李飛　李振興　李咸善　趙平　李世春

[摘 要]隨著教育部大力支持和推動教育教學(xué)改革，線上線下教學(xué)模式融合不斷深入。文章結(jié)合電氣工程專業(yè)工程教育專業(yè)認證的要求，利用“學(xué)堂在線”云平臺，實現(xiàn)電氣專業(yè)課程線上教學(xué)與線下導(dǎo)、督、助學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方案，并依托學(xué)院電力系統(tǒng)動態(tài)—數(shù)字聯(lián)合仿真實驗平臺，將理論與實操結(jié)合，形成一種線下實操和理論學(xué)習(xí)相互督進的教學(xué)方法，同時開展線下學(xué)生創(chuàng)新型實驗設(shè)計與驗證，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，最后將在線課堂自主學(xué)習(xí)、線上互動、線下實驗操作等的完成情況納入考核指標。

[關(guān)鍵詞]云平臺;線上教學(xué);線下實操;實驗驗證;考核

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）05-0069-04

結(jié)合電氣專業(yè)工程教育專業(yè)認證的要求[1-2]，各高校正大力開展課程教學(xué)模式創(chuàng)新和人才培養(yǎng)模式改革。傳統(tǒng)的電氣專業(yè)課程教學(xué)模式以講授為主，以習(xí)題和答疑為輔，對學(xué)生進行知識灌輸，學(xué)生的積極性沒有得到充分的調(diào)動。傳統(tǒng)的課程考核內(nèi)容主要包括課堂考勤及課堂表現(xiàn)（30%）、課程作業(yè)（20%）、課程考試（50%）等[3]，這種單一的考核方式無法反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及對知識的掌握程度，且缺乏對于學(xué)習(xí)過程的考核及教學(xué)評價。

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷應(yīng)用到專業(yè)課程教學(xué)中，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和教育的融合促進了在線教學(xué)的發(fā)展，并推進了在線教學(xué)資源的開發(fā)與共享。結(jié)合傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，線上線下互動的混合式教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性[5-6]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，混合式教學(xué)已經(jīng)逐步貫穿高校課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)[7-8]。但融合網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的培養(yǎng)結(jié)構(gòu)還不能滿足電氣行業(yè)的人才需求[9]。

依托教育部大力支持和推動深化教育教學(xué)改革的契機，項目式教學(xué)、行動導(dǎo)向教學(xué)、理實一體化教學(xué)等新的教學(xué)模式在高校中得到推廣和應(yīng)用[10]。教學(xué)過程將對不同層次的學(xué)生采取不同方式的教學(xué)，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這有利于學(xué)生更好地理解理論知識，了解專業(yè)發(fā)展。可見，對電氣專業(yè)課程進行在線課程教學(xué)設(shè)計與研究具有重要意義[11]。

在此背景下，本文首先結(jié)合學(xué)堂云平臺，設(shè)計了適應(yīng)電氣專業(yè)課程的課前、課中、課后“導(dǎo)、督、助”教學(xué)方案;然后立足于實際問題或工程案例，依托電氣專業(yè)課程實驗的特點以及豐富的實驗教學(xué)平臺的功能優(yōu)勢，開發(fā)融合線下實驗和創(chuàng)新提升的電氣專業(yè)課程教學(xué)模式;最后基于培養(yǎng)新型工程人才的目的，研究構(gòu)建融合“導(dǎo)、督、助”全過程的多元指標綜合考評體系。

一、結(jié)合云平臺的“導(dǎo)、督、助”教學(xué)方案的設(shè)計

傳統(tǒng)教學(xué)主要是靠教師口頭講解和板書來傳授知識，一方面板書往往會占用大量的課堂時間，影響教學(xué)的效果;另一方面由于教師與學(xué)生之間缺乏互動，導(dǎo)致學(xué)生長期處于被動接受知識的狀態(tài)，很容易束縛學(xué)生的思維，進而影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。而電氣專業(yè)的課程一般是利用數(shù)學(xué)和物理方法對實際電氣工程問題進行建模和分析，從而獲得對復(fù)雜問題的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。因此，考慮結(jié)合在線云平臺資源，減少教師的板書時間，本文提出了以教師指導(dǎo)為主導(dǎo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主體的“導(dǎo)、督、助”在線教學(xué)模式，其基本方案如圖1所示，其主要內(nèi)容包括以下幾方面。

