析來說，內(nèi)容更為抽象，過渡過程更為復雜，并且分析計算過程需要學生具備高等數(shù)學等相關知識的儲備。對于學生來說，如果采用傳統(tǒng)教學方法，那么學習起來必然有一定的困難。因此針對該部分的教學內(nèi)容，完全可以采用任務驅(qū)動型混合式教學方法開展教學活動，從而消除學生的畏難情緒，培養(yǎng)其學習興趣，有效提升教學質(zhì)量和教學效果。

2.1? 教學任務設置

按照驅(qū)動任務分層化的原則，將本模塊的教學任務劃分為以下幾個部分：

（1）要求學生能夠描述出電感和電容這兩個儲能元件的基本特性，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）要求學生能夠理解一階線性電路暫態(tài)響應的本質(zhì)，并且能夠聯(lián)系現(xiàn)實中的軍事和工程案例，理解動態(tài)電路的應用及可能產(chǎn)生的危害。

（3）要求學生能夠利用計算機進行輔助分析，通過MATLAB軟件對一階線性電路的暫態(tài)過程進行計算和仿真。針對有能力的同學，還可以鼓勵其自主設計一個GUI仿真平臺，實現(xiàn)當在平臺上手動改變電路參數(shù)時，能夠自動呈現(xiàn)出不同的響應結果曲線。

2.2? 教學實施過程

2.2.1? 推送教學資源

基于中國大學MOOC和學堂在線等平臺，向?qū)W生推送“電工技術”課程相關教學資源，通過雨課堂發(fā)布預習課件和預習提綱，方便學生課前進行在線預習。

2.2.2? 翻轉課堂

由于RC電路和RL電路都屬于一階線性電路，在教學內(nèi)容上具有很強的關聯(lián)性。因此在教師講授完RC電路的響應相關內(nèi)容之后，下次課就可以采用翻轉課堂的形式，讓學生充當老師的角色講解RL電路的響應。

課前先把同學們分成三組，各小組自行分工，分別完成搜集資料、制作課件、充當講解員、評委等工作。課前溫故知新，通過復習前次課堂所學RC電路的響應內(nèi)容，類比RL電路，對RL電路的響應內(nèi)容進行預習，并查閱網(wǎng)絡資料理清RL電路在工程中的實際應用。

課堂上，每個小組指派一名代表作為“小老師”，分別到講臺上講解RL電路的零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應，并分別用經(jīng)典法和三要素法進行分析和求解。同時每個小組再派一名代表到前排客串評委，每一組講解完成后評委對該組成員所講的內(nèi)容進行提問和打分，然后教師再對該組成員講解的內(nèi)容進行點評和補充。每一組的最終得分取三個評委成績、學生自評成績和教師成績的平均分。采用翻轉課堂的教學形式可以顯著增加學生的課程參與度，激發(fā)學生課下自主學習和互助學習的興趣和動力，提高課堂學習效率。

2.2.3? 線上教學

本課程主要采用雨課堂平臺開展線上教學活動。為了鼓勵學生積極參加線上的課程討論，我們設置了課堂交流和課后答疑兩個模塊。課堂上學生可以隨時發(fā)送彈幕，實時答題，參與小組討論，通過這一系列的互動活動可以有效反饋學生對所學知識的掌握程度，課后學生可以在討論區(qū)針對自己學習過程中遇到的疑難問題進行交流討論或者是向教師請教，教師則可以針對學生存在的共性問題集中開展答疑、輔導等活動。

2.2.4? 能力提升

根據(jù)教學過程中不同的任務目標，本模塊給學生布置基于MATLAB軟件不同難度的仿真實驗題目，幫助學生將所學的理論知識與仿真實踐相結合，并充分利用可視化優(yōu)勢，將抽象的響應過程通過響應曲線直觀地呈現(xiàn)出來。

2.2.4.1? 基礎練習

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

2.2.4.2? 拓展應用

以如圖1所示的給定電路為例，學生自行設計一個MATLAB／GUI仿真平臺界面，手動在平臺的動態(tài)文本框中輸入相應的參數(shù)信息，并設置兩個按鈕分別命名為“零狀態(tài)響應”和“關閉”。當點擊“零狀態(tài)響應”按鈕時，繪制出電容電壓和電流的波形圖，并將結果直接顯示在圖像區(qū)域中；當點擊“關閉”按鈕時，則結束仿真并關閉界面。

3? 混合式教學模式效果

3.1? 雨課堂效果反饋

依托雨課堂APP展開線上教學活動，學生的課堂參與度較高，課堂上可以隨時通過彈幕、答題和分組討論等多種方式了解學生對所學知識的掌握情況，部分雨課堂反饋結果如圖2所示。

3.2? 任務完成反饋

針對本模塊設置的任務提升環(huán)節(jié)，學生基本上都能夠按時完成基本任務，少數(shù)同學還能夠較好地完成拓展應用任務，學生提交的作業(yè)截圖如圖3、圖4所示。

在完成各項學習任務的同時，可以加深學生對一階線性電路暫態(tài)過程相關知識點的理解，而且在設計GUI仿真平臺的過程中，還可以激發(fā)學生的想象力，提高學生分析問題、解決問題的能力。

3.3? 混合式教學效果分析

本學期電工技術課程共兩個班次，我們對其中一個班次采用混合式教學模式，另外一個班次采用傳統(tǒng)教學模式。在學習完動態(tài)電路模塊的內(nèi)容之后，向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷，其中學生對電工技術課程感受以及對課程進度感受的調(diào)查結果如圖5、圖6所示。

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

4? 結? 論

實踐證明，混合式教學不是單純地將線上教學與線下教學相結合，而是有效地拓展了教學的時間和空間，給學生提供更多自主學習探索的機會，使得原本晦澀難懂的電工技術課程內(nèi)容變得生動有趣，學生的學習興趣大增，學習效果也顯著提升。今后，我們還要繼續(xù)深度挖掘更好的混合式教學方法，不斷豐富教學內(nèi)容，提升教學質(zhì)量。

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作者簡介：楊莉莉（1989.06—），女，漢族，山東萊州人，講師，碩士研究生，研究方向：電工技術應用。

收稿日期：2022-09-19