劉力斌，陳 靜

（廣東工業(yè)大學物理與光電工程學院 廣東 廣州 510000）

近些年隨著國家對高等教育的不斷重視[1]，加上“互聯網+”[2]、5G通訊、VR虛擬仿真[3]等技術的不斷發(fā)展更新，課程的改革與創(chuàng)新獲得大量的新成果[4]。新一代的大學生對互聯網適應程度非常高，是移動互聯網的原住民，對電工與電子技術的新知識、新技術需求日益增加[5]。電工技術在核聚變、磁流體發(fā)電、太陽能與風力發(fā)電、磁浮列車、磁流體船舶推進與超導電工等領域獲得了長足的發(fā)展。一方面，前沿電子信息技術領域發(fā)展迅猛，新技術、新理念層出不窮，僅僅依靠教師課堂講授的傳統(tǒng)教學方式顯然已不能滿足全面培養(yǎng)人才，增強學生自學能力，提高學生綜合素質的新需要；另一方面，一個教師面對上百個學生的大課堂授課模式，很難滿足每個學生個體的不同需求。如何改革課程授課模式，有效地服務大多數學生的需求，是一個既艱巨又長期的重大課題。

為了解決以上基本需求，我們改革授課方式，通過參考BOPPPS 教學模式，將其應用范圍從課內擴展到課外。精選課程團隊所創(chuàng)作的線上課程中的部分內容作為課程導入部分，讓學生提前進行自主學習，將課程中的重點、難點內容放在線下課堂中講述，保證授課質量[6]。將傳統(tǒng)BOPPPS 教學模式中的前測、參與學習、后測放在課題授課過程外[7]，結論部分可放在教師個人維護的公眾號的每周總結中。

教學手段增加了在線課程、雨課堂、公眾號、VR 虛擬仿真實驗設備等新工具，從課前、課中、課后等不同時段，提供給學生各種學習資源，以滿足大多數學生的學習需求?？己嗽u價方式采用線上課程考核、課堂小節(jié)測驗、每個章節(jié)學完后進行的章測試、翻轉課堂表現、期末閉卷考試等多維度來進行，強調全過程、多種類、多層次、多目標的考核方式[8]。

1 學情分析

“電工與電子技術”課程為普通高等院校非電類工科專業(yè)本科學生必修的一門專業(yè)基礎課[9]。一般開設時間為學生的第3 或第4 學期，不同專業(yè)所設學分也略微不同。有的專業(yè)設置該課程為2 學分，理論授課為32 學時，例如給排水、化工等專業(yè)，所學內容為基礎電路知識。有的專業(yè)設置該課程為3 學分，理論授課為48 學時，例如材能專業(yè)，所學內容為電路加電工基礎知識。有的專業(yè)雖然也是3 學分，48 學時，例如計算機專業(yè)的學生，但所學內容為電路加模擬電路的知識。還有一種情況是機電專業(yè)的學生，分為兩個學期學習，總學分達到5.5 分，學時達到88，所學內容為電路加電工加模擬電路和數字電路。針對不同的專業(yè)需求，在授課過程中應適當調整課程講授知識點的內容和深度。不同專業(yè)的學生也應該針對其專業(yè)特點和后續(xù)課程，有相應的教學側重點，例如教授計算機學院的學生可適當增加使用仿真軟件求解電路的案例。在授課過程中介紹通過使用Multisim 仿真軟件，模擬電路的實際運行情況，萬用表、示波器等虛擬儀器的使用，立創(chuàng)EDA 仿真電路等仿真軟件。機電專業(yè)的學生可適當加入工程實踐操作的案例，比如通過VR 仿真實現雙控開關電路的接線、雙速電機的虛擬仿真接線、正反轉控制、點控電路、互鎖電路接線等。對于化工、材料類專業(yè)的學生，可結合材料加工、成型機械設備中的常見電路，為他們講解其中的電工學原理。

2 教學目標

“電工與電子技術”課程的教學目標既有了解電學概念、電工理論的基礎要求，也有理解、掌握重要公式定理的要求，更有靈活應用電學知識解決生產生活中的實際問題的要求。在教學過程中也包括培養(yǎng)學生分析問題、解決復雜電學工程問題的能力培養(yǎng)目標，還應包括對學生進行工程倫理教育、課程思政的德育目標。教學過程中不僅要傳授知識，還需要將他們培養(yǎng)成具有解決基本電工和電子技術工程問題的專業(yè)人才，同時也應讓他們將來成為國家建設的大國工匠[10]。

“電工與電子技術”課程的教學應將課程教學目標與后續(xù)專業(yè)課程有機融合，例如機械電子專業(yè)的學生可針對其后續(xù)課程——“單片機原理及接口技術”，將一些常見的接口電路引入課程，比如常見的上拉、下拉電阻，引腳狀態(tài)設置，傳感器原理等常見電路知識點。通過引入后續(xù)課程的案例到本課程，作為典型的應用案例。這樣既可以提高課程深度，也可與該專業(yè)的后續(xù)課程保持緊密聯系，提高學生的興趣和對本課程的重視程度。

