唐七星，王玉偉，劉 路，廖 娟

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽 合肥230036)

0 引言

《電工技術(shù)》是高等院校電子信息、農(nóng)業(yè)水利工程、自動(dòng)化控制、車(chē)輛等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程的學(xué)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、電工學(xué)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、后續(xù)工程和科研工作能力具有非常重要的作用。該課程的特點(diǎn)是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，要求學(xué)生能夠熟練掌握電路的基本理論知識(shí)，同時(shí)為學(xué)習(xí)模電、數(shù)電、電子線路、自動(dòng)控制等后續(xù)課程提供必要的知識(shí)儲(chǔ)備。

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度越來(lái)越快，特別是電子信息、智能設(shè)備、電氣產(chǎn)業(yè)等發(fā)展尤為迅速，《電工技術(shù)》這門(mén)課程越來(lái)越得到高校的重視。

在多年的教學(xué)過(guò)程中，本課程逐漸形成了比較完善的課程教學(xué)體系，包括理論課程教材、實(shí)驗(yàn)課程、教案、習(xí)題解答等。授課方式主要采用理論講授的形式，學(xué)生參與討論部分內(nèi)容。學(xué)生普遍存在電工技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)不足，實(shí)踐預(yù)習(xí)效果差的問(wèn)題。結(jié)合發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，立足實(shí)踐，亟須摸索出一條符合農(nóng)業(yè)學(xué)校發(fā)展現(xiàn)狀的基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。利用互聯(lián)網(wǎng)科技，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，在課堂上完成所要教授知識(shí)的內(nèi)化，學(xué)生在教室討論，教師總結(jié)補(bǔ)充，引導(dǎo)提升，最后進(jìn)行總結(jié)與分享[1]。這種學(xué)習(xí)模式為教育提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[2]。本文針對(duì)農(nóng)業(yè)院校展開(kāi)了基于翻轉(zhuǎn)課堂的《電工技術(shù)》課程的教學(xué)反思及探討。

1 教學(xué)存在的問(wèn)題

《電工技術(shù)》課程為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，按照大綱要求理論學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課會(huì)同時(shí)開(kāi)展。在多年的教學(xué)過(guò)程中，本課程逐漸形成了比較完善的課程教學(xué)體系，但仍存在一些問(wèn)題。

1.1未能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展新要求

在21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)電工技術(shù)提出了新的要求。如機(jī)械電氣一體化，電氣元件向體積小、容量大、遠(yuǎn)控、遙控和智能化等方向演化。如果課程體系和課程內(nèi)容陳舊，一成不變，則跟不上新器件、新科技的發(fā)展步伐。

以農(nóng)業(yè)大棚為例，該課程需要與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合。為促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，大棚內(nèi)需要適宜作物生長(zhǎng)的環(huán)境，特別需要控制大棚的溫濕度。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚運(yùn)用溫度表和濕度表，以及一些其他器材掌握大棚內(nèi)的溫濕度，但這些都是人工檢測(cè)，耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，效率不高，且誤差來(lái)源復(fù)雜。在電工技術(shù)教授過(guò)程中，如果還是簡(jiǎn)單進(jìn)行內(nèi)容贅述，并講解繼電接觸控制系統(tǒng)，學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了這門(mén)課，但沒(méi)有與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合，不能很好地解決跟不上新器件、新科技發(fā)展步伐的問(wèn)題，降低了農(nóng)業(yè)院校開(kāi)展《電工技術(shù)》課程的意義。針對(duì)實(shí)際需求，學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)智能化的大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)其整體框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合所學(xué)電工知識(shí)，進(jìn)行智能遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度檢測(cè)，達(dá)到可以隨時(shí)了解大棚內(nèi)情況的要求。如此不但可以提高生產(chǎn)效率，還可以提升農(nóng)作物的品質(zhì)，甚至可以降低生產(chǎn)成本。

上述案例說(shuō)明，課程內(nèi)容需要與時(shí)俱進(jìn)，且與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合，否則勢(shì)必導(dǎo)致課程內(nèi)容越來(lái)越龐雜。

1.2授課方法有待改進(jìn)和提高

部分授課內(nèi)容理論性強(qiáng)、枯燥難懂，學(xué)生興趣不高，授課方法有待改進(jìn)和提高。傳統(tǒng)教學(xué)以教師為中心，枯燥講解理論公式，不能有效激發(fā)學(xué)生的興趣。照本宣科的教學(xué)方法，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，必然會(huì)影響他們的積極思維和創(chuàng)新精神。如何有效吸引學(xué)生的興趣變得尤為重要。

仍然以農(nóng)業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控為例，在講解電機(jī)時(shí)，教師結(jié)合實(shí)例，讓學(xué)生參與，設(shè)計(jì)一套在溫度太高時(shí)，如何降溫的方案，從而激發(fā)學(xué)生的興趣。在溫度超出閾值上限的情況下，除了發(fā)出警報(bào)通知之外，還需要采取通風(fēng)措施，啟動(dòng)電機(jī)通風(fēng)進(jìn)而降低大棚內(nèi)的溫度。該方法可有效引導(dǎo)學(xué)生積極思考。

