“电力工程基础”翻转课堂教学的实施与思考

2016-03-03邓立华谢迎娟张秀平

电气电子教学学报 2016年5期

关键词：自学电力工程基础

邓立华，谢迎娟，张秀平

( 河海大学物联网工程学院，江苏常州 213022)

“电力工程基础”翻转课堂教学的实施与思考

邓立华，谢迎娟，张秀平

( 河海大学物联网工程学院，江苏常州 213022)

本文从研究科学合理的划分课堂教学内容和自学内容入手，提出通过合理设计课前预习、课中讲授与讨论、课后练习与深化、考核方式，进行“电力工程基础”翻转课堂教改的组织实施，达到提高学生学习兴趣和课程教学质量的目的，并对如何更有效的开展翻转课堂教学改革进行了思考。学生评教数据表明了翻转课堂改革措施在课程教学应用中的有效性。

翻转课堂；电力工程基础；教学改革

0 引言

“电力工程基础”是电气类学科重要的专业必修课，是学生将来从事电力系统运行、设计和管理的基础课程。尽管各校采用的教材不同，但这门课程教授的主体内容一般都是由电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统过电压、电力系统稳定计算、继电保护等几部分组成[1,2]。该课程的特点是理论知识和计算方法多，综合性强，学习难度较大。我院的自动化专业为弱电控制类专业，培养方向分为过程控制和运动控制两个方向。“电力工程基础”是该专业培养运动控制方向学生的专业选修课。

笔者从事自动化专业的“电力工程基础”教学工作十余年，发现传统授课方法存在下列问题：首先，自动化专业学生就业方向主要为工业控制、检测与自动化仪表，虽然有学生毕业后可能会从事电力工程方面的工作，但毕竟不是主体，所以学生对该课程总体学习兴趣并不强；其次，在厚基础、宽口径的培养方向下，课程学分压缩为2个学分，32个课时。而学习内容过多，理论推导难度大，学生普遍反映学习困难。因而在自动化专业中如何针对学生的兴趣和需求特点有效开展“电力工程基础”的教学，是值得研究和探索的问题。

为此，我校在自动化专业“电力工程基础”教学中开展了翻转课堂的教学改革，2015年在2013级学生中进行了31人的小班化试点。本文通过梳理实施过程中的做法，总结得失，引发思考。

1 翻转课堂教学改革思路

翻转课堂即The Flipped Classroom，是一种与传统教学过程相反的传授知识模式。传统的教学过程一般包括知识传授和知识内化两个阶段。其中知识传授是指教师通过课堂进行知识的讲授，知识内化则是学生通过课后作业、操作或实践来完成知识消化，所以属于先教后学。翻转课堂的过程完全相反，它是由学生先对课程内容在课前进行自学预习，然后再由教师在课堂上进行引导、讨论和讲解，属于先学后教的范畴[3-5]。

实施“电力工程基础”翻转课堂教学的改革思路如下：在学习形式上，把传统课堂教学中以教师为主导的课堂传授和课后学生练习的知识内化，改变为课前学生的自学和课堂上进行知识内化；在学习顺序上，改先教后学为先学后教，强调学生作为教学活动的主体作用；从学习内容上，把以前教师满堂教的内容进行分类，容易的内容以学生自学为主，而重点难点的内容则安排在课堂上进行讲解讨论。弱化理论推导，强化实际应用。总体目标是通过充分发挥学生作为学习主体的主观能动性，提高学生的学习兴趣，进一步提高课程的教学质量。

2 翻转课堂教学的实施

“电力工程基础”翻转课堂教学设计总体结构图如图1所示。

图1 翻转课堂教学设计总体结构图

2.1 教学目标和内容

针对“电力工程基础”内容多且难的特点，对课程的目标重新定位，着重于提高学生学习兴趣和教学质量，并把教学内容进行梳理和分类。

(1)降低教学内容深度、拓展广度。削弱电力系统分析中的理论公式的推导和计算，即降低深度。强调电力系统的概念、方法和应用，即拓展广度。在课堂内容中结合教师的科研情况插入实际应用的案例以提升学生学习的兴趣。例如，在讲电能损耗计算时结合线损软件开发项目、讲电能质量时结合有源滤波器项目、讲电气主接线时结合学校变电所的接线形式等。把教材上的理论知识和实际应用进行融合，让学生体会到课程的实用性，激发其学习兴趣。

