宋其江，吳　鵬，尹　力

(東北林業(yè)大學(xué)　機(jī)電工程學(xué)院,黑龍江　哈爾濱　150040)

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電工學(xué)基于“混合式”教學(xué)模式的研究與探索

宋其江，吳鵬，尹力

(東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱150040)

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

關(guān)鍵詞：電工學(xué)；混合式教學(xué)模式；翻轉(zhuǎn)課堂；工程教育

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

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

一、翻轉(zhuǎn)課堂，轉(zhuǎn)換角色

翻轉(zhuǎn)課堂(flipped classroom)把傳統(tǒng)的教師課堂講授過程翻轉(zhuǎn)過來，讓學(xué)習(xí)者在課外時間完成針對知識點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，課堂則變成教師與學(xué)生之間互動的場所，主要用于解答疑惑、匯報討論，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果[3]。目前流行的無論是MOOCS、“罕學(xué)院”還是SPOCS，都是現(xiàn)代信息技術(shù)下的“翻轉(zhuǎn)課堂”。翻轉(zhuǎn)課堂中教師不再是主角，而是一個學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，將學(xué)生作為主角，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，獨(dú)立解決問題的能力。翻轉(zhuǎn)課堂意義在于“翻轉(zhuǎn)”讓學(xué)生自己掌控學(xué)習(xí)節(jié)奏，而且增加了課程學(xué)習(xí)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(nèi)容多、課時少”的問題。翻轉(zhuǎn)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(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間交流的時間和機(jī)會。通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，進(jìn)行了“混合式”教學(xué)模式的實(shí)踐，如圖2所示為課程具體實(shí)施的框架。

圖1　混合式教學(xué)模式的構(gòu)建框架

圖2　課程實(shí)施框架

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

在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺存在以下問題：1.在線學(xué)習(xí)由于時空分離，誘惑多，學(xué)生注意力難以長期集中，教師不易對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行及時的監(jiān)督管理。2.在線評測學(xué)生學(xué)習(xí)效果的測試和完成作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)存在學(xué)生互相“幫助”或者求助網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)行作弊的行為。3.網(wǎng)絡(luò)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(xué)活動進(jìn)行彌補(bǔ)。課堂上教師們能有更多的時間與學(xué)生進(jìn)行討論、答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，主動學(xué)習(xí)。實(shí)際上解放了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，一方面增加了老師和學(xué)生反饋交流的時間，另一方面為開展探究性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性的教學(xué)活動，如技能實(shí)訓(xùn)、工程項(xiàng)目訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計，提供了時間保證。課堂教學(xué)采用如下形式進(jìn)行：

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

2.答疑輔導(dǎo)。針對個別學(xué)生進(jìn)行答疑，關(guān)注不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生，使差生不被落在后面太遠(yuǎn)。每節(jié)課的答疑時間大約占總課時的20%-30%左右。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)。電工學(xué)是實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的課程，理論知識往往是抽象的，實(shí)驗(yàn)可以形象地加深對理論知識的理解。除了基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以外，(1)實(shí)踐中還進(jìn)行了課堂上的演示性實(shí)驗(yàn)，形式為課堂上采用攝像頭拍攝實(shí)驗(yàn)操作，視頻實(shí)時投影到大屏幕，演示項(xiàng)目有常用的電工電子儀器、儀表的使用、PLC控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，電動機(jī)的變頻器調(diào)速，步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)調(diào)速控制等等。這些演示性實(shí)驗(yàn)盡可能地反映本學(xué)科的新理念、新技術(shù)和新成果，開闊學(xué)生的視野。(2)根據(jù)電工學(xué)課程內(nèi)容，可以利用EDA軟件進(jìn)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(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，輔助進(jìn)行電路的分析與設(shè)計。這些演示性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在課堂中就能感受到實(shí)驗(yàn)帶來的直觀效果，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，激勵了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與創(chuàng)造性，提高了課堂的生動性。實(shí)驗(yàn)大約占總課時的20%-30%左右

4.匯報展示。在工程實(shí)踐教育模式中，學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成了項(xiàng)目，需要在課堂上進(jìn)行匯報、答辯、作品展示。在課堂上由學(xué)生親自動手將理論應(yīng)用到實(shí)踐，展示了一件件鮮活的作品，增加了實(shí)踐的成就感，而且提高了課程學(xué)習(xí)的興趣和積極性，考核的分?jǐn)?shù)計入平時成績。

