“電工學(xué)實驗”混合教學(xué)模式的探索與實踐

原曉楠 李瑞程 陳 琪

(西安交通大學(xué) 電工電子教學(xué)實驗中心， 西安 710049)

大類培養(yǎng)改革是高校根據(jù)我國教育發(fā)展的實際情況做出的教學(xué)改革，涉及到人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)方式方法的深刻改革，是學(xué)校教學(xué)改革的深化和發(fā)展，也是學(xué)校進行內(nèi)涵建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措[1-2]。

2018年開始， 我校全面推行大類招生和培養(yǎng)，堅持以“厚基礎(chǔ)、寬口徑”為原則，形成了“8+8”的大類招生培養(yǎng)新格局，即開辦了8個大類招生和培養(yǎng)以及8個具有拔尖人才培養(yǎng)特色的試驗班，推出了一套具有“基礎(chǔ)厚、重實踐、個性化、靈活性、國際化”特征的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案[3]。在大類培養(yǎng)改革中的課程體系改革部分，將大類基礎(chǔ)課程分為了數(shù)學(xué)和基礎(chǔ)科學(xué)類課程以及專業(yè)大類基礎(chǔ)課程兩大類，旨在培養(yǎng)學(xué)生扎實、深厚的基本理論、方法與技能，從而保證學(xué)生具備從事某一領(lǐng)域工作的基本能力。

“電工學(xué)實驗”課程作為我校專業(yè)大類基礎(chǔ)課程、作為面向非電類專業(yè)的唯一電類基礎(chǔ)課程，已成為工科專業(yè)學(xué)生邁向工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的“敲門磚”。為了適應(yīng)大類培養(yǎng)改革新模式，尊重學(xué)生發(fā)展的個體差異性規(guī)律，培養(yǎng)具有應(yīng)用能力、工程意識和創(chuàng)新能力的新工科人才，依托我校電工電子教學(xué)實驗中心進行了“電工學(xué)實驗”混合教學(xué)模式的探索與實踐。

1 研究背景

1.1 “電工學(xué)實驗”教學(xué)現(xiàn)狀

我校“電工學(xué)實驗”課程獨立設(shè)置，經(jīng)過多次教學(xué)改革，課程在內(nèi)容上壓縮了驗證性實驗，增加了設(shè)計性和綜合性實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、綜合能力、創(chuàng)新思維為目標(biāo)，建立了基礎(chǔ)理論與實驗技能、電路與電子系統(tǒng)設(shè)計、科研訓(xùn)練與創(chuàng)新活動的開放式實踐教學(xué)體系，如表1所示。

表1 “電工學(xué)實驗”開放式實踐教學(xué)體系表

開放式實踐教學(xué)體系的建設(shè)，需要有與時俱進的教學(xué)模式支持。現(xiàn)有的“電工學(xué)實驗”課程教學(xué)模式存在課程資源單一、教學(xué)方式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)被動等問題，基本以文字教材為教學(xué)資源，采取教師講解與示范，學(xué)生再進行實驗的教學(xué)方式，在有限的課時及場地內(nèi)學(xué)生對于實驗設(shè)備及實驗方法的了解基本停留在滿足完成實驗的層面上[4-6]。面對學(xué)生的個性化差異，現(xiàn)有的教學(xué)模式很難滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求，更無法進行知識技能的深層次教育培養(yǎng)，實現(xiàn)學(xué)生的個性化、創(chuàng)新性培養(yǎng)。

1.2 混合教學(xué)模式

混合教學(xué)模式是將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種“線上”+“線下”的教學(xué)模式[7]。通過兩種教學(xué)組織形式的有機結(jié)合，可以把學(xué)生的學(xué)習(xí)由淺到深地引向“深度學(xué)習(xí)”。在這種教學(xué)模式下，學(xué)習(xí)成為學(xué)生主動參與的過程，成為知識循序漸進的積累過程。一方面，“線上”的教學(xué)資源豐富了學(xué)生的知識獲取途徑，形成了學(xué)生隨時、隨地、隨終端的泛在個性化學(xué)習(xí)；另一方面，“線上”+“線下”的混合式教學(xué)模式提高了教學(xué)效率，推動了知識技能的深層次教育培養(yǎng)，有助于實現(xiàn)高校實驗課程創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)[8-9]。

2 混合教學(xué)模式的探索

2.1 “微課”資源的建立

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們獲取知識技能的途徑與方式也在不斷提升，由此衍生出了一系列基于視頻、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)方式，其中應(yīng)用最為廣泛的是MOOC(大規(guī)模在線開放課程)以及后續(xù)推出的SPOC(小規(guī)模專有在線課程)、“微課”等小型在線課程[10]。

由MOOC衍生出課程內(nèi)的教材、輔助課件或其他內(nèi)容，突破了傳統(tǒng)課程時間、空間的限制，整合多種社交網(wǎng)絡(luò)工具和多種形式的數(shù)字化資源，形成了多元化的學(xué)習(xí)工具和豐富的課程資源。

