宋其江，吳　鵬，尹　力

(東北林業(yè)大學　機電工程學院,黑龍江　哈爾濱　150040)

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電工學基于“混合式”教學模式的研究與探索

宋其江，吳鵬，尹力

(東北林業(yè)大學機電工程學院,黑龍江哈爾濱150040)

摘要：針對電工學課程在教學實踐中存在的問題，提出了“混合式”的教學模式，它包含傳統(tǒng)的混合式教學模式的要素，還含有實踐教學的“工程教育”模式。該模式采用了“翻轉課堂”式的教學手段，轉變老師和學生的傳統(tǒng)角色，發(fā)揮了學生的主體性，增加了學習過程的交流與反饋；而且把工程教育和工程實踐貫穿教學的全過程。教學實踐證明這些改革和探索達到了較好的教學效果。

關鍵詞：電工學；混合式教學模式；翻轉課堂；工程教育

“電工學”是針對非電類專業(yè)開設的一門重要的專業(yè)基礎課，該課程的內容涉及面廣，信息量大，理論性和實踐性較強。作為本科教學第一線的老師，深刻體會到傳統(tǒng)教學中存在的問題，主要有這樣幾個方面：1.首先是“內容多、學時少”，這是電工電子學課程面臨的首要挑戰(zhàn)，包括林業(yè)大學在內的很多高校都存在課時被壓縮的情況，如何在有限的學時內提高教學的質量和效果，只有改變我們的傳統(tǒng)教學模式，尋找能夠適應新情況的新教學模式。2.傳統(tǒng)教師主導的“灌輸式”教學模式，對于學生的學習興趣和積極性的提高作用有限，表現(xiàn)出老師教的很累，學生學的很厭倦。群體式的大班授課，學生和老師的交流和互動時間太少，不能對學生進行充分、有效的輔導。3.教學內容與生活、工程實踐脫節(jié)，注重理論知識教學，弱化實踐和應用性教學，好多學生會做題、會考試，具備了理論知識，而不知道怎樣應用到生活和工程實踐中，無法體會實踐帶來的深刻性和成就感，無法體會電工學課程的先進性和實用性。為了解決這些問題，本文結合我校電工學教學情況，進行了“混合式”教學模式的研究和探索。

傳統(tǒng)混合式教學(B-Learning)是傳統(tǒng)教學(Face to Face)與網(wǎng)絡化教學(E-Learning)優(yōu)勢互補的一種教學模式，是目前高校教學改革的一個重要研究方向[1]。混合式教學模式既發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[2]?；旌鲜浇虒W中網(wǎng)絡化教學模式通過運用現(xiàn)代信息技術對教學知識內容進行解構，對教學資源進行整合，創(chuàng)造了許多新穎的教學方法和學習模式，例如目前流行的在線課堂的形式：MOOCS(Massive Open Online Courses)、“罕學院”、SPOCS(Small Private Online Courses)，它們通過線上、線下的學習形式，實現(xiàn)了作為主體的學生和作為導師的教授之間教學相長的效果，這些模式實際上都是利用現(xiàn)代信息技術促進了教育教學模式的變革。然而上面這些傳統(tǒng)混合式教學模式依然存在“重理論、輕實踐”現(xiàn)象，只是體現(xiàn)了掌握學習法的規(guī)律。但是人才的培養(yǎng)不僅僅體現(xiàn)在“學會知識”上，還要有動手的實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這是網(wǎng)絡教學平臺所無法完全勝任的，因此本文提出了新型的“混合式”教學模式，主要思想體現(xiàn)在：借助混合式教學模式完成基本的理論教學內容，同時還要建立“工程教育”模式，把工程教育和工程實踐貫穿教學的全過程，建立貼近實踐，面向工程的課程建設理念。因此本文提出的“混合式”的教學模式既包含基本的混合式教學模式，還含有實踐教學占重要地位的“工程教育”模式。本文基于這種教學理念，采用翻轉課堂的教學方式，將這種新型的“混合式”教學模式運用到教學實踐中。如圖1所示為混合式教學模式的構建框架。下面從兩個方面來具體闡述如何實施該模式。

