互联网环境下电力电子变流技术课程混合式教学设计与实践

聂 茹

(广州城市理工学院 电子信息工程学院，广州 510800)

随着信息技术和互联网的发展，越来越多的大学教师采用混合式教学模式进行授课。混合式教学结合传统面对面教学的优势和现代网络化教学的优势，在教学过程中，教师能够发挥引导、启发、监控教学过程的主导作用，学生也能够充分发挥主动性、积极性与创造性，有意识地构建自己的知识、能力架构[1-2]。基于超星泛雅平台，从线下课堂、线上网络平台及计算机仿真实验等方面对电力电子变流技术课程进行混合式教学设计与实践。

1 电力电子变流技术课程混合教学设计

电力电子变流技术课程是广州城市理工学院自动化专业及相关专业的一门专业基础课程，涉及电机拖动、电路、模拟电子技术等其他课程知识。电力电子变流技术课程理论性较强，对实践能力也有较高要求，具有电路结构种类多、工作波形变化多、工程应用范围广等特点。对于应用型本科院校学生来说，能否有效学习这门课程对于启发学生创新思维能力和提高学生实践动手能力具有重要作用。从近年来学生的学习情况来看，普遍认为该门课程比较抽象，学习起来比较吃力，教学效果不理想，因此开展课程教学改革势在必行。基于以上原因，在超星泛雅网络学习平台的基础上，设计了电力电子变流技术课程的混合式教学模式。该模式将电力电子变流技术的教学过程分为前期分析、资源建设、教学组织、教学评价四部分[3]。

1.1 前期分析

教师首先要对教学对象进行前期分析，根据教学对象的特点设计教学内容，确定教学目标。前期分析做好后，才能个性化地、有针对性地设计和优化配置相关教学资源，如教材、在线教学资源、计算机仿真平台等，建立集网络、多媒体技术与计算机仿真技术于一体的电力电子变流技术混合式教学平台[3]。以超星泛雅平台作为电力电子技术课程混合式教学的在线网络教学平台，实现资源推送、学生在线课堂行为管理、教学组织、成果展示、教学评价等[4]。超星平台能够实现学生和教师之间的学习交流，通过活动、资料、通知、测验、作业、讨论、考试等网络教学功能，及时掌握学生的学习情况。

1.2 资源建设

教师在课前要建立电子资源和计算机仿真实验平台。电子资源包括课程教案、教学大纲、教学课件、教学视频等，电子资源要内容丰富，并与课程内容知识点相关度高。教师可将选取好的资源上传到超星泛雅平台后进行在线编辑、整理。此外，教师还可以利用MATLAB/Simulink、PSPICE等仿真软件开发电力电子典型电路的仿真模型，建设仿真教学资源，有助于学生更好地掌握、理解、应用电力电子知识。

1.3 教学组织

混合式教学模式的教学过程是对学生课前、课中和课后三个阶段的学习进行教学设计，包括课前自主学习、课堂教学活动、课后学习测试及计算机仿真实验研究等学习活动的设计[5]。教师要充分发挥引导作用，有效促进学生进行自主探究学习，保障教学活动的有序进行[6]。

1.4 教学评价

利用超星泛雅平台的学情报告综合评价学生学习行为，包括学生签到情况、课程视频观看情况、测试题和作业完成情况等。

2 电力电子变流技术课程混合教学实践

2.1 前期分析

电力电子变流技术课程的教学对象为必修该门课程的自动化专业大二学生。经过调研，学生基本上都拥有个人电脑与智能手机，学校教室、宿舍、图书馆等区域都有网络覆盖，因此可以在电脑上和手机上安装超星泛雅平台软件，实现学生的移动式学习和交流。

2.2 资源建设

为更好地开展电力电子变流技术课程的混合式教学，除了教材资源以外，还进行了线上资源和仿真实验平台建设。以第三章第3节的“三相桥式整流电路”这一教学单元为例进行说明，在资源建设阶段，教师需要在课前整理相关资源，先运用屏幕录像专家软件录制教学内容，然后自动生成视频文件。之后利用超星平台在线编辑教案、教学大纲、课件、习题、教学视频等资源，为了巩固学生对相关知识点的掌握，可在视频里插入图片、文字、PPT并添加测验题等，学生在测验合格后才可以进入下一部分内容的学习[7]。此外，电力电子变流电路的仿真模型也可以利用MATLAB/Simulink仿真软件进行搭建，方便学生更好地理解电力电子的电路理论知识。