“微課”相比MOOC而言具有短小精悍、主題突出、情景真實的特點，它主要針對某一知識點進行10分鐘以內(nèi)的講解[11-12]。基于“電工學(xué)實驗”課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程實施方式的特殊性，我們選擇建立“微課”資源支撐混合教學(xué)模式。

“電工學(xué)實驗”課程作為專業(yè)大類基礎(chǔ)課程，不僅要注重學(xué)生基礎(chǔ)實踐技能的培養(yǎng)，還要著力于學(xué)生工程設(shè)計能力與創(chuàng)新力的培養(yǎng)。因此，“電工學(xué)實驗”課程“微課”資源的建立，必須進行合理的內(nèi)容規(guī)劃，設(shè)計多樣化的教學(xué)資源，配合豐富的教學(xué)手段，具體的“微課”資源建設(shè)體系如圖1所示。

圖1 “電工學(xué)實驗”微課資源建設(shè)體系

“電工學(xué)實驗”課程“微課”資源的建立：根據(jù)實驗微課大綱及實驗教材內(nèi)容，以PPT為輔助，采用動畫展示、實物對比、實驗操作相結(jié)合的方式將該課程實驗在“微課”上進行了生動、直接、精煉地展示，有助于學(xué)生隨時隨地進行重點、高效、獨立的泛在個性化學(xué)習(xí)。以“單管低頻電壓放大器實驗”為例，可以看到“電工學(xué)實驗”“微課”的相關(guān)內(nèi)容，如圖2所示，一方面在“微課”中充分利用PPT動畫制作的優(yōu)勢，將實驗原理中的靜態(tài)工作點對單管低頻電壓放大器的影響進行生動展示，使學(xué)生能夠更加直觀地感受到靜態(tài)工作點每一種工作狀態(tài)所引起的電路中其他參數(shù)的變化過程，鞏固和加深了理論知識基礎(chǔ)；另一方面在“微課”中引入關(guān)鍵的實物操作過程展示，與動畫展示的理論分析過程形成對比，為學(xué)生實驗預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)提供更高效、鮮明的資源。

圖2 單管低頻電壓放大器實驗微課

2.2 “微課”推送平臺

近年來，隨著新型教學(xué)方式的不斷發(fā)展，陸續(xù)涌現(xiàn)出“Black Board”“雨課堂”“愛課程”“智慧樹翻轉(zhuǎn)空間”“SPOC平臺”等多種教學(xué)平臺，目前在我校應(yīng)用較為廣泛的是“Black Board”(思源學(xué)堂)、“雨課堂”平臺。

與“電工學(xué)實驗”課程同步的“電工電子技術(shù)”課程在思源學(xué)堂平臺上已經(jīng)進行應(yīng)用，為了方便學(xué)生在進行理論課學(xué)習(xí)時獲取更多的實踐學(xué)習(xí)資源，進行理論與實踐的有機結(jié)合，“電工學(xué)實驗”“微課”資源依托于“電工電子技術(shù)”課程在思源學(xué)堂上的應(yīng)用空間，以課程資源模塊上線。

同時，為了加強實驗課程的師生互動、學(xué)生反饋、教學(xué)資源共享，“電工學(xué)實驗”課程還基于“雨課堂”平臺進行了實驗“微課”的推廣，一方面，將視頻、課件、儀器使用方法等學(xué)習(xí)資源上傳供學(xué)生自主學(xué)習(xí)；另一方面，利用“雨課堂”便捷、立體的特點自主設(shè)計智慧教室，與學(xué)生進行實時互動，課后根據(jù)平臺大數(shù)據(jù)及時總結(jié)學(xué)生反饋信息，了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果，把握學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡，更好地實現(xiàn)整個課程“實施-反饋-總結(jié)-再實施”的閉環(huán)教學(xué)模式。

此外，“電工學(xué)實驗”微信公眾號作為目前實驗課程信息交互較為成熟的應(yīng)用平臺，也將作為“電工學(xué)實驗”“微課”資源的推廣平臺，主要用于各高校之間交流學(xué)習(xí)應(yīng)用。

2.3 混合教學(xué)模式的應(yīng)用機制

傳統(tǒng)的“電工學(xué)實驗”教學(xué)方式受到教學(xué)資源、教學(xué)課時、教學(xué)場地的限制，學(xué)生自主學(xué)習(xí)性較差，個性化學(xué)習(xí)無法展開，很難對所開設(shè)的實驗進行深入的思考與拓展創(chuàng)新，實驗教學(xué)效果無法達到預(yù)期。