二、立足實(shí)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(xiàng)重大教育教學(xué)改革計劃即卓越工程師教育培養(yǎng)計劃(簡稱“卓越計劃”)。“卓越計劃”是我國高等工程教育主動服務(wù)新時期國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，提出了高等教育要深化教學(xué)改革，加大教學(xué)投入，支持學(xué)生參與科學(xué)研究，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)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(shí)行的“專業(yè)認(rèn)證制度”作為保證高等工程教育質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程教育水平和職業(yè)資格相互認(rèn)可的重要措施，受到了越來越多的關(guān)注，我國也在逐漸推進(jìn)這一制度。

無論是卓越計劃，還是專業(yè)認(rèn)證制度都把實(shí)踐教學(xué)放到重要的位置。實(shí)踐教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生操作技能；培養(yǎng)動手能力強(qiáng)的應(yīng)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(shí)現(xiàn)了“做”中學(xué)的良性循環(huán)模式，學(xué)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(xué)生的繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。如何開展工程教育實(shí)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(gòu)思Conceive、設(shè)計Design、實(shí)施Implement、運(yùn)行Operate)、基于問題式學(xué)習(xí)PBL (Problem Based Learning)和基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)(Project Based Learning)的教學(xué)模式改革[4]。這些概念是從國外引進(jìn)的，有很強(qiáng)的先進(jìn)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(shí)踐貫穿教學(xué)的全過程，建立了實(shí)踐教學(xué)占重要地位的工程教育模式，開展貼近生產(chǎn)實(shí)踐，面向工程的基于項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)教學(xué)要從三個層次進(jìn)行培養(yǎng)：認(rèn)知與技能型即操作動手能力培養(yǎng)；綜合設(shè)計型即工程師素質(zhì)培養(yǎng)；應(yīng)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(xùn)練。例如開展了元器件的識別與檢測項(xiàng)目，通過該項(xiàng)目學(xué)生認(rèn)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(shù)，學(xué)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(shù)；開展了三相照明用電線路安裝項(xiàng)目使學(xué)生認(rèn)識了空氣斷路器，漏電保護(hù)器的使用和安裝。通過這些項(xiàng)目訓(xùn)練，培養(yǎng)了實(shí)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(chǎn)品設(shè)計到實(shí)施流程的項(xiàng)目訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)了工業(yè)化產(chǎn)品的成本和效能概念。例如進(jìn)行了聲光延時控制燈的設(shè)計與實(shí)踐，可調(diào)光LED照明燈設(shè)計與實(shí)現(xiàn)等項(xiàng)目訓(xùn)練。這樣的項(xiàng)目往往貼近生活，解決了生活中實(shí)際問題。在教學(xué)實(shí)踐中，許多學(xué)生能夠根據(jù)項(xiàng)目要求，從查資料、選擇元器件、構(gòu)思實(shí)驗(yàn)步驟，再到調(diào)試電路，直到項(xiàng)目的完成，均獨(dú)立進(jìn)行。最后老師負(fù)責(zé)驗(yàn)收，成績計入平時考核成績。這樣的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目增強(qiáng)了學(xué)生動手實(shí)踐的興趣，學(xué)生完成有一定深度和工作量的設(shè)計型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)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(jié)合、參與科研項(xiàng)目的研究活動。這些活動往往面向?qū)W有余力、程度好的學(xué)生，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參加各種電子競賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。例如通過指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、飛思卡爾智能車競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技作品競賽等電子競賽，深刻體會到學(xué)生開闊了視野，擴(kuò)展了知識的廣度和深度，了解和掌握一些其他知識和技術(shù)，如單片機(jī)、可編程控制器、計算機(jī)仿真等。在指導(dǎo)和完成國家級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)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(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生一種科學(xué)研究的能力，團(tuán)隊(duì)合作的能力。學(xué)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(xué)術(shù)能力。這些實(shí)踐活動使學(xué)生在以后的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)中有了更強(qiáng)的競爭力。

通過上面這兩方面的教學(xué)實(shí)踐，體現(xiàn)了“混合式”的教學(xué)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(zhuǎn)課堂”的教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)了該教學(xué)模式，能夠一定程度上解決當(dāng)前電工學(xué)課程教學(xué)中存在的問題。在教學(xué)實(shí)踐中需要繼續(xù)對這一摸索進(jìn)行不斷的改革和探索，期望達(dá)到更好的教學(xué)效果。

(責(zé)任編輯：梁京章)

參考文獻(xiàn)：

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[4]朱高峰.中國工程教育的現(xiàn)狀和展望[J].清華大學(xué)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(xiàng)目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目2014年度課題“林業(yè)院校‘電工學(xué)’課程的改革與實(shí)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?yàn)殡娫聪到y(tǒng)智能故障診斷、分布式系統(tǒng)仿真。

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9719(2016)3-0048-03