“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”混合教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

原曉楠 李瑞程 陳 琪

(西安交通大學(xué) 電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心， 西安 710049)

大類培養(yǎng)改革是高校根據(jù)我國(guó)教育發(fā)展的實(shí)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(jìn)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(jiān)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(gè)大類招生和培養(yǎng)以及8個(gè)具有拔尖人才培養(yǎng)特色的試驗(yàn)班，推出了一套具有“基礎(chǔ)厚、重實(shí)踐、個(gè)性化、靈活性、國(guó)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(shí)、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(shí)驗(yàn)”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(jì)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(gè)體差異性規(guī)律，培養(yǎng)具有應(yīng)用能力、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的新工科人才，依托我校電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”混合教學(xué)模式的探索與實(shí)踐。

1 研究背景

1.1 “電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)現(xiàn)狀

我校“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程獨(dú)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(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加了設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、綜合能力、創(chuàng)新思維為目標(biāo)，建立了基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)技能、電路與電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、科研訓(xùn)練與創(chuàng)新活動(dòng)的開放式實(shí)踐教學(xué)體系，如表1所示。

表1 “電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”開放式實(shí)踐教學(xué)體系表

開放式實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)，需要有與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)模式支持。現(xiàn)有的“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”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(dòng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，在有限的課時(shí)及場(chǎng)地內(nèi)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法的了解基本停留在滿足完成實(shí)驗(yàn)的層面上[4-6]。面對(duì)學(xué)生的個(gè)性化差異，現(xiàn)有的教學(xué)模式很難滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，更無法進(jìn)行知識(shí)技能的深層次教育培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)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(shì)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(jī)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(dòng)參與的過程，成為知識(shí)循序漸進(jìn)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(shí)獲取途徑，形成了學(xué)生隨時(shí)、隨地、隨終端的泛在個(gè)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(dòng)了知識(shí)技能的深層次教育培養(yǎng)，有助于實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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(shí)的特點(diǎn)，它主要針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行10分鐘以內(nèi)的講解[11-12]?；凇半姽W(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程實(shí)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(shí)驗(yàn)”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(shí)踐技能的培養(yǎng)，還要著力于學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新力的培養(yǎng)。因此，“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程“微課”資源的建立，必須進(jìn)行合理的內(nèi)容規(guī)劃，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)”微課資源建設(shè)體系

“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程“微課”資源的建立：根據(jù)實(shí)驗(yàn)微課大綱及實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容，以PPT為輔助，采用動(dòng)畫展示、實(shí)物對(duì)比、實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方式將該課程實(shí)驗(yàn)在“微課”上進(jìn)行了生動(dòng)、直接、精煉地展示，有助于學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行重點(diǎn)、高效、獨(dú)立的泛在個(gè)性化學(xué)習(xí)。以“單管低頻電壓放大器實(shí)驗(yàn)”為例，可以看到“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”“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(dòng)畫制作的優(yōu)勢(shì)，將實(shí)驗(yàn)原理中的靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)單管低頻電壓放大器的影響進(jìn)行生動(dòng)展示，使學(xué)生能夠更加直觀地感受到靜態(tài)工作點(diǎn)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(shí)基礎(chǔ)；另一方面在“微課”中引入關(guān)鍵的實(shí)物操作過程展示，與動(dòng)畫展示的理論分析過程形成對(duì)比，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)微課

2.2 “微課”推送平臺(tái)

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(tái)”等多種教學(xué)平臺(tái)，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(tái)。

與“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程同步的“電工電子技術(shù)”課程在思源學(xué)堂平臺(tái)上已經(jīng)進(jìn)行應(yīng)用，為了方便學(xué)生在進(jìn)行理論課學(xué)習(xí)時(shí)獲取更多的實(shí)踐學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”“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(shí)，為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程的師生互動(dòng)、學(xué)生反饋、教學(xué)資源共享，“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程還基于“雨課堂”平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)“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(diǎn)自主設(shè)計(jì)智慧教室，與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，課后根據(jù)平臺(tái)大數(shù)據(jù)及時(shí)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(shí)現(xiàn)整個(gè)課程“實(shí)施-反饋-總結(jié)-再實(shí)施”的閉環(huán)教學(xué)模式。