一、翻轉課堂，轉換角色

翻轉課堂(flipped classroom)把傳統(tǒng)的教師課堂講授過程翻轉過來，讓學習者在課外時間完成針對知識點和概念的自主學習，課堂則變成教師與學生之間互動的場所，主要用于解答疑惑、匯報討論，從而達到更好的教學效果[3]。目前流行的無論是MOOCS、“罕學院”還是SPOCS，都是現(xiàn)代信息技術下的“翻轉課堂”。翻轉課堂中教師不再是主角，而是一個學習的引導者，將學生作為主角，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，鍛煉學生的自學能力，獨立解決問題的能力。翻轉課堂意義在于“翻轉”讓學生自己掌控學習節(jié)奏，而且增加了課程學習的廣度、延展性和參考性，這樣就可以很好地解決前面提到的“內容多、課時少”的問題。翻轉課堂另外的好處就是全面提升了課堂的互動，增加了教師和學生之間以及學生與學生之間交流的時間和機會。通過翻轉課堂的形式，進行了“混合式”教學模式的實踐，如圖2所示為課程具體實施的框架。

圖1　混合式教學模式的構建框架

圖2　課程實施框架

翻轉課堂首先是要求學習者在課外時間完成基本知識的自主學習。我校建立了基于超星(爾雅)的本校課程學習中心平臺，該平臺屬于SPOCS在線學習模式。教師可以在學習中心平臺上進行課程建設、教學監(jiān)控、資源共享；學生可以利用平臺的各種教育資源自主學習。我們已經(jīng)在該平臺上建立了電工學課程的在線學習平臺，基本實現(xiàn)了在線學習的基本功能，如布置作業(yè)、批改作業(yè)、成績管理、學習質量評估、在線答疑、題庫維護、在線考試。網(wǎng)絡上的課程內容主要強調基本概念、基本理論和基本方法，精選理論核心內容，將內容“碎片化”，即按照知識點及其關系進行組織，讓學生在有限的時間內集中注意力，學到最經(jīng)典的核心內容。實踐中我們還要求學生可以通過Udacity、Coursera、edX以及我國的愛課程、學堂在線、智慧樹、網(wǎng)易云課堂等在線網(wǎng)絡平臺學習，也可以通過網(wǎng)絡上存在的海量知識以及圖書等載體進行課外學習，作為本校網(wǎng)絡課程學習平臺的補充。學生課堂外自主式學習為翻轉課堂的下一步內容打下了基礎。

在線網(wǎng)絡學習平臺存在以下問題：1.在線學習由于時空分離，誘惑多，學生注意力難以長期集中，教師不易對學習者的學習行為和學習進度進行及時的監(jiān)督管理。2.在線評測學生學習效果的測試和完成作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)存在學生互相“幫助”或者求助網(wǎng)絡上的學習社區(qū)進行作弊的行為。3.網(wǎng)絡上的答疑、討論和交流缺乏情感的交流和互動。

面對這些問題必須通過傳統(tǒng)課堂教學活動進行彌補。課堂上教師們能有更多的時間與學生進行討論、答疑解惑，引導學生積極思考，主動學習。實際上解放了傳統(tǒng)課堂教學模式，一方面增加了老師和學生反饋交流的時間，另一方面為開展探究性、實踐性、創(chuàng)新性的教學活動，如技能實訓、工程項目訓練和創(chuàng)新設計，提供了時間保證。課堂教學采用如下形式進行：

1.問題討論。討論內容包括知識點和練習題的解題思路、解題方法和答案，深化對知識點的掌握?？梢圆捎枚喾N討論形式，如(1)討論以學生提出問題，組織學生討論為主，最后教師補充總結問題為輔。(2)針對各個知識點分組討論，讓優(yōu)秀學生到講臺來進行講解。平均來說，每節(jié)課的討論內容都可以包含10個左右知識點，基本涵蓋教學任務中的重要知識點。討論時間大約占總課時的40%-50%左右。

