CDIO理念下“電工技術(shù)”混合式教學(xué)初探

荊麗梅

(湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院， 長沙 410208)

“電工技術(shù)及應(yīng)用”課程是高職電氣電子類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程, 主要培養(yǎng)學(xué)生的電工技術(shù)基本職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，為學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)完本課程應(yīng)達(dá)到維修電工中級職業(yè)資格證要求。

“電工技術(shù)及應(yīng)用”課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式是，教師講解實(shí)驗(yàn)原理，演示操作步驟，排除電路故障，學(xué)生照著操作。課程時間緊，任務(wù)多，實(shí)驗(yàn)原理的接受度因人而異，復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生連實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都測量不完整，更難以完成數(shù)據(jù)分析和故障排除。這使珍貴的實(shí)驗(yàn)機(jī)會流于形式，沒有達(dá)到真正的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。因此，探索并?shí)踐新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是很有意義的。

基于CDIO的線上線下混合式教學(xué)模式以學(xué)生為中心，教師主要為引導(dǎo)，讓學(xué)生積極主動的學(xué)習(xí)，有目的且目標(biāo)明確的學(xué)習(xí)。教師利用在線開放課程和學(xué)習(xí)通APP引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，并進(jìn)行有效的監(jiān)督，根據(jù)學(xué)生課前的預(yù)習(xí)情況，進(jìn)行個性化指導(dǎo)。行之有效的課前預(yù)習(xí)，為教師在課堂上節(jié)約了講解理論的時間，有更多的時間指導(dǎo)和觀察小組的實(shí)驗(yàn)情況，以獲得更好的學(xué)習(xí)效果和教學(xué)效果[1]。

1 教學(xué)實(shí)施的基本條件

基于CDIO的線上線下混合式教學(xué)模式的具體實(shí)現(xiàn)，要求教師在前期做大量的準(zhǔn)備工作，包括提前建好在線開放課程，制作課程資源，開發(fā)新形態(tài)教材。筆者為了實(shí)現(xiàn)這種模式的教學(xué)，選擇了學(xué)習(xí)通APP作為信息化平臺，在學(xué)銀在線建設(shè)了在線開放課程[2]。

基于CDIO的線上線下混合式教學(xué)模式能正常的執(zhí)行，需要教師完成前期準(zhǔn)備工作之后按照有效的教學(xué)流程貫徹教學(xué)設(shè)計，過程督學(xué)，學(xué)生執(zhí)行自學(xué)任務(wù)，多方面配合，才能保證課堂的教學(xué)效果，發(fā)揮新形態(tài)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢[3-6]。

2 教學(xué)實(shí)施的精細(xì)化設(shè)計

2.1 課前準(zhǔn)備

課前，教師和學(xué)生需要做好以下準(zhǔn)備：

(1)教師在在線開放課程中上傳實(shí)驗(yàn)的任務(wù)書，實(shí)驗(yàn)所需要的視頻資源，教學(xué)PPT，預(yù)習(xí)測驗(yàn)題等,其中任務(wù)書中要包括實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計或模仿畫出實(shí)驗(yàn)電路圖、使用Multisim軟件仿真驗(yàn)證可行性、熟練掌握實(shí)驗(yàn)中所需設(shè)備的使用方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量方法等；

(2)在學(xué)習(xí)通APP發(fā)布公告，告知下次課的實(shí)驗(yàn)任務(wù)；

(3)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書索引，找出對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目工單頁和資料頁預(yù)習(xí)；

(4)教師搜集工單頁，查看工單頁的填寫情況；

(5)在學(xué)習(xí)通發(fā)布預(yù)習(xí)測驗(yàn)題，檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果；

(6)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目工單頁填寫合格的小組，第二天允許直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

2.2 課中執(zhí)行

以通過日光燈電路模擬感性負(fù)載電路，測量正弦穩(wěn)態(tài)交流電路的參數(shù)的實(shí)驗(yàn)為例。提高功率因數(shù)的方法是并聯(lián)電容，通過對并聯(lián)電容的改變，觀察原感性負(fù)載的關(guān)工作狀態(tài)有無發(fā)生改變，電路的有功功率是否發(fā)生改變。電工技術(shù)及應(yīng)用課程開設(shè)在大一，該實(shí)驗(yàn)是學(xué)生第一次做交流電實(shí)驗(yàn)，其中涉及交流電壓表，交流電流表，功率表等儀表，線路較之前的實(shí)驗(yàn)線路相對復(fù)雜，尤其是鎮(zhèn)流器電流和電容支路電流的測量連線。