2.3 教学组织

在混合式教学模式中，教师应充分利用超星泛雅平台的优势，通过线上、线下互补，将超星泛雅平台与传统课堂相结合，并围绕课前、课中、课后三个阶段进行教学组织[8]。课前、课中、课后三阶段混合式教学的具体实施过程如图1所示。

图1 混合式教学的实施流程图Fig.1 Implement flow chart of blended teaching

课前，教师要将学习任务单、视频与自测题等课程资源上传到超星泛雅平台。学习任务单包含五部分(见表1)：A.学习目标、学习重点与难点。B.学生自主学习需要完成的任务：阅读对应教学章节内容，观看配套的学习资源，并完成教师给定的练习题。C.学生根据任务单上的学习标准检验自己的课前学习效果。D.教师将电路的仿真模型上传到超星泛雅平台后，学生通过理解模型中每个模块的含义与功能，进而能够计算电路参数，得到不同的电路波形。E.学生将自主学习中出现的问题、困难等反馈上传到超星平台，教师可以利用微信群、QQ群、平台讨论区等网络工具与学生进行有针对性的交流与沟通，及时解决学生的问题与困难等。

表1 三相可控整流电路学习任务单Tab.1 Three-phase controlled rectifier circuit learning task list

课中，教师首先讲授学生在自主学习过程中遇到的问题以及本节课程的重难点。之后进行任务式学习，比如在学习“三相桥式全控整流电路”这一章节时，在学生已经掌握三相桥式整流电路中的电路结构、工作原理及公式等相关知识的基础上，教师再阐述一个三相桥式相控整流电路的实例和电路具体设计要求，将学生分成合作小组，要求学生设计电路方案、计算晶闸管参数、计算导通控制角、绘制电路波形等，教师在这个过程中给予学生帮助与指导，并适当提供决策支持服务。最后，在掌握了三相桥式全控整流电路的基础上，进行拓展性学习。分析和计算三相桥式半控整流电路的电路结构、工作原理、计算公式和电路波形。任务学习和拓展学习都结束后，学生可以展示学习成果，分享心得与体会。

课后，教师总结此次教学的主要教学内容，还可以将三相桥式全控整流电路的仿真模型上传到平台上，以提供给学有余力的学生进行仿真实验研究，拓展提高其实践技能。

2.4 教学评价

超星泛雅平台可以对学生的学习情况进行在线数据统计，比如任务点完成数、视频观看时长、交流讨论、章节学习次数、章节测验题完成数等，教师可以根据这些数据了解并管理每个学生的学习过程，掌握学生的学习情况，及时调整授课进度或改变教学方法。比如，对于《交流电源电路的电感效应》这个视频，大多数学生观看视频的反刍比超过150%，视频观看次数达到3次。根据超星平台提供的大数据可以说明，大多数学生在学习这个知识点时普遍觉得困难，因此在线下课堂教学时教师需要进行详细讲解，放慢进度，帮助学生更好地理解知识点内容。结合课程进度和学生掌握情况，教师还可以对签到情况、章节测验、交流讨论、作业、章节访问次数、课程视频学习时间、线下课堂权重、考试成绩等设置权重值，综合得出学生的最终成绩。电力电子变流技术课程采用混合式教学模式后，提高了学生学习本门课程的兴趣，降低了学生学习的难度，提高了学生的学习成绩。

3 结语

混合式教学模式结合传统学习方式与数字化学习方式，能够激发学生的自主学习兴趣，提高教学质量[9]。在电力电子变流技术课程中引入混合式教学模式，通过建立集网络、多媒体技术与计算机仿真技术于一体的电力电子变流技术混合式教学平台，整合了课程教学资源，能够充分发挥学生的学习积极性，提高了教学质量，也为其他基于互联网的课程教学提供了参考和借鉴。