1.課前預(yù)習(xí)案

（1）教師針對重難點制作自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，并將知識點錄制成慕課視頻，幫助學(xué)生查找相關(guān)視頻及學(xué)習(xí)資料并發(fā)布到學(xué)堂在線云平臺。

（2）學(xué)生提前看教材、課件和慕課視頻完成自學(xué)，通過同學(xué)之間的交流、合作解決部分疑難問題，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)及在線測試。

（3）教師即時了解和掌握學(xué)生在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并記錄下來作為課程考核中平時成績的依據(jù)，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)主要包括學(xué)生登陸平臺時間、學(xué)習(xí)時長、在線測驗完成情況、學(xué)生討論區(qū)的互動情況等。

（4）根據(jù)在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及自主學(xué)習(xí)任務(wù)單的完成情況，教師及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題與困惑，并持續(xù)改進課堂教學(xué)方案。

2.課中探究案

（1）教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧慕課視頻中的關(guān)鍵知識點及重難點，集中講解一份比較有代表性的自主學(xué)習(xí)任務(wù)單。

（2）進入“深入探究”與“鞏固提高”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分組合作完成任務(wù)、相互展示交流，針對學(xué)生在學(xué)堂云平臺上的留言和彈幕，結(jié)合教案重難點知識點構(gòu)建互動內(nèi)容，并針對問題進行面對面交流，讓學(xué)生完成知識的內(nèi)化吸收。

（3）在設(shè)計實驗部分時，利用經(jīng)典實驗案例內(nèi)容配合基本原理進行講解，使理論與實驗銜接得更加緊密。

（4）教師著眼于提高學(xué)生對實際電氣工程領(lǐng)域的認知和實操能力，錄制并查找相關(guān)實操視頻。

（5）學(xué)生結(jié)合視頻與理論知識完成實驗驗證。

（6）教師與學(xué)生交流實驗心得與實驗過程中存在的問題。

3.課后鞏固拓展案

（1）學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到難點時可反復(fù)查看教學(xué)課件、案例和慕課教學(xué)視頻等參考資料，對于無法解決的問題師生可通過云平臺互動交流功能獲取解決方案。

（2）考慮到慕課視頻短小精悍的特點，結(jié)合教學(xué)實際情況，教師可制作與主題相關(guān)的微視頻，增加拓展延伸部分，開拓專業(yè)領(lǐng)域視野，幫助學(xué)生形成專業(yè)課程知識體系。

（3）學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生可通過云平臺學(xué)習(xí)系統(tǒng)查看本次課程學(xué)習(xí)的系統(tǒng)評價情況和教師的點評內(nèi)容。

二、線下實驗+創(chuàng)新提升電氣專業(yè)課程教學(xué)模式開發(fā)

根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)認證的要求，結(jié)合電氣專業(yè)課程教學(xué)的特點，在教學(xué)過程中，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并進一步引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新思維。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，需要結(jié)合學(xué)生自身特點，完成自我定位、自我評價、自我監(jiān)督、自我反思等工作。

在創(chuàng)新實驗教學(xué)理念的引導(dǎo)下，云平臺的引入實破了原有教學(xué)平臺的瓶頸，它要求教與學(xué)的活動協(xié)同進行，并貫穿于整個教學(xué)過程。融合云平臺的創(chuàng)新實驗教學(xué)過程可以用圖2所示的流程來說明。從教師層面來說，一是根據(jù)實驗內(nèi)容，編制導(dǎo)學(xué)課件，制作慕課視頻;二是針對云平臺中學(xué)生提出的問題，完成指導(dǎo)和答疑;三是實驗項目指導(dǎo)工作，做好學(xué)習(xí)測評和報告評價反饋。從學(xué)生層面來說，一是觀看慕課視頻，充分查閱資料，做好課前預(yù)習(xí)和在線學(xué)習(xí)筆記;二是按照知識技能水平、學(xué)業(yè)規(guī)劃等因素成立協(xié)同學(xué)習(xí)小組，并在云平臺中構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)討論組，開展自主學(xué)習(xí)。

