電氣工程實(shí)踐課程在線教學(xué)模式改革研究

魯明芳　陳大偉

[摘 要]實(shí)踐課程傳統(tǒng)課堂授課模式受時間和空間限制，不利于學(xué)生個性發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，不利于優(yōu)質(zhì)資源開放共享。項目組通過構(gòu)建水電特色鮮明的在線實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)站，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法改革，制訂多元考核評價機(jī)制、競爭激勵機(jī)制以及校企聯(lián)合培養(yǎng)等具體改革措施，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]實(shí)踐課程；在線教學(xué)；開放共享

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）02-0050-02

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的快速發(fā)展，國外多所大學(xué)率先將虛擬仿真技術(shù)、多媒體信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新興信息技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域[1]，國內(nèi)部分高校也相繼開展了在線實(shí)踐類課程的遠(yuǎn)程教學(xué)，取得了顯著效果。

在線實(shí)踐課程教學(xué)模式相比傳統(tǒng)模式的優(yōu)勢正慢慢凸顯，國內(nèi)外學(xué)者基于在線授課模式的相關(guān)改革進(jìn)行了廣泛研究，但大部分論文主要從虛擬仿真軟件的開發(fā)、建設(shè)等技術(shù)角度進(jìn)行介紹，而基于在線實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核評價機(jī)制、競爭激勵機(jī)制和政策保障制度改革措施等并無詳細(xì)的研究。作為新型的實(shí)驗(yàn)授課模式，在線實(shí)驗(yàn)不是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的簡單網(wǎng)絡(luò)化[2]，圍繞在線實(shí)踐課程所開展的教學(xué)改革應(yīng)將重點(diǎn)落在培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題以及實(shí)際操作等的各項能力上。

一、實(shí)踐課程在線教學(xué)模式改革必要性

隨著時代的發(fā)展，學(xué)生的個性特征、學(xué)習(xí)習(xí)慣等發(fā)生了很大改變，電子產(chǎn)品對他們的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于老師的“苦口婆心”、“老生常談”，傳統(tǒng)的教學(xué)模式、教學(xué)方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了學(xué)生的個性需求以及創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中主要存在如下幾個方面的問題。

（一）教學(xué)形式單一，無法滿足個性化需求

目前我國高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀是學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)老師人數(shù)少、教學(xué)班次多、實(shí)驗(yàn)室資源嚴(yán)重缺乏，實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備每天連軸轉(zhuǎn)。對于不同層次、不同基礎(chǔ)的學(xué)生，由于場地和時間的限制，老師采用同樣的方法講授同樣的內(nèi)容，布置同樣的試驗(yàn)項目任務(wù)，且任務(wù)內(nèi)容以大多數(shù)學(xué)生的能力水平進(jìn)行設(shè)置，基礎(chǔ)差的同學(xué)在有限時間內(nèi)全部完成有難度，基礎(chǔ)好的同學(xué)很快做完，覺得太簡單。[3]單一的教學(xué)內(nèi)容無法滿足學(xué)生的個性化需求，缺乏吸引力。

（二）受時間空間限制，不利于能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中，學(xué)生的思維被禁錮在老師所說的條條框框中，思想不活躍，缺乏獨(dú)立性和創(chuàng)新性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中未完成的實(shí)驗(yàn)項目或者自己所設(shè)計的創(chuàng)新性課題卻沒有渠道和平臺來解決。

問題出現(xiàn)的原因與不具備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺以及開放式在線實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站有關(guān)。因此，受時間和空間的限制，教學(xué)內(nèi)容還是以驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)項目為主，對于難度大的綜合設(shè)計類實(shí)驗(yàn)項目很難在規(guī)定時間內(nèi)完成，甚至無法開展，學(xué)生在空余時間難以進(jìn)行自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目練習(xí)，對學(xué)生的綜合分析能力、設(shè)計能力、創(chuàng)新能力等的鍛煉遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期效果。[4]

（三）不利于優(yōu)質(zhì)資源開放共享

目前各高校間尚未就優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行開放共享，僅宜昌地區(qū)的電力專業(yè)本?？圃盒＞陀腥?，三所院校均有各自的特色實(shí)驗(yàn)室，卻由于相隔距離較遠(yuǎn)，無法就某些課程進(jìn)行委托培養(yǎng)。

此外，由于電力工程生產(chǎn)過程往往伴隨著高電壓、大電流、高溫度、強(qiáng)電場等極端危險的環(huán)境，學(xué)生在硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上開展實(shí)驗(yàn)時面臨高成本、高能耗、高風(fēng)險等問題[5]，因此同校的不同專業(yè)間也無法共享實(shí)驗(yàn)室資源。而新時代發(fā)展對綜合性人才的需求大大增加，非本專業(yè)的學(xué)生和老師考慮到安全性等因素，只能引導(dǎo)學(xué)生對基礎(chǔ)知識進(jìn)行一般性了解，無法深入開展相關(guān)實(shí)踐活動。

二、在線實(shí)踐課程授課模式教學(xué)改革的措施

（一）構(gòu)建特色鮮明的在線網(wǎng)站，資源開放共享

目前我校所獲批的國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)網(wǎng)站上能開展電力系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和水電站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，水電站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是以龍灘水電站為原型，水布埡電站及大崗山電廠的仿真軟件也將相繼開發(fā)完成。此外還將采用三維建模技術(shù)，呈現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及真實(shí)場景動態(tài)過程，使實(shí)驗(yàn)過程更生動直觀。