基于“微課”教學(xué)資源與新型線上教學(xué)平臺，進行以教師講解與示范為主，實驗“微課”等新媒體教學(xué)為輔的混合教學(xué)模式。混合教學(xué)模式的應(yīng)用機制如圖3所示，首先，加強課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，多個教學(xué)平臺提供的微課視頻、課件、儀器使用方法等學(xué)習(xí)資源為學(xué)生課前預(yù)習(xí)提供了更多途徑，微課視頻更是以其直觀、生動的特點使學(xué)生的課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)得到保證，學(xué)生可以實現(xiàn)“帶著問題做實驗”，進一步提高學(xué)習(xí)效率；其次，輔助課堂實驗教學(xué)，在實驗課程教學(xué)過程中，基于雨課堂平臺將實驗“微課”作為教學(xué)輔助，不僅能夠提高教師的教學(xué)效果與效率，而且能夠?qū)嶒炚n程的時間更多的留給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，進一步推動學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展與提高；最后，推動學(xué)生應(yīng)用力培養(yǎng)，混合教學(xué)模式體系的建立，一方面學(xué)生可以課后隨時隨地通過學(xué)習(xí)“微課”等教學(xué)資源來鞏固知識，促進基礎(chǔ)實驗技能更深層次、更廣范圍的應(yīng)用，另一方面，基于雨課堂平臺進行的混合教學(xué)模式還能提供學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡大數(shù)據(jù)，反映出學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的問題，指出實驗教學(xué)的改進方向，更大程度地提高學(xué)生的綜合實踐能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

圖3 混合教學(xué)模式應(yīng)用機制

3 混合教學(xué)模式的實踐與反饋

3.1 混合教學(xué)模式的實踐

基于 “電工學(xué)實驗”混合教學(xué)模式體系，2019年秋季在我校工程力學(xué)與飛設(shè)專業(yè)四個小班進行了混合教學(xué)模式試點。課前在各在線教學(xué)平臺發(fā)布學(xué)習(xí)資源并提醒學(xué)生認真完成課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，帶著問題進入實驗課堂；實驗課進行時由教師進行15 min左右的課程講授，5 min解決學(xué)生課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)提出的問題，其余時間“雨課堂”平臺同步開放，學(xué)生可一邊進行實驗，一邊參照實驗“微課”，并進行即時問題互動，包括提出問題及回答其他同學(xué)提出的問題，實現(xiàn)師生互動、生生互動；課后學(xué)生可隨時基于各平臺的學(xué)習(xí)資源回顧實驗內(nèi)容，也可以通過前期的基礎(chǔ)實踐技能積累進行進一步的綜合設(shè)計或創(chuàng)新設(shè)計，實驗室同時為學(xué)生提供自主項目設(shè)計的相關(guān)條件，促進學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新力的培養(yǎng)。

3.2 混合教學(xué)模式的反饋

“電工學(xué)實驗”課程內(nèi)容由電工技術(shù)實驗和電子技術(shù)實驗兩部分構(gòu)成，非電類專業(yè)學(xué)生配合理論課分兩學(xué)期進行，2019年春季工程力學(xué)與飛設(shè)專業(yè)學(xué)生已在傳統(tǒng)教學(xué)模式下進行了電工技術(shù)實驗的學(xué)習(xí)，2019年秋季開始混合教學(xué)模式教學(xué)，教學(xué)結(jié)束后對這兩個專業(yè)4個大班的學(xué)生進行了問卷調(diào)查，有效問卷107份，通過對比兩個學(xué)期不同教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)效果，分析混合教學(xué)模式的有效性。

問卷調(diào)查結(jié)果部分展示如所圖4所示，相比電工技術(shù)實驗的傳統(tǒng)教學(xué)模式，混合教學(xué)模式下，71.96%的學(xué)生做實驗的效率得到提高，66.36%的學(xué)生對實驗知識的理解有所提高，86.92%的學(xué)生認為實驗“微課”對線下學(xué)習(xí)有幫助。同時，問卷調(diào)查的主觀題目綜合結(jié)果如圖5所示，“電工學(xué)實驗”混合教學(xué)模式很大程度上激發(fā)了學(xué)生對實驗課程的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，值得在實驗教學(xué)中推廣。

圖4 混合教學(xué)模式試點客觀調(diào)查結(jié)果部分展示

圖5 混合教學(xué)模式試點主觀調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)語

大類培養(yǎng)改革視域下進行的“電工學(xué)實驗”混合教學(xué)模式，基于“電工學(xué)實驗”開放式實踐教學(xué)體系，建立了微課資源建設(shè)體系，豐富了實驗教學(xué)資源，形成了多元化實驗課程，創(chuàng)建了完備的混合教學(xué)模式應(yīng)用機制，通過在相關(guān)專業(yè)的成功試點，驗證了混合教學(xué)模式在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力、促進學(xué)生個性發(fā)展、培養(yǎng)學(xué)生實踐應(yīng)用能力方面行之有效，打開了實踐教學(xué)育人體系新局面，落實了培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)。