宋其江，吴　鹏，尹　力

(东北林业大学　机电工程学院,黑龙江　哈尔滨　150040)



电工学基于“混合式”教学模式的研究与探索

宋其江，吴鹏，尹力

(东北林业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150040)

摘要：针对电工学课程在教学实践中存在的问题，提出了“混合式”的教学模式，它包含传统的混合式教学模式的要素，还含有实践教学的“工程教育”模式。该模式采用了“翻转课堂”式的教学手段，转变老师和学生的传统角色，发挥了学生的主体性，增加了学习过程的交流与反馈；而且把工程教育和工程实践贯穿教学的全过程。教学实践证明这些改革和探索达到了较好的教学效果。

关键词：电工学；混合式教学模式；翻转课堂；工程教育

“电工学”是针对非电类专业开设的一门重要的专业基础课，该课程的内容涉及面广，信息量大，理论性和实践性较强。作为本科教学第一线的老师，深刻体会到传统教学中存在的问题，主要有这样几个方面：1.首先是“内容多、学时少”，这是电工电子学课程面临的首要挑战，包括林业大学在内的很多高校都存在课时被压缩的情况，如何在有限的学时内提高教学的质量和效果，只有改变我们的传统教学模式，寻找能够适应新情况的新教学模式。2.传统教师主导的“灌输式”教学模式，对于学生的学习兴趣和积极性的提高作用有限，表现出老师教的很累，学生学的很厌倦。群体式的大班授课，学生和老师的交流和互动时间太少，不能对学生进行充分、有效的辅导。3.教学内容与生活、工程实践脱节，注重理论知识教学，弱化实践和应用性教学，好多学生会做题、会考试，具备了理论知识，而不知道怎样应用到生活和工程实践中，无法体会实践带来的深刻性和成就感，无法体会电工学课程的先进性和实用性。为了解决这些问题，本文结合我校电工学教学情况，进行了“混合式”教学模式的研究和探索。

传统混合式教学(B-Learning)是传统教学(Face to Face)与网络化教学(E-Learning)优势互补的一种教学模式，是目前高校教学改革的一个重要研究方向[1]。混合式教学模式既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[2]。混合式教学中网络化教学模式通过运用现代信息技术对教学知识内容进行解构，对教学资源进行整合，创造了许多新颖的教学方法和学习模式，例如目前流行的在线课堂的形式：MOOCS(Massive Open Online Courses)、“罕学院”、SPOCS(Small Private Online Courses)，它们通过线上、线下的学习形式，实现了作为主体的学生和作为导师的教授之间教学相长的效果，这些模式实际上都是利用现代信息技术促进了教育教学模式的变革。然而上面这些传统混合式教学模式依然存在“重理论、轻实践”现象，只是体现了掌握学习法的规律。但是人才的培养不仅仅体现在“学会知识”上，还要有动手的实践和创新能力的培养，这是网络教学平台所无法完全胜任的，因此本文提出了新型的“混合式”教学模式，主要思想体现在：借助混合式教学模式完成基本的理论教学内容，同时还要建立“工程教育”模式，把工程教育和工程实践贯穿教学的全过程，建立贴近实践，面向工程的课程建设理念。因此本文提出的“混合式”的教学模式既包含基本的混合式教学模式，还含有实践教学占重要地位的“工程教育”模式。本文基于这种教学理念，采用翻转课堂的教学方式，将这种新型的“混合式”教学模式运用到教学实践中。如图1所示为混合式教学模式的构建框架。下面从两个方面来具体阐述如何实施该模式。

一、翻转课堂，转换角色

翻转课堂(flipped classroom)把传统的教师课堂讲授过程翻转过来，让学习者在课外时间完成针对知识点和概念的自主学习，课堂则变成教师与学生之间互动的场所，主要用于解答疑惑、汇报讨论，从而达到更好的教学效果[3]。目前流行的无论是MOOCS、“罕学院”还是SPOCS，都是现代信息技术下的“翻转课堂”。翻转课堂中教师不再是主角，而是一个学习的引导者，将学生作为主角，充分发挥学生的主观能动性，锻炼学生的自学能力，独立解决问题的能力。翻转课堂意义在于“翻转”让学生自己掌控学习节奏，而且增加了课程学习的广度、延展性和参考性，这样就可以很好地解决前面提到的“内容多、课时少”的问题。翻转课堂另外的好处就是全面提升了课堂的互动，增加了教师和学生之间以及学生与学生之间交流的时间和机会。通过翻转课堂的形式，进行了“混合式”教学模式的实践，如图2所示为课程具体实施的框架。

