教育信息化背景下利用信息技术推动电工学课堂教学改革

张雪辉 李华 黎霞 耿跃华

[摘           要]  为适应当前高等教育的发展需求，培养创新性人才，将雨课堂和Multisim仿真等信息化手段应用到电工学课堂教学。雨课堂线上线下混合式教学，以及翻转课堂的应用提高了学生自主学习的能力，教师及时了解学生学习情况调整课堂进度;Multisim仿真软件的使用，使课堂内容丰富，知识讲解形象，提高学生的学习兴趣，有助于学生理解掌握知识;课下学生通过电路仿真，进一步掌握知识点，提高分析问题、解决问题和实际操作的能力。

[关    键   词]  雨课堂;Multisim;仿真;信息化;混合式教学

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2021）36-0214-02

2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力我国高等教育建设。作为工科院校，要在工程科技创新和产业创新发挥主体作用，调整培养方案和教学模式，造就适应并满足新兴产业和新经济需要的，具有更强实践能力、创新能力和国际竞争力的高素质、复合型人才[1]。

随着新一代信息技术的发展，雨课堂、慕课（MOOC）、在线开放课程等各类教辅工具的出现，使传统单一的教学模式格局发生了改变。教学活动的开展不再局限于课堂，教学模式的设计不再局限于单一的老师讲授、学生接收的模式。智慧教学逐渐成为当前我国教育信息化研究的热点，而如何根据课程特点利用新型的信息化技术设计及实践课堂的教学模式是实现智慧课堂的关键。

清华大学在线教育办公室和学堂在线共同推出的新型智慧教学工具——雨课堂，将现代信息技术融入PPT和微信，搭建了课外学习与课堂教学间的桥梁。授课教师通过雨课堂，可以向学生的手机上发送授课的PPT、习题、视频、语音等学习材料，学生扫码进入课堂，在微信里就可以看到老师实时推送的学习材料，还可以在不懂的那页PPT上点击“不懂”按钮。在课堂讨论时间，学生可以发送弹幕，给老师留言，亦可进行班级讨论。老师则可根据学生点击的“不懂”和发送的弹幕，及时答疑和调整授课节奏[2]。

清华大学的于歆杰老师以雨课堂为工具讲授电路原理课程，根据不同学习需求采用完全翻转课堂、大班部分翻转课堂、创新为目的小班迷你翻转课堂等，取得了很好的教学效果。河北工业大学的杨文荣老师以学生为中心，利用雨课堂课前推送预习，课上让学生分组讨论，课后推送小结，课下还让学生用电路板做雷实验，学生的学习兴致极大提高，学习效果明显比采用传统教学模式的班级有提高。

一、传统电工学教学模式改革的必要性

电工学是工科非电类专业学习电工电子理论和应用技术的基础课程，分为电工技术和电子技术，内容涵盖电路理论、电机学、继电接触器控制系统、模拟电子和数字电子技术等。传统教学模式过于死板，老师讲，学生听，模式单一，学生上课容易疲劳，走神。学生反映电工学难，部分學生学习态度不够认真。分析其原因，无不出于以下几点：

（1）电工学课程牵涉的知识点较多，部分知识较为抽象，如戴维宁定理、电机转动原理等;部分计算繁琐，如交流电路中的相量计算、放大电路动态参数计算等。导致学生刚开始学直流电路还信心满满，到交流电路就开始迷茫，后面逐渐失去兴趣和主动学习的积极性。

（2）部分教师仍采用“一言堂”的教学模式，导致课堂单调，互动性差，导致教师输出和学生收获之间差距很大。

（3）部分学生对非本专业课程不够重视。

（4）手机的诱惑力太大。老师在上面讲，不少学生却沉浸在手机的世界里，打游戏、听音乐、聊天、浏览网页等，进而导致课堂气氛差，老师的教学热情也受到影响。

为提高学生的学习兴趣，让课堂活跃起来，必须对传统课堂教学进行改革。

二、电工学信息化教学

新一代信息技术的蓬勃发展给教育事业的发展带来了新的契机。充分利用信息化时代给我们带来的便利，让学生上课从玩手机到利用手机，紧跟课堂，积极听讲、回答问题，一堂课下来收获满满;同时，老师也能及时了解学生的学习动态，随时调整进度。