1.3需優(yōu)化教學(xué)效果

《電工技術(shù)》課程缺少相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`教學(xué)環(huán)節(jié)，有待進(jìn)一步優(yōu)化應(yīng)用性課程的教學(xué)效果。由于課時(shí)的限制和硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的局限，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果大打折扣。

依然以農(nóng)業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控為例，在授課過(guò)程中，可以結(jié)合實(shí)例，讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦積極參與。

在83例胃癌患者中，是否行新輔助化療并不影響患者的術(shù)后總生存時(shí)間（P＝0.287，圖2A）。進(jìn)一步以CTC分組，在45例CTC陽(yáng)性患者中，行新輔助化療者的術(shù)后總生存時(shí)間比未行新輔助化療者明顯延長(zhǎng)（P＝0.001，圖2B）；而在38例CTC陰性患者中，行新輔助化療者的術(shù)后總生存時(shí)間與未行新輔助化療者相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.239，圖2C）。

2 基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式構(gòu)建

依托發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，立足實(shí)踐，摸索出翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，是一條切實(shí)有效、可行的辦法。

2.1翻轉(zhuǎn)課堂的構(gòu)建

翻轉(zhuǎn)課堂是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。理論教學(xué)主要是教授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程——《自控與電氣》課程起到引導(dǎo)作用[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是提高學(xué)生的應(yīng)用能力[4-6]。根據(jù)授課方式的變化，調(diào)整教學(xué)考核方式。針對(duì)《電工技術(shù)》課程的特點(diǎn)，分別探討其理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分授課環(huán)節(jié)。

2.1.1思考題前置的理論教學(xué)方法

在理論授課之前，預(yù)留幾個(gè)問(wèn)題，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在備課時(shí)劃好側(cè)重點(diǎn)，一個(gè)課時(shí)最好只設(shè)置一個(gè)重難點(diǎn)，著重來(lái)講解，對(duì)于難以理解的理論知識(shí)，通過(guò)課前制作小視頻或者尋找相關(guān)教學(xué)視頻，在課前可以將這些教學(xué)材料、視頻發(fā)布在相關(guān)平臺(tái)上。要求學(xué)生在課前帶著核心問(wèn)題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和討論。在上課的時(shí)候，可以先安排學(xué)生來(lái)講解，小組相互討論有什么不懂的問(wèn)題，匯總出來(lái)后，教師進(jìn)行有針對(duì)性地講解，從而提高學(xué)習(xí)效率。利用零碎的課外時(shí)間，有效擴(kuò)充了學(xué)習(xí)空間，同時(shí)提高了學(xué)生相互協(xié)作的能力。

根據(jù)農(nóng)業(yè)院?！峨姽ぜ夹g(shù)》教學(xué)中存在的問(wèn)題，《電工技術(shù)》課程需要設(shè)計(jì)出一個(gè)監(jiān)控農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫濕度的系統(tǒng)，隨時(shí)掌控作物的生長(zhǎng)狀況。在上課之前，學(xué)生需要首先確定基本要求，在查找資料的基礎(chǔ)上，討論確定其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖(圖1)。環(huán)境因素對(duì)作物的生長(zhǎng)有很大的限制，溫度、濕度等環(huán)境條件影響作物的生長(zhǎng)，所以同時(shí)檢測(cè)與控制溫度、濕度。按照功能需求，系統(tǒng)可分為轉(zhuǎn)換、處理、報(bào)警和控制等模塊。結(jié)合實(shí)際情況，考慮農(nóng)業(yè)大棚的特點(diǎn)，加入相應(yīng)的防水防潮過(guò)電保護(hù)環(huán)節(jié)。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.1 System function structure

2.1.2軟硬結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

該課程需要重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、電工學(xué)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，需要采取軟硬結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式滿足學(xué)習(xí)需求。通過(guò)實(shí)踐，可以采取不同的小組實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不同功能的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[7-10]。鑒于各學(xué)生的動(dòng)手能力及對(duì)理論知識(shí)掌握的程度不同，硬件實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題也會(huì)不同，甚至操作不當(dāng)引起實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞，用軟硬件結(jié)合的教學(xué)手段可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題。以小組為單位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不同的功能，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前對(duì)該實(shí)驗(yàn)有整體了解，通過(guò)學(xué)習(xí)討論，加深了理論知識(shí)的理解，又減少因錯(cuò)誤操作而引起的元器件損壞，減少了不必要的浪費(fèi)。與此同時(shí)，學(xué)生之間的互動(dòng)與協(xié)作，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神。

