电气专业导论研讨课线上教学设计与实施

    张良力，王 斌，陈 赟，陈华丽  

（武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉 430081）

[摘  要]为适应“互联网+”时代高校电气专业课程教学已发生的变化和未来发展趋势，采用线上教学模式设计了“电气专业导论”研讨课。实践发现线上研讨课能激发学生对电气专业认知兴趣，提升学生开展探究式学习和参与讨论的积极性；有利于教师把握学生对专业认知的深浅度，并根据实际情况及时调整教学内容或授课方式。课程实施可为后期相关课程开展线上教学提供参考。

[关键词]电气专业导论；研讨课；线上教学；设计与实施

[基金项目]2020年教育部产学合作协同育人项目“基于CDIO创新与工程实践的电气专业师资教学能力提升”（项目编号：202002286009）。

[作者简介]张良力（1981—），男，湖北武汉人，工学博士，武汉科技大学信息科学与工程学院副教授，硕士生导师，主要从事电力系统及其自动化科研与教学工作。

[中图分类号] G642 [文献标识码] A   

2020年，包括高等院校在内的我国各级学校一改以往传统的课堂教学（线下）模式，全面开启基于互联网与先进通讯技术的远程教学（线上）模式^[1]。此举对我国教育教学方法改革影响深远，在一定程度上促成“互联网+教育”新业态的形成^[2]。根据课程内容和学习目标，灵活采用线上、线下模式实施教学，可使学生在虚拟和现实两种情境中学习和体会，有助于学生思维发散，增强学习兴趣，提高学习主动性，进而提高课程教学效果^[3]。笔者所在“电气专业导论”研讨课教学团队结合课程教学内容及其实施特征，对研讨课教学内容、实施过程和评价体系进行重新设计，重点在于充分利用互联网通讯和信息数据管理平台功能，提高师生之间、生生之间交流频次，在保障教学效果的同时提升了研讨课教学信息化水平，为电气专业相关课程开展线上教学提供了参考。

一、课程改革背景

“电气专业导论”是电气工程及其自动化本科新生了解专业学科、知识及课程体系的先导课程，学习该课程有助于新生建立电气专业意识、激发专业学习兴趣、掌握课程学习方法，因此该课程在专业课程体系中占据重要位置。课改前，“电气专业导论”课程教学存在“讲授过程平淡无奇，知识点只能被动接收且浅层难以深化”等问题，教学效果难以达到既定目标。教学改革直面课堂教学的“单调、沉闷”弊端，将传统教学向“互动式、翻转式”方向转变，对教学内容和教学过程进行精细化设计，切实提升课堂教学效果。“研讨课”是现阶段高校“翻转课堂”教学改革重点方向，其教学设计与实施是改革的难点。

研讨课一般含有“研习”和“讨论”两个环节，其执行主体前者是学生（个体），后者是师生（群体）。研讨课前期，学生个体根据课程知识点、讨论选题开展探究式学习和汇报设计；研讨课中期，学生个体融入师生群体开展讨论活动，在讨论过程中强化知识理解和思考能力；研讨课后期，学生已具备一定的自学和思维发散能力，可在日常学习生活中不断反思，提高专业素养。在“研习”阶段，学生需掌握科学的专业知识学习方法，可与现阶段流行的MOOC教学相结合，由指导教师根据学生讨论选题方向，向学生推介优质线上教学资源，通过日常答疑、进度监控，把握学生研习进度和深度，提升学生研习效率。在“讨论”阶段，指导教师允许学生充分展示研习成果，允许学生在专业范围内针对讨论选题畅所欲言^[4]。在课程评分方面，从学生的学习投入程度、学习成果、个性化能力进行多维度进行综合考评，达到知识、能力、综合素质三者融合提升的培养目标。2019年，笔者所在教学团队探索“研讨课”建课规律，设计出“电气专业导论”研讨课并在当年实施，取得了良好的教学效果。2020年，“电气专业导论”研讨课教学团队在总结经验的基础上，结合所在学校“线上教学”具体要求，对研讨课教学内容、实施过程和评价体系进行重新设计，使其适应“互联网+”时代高校电气专业课程教学已发生的变化和未来发展趋势。本次实施的“电气专业导论”研讨课线上教学模式，是在保留一定数额（少数）的学生在教室内开展课堂（线下）讨论的同时，要求其他（多数）学生通过互联网与老师、同学开展线上讨论活动。线上、线下讨论两种教学模式同期举行，通过流程设计使两种模式在每个学生参与讨论时能够有效轮替，使每个学生能在不同环境下学习、体验、提升。

二、教学内容设计

根据“电气专业导论”教学大纲要求，结合历年该课程选课人数分布情况，将课程总学（课）时数16划分成2部分：教师集中讲授8课时，学生分组讨论8课时。讨论环节设置4个专题方向供学生选择：电气工程基础与电工新技术、电力系统自动化、电力电子技术、电力通信系统。