此外，“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”微信公眾號(hào)作為目前實(shí)驗(yàn)課程信息交互較為成熟的應(yīng)用平臺(tái)，也將作為“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”“微課”資源的推廣平臺(tái)，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(jī)制

傳統(tǒng)的“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方式受到教學(xué)資源、教學(xué)課時(shí)、教學(xué)場(chǎng)地的限制，學(xué)生自主學(xué)習(xí)性較差，個(gè)性化學(xué)習(xí)無法展開，很難對(duì)所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的思考與拓展創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果無法達(dá)到預(yù)期。

基于“微課”教學(xué)資源與新型線上教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行以教師講解與示范為主，實(shí)驗(yàn)“微課”等新媒體教學(xué)為輔的混合教學(xué)模式?；旌辖虒W(xué)模式的應(yīng)用機(jī)制如圖3所示，首先，加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，多個(gè)教學(xué)平臺(tái)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(dòng)的特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)“帶著問題做實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率；其次，輔助課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中，基于雨課堂平臺(tái)將實(shí)驗(yàn)“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)?shí)驗(yàn)課程的時(shí)間更多的留給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展與提高；最后，推動(dòng)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(shí)隨地通過學(xué)習(xí)“微課”等教學(xué)資源來鞏固知識(shí)，促進(jìn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)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(tái)進(jìn)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(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的問題，指出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)方向，更大程度地提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)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(jī)制

3 混合教學(xué)模式的實(shí)踐與反饋

3.1 混合教學(xué)模式的實(shí)踐

基于 “電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”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(gè)小班進(jìn)行了混合教學(xué)模式試點(diǎn)。課前在各在線教學(xué)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源并提醒學(xué)生認(rèn)真完成課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，帶著問題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂；實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行時(shí)由教師進(jìn)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(shí)間“雨課堂”平臺(tái)同步開放，學(xué)生可一邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一邊參照實(shí)驗(yàn)“微課”，并進(jìn)行即時(shí)問題互動(dòng)，包括提出問題及回答其他同學(xué)提出的問題，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)；課后學(xué)生可隨時(shí)基于各平臺(tái)的學(xué)習(xí)資源回顧實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也可以通過前期的基礎(chǔ)實(shí)踐技能積累進(jìn)行進(jìn)一步的綜合設(shè)計(jì)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室同時(shí)為學(xué)生提供自主項(xiàng)目設(shè)計(jì)的相關(guān)條件，促進(jìn)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(shí)驗(yàn)”課程內(nèi)容由電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行了電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(duì)這兩個(gè)專業(yè)4個(gè)大班的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，有效問卷107份，通過對(duì)比兩個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的效率得到提高，66.36%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解有所提高，86.92%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)“微課”對(duì)線下學(xué)習(xí)有幫助。同時(shí)，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(shí)驗(yàn)”混合教學(xué)模式很大程度上激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，值得在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣。

圖4 混合教學(xué)模式試點(diǎn)客觀調(diào)查結(jié)果部分展示

圖5 混合教學(xué)模式試點(diǎn)主觀調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

大類培養(yǎng)改革視域下進(jìn)行的“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”混合教學(xué)模式，基于“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”開放式實(shí)踐教學(xué)體系，建立了微課資源建設(shè)體系，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，形成了多元化實(shí)驗(yàn)課程，創(chuàng)建了完備的混合教學(xué)模式應(yīng)用機(jī)制，通過在相關(guān)專業(yè)的成功試點(diǎn)，驗(yàn)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(dòng)力、促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力方面行之有效，打開了實(shí)踐教學(xué)育人體系新局面，落實(shí)了培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)。