要形成以水電發(fā)電為特色、教學(xué)資源豐富的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺還需要整合本學(xué)科相關(guān)的專業(yè)資源，加大虛擬仿真軟件開發(fā)力度，最大限度實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)器件軟件化、網(wǎng)絡(luò)化。如以強(qiáng)電為主、弱電為輔的在線實(shí)驗(yàn)平臺，可加入PLC、電工電子、工業(yè)控制等仿真軟件，為在校大學(xué)生提供更為全面，輻射面更廣的電類專業(yè)實(shí)踐平臺，既可供學(xué)生正常學(xué)習(xí)使用，還可供師生進(jìn)行科研以及各類專業(yè)競賽時使用。

（二）科學(xué)分析學(xué)生特征及企業(yè)需求，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

由于學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、個體需求等均不相同，在設(shè)置教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)任務(wù)時需分層進(jìn)行?？稍O(shè)置普通實(shí)驗(yàn)和個性化實(shí)驗(yàn)，普通實(shí)驗(yàn)是每個人必須完成的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，個性化實(shí)驗(yàn)更有難度，更具挑戰(zhàn)性，學(xué)生根據(jù)自己完成情況再選擇預(yù)約個性化實(shí)驗(yàn)。個性化實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)企業(yè)需求，設(shè)計工程實(shí)例情景模式，從易到難，考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力。每門實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計1-2個綜合設(shè)計型課題，要求學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，可分組討論進(jìn)行，以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)分析、解決問題能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

教師通過錄制教學(xué)視頻、上傳課件資料等，介紹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備、一般操作方法和注意事項等，將老師從繁重的教學(xué)任務(wù)中解脫出來，將更多精力投入教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法改革以及科學(xué)研究中，把最新的思想方法、技術(shù)手段和科技成果引進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

（三）制定多元考核評價機(jī)制、競爭激勵機(jī)制和政策保障制度

傳統(tǒng)的以實(shí)驗(yàn)報告成績作為最終實(shí)驗(yàn)成績的學(xué)生評價方法不利于考核學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，并滋生抄襲實(shí)驗(yàn)報告的不良現(xiàn)象，因此必須建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)成績評價體系，重點(diǎn)對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行考核。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核評價體系應(yīng)具有完整、合理的實(shí)踐教學(xué)評價指標(biāo)，包含評價學(xué)生綜合實(shí)踐能力、職業(yè)素質(zhì)和學(xué)習(xí)實(shí)績的學(xué)生評價指標(biāo)，以及實(shí)踐教學(xué)設(shè)計、教學(xué)管理、教學(xué)指導(dǎo)能力、教學(xué)效果等教師評價指標(biāo)。其中考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力時可將操作方法、設(shè)計方案、操作過程、操作規(guī)范、數(shù)據(jù)分析處理等[6]，按照相應(yīng)權(quán)重系數(shù)輸入成績評定系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)虛擬仿真中心實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展，提高教學(xué)質(zhì)量，還需制定合理的競爭激勵機(jī)制和政策保障制度，來解決教師隊伍建設(shè)、人員發(fā)展等問題。

（四）虛實(shí)結(jié)合，創(chuàng)建高水平的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地

在線實(shí)驗(yàn)仿真平臺使學(xué)生的實(shí)操能力得到大大提高，但是對于實(shí)際設(shè)備、實(shí)際系統(tǒng)缺乏直接感官接觸，特別是對于電力安全規(guī)范生產(chǎn)的嚴(yán)肅性認(rèn)識不足，因此需與電力企業(yè)合作，校企聯(lián)合培養(yǎng)，建立高水平的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。我校利用地域優(yōu)勢，與學(xué)校周邊水電企業(yè)如三峽電廠、葛洲壩電廠、水布埡電廠等簽訂實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，制訂可行有效的校企聯(lián)合培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案，借助更真實(shí)的工作場景幫助學(xué)生加深理論知識的理解和提高社會適應(yīng)能力。

三、結(jié)語

從我校開展電氣工程在線開放式實(shí)踐教學(xué)改革以來，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量顯著提高，學(xué)生創(chuàng)新熱情以及動手能力明顯增強(qiáng)，學(xué)生能力培養(yǎng)成效顯著。在線教學(xué)模式大大提高了授課效率，在滿足我校學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時，還承接了國內(nèi)高校以及水電站企業(yè)員工的教學(xué)培訓(xùn)任務(wù)，得到了一致好評。我們將進(jìn)一步利用該平臺，加強(qiáng)對學(xué)生課外科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的指導(dǎo)和服務(wù)工作，以期取得更多的成績和成果。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 施加輪.遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中作業(yè)上傳與批改和在線實(shí)驗(yàn)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)[D].福州：福州大學(xué)，2003：1-68.

[2] Endean Mark，Weidmann George， Armstrong David，Moffatt Jim，Nixon Tony，Reuben Bob. Team project work for distance learners in engineering-challenges and benefits[J]. Engineering Education， 2008（2）：11-20.

[3] 梁櫻.基于任務(wù)的信息技術(shù)課在線實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐?gòu)建及應(yīng)用研究[D].重慶：西南大學(xué)， 2010：1-68.

[4] 馬漢達(dá)，張建明.高?；旌鲜綄?shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015（9）：170-172，175.

[5] 翟永杰.電力工程全過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（8）：5-8.

[6] 姚俊，程華，應(yīng)衛(wèi)勇.基于探究式學(xué)習(xí)的在線實(shí)驗(yàn)設(shè)計與研究[J].中國電化教育，2014（9）：100-104.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]