“电气工程基础与电工新技术”讨论选题设计思路是借助科普知识和生活常识，使学生在头脑中初步形成电力系统整体概念。通过分次讨论，引导学生了解电力系统各环节的运行特性及其分析、计算、设计、运行和保护等方面的专门性技术理论和方法，建立起电气专业理论知识应用于工程实际的思维方式。除此之外，将我国电力科学前沿和最新技术应用，以案例分析形式要求学生进行深入探讨，对其他领域最新成果能否推动电气学科的发展进行总结和展望。

“电力系统自动化”讨论选题设计是从普及电力系统自动化的基本概念、系统结构、功能出发，通过研习和讨论，对几种典型的电力系统自动化装置，如：同步发电机准同期并列、同步发电机自动励磁控制、发电机调速系统及有功功率调节等有所了解和掌握。同时强化对电力系统及其运行方式的认知，理解电力系统自动化装置对整个电力系统安全稳定运行所起到的积极作用。在此基础上鼓励学生进一步继续研习和讨论智能电网、智能变电站、智能调度自动化等电力系统自动化新技术，激发学生对该专题方向的学习兴趣。

选择“电力电子技术”讨论选题的学生，首先要厘清电力电子技术与信息电子技术之间的差别和联系，找准该技术在电气学科和专业知识体系中的定位。结合现代电力系统、工业用功率变换和电能质量治理、民用电源领域中涉及的电力电子技术，从功能及其应用角度讨论“交流-直流、直流-交流、直流-直流、交流-交流”四种主要电力变换电路的拓扑结构和工作原理。引导学生了解电力电子技术在微电网、新能源发电、电动汽车等新兴事物中的功能发挥，使学生从多个角度全面认知电力电子技术及其应用。

选择“电力通信系统”讨论选题的学生，需根据个人经验找寻身边具有通信功能的电子产品、公共设施、应用系统，然后结合自身的理解和网络文献收集，研习通信网络的基本原理、架构和关键技术。在讨论过程中，要求学生结合具体案例和自身体会，探讨实际应用的电力通信系统的组成网络结构。在此基础上，进一步深入研习、探讨电力通信网络的核心内容，包括传输协议、多址技术、路由算法等。

上述4个专题下设12个讨论选题，共计48个。将全体学生划分为16个讨论小组，每个小组5至6人（组内人数可根据当年选课人数变动）。每个小组在4个专题方向下选3个讨论选题，单专题内限选1个讨论选题，且不同小组在同专题下选择的讨论选题不得重复^[4]。分组讨论8课时分4次举行，每次间隔1周，前3次由4名教师各指导1个小组同期进行，其中3个小组实行“线上讨论”，1个小组实行“线下讨论”；设计的流程确保每个小组参与2次“线上讨论”和1次“线下讨论”；经过3次讨论课，所有小组完成所选3个专题方向下的讨论内容；第4次讨论课设置为“研习成果展示课”，从前3次讨论课参与者中，挑选表现优异的学生小组进行评比，刺激学生发挥潜能，引导学生深刻认知专业，提高专业学习兴趣。

三、教学过程设计

（1）课前准备

线上讨论正式实施前，指导教师须调研学生网络终端使用情况，找寻合适的网络通讯软件，提前组建师生信息、视听交互平台，向学生提供网络学习资源获取渠道。通过组建课程教学QQ群，将指导教师和参与研讨课的学生集中在群内，由群管理人员（由教师担任）集中发布课程资料，以及线上、线下讨论课举行时间、地点等信息。学生在研习阶段，亦可通过课程教学QQ群与教师、同组同学开展全方位交流或组内协作，做到师生互动“不受时空限制”，最大化提高研习效率。另外，讨论环节结束后，学生可通过QQ“群共享”功能，将研讨成果、结课材料上传至云端，降低了文件传递和印刷支出成本，减轻了学生负担。本次“电气专业导论”研讨课线上讨论环节采用“腾讯会议”软件，实现多人视听即时通讯、office文件展示、屏幕录制等教学功能。讨论课实施前，要求教师、学生熟练掌握“腾讯会议”各项功能，确保讨论过程流畅。

（2）研讨流程

“电气专业导论”研讨课中有关学生任务的设计原则，是让学生在学习过程中感受到一定的“挑战度”。要求学生在讨论之前，利用所学的导论知识，围绕讨论选题，在课外开展文献资料收集和汇报内容撰写。在讨论课上，学生小组以幻灯片口头报告形式展示研习成果，以答辩形式回答老师或其他学生提问，并开启探究式讨论。单次讨论课时长设置为90分钟（2课时），教师课根据参与讨论的人数和现场辩论情况适当延长。单组次讨论中，各环节及其用时设计如下：1）学生小组（代表）就讨论选题作幻灯片展示和口头汇报，介绍研习情况，用时10至15分钟。2）同场其他小组学生就汇报内容集中提问，汇报小组成员讨论并回答，用时7至10 分钟。3）小组集体结论并由教师简评，用时3至5 分钟。整个讨论过程由学生小组安排人员录频或摄像记录，以便课后针对讨论内容进行回顾反思，巩固研习效果，提升下次讨论课汇报质量。各小组所选讨论选题全部结束后，各小组向指导教师提交总结报告、汇报幻灯片、摄录视频等结课材料，小组内所有学生就研习成果提交个人技术总结报告。