隨著部分專業(yè)需要通過國家工程認證，作為專業(yè)基礎課，對人才培養(yǎng)的目標也應該明確在課程體系中。例如培養(yǎng)目標要求解決一些工程實踐問題，我們可以在授課內容，相關習題，考試試題中加入實際電工與電子技術在工程中應用的經典案例，使用VR仿真設備等新技術手段，開展體驗式學習。例如講解三相交流電時，我們特意制作了一個雙控燈的VR 實驗。該實驗涉及220V 交流電、空氣開關、按鍵、LED 照明燈等常見電氣設備，一般情況是無法在課堂中開展實驗的。通過VR 虛擬仿真技術，我們可以將真實的接線場景帶入課堂，讓學生有機會親手接通一個仿真照明電路，點亮一盞燈。

3 教學設計

教學模式主要參考BOPPPS 方法，可根據不同的授課對象合理調整教學內容來設計課程的教學過程。BOPPPS教學模式是一種以教育目標為導向，以學生為中心的新型教學模式，它強調關注學生學會了什么。BOPPPS 的名稱來源于英語單詞在教學模式的六個教學環(huán)節(jié)中的初始組合，包括六個教學環(huán)節(jié)：課程導入、學習目標、預評估、參與式學習、后評估和總結。

第一步為課程導入（Bridge-in）。常見的課程導入為講課開始時為教學主題做鋪墊，我們將它的部分內容設置在正式上課前，通過雨課堂布置給學生，可以讓他們在課前學習在線課程中的指定章節(jié)，學生通過學習在線課程掌握部分基礎知識點。例如電學基礎概念、簡單電路求解、電阻串并聯簡化等。進入課堂后，適當加入其他輔助資源，例如動畫視頻、微信公眾號、電子元器件、經典應用電路等，制成授課內容的導入視頻，這樣能明確地引出授課主題。

第二步明確教學目標（Objective）。這里面包含了知識學習目標和能力培養(yǎng)目標，如何讓學生在學好知識的過程中同時培養(yǎng)他們的能力？這里面的關鍵方法是將思政元素融入課程教學中，不僅教書還要育人。合理應用多種教學模式，比如拓展內容采用翻轉課堂教學，達到培養(yǎng)學生綜合能力的效果。讓學生在準備調研報告的過程中學會分析電路、查國家標準、設計電路，讓他們在講述的過程中培養(yǎng)表達能力，提高收集資料、歸納總結、自主學習的能力。

第三步通過課前測驗題了解學生的知識掌握程度（Pre-assessment）。接下來適當調整教學內容和進度，將難點和重點內容挑選出來，有針對性地加強講授。在線課程的內容較簡單，學習難度不大，可通過在線課程的視頻中設置彈題，作為前測題考核學生，結合在線課程小測實現課程前測。也可使用雨課堂，制作單選題、多選題、填空題等，在開始講授前測試學習進度，了解學生的掌握程度。

第四步吸引學生參與學習（Participatory Learning）。在講述清楚重點公式之后根據本次課的授課目標應選取合適的例題，留一部分時間讓學生親自動手計算例題，學與習相結合，也可利用雨課堂設計單選題、多選題，主觀題等針對新學的知識點進行測試，看看學生對知識點的掌握程度。雨課堂有即時查看學生答題情況的功能，可以現場分析、講解答案。讓學生講解課后練習題也是一種很好的參與學習模式，不僅可以提高講題效率，學生也可以復習前面所學的知識點。

第五步課后檢測（Post-assessment），針對重點內容依靠例題反復進行訓練，講完原理、公式后，還需要配合后測題及時檢查學生的學習效果，也可采取讓學生提問、章節(jié)小測驗、課后做習題、仿真實驗操作演示、主題匯報等方式來進行。根據學生對知識掌握的程度，適當調整教學內容和教學進度。另外也可以采取辯論，相互評分，討論等方式來測試學生的掌握程度。

最后推導出結論（Summary）?？偨Y的目的在于通過歸納本節(jié)課的知識點和理清知識脈絡，進一步加深學生的印象，可以直接在課堂上直接給出本節(jié)結論，也可以利用教師個人公眾號寫出每次授課總結。一方面可以不斷提升教師的教學水平，另一方面也方便學生隨時查閱相關章節(jié)的難點、重點。在下次上課時，將上節(jié)課的結論引出，起到承前啟后的作用，加強對重點知識重復記憶。

4 教學實施

接下來以“電工與電子技術”第五章的三相交流電為例，介紹課程的具體實施情況。該章應用場景豐富，實際案例多樣，授課時可結合課室照明電路、家用電器、插座等用電設備引出三相交流電的基本概念。通過介紹三相交流電的發(fā)展歷史，重點人物傳記，引出三相交流電的優(yōu)缺點。提供三相交流電的工作原理視頻，加深學生對三相交流電的感性認識。