2.答疑輔導。針對個別學生進行答疑，關注不同學習能力的學生，使差生不被落在后面太遠。每節(jié)課的答疑時間大約占總課時的20%-30%左右。

3.實驗教學。電工學是實驗性很強的課程，理論知識往往是抽象的，實驗可以形象地加深對理論知識的理解。除了基本的實驗教學以外，(1)實踐中還進行了課堂上的演示性實驗，形式為課堂上采用攝像頭拍攝實驗操作，視頻實時投影到大屏幕，演示項目有常用的電工電子儀器、儀表的使用、PLC控制電動機正反轉，電動機的變頻器調速，步進電機的單片機調速控制等等。這些演示性實驗盡可能地反映本學科的新理念、新技術和新成果，開闊學生的視野。(2)根據(jù)電工學課程內容，可以利用EDA軟件進行課堂仿真演示，我們建立了mutisilm仿真演示程序庫，并提供給學生進行仿真實驗，輔助進行電路的分析與設計。這些演示性實驗讓學生在課堂中就能感受到實驗帶來的直觀效果，激發(fā)學習興趣，激勵了學生學習的積極性與創(chuàng)造性，提高了課堂的生動性。實驗大約占總課時的20%-30%左右

4.匯報展示。在工程實踐教育模式中，學生在老師指導下完成了項目，需要在課堂上進行匯報、答辯、作品展示。在課堂上由學生親自動手將理論應用到實踐，展示了一件件鮮活的作品，增加了實踐的成就感，而且提高了課程學習的興趣和積極性，考核的分數(shù)計入平時成績。

二、立足實踐，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》提出了一項重大教育教學改革計劃即卓越工程師教育培養(yǎng)計劃(簡稱“卓越計劃”)?！白吭接媱潯笔俏覈叩裙こ探逃鲃臃招聲r期國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，提出了高等教育要深化教學改革，加大教學投入，支持學生參與科學研究，強化實踐教學環(huán)節(jié)，目的是提高人才培養(yǎng)水平，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，近年來英美等國實行的“專業(yè)認證制度”作為保證高等工程教育質量，實現(xiàn)工程教育水平和職業(yè)資格相互認可的重要措施，受到了越來越多的關注，我國也在逐漸推進這一制度。

無論是卓越計劃，還是專業(yè)認證制度都把實踐教學放到重要的位置。實踐教學可以培養(yǎng)學生操作技能；培養(yǎng)動手能力強的應用型人才；培養(yǎng)具有研究能力的創(chuàng)新型人才，反過來這也實現(xiàn)了“做”中學的良性循環(huán)模式，學生為了解決問題有時會主動回到課本上尋找答案，深化理論知識的掌握，激發(fā)學生的繼續(xù)學習的興趣。如何開展工程教育實踐呢？各高校也開展了一系列卓有成效的改革，最引人注目的是CDIO(構思Conceive、設計Design、實施Implement、運行Operate)、基于問題式學習PBL (Problem Based Learning)和基于項目式學習(Project Based Learning)的教學模式改革[4]。這些概念是從國外引進的，有很強的先進性，但在本土化的過程中也有許多問題需要解決。

基于以上工程教育理念，我們把工程教育和工程實踐貫穿教學的全過程，建立了實踐教學占重要地位的工程教育模式，開展貼近生產實踐，面向工程的基于項目的實訓。實訓教學要從三個層次進行培養(yǎng)：認知與技能型即操作動手能力培養(yǎng)；綜合設計型即工程師素質培養(yǎng)；應用研究型即研究能力、創(chuàng)新意識培養(yǎng)。在每個層次上開展了一系列的活動：

第一層次組織開展了基本操作技能的訓練。例如開展了元器件的識別與檢測項目，通過該項目學生認識了基本的電阻、電容、電感、二極管和三極管等器件的選擇和檢測技術，學會了常見工具、儀器儀表的使用，還有基本的元器件焊接技術；開展了三相照明用電線路安裝項目使學生認識了空氣斷路器，漏電保護器的使用和安裝。通過這些項目訓練，培養(yǎng)了實踐技能和動手能力。

