基于对分课堂的“发电厂电气部分”课程改革

唐晓玲

(贵州大学 电气工程学院， 贵州 贵阳 550025)

0 引言

课堂是大学教学活动的主要场所。课堂教学由教师和学生双方共同完成，教师起着主导作用，学生是教学活动的主体。对教学内容(教什么)和教学方法(如何教)进行合理的组合，选择某一种或某几种有效的教学方法进行教学，直接影响着学生学习的主动性和积极性，影响着教学的效率和质量，也关系到教学目标能否实现，教学任务能否完成。

我国基础教育领域里的课程改革已经有了十多年的历史，从传统课堂到探究式课堂，再到“先学后教”的教学模式，到近年出现的慕课和翻转课堂，基础教育的课堂模式已经有了一定的改革成效[1]。然而，对于专业性更强的课程，由于相对于基础课程而言难度更大，学生很难进行有效的讨论，因此绝大多数教师仍然采用传统的“满堂灌”讲授模式，专业课课堂教学存在诸多问题[2]。

目前，我国高校在培养电气类技术人才方面，普遍存在电气工程专业大学生专业素质不尽如人意、毕业生缺乏探索精神和综合应用能力、缺乏国际竞争能力等问题[3]。 本文结合我校电气工程类专业中的“发电厂电气部分”课程，就教学中实际存在的问题、教学需求、教学模式改革和课堂教学设计等的实践和探索进行讨论。

1 课程原有教学模式和存在的问题

“发电厂电气部分”课程原有教学采用传统教学模式，主要包括教师课堂讲授和学生课后学习两个分离的过程，课堂时间绝大部分由教师讲授，同时配合少量的讨论式教学。存在的主要问题表现在：师生沟通和交互仅在课堂中极少的时间内发生，学生基本是被动接受，主动性较低；加之智能手机和网络的普及，学生在课堂上乐意选择靠后座位，很难长时间集中精力听讲，课堂教学氛围差。讨论式教学原意是通过课堂讨论引发学生主动学习的动力，提升学习积极性，方向是正确的。然而课堂大部分时间用于讲授，讨论时间安排较少，而且具体的实施方法又不适合中国学生的现实情况；例如采用即时讨论，缺乏内化吸收过程，讨论效果很难保证。此外，还包括诸如基础差的学生难以跟上教师的节奏、学生理解困难、教师由于讲授时间过长，嗓子沙哑、精力不济导致教学效果进一步下降等。因此，专业课堂急需教学模式的改进。

2 课程教学需求

“发电厂电气部分”是电力系统类专业的一门重要的专业课程，着重叙述发电、变电和输电的电气主系统的构成及运行，电力系统一次部分、二次部分相关基本知识，发、输、配、变主设备的基本性能及原理。课程的学习特别强调理论与实际的联系，使学生获得必须的发电厂变电站电气部分的基本知识和实践技能，掌握厂、站电气主系统的设计方法和电气设备选择的基本原理，培养自身工程实践能力、创新意识和能力，为以后从事有关电力系统各环节的电气设计、检修、安装、运行、维护及管理等工作奠定必要的基础。针对教学的需求，采用原来的教学模式已在实践中证明是落后的。为此，我们决心对“发电厂电气部分”课程采用对分课堂模式结合微课、翻转课堂等以学生为主题的新教学模式进行实践探索。

3 结合微课与翻转课堂的对分教学

3.1 改革教学模式的核心理念

“对分课堂”教学模式是由美国普林斯顿心理学博士、复旦大学心理学张学新教授于2013年10月率先提出的一种具有原创意义的高校教学模式，对分课堂的核心理念是把一半课堂时间分配给教师进行讲授，另一半时间分配给学生以讨论的形式进行交互式学习[4]。