图1　混合式教学模式的构建框架

图2　课程实施框架

翻转课堂首先是要求学习者在课外时间完成基本知识的自主学习。我校建立了基于超星(尔雅)的本校课程学习中心平台，该平台属于SPOCS在线学习模式。教师可以在学习中心平台上进行课程建设、教学监控、资源共享；学生可以利用平台的各种教育资源自主学习。我们已经在该平台上建立了电工学课程的在线学习平台，基本实现了在线学习的基本功能，如布置作业、批改作业、成绩管理、学习质量评估、在线答疑、题库维护、在线考试。网络上的课程内容主要强调基本概念、基本理论和基本方法，精选理论核心内容，将内容“碎片化”，即按照知识点及其关系进行组织，让学生在有限的时间内集中注意力，学到最经典的核心内容。实践中我们还要求学生可以通过Udacity、Coursera、edX以及我国的爱课程、学堂在线、智慧树、网易云课堂等在线网络平台学习，也可以通过网络上存在的海量知识以及图书等载体进行课外学习，作为本校网络课程学习平台的补充。学生课堂外自主式学习为翻转课堂的下一步内容打下了基础。

在线网络学习平台存在以下问题：1.在线学习由于时空分离，诱惑多，学生注意力难以长期集中，教师不易对学习者的学习行为和学习进度进行及时的监督管理。2.在线评测学生学习效果的测试和完成作业过程中，发现存在学生互相“帮助”或者求助网络上的学习社区进行作弊的行为。3.网络上的答疑、讨论和交流缺乏情感的交流和互动。

面对这些问题必须通过传统课堂教学活动进行弥补。课堂上教师们能有更多的时间与学生进行讨论、答疑解惑，引导学生积极思考，主动学习。实际上解放了传统课堂教学模式，一方面增加了老师和学生反馈交流的时间，另一方面为开展探究性、实践性、创新性的教学活动，如技能实训、工程项目训练和创新设计，提供了时间保证。课堂教学采用如下形式进行：

1.问题讨论。讨论内容包括知识点和练习题的解题思路、解题方法和答案，深化对知识点的掌握。可以采用多种讨论形式，如(1)讨论以学生提出问题，组织学生讨论为主，最后教师补充总结问题为辅。(2)针对各个知识点分组讨论，让优秀学生到讲台来进行讲解。平均来说，每节课的讨论内容都可以包含10个左右知识点，基本涵盖教学任务中的重要知识点。讨论时间大约占总课时的40%-50%左右。

2.答疑辅导。针对个别学生进行答疑，关注不同学习能力的学生，使差生不被落在后面太远。每节课的答疑时间大约占总课时的20%-30%左右。

3.实验教学。电工学是实验性很强的课程，理论知识往往是抽象的，实验可以形象地加深对理论知识的理解。除了基本的实验教学以外，(1)实践中还进行了课堂上的演示性实验，形式为课堂上采用摄像头拍摄实验操作，视频实时投影到大屏幕，演示项目有常用的电工电子仪器、仪表的使用、PLC控制电动机正反转，电动机的变频器调速，步进电机的单片机调速控制等等。这些演示性实验尽可能地反映本学科的新理念、新技术和新成果，开阔学生的视野。(2)根据电工学课程内容，可以利用EDA软件进行课堂仿真演示，我们建立了mutisilm仿真演示程序库，并提供给学生进行仿真实验，辅助进行电路的分析与设计。这些演示性实验让学生在课堂中就能感受到实验带来的直观效果，激发学习兴趣，激励了学生学习的积极性与创造性，提高了课堂的生动性。实验大约占总课时的20%-30%左右

4.汇报展示。在工程实践教育模式中，学生在老师指导下完成了项目，需要在课堂上进行汇报、答辩、作品展示。在课堂上由学生亲自动手将理论应用到实践，展示了一件件鲜活的作品，增加了实践的成就感，而且提高了课程学习的兴趣和积极性，考核的分数计入平时成绩。

二、立足实践，创新创业

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出了一项重大教育教学改革计划即卓越工程师教育培养计划(简称“卓越计划”)。“卓越计划”是我国高等工程教育主动服务新时期国家发展战略的重要举措，提出了高等教育要深化教学改革，加大教学投入，支持学生参与科学研究，强化实践教学环节，目的是提高人才培养水平，创新人才培养模式，近年来英美等国实行的“专业认证制度”作为保证高等工程教育质量，实现工程教育水平和职业资格相互认可的重要措施，受到了越来越多的关注，我国也在逐渐推进这一制度。