第二層次組織開展了工程師從工業(yè)產品設計到實施流程的項目訓練，強調了工業(yè)化產品的成本和效能概念。例如進行了聲光延時控制燈的設計與實踐，可調光LED照明燈設計與實現(xiàn)等項目訓練。這樣的項目往往貼近生活，解決了生活中實際問題。在教學實踐中，許多學生能夠根據(jù)項目要求，從查資料、選擇元器件、構思實驗步驟，再到調試電路，直到項目的完成，均獨立進行。最后老師負責驗收，成績計入平時考核成績。這樣的實訓項目增強了學生動手實踐的興趣，學生完成有一定深度和工作量的設計型實訓項目后，很有成就感，而且收獲很大。

第三層次組織開展了課賽結合、參與科研項目的研究活動。這些活動往往面向學有余力、程度好的學生，鼓勵和指導學生參加各種電子競賽、大學生創(chuàng)新項目。例如通過指導學生參加全國大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能車競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外科技作品競賽等電子競賽，深刻體會到學生開闊了視野，擴展了知識的廣度和深度，了解和掌握一些其他知識和技術，如單片機、可編程控制器、計算機仿真等。在指導和完成國家級大學生創(chuàng)新項目“一種新型的電動輔助爬樓車”過程中，體會到這是一種創(chuàng)新性實踐活動，培養(yǎng)學生一種科學研究的能力，團隊合作的能力。學生感受前沿科技的發(fā)展，撰寫科技論文和專利培養(yǎng)了一定的學術能力。這些實踐活動使學生在以后的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)中有了更強的競爭力。

通過上面這兩方面的教學實踐，體現(xiàn)了“混合式”的教學模式思想，由于該模式混合了兩種最有發(fā)展前途的教育模式，并且通過“翻轉課堂”的教學手段，實現(xiàn)了該教學模式，能夠一定程度上解決當前電工學課程教學中存在的問題。在教學實踐中需要繼續(xù)對這一摸索進行不斷的改革和探索，期望達到更好的教學效果。

(責任編輯：梁京章)

參考文獻：

[1]張其亮，王愛春.基于“翻轉課堂”的新型混合教學模式研究[J].現(xiàn)代教育技術，2014(4):27-32.

[2]何克抗.從Blending Learning看教育技術理論的新發(fā)展(上，下)[J].電化教育研究，2004(3，4):1-6.

[3]孫輝,王蕊.翻轉課堂模式在《電工學》教學中的應用[J].教育與教學,2015(28)：177-178.

[4]朱高峰.中國工程教育的現(xiàn)狀和展望[J].清華大學教育研究，2015,31(1)：13-19.

Research and Exploration on a “hybrid” Teaching Pattern of Electrical Engineering Course

SONG Qi-jiang, YIN Li, WU Peng

(College of Mechanical and electrical engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040，China)

Abstract：Aiming at the problems of electrical engineering course in the teaching practice, a “hybrid” teaching pattern was proposed. It contains basic elements of the traditional blending learning mode, also contains “engineering education” mode for practice teaching. The pattern used flipped classroom teaching methods and changed the traditional role of the transformation of teachers and students, and played the subjectivity of students. It increases the learning process of communication and feedback between teachers and students；and the practice of engineering and engineering education was established through the teaching of the whole process. Teaching practice has proved that the reform and exploration has achieved a good teaching effect.

Key Words：electrical engineering；hybrid teaching pattern；flipped classroom；engineering education

基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目2014年度課題“林業(yè)院?！姽W’課程的改革與實踐”(JG2014010597)。

收稿日期：2016-01-09修稿日期：2016-01-26

作者簡介：宋其江(1975-)，男，黑龍江密山縣人，講師，研究方向為電源系統(tǒng)智能故障診斷、分布式系統(tǒng)仿真。

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9719(2016)3-0048-03