梁 兴 陈 实 江俊飞

（南昌工程学院，江西 南昌 330099）

《水力机组故障诊断》是我校动力工程领域研究生培养的重要方向课程之一，它主要讲述水力机组故障检测方法及信号分析、水力机组故障机理及其外在表现形式、常见故障诊断方法等，具有课程内容涵盖面广、相关概念抽象化强、知识应用要求高等特点，是一门与工程实际联系紧密的课程。但受其自身特点影响，也是一门相对难上难学的课程，亟待对教学方法进行深入研究。为此，教学团队以案例教学为引领，在授课内容优化、网络平台建设、课堂交流设计、课程考核等4 个方面为基础进行翻转课堂教学法的实践。

一、翻转课堂教学法的发展及实施观点

翻转课堂教学法提倡将传统的“课堂学习-课下复习及做作业”转变成“课下学习-课堂复习”，这种“先学后教”的教学理念，在国内外教育界引起了广泛的关注与实践。2000年，Maureen J.Lage 等提出“翻转课堂”概念，2007 年，Jon Bergmann 等首次将授课视频发布在互联网上，并引导学生在课下预习，取得了较好的教学效果，并在2011 年被评为影响课堂教学的重大技术改革。我国自2011 年引入翻转课堂教学法以来，在中小学、高职高专、高校等院校也到了广泛的实践。譬如：王力争等将翻转课堂理念分解成“课前先学”、“课中后教”和“课后助学”等3 个步骤，对中学课堂进行了结构化变革探索。余丽霞等针对高职英语教学，建立了“课前学生协作、课中师生交互、课堂实践巩固及师生实时评价”的翻转课堂教学模式，提升了学生的自学能力。刘亚等针对《化工原理》课程，以微视频授课为基础建立了“线上自主学习、线下翻转课堂”的混合教学模式。李志江等针对发酵食品课程，建立“课前微视频+课中讨论+课后评价”的研究生反转课堂教学模式。

翻转课堂教学法在实践中虽然取得了一定的教学效果，但仍存在一些问题。譬如，蒋维西等认为教师具备信息技术素养是“翻转课堂”实施的基础，翻转课堂应与信息技术密切结合。尹华东通过分析基于翻转课堂的英语教学效果，认为翻转课堂有积极意义，但仍需不断探索。张萍等则认为在翻转课堂教学模式下要取得较好的教学效果，必须重视课程设计、学生参与等问题。

综上所述，虽然翻转课堂教学法有异于传统教学方法，但是它对教学效果的提升，并不仅仅在于教学理念的先进，更多的与教师对学习环节的组织把控、知识学习引导等密切相关。为此，教学团队针对研究生的《水力机组故障诊断》课程，以案例教学为引领进行翻转课堂教学法的实践。

二、《水力机组故障诊断》课程内容模块化与案例化设计

《水力机组故障诊断》课程的目的是针对常见的水力机组故障现象，通过讲述故障类型、机理、特征、诊断方法、故障原因及治理措施等，使研究生熟悉常见的水力机组故障特点，掌握故障分析处理方法，培养学生分析解决水力机组复杂问题的能力。课程中涵盖了状态监测、信号处理、故障机理分析、故障诊断方法等4 方面，涉及到多个学科的交叉知识，内容多、学习难度大。为此，首先对知识点进行模块化归纳，并依托实际工程项目建立针对性的案例库，将知识点引入到工程实际中，让学生学习知识点的同时能够迅速联想实际案例，在分析案例的同时能够巩固知识点。

教学团队从课程内容中先粗分出状态监测、信号分析等4 大块，每块又分为监测内容、传感器选择等2-3 个小知识模块。在学习方法上，针对监测内容、信号采样、转子动力学、故障诊断思路等采用理论知识学习，其他内容则穿插在案例分析中学习。学生在学习中会主动将知识点与工程实例进行比较分析，在案例引领下强化了学习的针对性，也激发了学习兴趣。

三、翻转课堂的案例化教学实施措施

某种意义上说，教育是知识传授的过程。如何让学生易于接受知识，如何提高学生学习积极性，是提高教学效果的重要措施。《水力机组故障诊断》翻转课堂教学法从案例库、网络学习平台、课堂组织、课程考核等方面出发，以提高教学效果。

1、撰写丰富的案例库

教学团队针对该课程10 个模块化知识点，综合考虑水电站设计规范、经典分析方法、常见故障以及科学的思维方式培养等多种因素，开展案例库设计，力求以案例引导学生深入学习相关知识。为此，教学团队设计了学习型案例、引导型案例、待开发案例等3 种案例模式。首先，针对关键知识点，建立了10 种不同类型的学习案例，每个学习案例包括：工程背景、规范要求、主要技术理论、效果分析、参考文献，并提供仿真分析程序；引导案例，包括工程背景、待分析参数、主要理论技术、关键算法程序，引导学生自主完成整个案例；待开发案例则包括工程背景、待解决的问题，推荐采用的技术方法，让学生自主完成案例分析。