按照電氣工程專業(yè)工程教育質(zhì)量認證的要求，研究融合云平臺的電氣專業(yè)課程驗證性實驗教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變教育理念，從“以教師為中心”到“以學(xué)生為中心”。教師通過對學(xué)生進行啟發(fā)式、引導(dǎo)式、探究式實驗教學(xué)指導(dǎo)，讓學(xué)生參與課程實驗的全過程。在實驗過程中，學(xué)生從最基礎(chǔ)的課程驗證性實驗出發(fā)，結(jié)合本專業(yè)對卓越拔尖人才培養(yǎng)模式的需求，利用開放式虛實結(jié)合實驗平臺，逐步過渡到具有“實踐性、可行性和發(fā)展性”特點的研究創(chuàng)新型實驗設(shè)計。在開放性實驗管理上，對同一個實驗項目開展真實實驗與虛擬仿真實驗的對比。虛擬仿真實驗通過模擬真實實驗環(huán)境，可以避免因設(shè)備誤操作帶來的安全問題，利用虛擬實驗系統(tǒng)開放性特點，實驗人員可通過調(diào)節(jié)某些系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)備的運行狀態(tài)，完成創(chuàng)新型實驗方案的設(shè)計;而真實實驗可以對虛擬實驗過程進一步驗證，并能反映設(shè)備的物理規(guī)律，通過實驗結(jié)果的對比與分析，得出實驗結(jié)論，具體實驗教學(xué)模式如圖3所示。

三峽大學(xué)電力系統(tǒng)動態(tài)—數(shù)字聯(lián)合仿真實驗平臺為創(chuàng)新型實驗教學(xué)創(chuàng)造了條件[12]，平臺主要包括電力系統(tǒng)動模平臺、電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真平臺（RTDS）及電力電氣分析綜合軟件平臺（ETAP）三大系統(tǒng)，各實驗室對實驗驗證過程中的側(cè)重點都不一樣。電力系統(tǒng)動模平臺側(cè)重于電力系統(tǒng)的物理模擬，提供了最為真實的實驗環(huán)境，但是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓撲結(jié)構(gòu)受到實際物理設(shè)備的限制;RTDS實驗室作為電力系統(tǒng)的數(shù)字模擬，具有用戶自定義的網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建功能，計算側(cè)重于電磁仿真，同時可以接收外部信號的開入開出以及信息交流;ETAP實驗室側(cè)重于工程實際，模型和算法都與實際工程接軌，是一種近似的、離線的電力系統(tǒng)解決方案。針對某一個具體的實驗項目，在形成完整實驗理論（包括專題研究、建模、算法分析、結(jié)果分析、結(jié)論等）的基礎(chǔ)上，開展模型實驗驗證，并利用三大平臺的協(xié)調(diào)和配合，可實現(xiàn)認知實驗、綜合性實驗及創(chuàng)新型實驗的設(shè)計與開發(fā)的要求，具體架構(gòu)如圖4所示。

三、融合在線課堂和線下互動、實驗操作的多元指標考核構(gòu)建

對于電氣專業(yè)課程，很多知識和技能都可以應(yīng)用在未來的實際工作中。實驗場景促使學(xué)生將學(xué)習(xí)過的知識和技能同工作實際聯(lián)系在一起，以激發(fā)他們解決實際問題的能力。因此，在對學(xué)生進行考核時，教師要關(guān)注學(xué)生在團隊中完成的工作量，考查學(xué)生對知識的領(lǐng)悟與運用能力，對基本設(shè)備的操作是否熟練規(guī)范，學(xué)生能否提出延展性的問題等。在課程結(jié)束后應(yīng)增加答辯環(huán)節(jié)，對學(xué)生的課程掌握情況進行摸底，同時考查學(xué)生能否清晰地表達課程學(xué)習(xí)中各個環(huán)節(jié)的具體情況，包括出現(xiàn)的問題、解決方案和思路等。

針對傳統(tǒng)課程考核方式的弊端，構(gòu)建融合在線課堂和線下互動、實驗操作的多元指標考核評價體系，體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。此考核評價體系建立的目標主要是提高學(xué)生掌握專業(yè)技能的能力和技術(shù)應(yīng)用能力，提高學(xué)生的理論分析能力。

評價體系內(nèi)容主要包括云平臺學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、實驗過程、課堂互動環(huán)節(jié)、階段性考評及期末考評等，平時成績主要包含在線學(xué)習(xí)進度、課堂測驗及留言反饋情況、線下課堂表現(xiàn)（出勤、互動、實驗預(yù)習(xí)報告完成情況、理論知識、實驗答辯等）和實驗過程（實驗操作過程、結(jié)果及報告完成情況），考試成績主要體現(xiàn)為期末筆試成績。其中，云平臺記錄了學(xué)生在線學(xué)習(xí)的過程，通過匯總學(xué)生交流和互動文檔、實驗學(xué)習(xí)過程文檔、實驗報告文檔等，形成云平臺文檔資料庫，可以方便教師查閱教學(xué)資料，并作為教師進行教學(xué)反思和持續(xù)改進的依據(jù)。