对分课堂一方面类似传统课堂强调先教后学，教师讲授在先，学生学习在后。另一方面融合翻转模式也是在教师提炼解答问题的思路之后进行。同时还类似讨论式课堂，对分课堂强调生生、师生互动，鼓励自主性学习。关键创新在于把讲授和讨论错开，并让学生在中间有一定的时间自主安排学习，进行个性化的内化吸收。对分课堂把教学以时间为轴，划分为清晰分离的三个过程，由五个关键环节组成，分别是：讲授、独立学习、独立做作业、小组讨论、全班交流。

3.2 改革教学模式的设计

对分教学模式的改革本质上是尝试结合以下三种基本教学模式。

1)呈示模式

教师采用微课教学模式，在20分钟左右的时间内，采用当面讲述的办法向全班学生呈示学习内容。这个阶段，当知识点较浅显易懂的时候可以采取翻转课堂教学模式，由学生做呈示者，向全班同学呈示学习内容。基于接受学习原则，该模式的目标是传递知识或规则或学习目标。体现呈示者的引导行为，可以表述为一个简短的呈示行为，把任务要求、基本规则等事项传递给学生。呈示模式没有互动，强调单向性。

2)独学模式

在呈示模式的讲授过程以后的同一节课的后半程、第二节课或下一次课上，学生作为个体进行堂上的独立学习，如独立思考、独立做作业。该模式基于认知建构原则，其目标是让学生完成知识的内化吸收。从行为上看，也包含把内化的知识体现为外在的成果，比如做作业、完成作品。

3)讨论模式

在独立学习过程以后，在堂上或者堂下、教师参与或不参与的情况下，多于两位的学生进行群体交流。该模式基于合作学习的群体互动，目的是让参与者进行多视角的思想交流和观点碰撞。讨论中参与者也有可能向大家展示一些材料或成果，但由于互动性强，这些行为不归结到呈示模式，而是讨论模式[4]。

这三种模式其实是教学过程中非常基本的活动单位。三种模式各有特色，互不重叠，都有自己独特的价值。呈示模式体现了传统教学一对多的高效率，独学模式强调了个人为中心的学习，充分体现了学习者的主体性，对话模式适合于聚焦某个重要议题，双方进行深入、透彻的探讨，而讨论模式适合群体互相激励、集思广益，进行更具发散性的思考。呈示、独学、讨论都是非常有价值的活动，把它们整合起来，大幅度提升课堂教学效果[4]。

3.3 改革教学模式的关键环节

教学模式改革实践需要反复探讨、搓合和衔接完善以下几个关键环节。这些环节都是日常教学中的基本元素，通过整合创新，把已有的教学元素重新组合，形成一个新的结构，产生新的力量。

1)时间划分

“对分”指每次课的时间对半分割，一半用于教师讲授，另一半用于吸收和讨论交流。

针对高校教学中学生对一些课程不重视或其它课程的学业负担比较重，在课后不愿或没有时间做作业，所有学习都必须在课堂上完成的现象，可以实施 “当堂对分”，在一堂课或一次课上完整实施讲授、独立学习、独立做作业、小组讨论、全班交流五个环节。即在两节共计100分钟的课上，第一堂课，教师先讲授20分钟，给出相关的思考题或习题。学生彼此不交流，进行10～15分钟的独立学习和独立思考，写出自己的解答，然后小组讨论10分钟左右；经过课间休息，第二节课全班交流10分钟，教师总结5分钟左右，结束第一次的对分课堂教学。第二节课的30分钟时间，完成下一次“隔堂对分”教学的讲授过程。而下次课堂的前一半时间用于讨论上一周课堂上教师讲授的内容。本堂课讨论上堂课的内容，为“隔堂对分”形式。

2)讲授环节

在讲授环节，教师基本不向学生提问，也不组织讨论，利用微课教学办法，在20分钟左右的时间内，通过单向讲授，介绍教学内容的框架、重点和难点，不覆盖细节。讲授环节也可以布置学生提前学习，融合翻转课堂模式，由学生向学生讲授。