无论是卓越计划，还是专业认证制度都把实践教学放到重要的位置。实践教学可以培养学生操作技能；培养动手能力强的应用型人才；培养具有研究能力的创新型人才，反过来这也实现了“做”中学的良性循环模式，学生为了解决问题有时会主动回到课本上寻找答案，深化理论知识的掌握，激发学生的继续学习的兴趣。如何开展工程教育实践呢？各高校也开展了一系列卓有成效的改革，最引人注目的是CDIO(构思Conceive、设计Design、实施Implement、运行Operate)、基于问题式学习PBL (Problem Based Learning)和基于项目式学习(Project Based Learning)的教学模式改革[4]。这些概念是从国外引进的，有很强的先进性，但在本土化的过程中也有许多问题需要解决。

基于以上工程教育理念，我们把工程教育和工程实践贯穿教学的全过程，建立了实践教学占重要地位的工程教育模式，开展贴近生产实践，面向工程的基于项目的实训。实训教学要从三个层次进行培养：认知与技能型即操作动手能力培养；综合设计型即工程师素质培养；应用研究型即研究能力、创新意识培养。在每个层次上开展了一系列的活动：

第一层次组织开展了基本操作技能的训练。例如开展了元器件的识别与检测项目，通过该项目学生认识了基本的电阻、电容、电感、二极管和三极管等器件的选择和检测技术，学会了常见工具、仪器仪表的使用，还有基本的元器件焊接技术；开展了三相照明用电线路安装项目使学生认识了空气断路器，漏电保护器的使用和安装。通过这些项目训练，培养了实践技能和动手能力。

第二层次组织开展了工程师从工业产品设计到实施流程的项目训练，强调了工业化产品的成本和效能概念。例如进行了声光延时控制灯的设计与实践，可调光LED照明灯设计与实现等项目训练。这样的项目往往贴近生活，解决了生活中实际问题。在教学实践中，许多学生能够根据项目要求，从查资料、选择元器件、构思实验步骤，再到调试电路，直到项目的完成，均独立进行。最后老师负责验收，成绩计入平时考核成绩。这样的实训项目增强了学生动手实践的兴趣，学生完成有一定深度和工作量的设计型实训项目后，很有成就感，而且收获很大。

第三层次组织开展了课赛结合、参与科研项目的研究活动。这些活动往往面向学有余力、程度好的学生，鼓励和指导学生参加各种电子竞赛、大学生创新项目。例如通过指导学生参加全国大学生电子设计竞赛、飞思卡尔智能车竞赛、“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛等电子竞赛，深刻体会到学生开阔了视野，扩展了知识的广度和深度，了解和掌握一些其他知识和技术，如单片机、可编程控制器、计算机仿真等。在指导和完成国家级大学生创新项目“一种新型的电动辅助爬楼车”过程中，体会到这是一种创新性实践活动，培养学生一种科学研究的能力，团队合作的能力。学生感受前沿科技的发展，撰写科技论文和专利培养了一定的学术能力。这些实践活动使学生在以后的就业和创业中有了更强的竞争力。

通过上面这两方面的教学实践，体现了“混合式”的教学模式思想，由于该模式混合了两种最有发展前途的教育模式，并且通过“翻转课堂”的教学手段，实现了该教学模式，能够一定程度上解决当前电工学课程教学中存在的问题。在教学实践中需要继续对这一摸索进行不断的改革和探索，期望达到更好的教学效果。

(责任编辑：梁京章)

参考文献：

[1]张其亮，王爱春.基于“翻转课堂”的新型混合教学模式研究[J].现代教育技术，2014(4):27-32.

[2]何克抗.从Blending Learning看教育技术理论的新发展(上，下)[J].电化教育研究，2004(3，4):1-6.

[3]孙辉,王蕊.翻转课堂模式在《电工学》教学中的应用[J].教育与教学,2015(28)：177-178.

[4]朱高峰.中国工程教育的现状和展望[J].清华大学教育研究，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

基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目2014年度课题“林业院校‘电工学’课程的改革与实践”(JG2014010597)。

收稿日期：2016-01-09修稿日期：2016-01-26

作者简介：宋其江(1975-)，男，黑龙江密山县人，讲师，研究方向为电源系统智能故障诊断、分布式系统仿真。

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1671-9719(2016)3-0048-03