課前可以推薦學生學習在線課程，學習三相交流電的基礎知識，提前展開課程導入（Bridge-in）的第一部分。進入課堂后可以使用三相異步電機作為導入例子的第二部分。讓學生了解三相電路的基本組成，實現大功率電能遠距離傳輸的常用方法。

根據已確立的教學目標（Objective），了解三相交流電的產生原理，掌握相電壓、線電壓的基本概念和相互之間大小和相位的關系，理解負載星型接法和三角形接法的不同之處。通過國家電網的例子，介紹我國最新特高壓1100KV 交流、±800KV 直流送電的先進性，增加學生們的民族自豪感。通過該例了解三相電路的優(yōu)缺點，實施課程思政。提出思考問題：為什么各個國家的電網有不同的頻率和電壓幅值？使用什么技術可降低傳輸能耗、降低用電風險，以提高學生的興趣。

通過觀看三相電路發(fā)電模型動畫，提出思考問題：為什么要用三相電，什么情況下可以省掉中線，起到哪些作用？中間穿插復習一下第四章中交流電的三要素、表示法等基本概念，起到承前啟后相互融合的效果。通過雨課堂設置單選題、簡答題等針對所要掌握的知識點設計題目，從而進行課程前測（Pre-assessment）。

三相交流電采用星形接法時如何接線，此情況下相電壓與線電壓的概念有何不同，之后通過相量法結合相量圖來介紹它們兩者之間的關系。提出討論問題：什么場景適合星形接法，什么場景需要三角形接法？讓學生在討論過程中參與學習，完成BOPPPS 教學中的參與學習（Participatory Learning）。

介紹工程中交流電的不同端線的不同描述方法，提出思考問題：俗稱的火線、零線、地線、端線、中線、花線等各代表什么端線？開展一個VR 實驗的演示實驗，該實驗在現實中需要對強電進行操作，而引入VR 實驗后可以在虛擬環(huán)境中實現照明電路雙控開關燈的連線操作。結合負載不對稱時的星形接法的例題講解實際生活中的用電情況，例如零線斷路導致家電燒毀，如何有效預防和設計電路。通過考核學生完成實驗的情況，進行課程后測（Postassessment）。

課程最后進行總結（Summary），通過對比三相異步式電機采用星形和三角形的連接方式，分別介紹負載的兩種不同的連接方式，不同連接方式下的差異性，優(yōu)缺點。重點介紹對稱負載的三角形接法，為第七章三相異步式電動機的教學做準備，做到課程中的前后知識點有效融會貫通。

5 考核評價

課程考核方式注重對學生的學習過程考核，避免學生采用臨時突擊的學習方式，不采用僅以期末考試確定分數的方法。我們在考核內容設計上包括以下幾項：學習在線課程，以提高他們的自學能力；課堂考勤，培養(yǎng)學生良好的學習習慣；課中小測，及時掌握學生的學情；課后作業(yè)，讓學生不僅能懂還要會用；章測試，發(fā)現學生的不足之處，進行查漏補缺；翻轉課堂探究式學習，將實際電路與電學理論緊密結合；期末閉卷考試，最傳統(tǒng)的方式來檢驗學生的學習效果。

考核方式多種多樣，但是分數應做到公平公正，有據可查，分數透明。例如網課成績可將后臺數據導出分享給學生，雨課堂考勤記錄，答題得分等信息均可公布出來。讓學生知道自己的每一項成績，針對不足之處有的放矢，有效地提高課程分數。

6 教學成效

通過近兩年的教學改革和實踐，根據每次結課調查數據，發(fā)現學生整體對課程滿意度大幅提高，教師的評教分數也不斷提高。近幾屆學生參加全校統(tǒng)考，平均分、及格率、高分率均有較大提高，具體比較參數可見表1。另外學生們通過電工與電子技術課程的學習，能夠有效掌握大多數生活中常見的基本電路，做到學以致用。部分學生參加全國各類電子設計競賽均獲得了比較好的比賽成績，這也是一個很好的學習效果的反映。

表1 實施教改班級前后對比

7 結論

“電工與電子技術”課程從課前、課中、課后多維度，結合在線課程、雨課堂、公眾號等多種學習資源，為學生提供了大量的學習資源，極大地提高他們的學習效率，培養(yǎng)了他們的自學能力。線上課程學習內容與線下課堂講授內容有一部分重疊，如何合理選擇，如何有效將兩者有機融合還有很大的探索空間。

接下來應繼續(xù)調整線上和線下授課內容，增加課程內涵和外延是一個非常緊迫和關鍵的任務。各種資源雖然數量很多，如何進行優(yōu)選，提供給學生卻是一個難題。BOPPPS 教學模式的優(yōu)點很多，能大幅提高教學效果和人才培養(yǎng)水平，難點在于如何擴大實施范圍。如何調動學生對本課程的學習積極性也是需要面對的一個重點問題。