圖2 溫度反饋控制流程Fig.2 Temperature feedback control flow chart

2.1.3調(diào)整教學(xué)考核方式

《電工技術(shù)》課程考核分為3部分：第1部分采用傳統(tǒng)的試卷答題方式，重點(diǎn)考查基本理論方法；第2部分采用實(shí)踐測(cè)試，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者利用仿真模擬的形式，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)仿真；第3部分為翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐成果的分享，把學(xué)生的實(shí)踐成果，發(fā)布為共享資源，供大家比較、學(xué)習(xí)。

2.2翻轉(zhuǎn)教學(xué)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的照本宣科教學(xué)方法，學(xué)生是被動(dòng)式學(xué)習(xí)，教師在課堂上進(jìn)行講解。學(xué)生在上課之前不會(huì)預(yù)習(xí)，出了課堂，不會(huì)主動(dòng)回顧所學(xué)知識(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)常見(jiàn)的現(xiàn)象——又把所學(xué)習(xí)的內(nèi)容還給了教師。翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式把傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)重新排序，從而使學(xué)生一直處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，刺激他們主動(dòng)學(xué)習(xí)，就像鰻魚(yú)效應(yīng)一樣。教師設(shè)置作業(yè)，不提前通知學(xué)生，并且讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行講解。學(xué)生緊張感會(huì)倍增，從而激發(fā)其潛力，促使他們積極自主學(xué)習(xí)。

2.2.1課前分組

根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，在課前準(zhǔn)備階段，將學(xué)生分成不同的組別，并確定各小組的負(fù)責(zé)人。根據(jù)講授的內(nèi)容，預(yù)先給學(xué)生設(shè)置問(wèn)題，如要講授自動(dòng)空氣斷路器，則需要在監(jiān)控農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫濕度系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求中明確其自動(dòng)空氣斷路器的安裝需要考慮的因素。教師上傳這節(jié)課的課件，錄制相關(guān)的視頻，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，同時(shí)搜集相關(guān)內(nèi)容，加深強(qiáng)化抽象的理論知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)共享。在上課之前，教師預(yù)先安排好課程的時(shí)間進(jìn)程，包括課前的分組學(xué)習(xí)、討論。常用的自動(dòng)空氣斷路器是集短路、過(guò)載、失壓多種保護(hù)為一體的電器，結(jié)合實(shí)際情況，學(xué)生需要考慮農(nóng)業(yè)大棚的特點(diǎn)，在選用自動(dòng)空氣斷路器及線路連接的過(guò)程中，應(yīng)加入相應(yīng)的防水防潮防漏電的獨(dú)特需求。

2.2.2課堂學(xué)習(xí)

以安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)2019級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生為例，把學(xué)生預(yù)先分為10組。課上首先進(jìn)行小組共享，隨機(jī)選出2個(gè)小組，分派代表講解對(duì)于自動(dòng)空氣斷路器的了解，并提出該組對(duì)于大棚自動(dòng)空氣斷路器的安裝考慮了什么因素，并展示其實(shí)驗(yàn)或仿真結(jié)果。隨后進(jìn)行小組討論，讓10個(gè)小組分派代表總結(jié)解決的問(wèn)題，歸納未解決的問(wèn)題。教師檢查各組的結(jié)果，并有針對(duì)性地對(duì)重難點(diǎn)及未解決的問(wèn)題進(jìn)行著重講解。學(xué)生學(xué)習(xí)后，對(duì)各組自身的問(wèn)題進(jìn)行討論修改。在課堂結(jié)束之前，選取該次實(shí)踐中最具代表性的小組，進(jìn)行演示分享。

2.2.3課后分享

各小組總結(jié)各自存在的問(wèn)題及改進(jìn)策略，編制相應(yīng)的報(bào)告，并分享翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐成果，把學(xué)生的實(shí)踐成果發(fā)布為共享資源，供大家比較、學(xué)習(xí)。

翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了把課堂的學(xué)習(xí)過(guò)程放在了教室外，通過(guò)教師課件的分享，學(xué)生以主動(dòng)搜集視頻與相互討論的方式實(shí)現(xiàn)了自主學(xué)習(xí)，并在課堂上完成課程知識(shí)的內(nèi)化。學(xué)生在教室討論，教師總結(jié)補(bǔ)充，引導(dǎo)提升，總結(jié)與分享。利用互聯(lián)網(wǎng)科技，翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，給教育帶來(lái)了新的機(jī)遇。

3 結(jié)束語(yǔ)

在《電工技術(shù)》教學(xué)過(guò)程中，面臨實(shí)踐基礎(chǔ)不足，實(shí)踐預(yù)習(xí)效果差等問(wèn)題，提出利用翻轉(zhuǎn)課堂因材施教的優(yōu)勢(shì)，以發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，有針對(duì)性地對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分進(jìn)行了教學(xué)探討，完善了該課程的教學(xué)體系，并調(diào)整教學(xué)考核方式，實(shí)現(xiàn)了成果共享，增加了互動(dòng)交流。翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了把課堂的學(xué)習(xí)過(guò)程放在了教室外，利用互聯(lián)網(wǎng)科技，實(shí)現(xiàn)學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，給教育帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。