针对同样的教学内容，教师采用微课教授法只有原来一半的时间进行讲授，不可能细致覆盖，应该做引导性的、框架式的讲授，讲解学习目标、章节内容的逻辑结构，与其它内容的关联和关系，在整个课程中的地位等。在相对宏观的层面上，告诉学生学什么、为何学和如何学。

讲授过程中，教师不再通过提问等方式进行课堂互动。一是这样互动效率很低，二是讲授时间有限，三是教学设计为互动留有专门的时间。整个教学流程总是以教授为开端，若为教师讲授，讲授之前学生不需要做任何准备工作，不要求学生进行预习。若为学生讲授，则采用翻转课堂模式，布置任务让学生自学后进入讲授环节。

3)独立学习环节

在讲授和讨论两个环节之间，学生有时间(采用隔堂对分办法有一周时间，采用“当堂对分”至少有20分钟时间)阅读教材、完成作业，根据个人的兴趣、能力、需求，自由选择最合适的时间和最适宜的方式方法，深入理解，进行个性化的内化、吸收。内化吸收要求学生独立完成，不与同学或教师讨论交流，更强调由自我掌控的个体学习。

4)独立作业环节

作业是连接讲授与讨论的核心环节，作业的布置十分关键。作业目的是引导、督促课后复习，保证理解基本内容，为深入、有意义的小组交流讨论做铺垫和准备。

“当堂对分”时间很短的时候，布置的作业可以相对简单。比如出一个问题让学生简单计算或总结，给一个事件，让学生思考提出看法。“隔堂对分”中，学生课后有更多时间学习，作业可以布置得更有深度。

5)小组讨论环节

教师根据上课人数将学生分组进行讨论。讨论针对教师的讲授内容和学生在内化阶段的学习结果。学生分享自己的体会、收获和困惑，互相答疑、互相启发，把普遍性的问题记录下来。要求学生围绕作业，特别是自学中遇到的重点、难点和疑点，针对各自的收获、困惑、疑难，互相切磋学习，共同解决问题。小组讨论过程中教师来回巡视，督促所有学生认真参与，但不过多涉入，仅保障不让个别同学游离于小组之外，让每人都有表达的机会。

6)全班交流环节

小组讨论后，教师组织全班交流，对小组讨论中存在的疑难问题进行解答，最后做章节总结。教师的责任是解答大多数同学的共性问题。对学生提出的问题，教师要甄别、选择，只处理共性问题。这对保障课堂效率和教学质量至关重要。

3.4 课程教学设计

具体内容的教学设计，遵循“选择与教学内容最相适应的教学模式”的基本思想，对课程内容逐课时进行分析。以教学内容的第一、二章为例，逐课时的教学方法设计及实施如表1所示。

可以看出，课程的教学模式改革首先遵从于课程知识结构，在整个教学过程中注重概念的理解与融会贯通，对于不同内容的知识点采用有针对性的教学方法，通过由浅入深的类比列举与讲解，实际联系理论地从具体到抽象的提炼拔高，纵向联系先行知识和后续知识、反复训练逻辑思路和逐步完善知识框架，横向比较陌生知识点和常识的联系与区别，加深对重要知识点的理解层次，更进一步实现适合自身学习方法的掌握。

3.5 “对分易”教学平台辅助教学

“对分易”是基于移动互联网(微信)的第二代教学平台，个人版供师生免费使用，手机端和电脑端完全同步，操作便捷、简明易用、功能丰富，任何教学模式都可以利用。

除了传统教学辅助平台可以实现的资料共享、提问答疑、讨论等常规功能外，“对分易”还可以进行讨论分组、考勤、在线练习、问卷调查、作业批改等功能，不仅提供相关模板，还具备统计功能，大大提高教师的工作效率。该教学平台带来的最为显著的改变有四点：

