“高电压技术”课程线上线下混合式教学

2021-06-28吴淑群陈玉秀张潮海

电气电子教学学报 2021年3期

吴淑群，陈玉秀，张潮海

(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京 211100)

0 引言

“高电压技术”课程属于电气工程及其自动化专业的核心必修课程。该课程内容主要涉及四个方面：固、液、气三类电介质的放电理论、电气特性和耐压绝缘试验、输电线路和绕组中波过程、雷电和操作过电压及保护[1～2]。

从教师教学的角度看，“高电压技术”课程教学具有以下挑战：①交叉性强，涉及大学物理、电磁场、电路等多门学科知识交叉渗透[3～4]；②实践性强，课程内容多数来源于工程应用；③知识面广、学时短，但缺乏强数字逻辑性，在短理论学时内难以讲透。④教学反馈改进效率低，传统问卷调查或口头反馈的形式环节过多、耗时长。

从学生学习的角度看，学习“高电压技术”课程具有下述困难：①传统教学多数采用照本宣科的教学方式，脱离了实践；②课程的多个知识点涉及的概念新且抽象，理解起来较困难；③自觉性较差、预习效果不理想、课堂学习效率低；④师生互动性少、课堂气氛不够活跃。

为了能够提升“高电压技术”课程教学质量，本文引入线上线下教学方式，重点解决学习及时监督、加快师生反馈、增强师生互动环节，提升学习效率，探索出一条行之有效的线上线下混合式教学方式，期望能够提升“高电压技术”课程整体教学质量。

1 “超星学习通”平台

“超星学习通”是由超星集团推出的一款组合了课程学习、知识传播与管理分享的移动终端学习平台。该平台收集了图书、报纸、期刊、视频等资源，实现资源的共享。它主要包括首页、活动、统计、资料、通知、作业、考试、讨论、管理九大模块。该平台操作方便，有利于辅助教学。“超星学习通”可用于“线上+线下”的混合式教学模式，将“在线教学”与“传统教学”的优势结合起来，不拘泥于时间和空间，有针对性地把握每个学生的学习动态，利用大数据技术，精准把控课堂教学的效果和不足[5]。

2 线上线下混合式教学环节

如图1所示，设计了混合式教学环节，包括课前、课中和课后三部分。其中，重点突出师生互动和反馈环节，包括资料课前预习、师生课堂互动、主题讨论、作业及问卷，使得教师能够有针对性地及时调整教学内容、知识重点讲解、实验教学、习题讲解等，提升教学效率，高质量完成短学时内的“高电压技术”课程教学。

2.1 课前

在线下教学方面，教师重点设计教学环节，并熟悉“超星学习通”的线上教学平台。一方面，“高电压技术”课程共十一讲，涵盖知识面广，必须明确重点和难点问题，设计好相关教学内容，为学生的高效率课前预习做指导。课程资料需提前一周在线上发布，留给学生充足的预习时间，并且“超星学习通”的班级讨论群可以供学生交流讨论预习阶段的疑惑，在听课时有针对性地解决。另一方面，教师登录网络教学平台，完善课程资料信息，建立学生班级，熟练掌握利用超星学习通平台进行课前预习、课堂互动、课后作业、教学反馈等各个教学环节。

在线上教学方面，学生通过网上手势签到、位置签到或二维码限时签到或请假，替代了传统的点名和纸质签到。整个签到过程可以在一分钟之内完成。相比传统名单签到方式，线上签到和请假更加快捷、更及时掌握学生出勤统计情况。如图2所示，本学期“高电压技术”课程采用二维码签到，签到率为88.4%，课程总体出勤情况良好。在学生课前预习任务方面，“超星学习通”能够统计学生访问总次数、每位学生访问“超星学习通”时长以及视频学习时长等，并利用大数据功能进行统计分析。当出现学习时长明显偏短的学生，可以发送学习提醒，能够有效督促和关怀每位学生的预习进度。

图2 学生签到率统计

2.2 课中

在线下教学方面，参考线上学生的课前预习任务情况、线上主题讨论部分及高电压课程特点，区分教学内容的重点难点。对于较容易理解的部分，通过学生自行课前预习、教师在课堂简单讲解相互印证，提高了教学效率。对于重点难点部分，需花大量的时间进行细致讲解，并配合习题练习。因此，这种方式有益于高效率有重点的课程讲解，而不是将学时平均分配到每个知识点。另外，针对重点难点部分，可通过实验教学加深理解。由于“高电压技术”课程新概念较多，部分学生因概念难懂难记而产生畏学的心态。在课堂理论讲解的基础上，带领学生近距离接触实验设备、了解高电压实验环境，能够有效破除畏学心理，激发学习兴趣和探索。如图3所示，在做好安全防护措施的情况下，观看并讲解高电压的气体放电现象，使得学生能够从理论联系实际，加深理解。

图3 实验教学照片

教师可以发布“问题抢答”环节和主题讨论环节。既即可针对学生个人随机抽取，也可分组讨论，营造活跃的课堂氛围，提高学生听课的专注度与参与度，使学生由被动接受知识转变为主动思考问题，加深对知识点的掌握。同时，抢答和主动讨论记录作为平时成绩的一部分，在班级管理中随时可以查看，提高了成绩评定的透明度并对学生起到激励作用。