(2)区分学生课前和课堂掌握的内容。适合学生自学的基本概念和知识点要求学生课前掌握；重点难点内容和专题内容则要求学生基本了解即可，之后会在课堂上进行深入讨论。

2.2 翻转课堂教学的实施步骤

“电力工程基础”翻转课堂教学的实施包括以下几个主要步骤：课前预习、课中讲授与讨论、课后巩固与深化、课程考核。

1)课前预习

课前需要教师进行网络课程设置，把要求学生掌握的教学要点、进度表以及课程PPT放到学校翻转课堂教学网站上。要求学生在规定时间内必须在网站上自学完相关内容，例如电力系统的基本知识、电力系统分析的基本概念、电力系统短路计算的分类等基础问题。

2)课中讲授与讨论

教师通过提炼章节的重点和难点内容，在课堂上进行部分讲授或引导学生以问答和讨论的形式进行解析，加深学生对这些内容的理解，从而保障学习质量。此外还要结合课程内容，设计十五个左右的专题。例如电力系统潮流计算、电力系统短路计算、电力系统继电保护等。

全班31名学生分成十五组,每组负责一个专题。分工合作实施PPT制作、口头报告、回答问题等环节。课上先由一位学生做发言，15分钟左右，然后组织讨论。为确保专题发言的内容不偏离教学大纲的要求，发言大纲在教师指导下制定。主要内容包括定义、方法、具体步骤、实例、结果讨论等几个方面。

3)课后巩固与深化

课后以小组学习和习题演算为主要手段，掌握和加深对知识点的理解。具体形式除了常规的纸笔练习以外，教师还在网站上建立试题库，布置判断题和选择题。由学生答题并让网站系统进行自动批改，教师通过查阅统计信息可以迅速掌握学生知识点欠缺之处，在课堂上给与针对性的讲解和答疑。

4)课程考核

考核以平时成绩和课程论文作为评价依据。由于翻转课堂更关注的是学生的自学和独立思考能力的培养，且课程性质为选修课，故设计课程的成绩为平时成绩和最终论文成绩各占50%。平时成绩由20%专题报告成绩+10%课堂表现+10%网上互动+10%课后作业成绩组成。其中，专题报告成绩是以小组形式打分，故小组中每位同学的表现都会影响到整个小组的成绩，此举有助于培养和提高团队合作精神。课堂表现包括上课提问、讨论质量、点名和随堂测试等几个方面；网上互动成绩是指通过统计学生在线学习时间长度、网络在线发言次数和质量来综合评价学生利用在线课堂自学的效果。课后作业包括以分析、计算题为主的纸质作业和课程网站上布置的作业。综上所述，平时成绩中包含了学生课前预习、课中交流和课后练习几方面内容，能够较全面的反映学生平时的学习情况。

撰写课程论文目的，一是督促学生对各个章节的知识点进行梳理，二是锻炼学生的文献检索和论文撰写能力，并为后续的课程设计和毕业设计打下基础。

“电力工程基础”翻转课堂教学采用了相对更为灵活和自主的考核方式，有利于培养学生遇到问题后独立解决问题的能力。

3 遇到的问题及处理措施

在实施电力工程基础翻转课堂教学的过程中，出现如下一些问题并采取了相应措施解决。

3.1 难度大的章节如何顺利开展翻转课堂教学

在本课程中，绪论、发电厂电气部分、电力系统过电压和继电保护这几章侧重于知识性的介绍和基本概念，学生学习起来困难不是太大，就采取以学生课前自学为主再加以课堂讨论巩固深化的形式；而电力系统潮流计算和短路计算这几章除了概念性的知识点外还有大量的公式推导和计算，学生自学起来较为吃力，笔者则在课堂上采用深入讲解一种典型的分析方法，然后再通过启发，由学生拓展自学其余的分析方法，并把各种方法的异同比较和优缺点分析给出提示，交给学生思考。这样既让学生能理解难点内容，又能够发挥他们学习的主动性。