表1课程一、二章节内容教学设计

1)作业批改方式变化

由于作业是教学效果的重要反馈，想要反馈信息丰富就需要提高作业布置的质和量，因此有必要改革传统的作业批改方式。通过“对分易”，教师的作业发布、查看、批改和分数通知，学生的作业提交均可随时随地利用手机或电脑上传。非客观作业不再依照对错去打分，而是根据完成、态度和创新三个维度去打分。这样教师批改作业的速度大大加快，不再需要逐个纠正学生作业中的错误。而作业中的错误或问题，由学生在小组讨论中来发现、纠正和解决，最后解决不了的，再由教师给予解答。

2)工作效率提高

通过扫码或者随机数字签到的考勤统计，不论是40人的单班课还是超过100人的合班课，每次课堂点名的时间均不超过2分钟。考勤、作业、课堂在线练习、问卷调查等均具有自动统计功能，协助教师在对课程教学效果的统计分析时提升效率。

3)手机成为辅助教学工具

改革后的课堂上，手机不再是阻碍正常教学的拦路虎，而成为辅助教学的重要工具。学生利用手机签到、答题、查看讨论分组。

4)改善课堂氛围

教师不再满堂灌，讲授时间缩短，体力脑力得以节省，获得进一步思考教学有效性的空间；学生随机分组，交换座位围坐讨论、有充分时间自由交流、手机签到、手机完成在线测试等，紧绷的上课神经也由于教学形式的改变得到放松。

4 教学效果评价

教师对于基于对分教学并结合微课与翻转课堂的教学模式，在“继电保护课程设计”、“发电厂电气设备”课程中进行初次尝试，继而在“发电厂电气部分”课程中系统使用。

教学过程中，教师自身的感受是：学生听讲的时间至少缩短一半，同时由于讲授环节以问题为导向，促使学生在听课和独学环节更容易实现精力的集中，课堂主动参与的意识大大增强；讨论和交流环节使课堂气氛明显积极活跃，只要在讲授中教师引导学生把握问题的核心，讨论和交流就可以实现教学重点和难点的突出，同时还增进了团队合作的意识；作业认真，通过开放性的非客观作业量的增大，学生课下的阅读数量和深度都大幅度提升，从而在作业的完成中，更能得到深层次和相关延伸的问题的结论。

通过问卷调查的意见反馈，学生对教学模式改革的感受是：认为新的教学模式能够使得自身收获更大的学生超过上课人数的80%，喜欢“讲授-内化-讨论-交流-作业”的对分课堂形式的学生人数占上课人数的74%，喜欢“自学-作业-点评”的翻转课堂形式的学生人数占上课人数的12%；认对新教学形式给予“较好”以上评价的超过80%；认为新教学形式“轻松且高效的”的超过70%。

同时，该模式的教学改革也给教师带来了很大的挑战：①讲授时间大大缩短，教师必须基于教学大纲的要求，精炼教学内容，突出课程结构和知识框架，才能帮助学生在更多的自学时间内熟悉课程的内容并把握重点与难点；②教师必须深化专业素养和紧跟科研前沿[3]。③教师必须精心组织课堂时间分配，引导轻松积极的课堂氛围，把控讨论交流的方向，才能实现好的教学效果。

5 结语

针对“发电厂电气部分”专业课程教学的需求和当前电气工程类专业课堂上存在的问题，本文在对对分课堂、微课和翻转课堂进行深入研究的基础上，对课程采用对分课堂模式结合微课、翻转课堂等以学生为主题的教学模式，提出“呈示-内化-讨论-实践”的课堂教学设计并进行实践探索。阶段性测验和问卷调查的结果表明，学生的主观能动力得到调动，对学科知识的理解、分析问题、解决问题的能力均得到了提升。师生间、学生间的互动交流显著改善。如何结合公平合理的考核评价体系，更加科学客观充分的对教学模式的改革进行评价，是下一步将继续探讨的方向。课堂教学过程的积极变化，对提高专业课程的学习效果有着积极的贡献，应进一步在专业课程中推广。