邵振華 林立霖 卞康君 張 才

（1.閩江學(xué)院，福建 福州 350100；2.南京研旭電氣科技有限公司，江蘇 南京 210000；3.浙江求是科教設(shè)備有限公司，浙江 杭州 310011）

應(yīng)用型本科培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生重新構(gòu)建“解決問(wèn)題能力”“自主學(xué)習(xí)能力”相融合的創(chuàng)新模式[1]?！爸袎洪_(kāi)關(guān)技術(shù)”是閩江學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)的特色課程課。該課程不但緊密結(jié)合市區(qū)電力電器產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用對(duì)象，更重要的是可以通過(guò)線上線下混合教學(xué)形式融合創(chuàng)新意識(shí)，通過(guò)案例教學(xué)和線上資源來(lái)探索復(fù)雜工程問(wèn)題和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，這與閩江學(xué)院應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)不謀而合[2]。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)用型本科的三性實(shí)驗(yàn)在課程內(nèi)的推廣研究很多，羅杰在“應(yīng)用型本科院校課堂過(guò)程教學(xué)改革探討”中通過(guò)文在調(diào)查分析了問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出來(lái)相應(yīng)的過(guò)程教學(xué)改革的建議。主動(dòng)應(yīng)與隨機(jī)抽查相結(jié)合、作業(yè)的完成要過(guò)程化考核等改革方法，在優(yōu)化和完善應(yīng)用型本科院校課堂過(guò)程教學(xué)管理模式起到了有意義的探索[3]。韓星星等在“一體兩課三合作教學(xué)改革與實(shí)踐中通過(guò)“主講教師負(fù)責(zé)制”，加強(qiáng)教學(xué)全過(guò)程管理，形成了“一體兩課三合作”的教改特色[4]。唐勝達(dá)在“基于OBE教學(xué)模式的本科生應(yīng)用隨機(jī)過(guò)程教學(xué)改革”中，探討基于OBE教學(xué)模式的本科生應(yīng)用隨機(jī)過(guò)程的教學(xué)改革，在以學(xué)生為主體，以學(xué)生產(chǎn)出為核心過(guò)程中做出了有意的探索[5]。綜上所述，應(yīng)用本科教學(xué)在新工科模式和產(chǎn)教融合迫切需求的今天，如何基于線上線下混合資源的教學(xué)模式對(duì)高校的實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行落地就非常有意義，中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)課程過(guò)程教學(xué)與線上線下混合教學(xué)模式具有較好互補(bǔ)性：通過(guò)線上資源的引入和線下資源的融合是值得思考實(shí)踐之路。因此，以提高應(yīng)用型本科的三性實(shí)驗(yàn)在課程的教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，基于線上線下混合資源的教學(xué)模式對(duì)本科生的中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)教學(xué)進(jìn)行改革值得研究。

作為校企合作的特色課程，《中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)》課程的教材由學(xué)校和合作企業(yè)廈門明翰電氣有限公司共同編撰，提出把實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、 討論、 調(diào)試通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。從工程實(shí)際著眼，現(xiàn)在運(yùn)行的技改項(xiàng)目需要先做原理性動(dòng)畫分析，再做研究性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行；有的環(huán)節(jié)其實(shí)就是通過(guò)修訂智能裝配與智能控制課程的實(shí)踐模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，而有的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)則需要通過(guò)項(xiàng)目組合和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，虛擬仿真平臺(tái)和實(shí)訓(xùn)云空間恰恰為這種工程交互提供了載體。這些做法不僅可以加深學(xué)生對(duì)工業(yè)過(guò)程的深刻理解，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐作風(fēng)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的重要方式。本文在理解和界定“三性”實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵和特征的基礎(chǔ)上，試圖構(gòu)建起一套針對(duì)中壓開(kāi)關(guān)實(shí)訓(xùn)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究探索性實(shí)驗(yàn)體系，以期為《中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程及其相關(guān)課程《電氣綜合實(shí)訓(xùn)》的教學(xué)改革提供參考和借鑒。本文介紹了基于學(xué)習(xí)效果的多環(huán)節(jié)的線上線下混合教學(xué)的思考與實(shí)踐，深入研究學(xué)習(xí)效果與混合教學(xué)的因果關(guān)系。