該實(shí)驗(yàn)操作有兩個部分，第一部分是測量沒有并聯(lián)電容時的電路參數(shù)，第二部分是并接不同容值的電容，測量并分析參數(shù)的變化。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生需要自己看懂電路圖，連接線路，在電路有故障時，還要能使用萬用表和其他儀表進(jìn)行故障的排除。根據(jù)預(yù)習(xí)效果，允許部分學(xué)生可以先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而工單頁填寫不清晰，實(shí)驗(yàn)步驟不明確，測驗(yàn)題完成不理想的小組，教師可以線下繼續(xù)指導(dǎo)。通過前期的督學(xué)，獲得充分有效預(yù)習(xí)，確保學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，已經(jīng)理解實(shí)驗(yàn)所涉及的理論知識點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)操作步驟，能夠執(zhí)行實(shí)驗(yàn)操作。

課堂實(shí)施時，首先引導(dǎo)提問。實(shí)驗(yàn)操作正式開始前,教師先結(jié)合學(xué)生的工單頁的填寫和課前預(yù)習(xí)測驗(yàn)的答題情況，對實(shí)驗(yàn)原理的關(guān)鍵部分進(jìn)行提點(diǎn)，然后提出，這種感性負(fù)載電路若要提高功率因數(shù)該采取什么措施？采取的措施會不會影響原負(fù)載電路的工作狀態(tài)？電路的有功功率是否會發(fā)生變化？引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中觀察參數(shù)的設(shè)置不同對電路的影響。本次實(shí)驗(yàn)用電220 V，實(shí)驗(yàn)操作之前，必須重點(diǎn)說明安全用電規(guī)范，注意職業(yè)操作規(guī)范，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)。

在實(shí)驗(yàn)中，鼓勵學(xué)生提問，也可以針對一些實(shí)時的普遍性問題，用學(xué)習(xí)通APP發(fā)布課堂主題討論，或者選人回答，互動。在實(shí)驗(yàn)中遇到不可以預(yù)測的電路故障的問題，可以根據(jù)微課教學(xué)視頻中常見故障的判定方法利用儀器儀表進(jìn)行排故?！皩W(xué)起于思,思源于疑”,鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中去主動探索，去積極解決問題。讓學(xué)生在分析與解決實(shí)驗(yàn)問題的過程中提高工程能力。在實(shí)驗(yàn)課上，給學(xué)生更多的時間和空間去探索，去思考，將知識內(nèi)化，而不是匆匆忙忙的把數(shù)據(jù)測量了，來不及思索。讓學(xué)生在完成整個實(shí)驗(yàn)的過程中，體驗(yàn)一個完整的工作過程的執(zhí)行，有更好的沉浸性體驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)，闡述實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。組織學(xué)生針對啟發(fā)式問題討論，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，以及一些小組有效的解決辦法。提示學(xué)生容易忽略的知識點(diǎn),給出經(jīng)典解決方案的點(diǎn)評,從而掃除實(shí)驗(yàn)中的死角,拓寬知識面。下課時，做好6S整理。

2.3 課后總結(jié)

課后學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報告，復(fù)盤實(shí)驗(yàn)操作步驟，填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照實(shí)驗(yàn)要求規(guī)范的做出圖表，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行深入的理論分析，找出產(chǎn)生誤差的原因，提出減少誤差的措施。如果學(xué)生對實(shí)驗(yàn)還有不清楚的地方或者有改進(jìn)的好方法，學(xué)生可以隨時通過學(xué)習(xí)通APP與教師互動，教師也將會與學(xué)生進(jìn)行線上討論和互動，這些資料也將對后續(xù)的教學(xué)改進(jìn)有一定的參考價值。