四、應(yīng)用及推廣價值

根據(jù)電氣專業(yè)課程教學(xué)目標，在“學(xué)堂在線”云平臺、實驗平臺融入教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，研究融合線上云平臺和線下實操的電氣專業(yè)課程在線教學(xué)模式設(shè)計與開發(fā)，其應(yīng)用和推廣價值主要有以下幾方面。

1.激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實驗設(shè)計、引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新型實驗，提升專業(yè)技能、語言表達能力、團隊協(xié)作能力等綜合能力。

2.以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生的主動性與創(chuàng)造性，同時教師可以通過這種全新的互動教學(xué)機制反思教學(xué)過程，提高教學(xué)水平。

3.在提升學(xué)生的動手能力、分析和解決問題能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，在專業(yè)認證的背景下，可進一步提升學(xué)生對融合跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)問題的分析和研究能力，實現(xiàn)知識成果的轉(zhuǎn)化，促進信息技術(shù)與教育的融合創(chuàng)新發(fā)展。

4.回應(yīng)了《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”戰(zhàn)略方案，研究融合在線云平臺和線下實操的課程在線教學(xué)模式，可應(yīng)用到國內(nèi)工程教育領(lǐng)域，也能為相關(guān)工科專業(yè)課程在線教學(xué)提供參考。

五、結(jié)論

文章結(jié)合學(xué)堂云平臺，首先設(shè)計了適應(yīng)電氣專業(yè)課程的課前、課中、課后“導(dǎo)、督、助”教學(xué)方案，豐富了電氣專業(yè)課程教學(xué)過程;其次，依托電力系統(tǒng)動態(tài)—數(shù)字聯(lián)合仿真實驗平臺，根據(jù)創(chuàng)新實驗教學(xué)理念，開發(fā)了一種線下實操和理論學(xué)習(xí)相互督進的教學(xué)模式，可激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣;最后針對傳統(tǒng)課程考核方式的弊端，構(gòu)建了融合在線課堂和線下互動、實驗操作的多元指標考核評價體系。接下來將進一步研究各教學(xué)環(huán)節(jié)的組織優(yōu)化，并利用大數(shù)據(jù)平臺完成教學(xué)模式的持續(xù)改進。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 熊怡.提高工程教育質(zhì)量推進工程教育專業(yè)認證：2013年電氣工程學(xué)院院（校）長論壇會議觀點輯要[J].中國電力教育，2013（27）：22-27.

[2] 楊奕，劉偉，賀曉蓉.面向工程教育專業(yè)認證的電氣卓越工程師培養(yǎng)模式研究[J].實驗技術(shù)與管理，2017（3）：16-19，31.

[3] 徐天宏.一體化教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式對《工廠電氣控制及PLC》課程的對比研究[J].時代教育，2015（18）：47.

[4] 吳軍，涂光瑜，羅毅.電氣工程類課程網(wǎng)絡(luò)遠程教育模式及技術(shù)實現(xiàn)研究[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2002（1）：83-86.

[5] 朱志瑩，萬琦，柏楊，等.“電機學(xué)”課程混合式教學(xué)改革實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2018（6）：50-53.

[6] Yan Zhi， Guihua Yang. Research and Practice of Mixed Teaching in the Course of Electrical Engineering and Electronics. 2019（11）：1-5.

[7] 華馳，顧曉燕.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的實驗實訓(xùn)教學(xué)體系設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2016（3）：172-176.

[8] 戴瑞，宋天華.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的電氣控制及PLC混合式教學(xué)模式研究[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（上旬刊），2020（1）：36-37.

[9] 欒廣宇，李琳，李愛傳.利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電氣工程創(chuàng)新型人才教學(xué)模式探索[J].黑龍江科技信息，2017（17）：74.

[10] 拜亞萌，張宏.“理實一體化”教學(xué)模式下VR情境化學(xué)習(xí)策略研究[J].教育現(xiàn)代化，2019（55）：270-272.

[11] 魯明芳，陳大偉.電氣工程實踐課程在線教學(xué)模式改革研究[J].大學(xué)教育，2017（2）：50-51.

[12] 三峽大學(xué)電氣工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心[J].實驗技術(shù)與管理，2018（11）：284.

[責任編輯：陳 明]