一、線上線下混合教學(xué)融合化的內(nèi)涵

不同的學(xué)習(xí)理論，在不同的學(xué)習(xí)階段、不同的學(xué)習(xí)環(huán)境下是一種相互補(bǔ)充的關(guān)系，它反應(yīng)對(duì)知識(shí)以及學(xué)習(xí)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深入發(fā)展的歷程，混合式學(xué)習(xí)實(shí)踐就充分體現(xiàn)了這種融合的趨勢(shì)。而《中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)》的課程目標(biāo)要求掌握中壓開(kāi)關(guān)電器在電力系統(tǒng)中工作時(shí)所發(fā)生的各種暫態(tài)過(guò)程及其對(duì)開(kāi)關(guān)電器的影響、掌握分析斷路器開(kāi)斷能力試驗(yàn)的基本問(wèn)題。這對(duì)于沒(méi)有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的本科生具有較大的難度。課題組通過(guò)借助虛擬仿真資源和綜合實(shí)訓(xùn)課題，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)在真實(shí)的問(wèn)題情景中，借助線上輔導(dǎo)視頻與周圍環(huán)境的交互，理解真實(shí)工況需求，習(xí)得實(shí)操技能，學(xué)生自我控制學(xué)習(xí)進(jìn)程，自我建構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)。它能夠最大限度地發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)造力和主動(dòng)性，混合式學(xué)習(xí)實(shí)踐就充分體現(xiàn)了這種融合的趨勢(shì)。

二、虛擬仿真資源與線下三性實(shí)驗(yàn)的環(huán)境搭建

一方面，課題組目前主持省級(jí)的“多種高壓氣體放電的虛擬仿真”平臺(tái)，能較好的融合高電壓技術(shù)、中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)、電磁場(chǎng)、電機(jī)學(xué)、電力電子等學(xué)科資源，并且比較詳實(shí)地羅列了開(kāi)關(guān)設(shè)備在固體絕緣、氣體放電等方面常遇到的古有缺陷，通過(guò)云上實(shí)操和視頻學(xué)習(xí)，能夠較好較快的把握中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。另一方面，課下的三性實(shí)驗(yàn)是以校企共建教材《中高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備實(shí)訓(xùn)技術(shù)》為載體，開(kāi)展的電氣強(qiáng)弱電的控制與逆向?qū)嵱?xùn)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中充分利用了閩江學(xué)院機(jī)電實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)有的三維成型技術(shù)、伺服控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和邏輯可編程技術(shù)等綜合運(yùn)用。

三、課程教學(xué)體系模塊化多層次的構(gòu)建

1.線上線下混合式教學(xué)，突出應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練

線上資源豐富、線下實(shí)訓(xùn)詳實(shí)、課程載體為校企合作教材，三位一體的混合教學(xué)資源，為《中壓開(kāi)關(guān)技術(shù)》的推進(jìn)與案例落地打下了堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。圖1為虛擬仿真課程的使用數(shù)據(jù)，圖2和圖3為課內(nèi)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)所用到的軟件和人工智能技術(shù)。按照應(yīng)用型本科生應(yīng)具備的能力和素質(zhì)要求，建立和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)與實(shí)際應(yīng)用關(guān)系的認(rèn)知。

圖1 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)

圖3 利用人工智能算法實(shí)現(xiàn)的配電網(wǎng)優(yōu)化

（1）注重實(shí)訓(xùn)效果，通過(guò)虛擬仿真資源彌補(bǔ)理論講述的不足，著重講解技術(shù)的應(yīng)用背景和工程化思想，部分開(kāi)關(guān)設(shè)備和電壓電流型號(hào)都規(guī)定在同一個(gè)尺度下開(kāi)展工作，具有較強(qiáng)的對(duì)比性和實(shí)操性。