3.2 如何针对自觉性不强的学生开展翻转课堂

翻转课堂教学对学生自学要求较高，但是如果学生学习自觉性不强如何开展翻转课堂教学？笔者在实践过程中发现有部分学生课前不自学，课堂上也不提问和参与讨论，处理方法是穿插随堂测试或口头提问进行课堂介入，引导不积极的学生被动参与到课堂讨论中来。

3.3 如何合理评价学习效果

本次教改采用了撰写课程论文作为考核学生学习的方式，本意是避免学生死记硬背，灵活掌握研究问题的方法。然而通过本次翻转课堂教学实践，却发现提交的论文质量平平，且不呈正态分布，说明单一的通过学生论文质量来评价学习效果不太合理。故考核方式还需要更多元化，除了现有提交撰写论文方式外，拟再补充一个基于Matlab仿真的大作业对学生进行编程和分析能力的综合训练。

4 实施翻转课堂教学引发的思考

目前许多学校都在推行翻转课堂教学，但是什么课程适合开展翻转课堂教学？笔者通过实践，发现对于工科专业来说，具有以下特点的课程较适合进行翻转课堂教学：①广度大，深度浅的综合性课程，适合学生课外自学；②知识性介绍多，公式理论推导少，自学难度相对较低的课程，通过课堂讨论容易引起学生学习兴趣；③实践类的课程由于已经学习过相关理论知识，适合推行翻转课堂教学[6]。

翻转课堂教学作为一种新型的授课模式，对师生有何要求？首先翻转课堂教学对教师教学提出了相对普通教学更高的要求。具体体现在：①教师需要进行网络课程的建设，要准备详细的自学资料和试题库，建设初期需要投入大量人力；②要求教师对内容熟悉，且需要有丰富的教学经验。翻转课堂教学中讨论的主体是学生，但主线需要由教师来设计和引导。讨论中可能出现的错误需要教师纠正，疑难问题需要教师解答，教师还要适时的抛出问题推进教学深入，使得讨论课能够顺利开展。

(邓立华等文)

③翻转课堂教学除了要求学生具有较高的学习自觉性和独立思考问题解决问题的能力外，还需要学生投入更多的课余时间进行学习。

5 结语

本文介绍了我校自动化专业“电力工程基础”授课时所进行翻转课堂教学改革。从课前、课中、课后和考核四方面加以组织实施，并对教改过程中出现的问题进行总结和改进，对如何有效开展翻转课堂教学进行了一定的思考。

附表为我校教务处提供的近三年“电力工程基础”课程的评教数据，评价学生为自动化专业2011级128人、2012级109人、2013级31人。

从附表中可以看出在实施翻转课堂教学前学生对课程评价分数相对稳定，而实施翻转课堂教学后，各项评价指标均有提升。尤其是在教学内容精心设计、培养学生的思维、采用研究性教学方式、注重交流与互动、激发学生后续学习与研究兴趣等明显优于实施翻转课堂教学前。

[1] 王锡凡.电力工程基础[M].西安：西安交通大学出版社，1998.

[2] 鞠平.电力工程[M].第二版.北京：机械工业出版社，2014.

[3] 卢强.翻转课堂的冷思考：实证与反思[J].兰州：电化教育研究, 2013,(8):91-96.

[4] 张金磊，王颖，张宝辉. 翻转课堂教学模式研究[J].杭州：远程教育杂志，2012，(4)：46-51.

[5] 刘小晶,钟琦,张剑平. 翻转课堂模式在“”数据结构“”课程教学中的应用研究[J].北京：中国电化教育, 2014(8):105-110.

[6] 潘炳超.翻转课堂模式应用于高校教学的实验研究[J].兰州：电化教育研究.2015 (3):83

The Application Research and Thinking in Flipped Classroom for Foundmentals of Electric Engineering Course

DENG Li-hua, XIE Ying-juan, ZHANG Xiu-ping

(CollegeofIOTEngineering,HohaiUniversity,Changzhou213022,China)

A teaching reform mode called flipped classroom is applied to Foundmentals of Electric Engineering course. The teaching content is divided into self-study and teaching-discussing content. Implementation of flipped classroom teaching consists of pre-class teaching, in-class teaching, after-class teaching and reviews four steps. The flipped classroom teaching can improve the students' interest and teaching quality. Evaluation data from students shows that the flip classroom teaching helps students to study more efficiently.

flipped classroom; foundmentals of electric engineering; teaching reform