2、建立完善的课下学习平台

翻转课堂能否实现离不开学生课下自主学习，便于学习的课下教学平台是提升学生学习主动性的重要措施。为此教学团队从3 个方面开展教学平台建设。

（1）教学资源碎片化：对状态监测内容、信号特征提取、转子动力学、诊断基本概念等模块化知识进行进一步细化，将每个理论知识模块分解成3-5 个知识点，制作3-8 分钟的视频或讲义。让学生一方面可以充分利用零碎时间进行有效学习，另一方面也克服了长时间单一文字学习所引发的惰性。

（2）抽象理论案例化：将课内知识应用与实际工程案例相结合，引入技术规范、工程图片、故障视频等内容，将抽象理论案例化、形象化。譬如，针对传感器安装的案例，不仅引入技术规范要求，还提供了相关传感器实物图片、实际电站传感器安装图片，帮助学生理解电站传感器安装要求和技术重点。

（3）双向互动，全交互模式：课下的网络教学平台针对不同的知识点或案例开辟相应的讨论专区，实现学生与老师、学生与学生之间的双向互动。学生既可以提出自己的问题，又可以翻看其他同学及师兄师姐提出的问题，通过老师或同学的解答，帮助学生深入理解相关知识。

3、基于案例的翻转课堂教学环境创建

课堂组织与教学环境创建的重点在于案例分析部分，该部分主要由学生讲解、讨论，老师发挥引导作用。教学团队将课堂组织分为讨论题目的设计、讨论过程的调控、教师小结和参与讨论奖励等4 个部分，其中讨论题目的设计属于教师课前备课内容。

案例讨论的角度较多，可以从工程引发的问题特征、相关技术应用、结果分析等方面鼓励学生讲述和讨论。为此，教学团队针对每一个案例，设计了1-2 个难易适中、有论可议的题目，并点明主要知识点。在学生围绕这些知识点讲述和讨论案例的过程中，对学生兴趣盎然或莫衷一是的问题，教师也将其记录下来，作为下一次讨论的拟选题目。

讨论过程调控是课堂组织的重点，教学团队采用倾听-质疑-引导-讨论等流程，即倾听学生讲解，记录学生对案例及知识点的错误理解；当主讲学生观点阐述完毕后，针对性的提出相应问题，引导学生开展大讨论（该环节设计为30分钟）。

教师小结中，任课老师将归纳观点，有针对性的回答学生的疑惑，引导学生深入理解案例，掌握相关知识（该环节设计为10 分钟）。在课堂的最后，对参与讨论的学生给出充分肯定，并择优评价，也鼓励学生互点互评，让学生知识显山露水，引导学生在学习中发现问题、研究问题，激发学生学习主动性（该环节设计为5 分钟）。

4、以解决工程实际问题为目标的课程报告

教学团队在学生完成引导型案例、待开发案例的基础上，适当的讲授了论文撰写规范和要点，并要求学生针对某一具体的故障现象，采用SVM、神经网络等故障诊断理论进行问题分析与求解，以期刊论文的格式完成一篇课程报告，作为课程考核的方式，不仅对学生适当施加了学习压力，提高了学习主动性，也培养了学生运用知识解决复杂问题的科研能力。

四、教学效果对比分析

自2015 年开设以来，《水力机组故障诊断》选修学生情况如表1 所示。其中，2015 年、2016 年采用传统教学模式，考核方式以考试为主，对学生学习能动力的激发和科研素养的培养尚且不够。2017 年开始，采用翻转课堂教学方法，在引导学生每人完成一个待开发案例的基础上，以课程报告的形式进行考核，鼓励学生参照期刊论文格式，针对水力机组故障实例进行深入研究，不仅学生学习成绩较好，不同课程报告略加修改后，获得了公开发表，更激发了学生的科研兴趣，促使其积极参加研究生科技赛竞赛，也获得了一定成绩。

结论

两年来，教学团队在《水力机组故障诊断》课程中采用翻转教学方法，取得了较好的成绩，一方面得益于以案例引领为主的教学模式，另一方面与研究生自身知识储备较好，课堂讨论较深入也有一定关系。实践经验表明，模块化的知识体系更容易被学生接受，案例引领的教学团队织不仅有利于提高学生的知识应用能力，也提高了学生的科研能力。

表1 教学效果对比表