（3）课后反思

经过线上、线下两种讨论模式交替实施，以及课后深入交流，学生能够发现自身存在的专业认知偏差，及时纠偏有利于获得真知并掌握正确学习方法，避免在后期课程学习中走弯路。在讨论过程中，课程教师能够发现学生的学习疑难点，有利于及时调整教学内容或授课方式。针对个别学生提出的困惑，指导教师也能在第一时间做出针对性解答与指导。师生同场深入交流，共同将课程中的电气专业相关知识进行丰富或扩充，并向更深层次推进，使学生在专业学习初期便能全面了解电气学科及其知识体系以及电气科学前沿和关键技术，对后期树立专业自信、端正学习态度、培养科研能力均有帮助。另外，采用网络多媒体互动教学，鼓励学生利用信息技术开展自学和个性化展示，可让沉闷的课堂教学活跃起来，启发学生产生自省和辩思意识，提升教学质量。在深度讨论过程中，学生注意力高度集中，理解和领悟能力处于最佳状态。此时，指导教师将“家国情怀、社会责任、敬业精神”等课程思政元素加入到专业知识讲解内容中，通过多媒体内容展示和语言交流对学生思想进行拓展和提升，引导学生产生责任担当意识，使电气专业导论研讨课发挥“课程育人”作用^[5]。

在研讨课线上教学实施过程中也发现以下问题较为突出：学生可获取研习资料、专业文献的渠道受限，部分有价值的网络文献资源需付费获得，给学生增加了学业负担。学生尚未掌握科技类多媒体幻灯片制作及其汇报技巧，虽使现场展示画面丰富有趣，但也使汇报的层次性和连贯性欠缺。线上讨论进行时，并非所有学生积极主动发言，指导教师在线上调动所有学生积极参与到讨论中，存在一定的困难。上述问题将在今后研讨课教学改革中研究解决。

四、考核评价体系设计

相较于传统的线下教学，“电气专业导论”研讨课线上教学考核体系更具多样性，学生提交的研习成果或结课材料应体现出“线上”特征。结合本次线上教学实施效果，“电气专业导论”研讨课考核评价体系将从学生的研习深度、成果展示、团队协作、个人表现等“维度”进行重新设计^[6]。学生最终成绩考评依据包括以下几个方面：小组总结报告成绩、个人技术报告成绩、小组讨论成绩、个人表现成绩、小组材料递交成绩等。

小组总结报告和个人技术报告方面，要求文题、摘要、关键词、正文、参考文献等要素齐全，格式规范。正文内容包括：专题技术背景、应用领域、技术原理、关键环节，后续研究方向或可能应用的领域，当次讨论课的学习体会。报告内容紧扣选题，层次清晰，论证充分，语言规范，专业用词准确，重点是要有学生自己的观点、评述。

小组讨论和个人表现方面，要求汇报内容结构合理，衔接顺畅，技术要点突出并论述到位。展示的幻灯片整体布局合理，风格与阐述内容匹配，设计巧妙，文字清晰字体恰当，合理使用表格、图片、动画、视频等要素。学生汇报或讨论时，知轻知重，能抓住重点详述，精神饱满，声音洪亮，说服力和感染力强，节奏把握好，能在规定时间内完成汇报和讨论。

小组材料递交方面，要求学生按教师建议的文件列表、重命名、存储规则来整理研习成果和结课材料，并在规定截止时间前上传至指定云端管理系统中。

五、结束语

根据2018年教育部发布的《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》指示和要求，“电气专业导论”课程教学团队以“金课”建设标准，认真梳理课程教学内容并创新教学方法，通过增设研讨环节，适度增加课程难度，合理提升学业挑战度，经过几个学期的教学实践，切实提高了“电气专业导论”课程教学质量。本次采用线上教学模式重新设计了“电气专业导论”研讨课的教学内容、教学流程、考核评价体系。经过课程教学团队和选课学生的共同努力，研讨课线上教学运行正常，教学效果好，为后期电气专业其他课程开展线上教学，以及提升电气专业人才培养质量等方面起到推动作用。

[参考文献]

[1] 高红梅, 高定国, 任玲玲. “停课不停学”计算机编程语言课程线上教学实践探索[J].高教学刊, 2021,(9): 124-127.

[2] 贵彩虹, 许可芳, 高慧.“互联网+教育”背景下计算机能力培养体系的构建——以应用型本科工程类专业为例[J]. 2021, (3):80-83.

[3] 安艳, 肖呈琦, 周雨桦. 新生研讨课“线上线下”教学模式探讨[J]. 中国多媒体与网络教学学报(上旬刊), 2020, (8): 12-14.

[4] 张良力, 王斌, 陈华丽, 等. 电气专业导论研讨课教学设计与课程实施[J]. 教育教学论坛, 2020, (32): 141-142.

[5] 曾梦玲. 高校专业课教师课程思政能力的现状与提升[J]. 湖北经济学院学报(人文社会科学版), 2021, 18 (3): 137-139.

[6] 王建. 试论我国本科教育教学改革政策的特点[J]. 高教论坛, 2020, (2): 35-38.