2.4 課程考核

課程的考核分三部分。

一是預(yù)習(xí)效果的考核。預(yù)習(xí)效果的評定主要是工單頁的填寫和學(xué)習(xí)通APP上預(yù)習(xí)測驗(yàn)題的答題情況。工單頁的填寫會考慮小組討論，以及小組成員的參與度。討論問題的深度，對問題理解的程度都可以作為考核指標(biāo)。學(xué)習(xí)通APP上的預(yù)習(xí)測驗(yàn)題客觀題系統(tǒng)會自動批閱并保存，主觀題需要老師批閱，結(jié)果都會記錄在系統(tǒng)中。

二是實(shí)驗(yàn)操作部分考核。該過程可以反映出學(xué)生對理論知識的理解,對實(shí)驗(yàn)的步驟的熟悉度，動手操作和故障排除能力，教師在課堂可以根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)做記錄。

三是實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)報告反映了學(xué)生是否認(rèn)真參與了實(shí)驗(yàn),如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)的過程和數(shù)據(jù),以及能否運(yùn)用理論知識合理地分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

從電路經(jīng)典實(shí)驗(yàn)“感性負(fù)載電路功率因數(shù)的提高”的考核指標(biāo)來看,學(xué)生可以較為完整的完成實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有自己內(nèi)化的理解。

3 教學(xué)實(shí)施改善的地方

基于CDIO的線上線下混合式教學(xué)模式，讓學(xué)生體驗(yàn)一個完整工作過程，借助在線開放課程和學(xué)習(xí)通APP有效督學(xué)，課前：通過學(xué)習(xí)通線上提前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，課中：學(xué)生有足夠的思考空間和試錯機(jī)會。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性非常高，通常會提前10 min左右到教室，一到教室，目的非常明確，不再像以前那樣玩手機(jī)，玩游戲，而是小組開始做實(shí)驗(yàn)，課中積極討論，思考。有普遍性問題時，老師講解，之后學(xué)生繼續(xù)討論實(shí)踐。課后，線上布置任務(wù)，討論，反饋。

教師前期通過在5個教學(xué)班級做了兩個學(xué)期基于CDIO的線上線下混合式教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，通過課堂調(diào)查和問卷調(diào)查，學(xué)生普遍覺得這種模式挺好的，也提了一些相關(guān)的建議?，F(xiàn)在已在全院的電工技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課中推廣使用，效果良好。

教學(xué)效果明顯改善的地方，第一，實(shí)驗(yàn)完成度明顯高于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綍r的完成度，大部分學(xué)生都可以完整的完成兩個部分的實(shí)驗(yàn)，還有學(xué)生可以利用課堂的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，并且能夠自己分析電路故障，并且使用儀表排除電路故障，甚至還可以幫助其他小組的同學(xué)解決問題，在這個互幫互助的過程中，也是一個知識和技能內(nèi)化的過程。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課時有限，這在以前的課堂時很難實(shí)現(xiàn)的。第二，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性有明顯的提高，來到實(shí)驗(yàn)室目的明確，積極實(shí)驗(yàn)，討論、探索。課外有更多學(xué)生會通過學(xué)習(xí)通留言老師溝通關(guān)于實(shí)驗(yàn)疑惑的地方。

4 結(jié)語

基于CDIO的線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要教師在課前建好在線開放課程。同時根據(jù)教學(xué)效果，及時的豐富和完善教學(xué)資源。課外有效督學(xué)，課堂中按照合理的教學(xué)流程執(zhí)行，制定明確的考核目標(biāo)，以保證良好的教學(xué)效果。該教學(xué)模式，以工作過程為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí),在線開放課程平臺上的數(shù)據(jù)記錄，也會對教學(xué)改革提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。筆者積極探索線上線下混合式教學(xué)，積極建設(shè)課程信息化資源。2017-2020年期間，筆者主持建設(shè)了兩門網(wǎng)絡(luò)課程。其中“電工電子技術(shù)及應(yīng)用”課程是國家資源庫——汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫中的課程；“電工技術(shù)及應(yīng)用”課程，2017年開始立項(xiàng)建設(shè)，上線學(xué)銀在線，2020年入圍湖南省精品在線開放課程。后續(xù)也將繼續(xù)豐富課程資源，探索新的教學(xué)模式。