2.3 课后

在线下教学方面，师生建立面对面的答疑渠道，设立固定的答疑地点和时间，建立起稳固可靠的面对面交流渠道。该方式可有效解决学习问题或科研等方面的难题，帮助引导部分学生积极学习和成长。另外，依据学生课中和课后的学习情况，适当安排期末考试试卷难度和考核范围，作为学生学习成果的检验。在学生成绩方面，采取多层次考核计分，即期末考试+平时成绩，特别是在平时成绩中加大了学生课前预期任务完成度的比重(占30%)，能够有效督促和鼓励学生做好课前预习，为高效率教学目标提供保障。

在线上教学方面，主要考虑作业提交、批阅和反馈。为了帮助学生巩固课堂知识、检验学习效果，教师精心选择课后习题，并在“超星学习通”平台上发布，题量为3-5道。教师在当天发布作业，同时学生能够在手机上收到作业提醒，学生可以随时随地通过手机查看，避免遗忘，极大地提高了学习效率。在学生提交作业环节，可以自主选择拍照上传、手动输入、插入word文档等多种形式，无需纸质化。教师可点击每位学生的作业进行查看，在系统中打分，并可在批语栏中添加批语，指出作业中的错误。学生根据分数和批语能够及时了解自己的作业情况，在下次课堂开始之前进行思考和修改。与传统的提交纸质作业相比，使用超星学习通进行作业的批阅和反馈能够缩短学生“做作业”与“修改作业”之间的时间间隔，及时纠正自己的错误，使知识点的掌握更加巩固；在上课教师讲解习题前，给学生留出充足的时间思考，锻炼了学生的自主学习能力。除此之外，教师能够对作业成绩进行电子化保存和查看、统计分析，能够重点督促和关注未提交作业的学生学习情况。因此，采用“超星学习通”进行作业统计使教师动态了解学生的作业情况，省去了录入每人作业分数的繁琐步骤，便于查看平均分、找到学生普遍出错的题目，帮助教师合理调整授课安排，极大提高了办公效率。在“高电压技术”课程教学过程中，共发放作业13次，总平均成绩86.69分，每次作业的提交率都在91.6%以上。

2.4 教学问卷调查

为了真实了解线上线下混合式教学方法的效果，通过超星学习通平台向学生发放调查问卷，主要了解学生对“超星学习通”平台应用于“高电压技术”课程的满意度，以及对“高电压技术”课程本身的评价和建议。问卷共设置10道问题，包括6道单选题和4道简答题，本课程的120名同学全部参与问卷调查，共收到115份有效问卷。

如图4所示，71.3%学生学生认为使用“超星学习通”APP有助于提前预习课程，93%的学生认为它有助于课程资料分享与交流，83.5%的学生认为有助于增强师生互动，92.2%的学生认为该平台提升了作业提交和发放的效率，83.5%的学生认为使用“超星学习通”有助于提高学习效率。

图4 学生对超星学习通平台应用于“高电压技术”课程的满意度调查结果统计

综合来看，学生对于“超星学习通”平台应用于“高电压技术”课程的满意度很高，该平台促进了课程资料的分享，并在课前预习、课堂互动、作业提交等方面为学生提供了极大便利。然而，使用“超星学习通”平台辅助教学也带来一些问题，通过大数据可视化分析发现，由于平台功能不完善，大部分学生提出希望利用网络平台批改作业时能准确指出作业错误的地方；鉴于学校教学楼网速慢，不少学生提出希望改进签到方式。

“高电压技术”课程的线上线下混合式教学激发了学生对本专业的研究兴趣，如图5(a)所示，69.9%的学生表示将来有兴趣考虑就读高电压方向的研究生。如图5(b)所示，多数学生认为是线上雷电视频和实验室参观给人印象深刻，说明线上视频与实验教学的增加能够有效激发学生学习兴趣，加深知识理解。另外，通过“超星学习通”的大数据可视化功能，分析了学生学习遇到的难题和期望改善方向，如图5(c)和5(d)所示。学生们认为本课程最难懂的部分集中在传输线的波过程和沿面放电；绝大部分学生反映难以在有限的教学时间内完全掌握，应针对重要考点增加更多、更详细的例题讲解，以及希望增设学生亲自实验操作环节。

图5 学生对“高电压技术”课程的评价和建议调查结果统计

3 教学改进

3.1 线上课堂签到与作业批阅

为了解决网络信号对扫描二维码的影响，采用“超星学习通”平台中多种辅助签到方式补充，如抽查、手势和位置签到。这对线上批阅无法准确定位作业错误位置，积极联系“超星学习通”平台的后台技术支持，期望能够增加线上批阅涂改的功能。

3.2 教学内容

针对学时短、课程教学内容多的问题，采用线上课程预习、线下重点讲解的方式，加强线上反馈，合理分配学时，补充难点重点习题数量，分重点呈现教学内容。建立知识结构的清晰脉络，帮助学生掌握整个课程的基础与核心，明确各部分教学内容之间的内在联系，增强教学内容逻辑性。

3.3 实验教学环节

由于高电压实验的潜在安全风险，目前实验教学未能让学生直接操作高电压实验设备。为了做好线上实验教学，可以充分利用“超星学习通”平台的“直播”功能，由研究生在实验室进行实验操作和讲解，并组织学生实时观看；实验结束后的自由交流时间里，学生可提出疑问，由实验操作者及时解答。未来在做好安全防护措施的情况下，在了解实验设备和实验原理的基础上，按照实验规范流程，适当开展本科生线下亲自操作高电压实验设备，分小组进行教学，每组由教师或研究生近距离指导，保证实验操作的正确性和安全性，加强理论联系实际，有益于进一步激发学生兴趣，提升科研创新精神。