（2）加強(qiáng)應(yīng)用能力的培養(yǎng)力度，啟發(fā)學(xué)生思考。以多學(xué)科融合的實(shí)際案例為契機(jī)，建立理論知識(shí)與工程應(yīng)用相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中的負(fù)荷計(jì)算與設(shè)備選型、中壓開(kāi)關(guān)的繪制與實(shí)操、短路故障的仿真與器件選型、新能源發(fā)電系統(tǒng)短路故障的分析等案例，不但脫胎于實(shí)際案例，還留給學(xué)生團(tuán)隊(duì)發(fā)揮的空間。在簡(jiǎn)化前提限制的和用戶多樣化需求的條件下，增加學(xué)生的獲得感與成就感；

（3）引入校外企業(yè)工程師資源協(xié)助學(xué)生進(jìn)步，通過(guò)目標(biāo)引領(lǐng)、企業(yè)介入、產(chǎn)教融合活動(dòng)的模式，部分三性實(shí)驗(yàn)都需要學(xué)生進(jìn)行資料查閱和實(shí)際指導(dǎo)，課題答辯時(shí)段展示學(xué)生的探究結(jié)果。

2.三性實(shí)訓(xùn)的討論與管理，分段全方位考核

除了傳統(tǒng)考試外，加強(qiáng)階段三性實(shí)驗(yàn)的探究性測(cè)試。大約4周進(jìn)行一次課堂討論，討論時(shí)間30-45分鐘；不定期進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試放在課后輔導(dǎo)課時(shí)間，考試時(shí)間1個(gè)小時(shí)。過(guò)程性測(cè)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)入期末成績(jī)比例，過(guò)程性評(píng)價(jià)作為學(xué)生考核主要方式，把學(xué)習(xí)和考試壓力分解到各個(gè)階段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的熱情。

四、產(chǎn)教融合的三性實(shí)驗(yàn)改革成效

1.教學(xué)效果逐步提升，學(xué)生成績(jī)不斷提高

基于產(chǎn)教融合的三性實(shí)訓(xùn)工作自2020年秋季開(kāi)展，目前已經(jīng)開(kāi)展了四個(gè)學(xué)期。期望的成效是優(yōu)秀學(xué)生能開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合能力，后進(jìn)學(xué)生提高學(xué)習(xí)和獲得感。三年平均分逐年升高，成績(jī)基本成正態(tài)分布，80-89分的比例最高，學(xué)生的獲得感增強(qiáng)。

圖4 2020-2022年中壓開(kāi)關(guān)課程的成績(jī)分布

2.企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)三性實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力得到提升

企業(yè)導(dǎo)師的外部資源引入，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)高校授課的不足。學(xué)生自制的操作機(jī)構(gòu)演示機(jī)和配網(wǎng)斷路器演示儀已經(jīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)和中壓開(kāi)關(guān)課程的隨堂演示實(shí)驗(yàn)。依托興趣小組對(duì)部分優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行課外的、持續(xù)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，為后續(xù)參加省市的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽并獲獎(jiǎng)。

圖5 企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)課堂，學(xué)生的能力提升

3.教師和實(shí)驗(yàn)老師的實(shí)踐教學(xué)水平得到提高

結(jié)合教師自身優(yōu)勢(shì)及融合度好的企業(yè)資源共生，建立了引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的教學(xué)梯隊(duì)，在傳幫帶與現(xiàn)代教學(xué)模式和方式下潛移默化地豐富了實(shí)踐資源，并促進(jìn)了教師的成長(zhǎng)。

結(jié)語(yǔ)

線上線下混合教學(xué)更適合閩江學(xué)院實(shí)踐教學(xué)的落地，特別是對(duì)于應(yīng)用型本科院校合理引入企業(yè)資源，積極關(guān)注三性實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的資源共享和落地方式，可以把傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和數(shù)字化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，特別是在某些特色校企共建課程上有其自身的優(yōu)勢(shì)，值得深入探索。