这需要教师重新设计课堂，充分调动学生的积极性，从而达到良好的教学效果。

（一）助力课堂教学改革，实现以“学生为中心”的教学理念

课程组借助“雨课堂”，重新设计了电工学课程授课方案，实现了线上线下混合式教学，实施过程如图1所示。

1.课前预习。以带语音的PPT、视频和雨课堂小测等形式出现，授课前推送给学生，学生对下节课内容有所了解，并补充必要的预备知识。对以前学习过、本次课要用到的知识予以复习，以图片和视频的方式给出下节内容[3]，提高学生的学习兴趣。

2.课上随堂测和弹幕。以选择、填空等形式出现，促进学生紧跟课堂进度，积极思考。同时，教师利用随机点名提问学生，督促学生紧跟课堂进度。学生可随时发送弹幕、投稿，有问题老师及时解答，了解学生的学习动态，随时调整讲课节奏和内容。

3.课上教师采用手写板板书。手写思路清晰，给学生思考的时间;手写板投屏清晰，学生看得清楚，写完雨课堂截图发送给学生，学生课下随时可以用手机查看课上板书，是很好的学习资料。

4.课下小结。以PPT加语音的形式对本章内容进行小结，课后推送，学生可及时掌握重点。

5.雨课堂推送作业，批改，录屏讲解错题。

6.阶段测试。测试分直流电路、交流电路、电机及继电接触器控制、期中测试、模拟电路和数字电路，共6次，讲完相应章节，即利用雨课堂新试卷进行测试，成绩计入评定。督促学生紧跟课堂进度，及时复习，检验知识掌握情况。

7.期末复习。采用录屏的方式总结章节内容，讲解重点题目。

（二）翻转课堂教学

电工学重点内容，如戴维宁定理、三相电路、正反转控制电路和桥式整流电路，采用翻转课堂教学。课前给学生布置任务，发送学习资料和在线课程网址，让学生充分学习，課上以小组形式让学生上台讲解，并互相提问，老师最后点评、补充。

（三）课堂教学引入Multisim仿真，指导学生课下仿真

1.课上根据教学内容需要，增加Multisim仿真软件设计典型电路案例。积极将Multisim仿真技术融入课堂教学，使那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形式表现出来，既加强了课堂教学的趣味性，又锻炼了学生分析问题和解决问题的能力，从而提高教学质量[4][5]。

例如，在讲解桥式整流电路加电容滤波时，课上利用Multi-sim仿真软件，给学生演示，并联电容前后，输出电压波形的变化，以及改变电容参数对输出电压的影响，学生通过教师的现场仿真，对电容滤波的作用一目了然。图2和图3分别是桥式整流+滤波的仿真电路图和电压输出波形。

2.课下线上辅导学生学习Multisim仿真软件，并促进学生利用Multisim仿真、验证电路，进而设计综合电路，从而巩固课堂知识，提高学生的自主学习能力和探究能力。

三、成绩考核

为了落实线上线下混合式教学，督促学生课前预习，课上积极互动，课程把学生预习情况（包括看推送课件时长和预习答题两部分）和上课考勤、答题、投稿等情况都纳入成绩考核，成绩分配如表1所示。

四、小结

课程组将信息化教学手段应用于电工学教学，实现了线上和线下混合式教学，优化了课堂教学内容与形式，课堂内容丰富，知识讲解形象，激发了学生的学习热情，提高了学生的主观能动性，提高了教学质量。受到督导好评，学生反馈真正掌握的理论知识，提高了自主学习能力和探究能力。

参考文献：

[1]刘义，田悦，赵东风，等.新工科背景下化工安全复合型人才培养研究[J].高等理科教育，2021（2）：39-44.

[2]李芝兰.基于雨课堂的电工电子技术信息化智慧教学实践[J].智慧城市，2020（16）：50-51.

[3]黎霞，唐圣学.激发工程应用能力，优化电工电子课程教学[J].教育教学论坛，2020（9）：208-209.

[4]张雪辉，刘素贞，李华.将EDA仿真技术融入电工学教学[J].电气电子教学学报，2016（38）：140-142.

[5]翁玲.仿真软件在电子技术课堂教学中的应用[J].中国电力教育，2013（14）：75-76.

◎编辑 张 慧