工程教育的电路理论课程混合式教学

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摘要：工程教育认证是最近几年高等教育界为提高教育质量内涵和标准而发展起来高质量的评估体系。通过它可以提高学生的解决工程实践能力、复杂工程能力和卓越创新能力。在工程教育认证活动中，混合式教学是其中的热点话题。本文结合近年来在电路理论课程教学的工作实践中经验，对多种混合教学方法进行初探，总结几种教学关系，实践证明了这些方案和举措能够有效地提高工程实践能力。

关键词：工程认证教育；电路理论；混合式教学；实践能力

一、工程教育背景下的电路理论课程混合式教学

根据工程教育的理念，以及课程与毕业要求的支撑关系，需要制定完善的课程教学目标。在课程目标导向下，通过组织教学团队、研究教学方法、选择教学内容、建设教学资源（教材、课件、网站、视频、案例、试题库、实验等）、完善教学文件（课程介绍、课程大纲、课程日历、混合式教学设备等）、教学立项等，积极开展教学活动。根据教学反馈情况，对上述内容不断加以改进。反馈信息一方面来自正在上课学生的答疑、交流、作业，构成课内改进循环；课后的线上学习信息和线下作业交流等，构成课外改进循环；课内改进循环和课外改进循环，即构成了改进措施在当年的后续教学中进行改进并进行新的实施。另一方面包括课程目标达成度评价结果，构成年级循环，即改进措施需待下个年级的教学循环才能实施。在电路理论教学中，混合式教学深入到课程教学的方方面面。首先，在课堂上以雨课堂工具开展的部分翻转课堂，开展一些基础测试和简单答题；其次，在课后，同学利用慕课、微课等网上资源进行线上线下的活动，使电路理论课程的学习丰富多彩；第三，可以利用线下的学习，加强对实际物理现象、工程问题的思考，和提出解决工程实际问题的办法。为此，本文混合式教学和工程教育相结合，介绍单和多、正和负、加和减的三种关系，并将工程实际电路结合到混合式教学中。

二、混合式教学的几个关系

（一）单和多的关系

当前，在理工类大学的电类专业学习中，电路理论教学仍然占有十分重要的地位。“电路理论”作为电子、信息及电气专业一门重要的基础课，高校的一般学生在学习此课程时还是有些困难的。其主要原因：课程内容概念多，内容抽象，需要学生具备必要的、物理上的电磁学知识和数学基础知识；）课程内容理论较多，课堂上讲解的例题往往只注重解题过程，脱离工程实际，理论和实际脱节，不能达到“知行合一”；）课程考试往往只注重理论和方法考核，缺乏对实际物理现象、工程问题的思考，和解决工程实际问题的办法；）授课方式比较单一，老师与学生互动、学生与学生互动较少。对于上述问题，电路理论课程的专业教师需要掌握授课技巧，从而使得教师能够在教室中把电路理论教材里的知识通俗易懂地讲解出来，帮助学生理解和掌握，从而完成知识传授的过程。传统教授过程的基本出发点是：教师是学生单一来源的教育资源提供者。因此，本文的“单”就是指“单一来源”，“单一来源”是指在互联网不发达时，学生除了来教室听讲之外，再无其他渠道或者方式获取教育资源。随着互联网时代的到来，高等教育已经或者即将进入教育资源不再稀缺的时代。另外，当今高等教育的主要学习者是“00”后学生，他们获取知识的信息方式和方法都正在发生变化。主要表现在：手机已成为学生生活中的一部分，可以利用手机这个工具进行信息获取和作为学习的新工具；学生的学习规律是以有的经验为基础，通过与外界的相互作用构建新的理解，即“建构主义”为主要特征。学生已经习惯于从多个不同渠道获取信息，对碎片化的信息非但不反感，反而会感到亲切。例如学生群体非常喜欢抖音的APP，以及对哔哩哔哩的网站非常关注等；学生对学习和课程的预期呈现出多样化的趋势。针对上述特征，主讲教师必须与时俱进，因势利导，充分利用移动网络等资源提高学生的学习兴趣，改进教学方法和手段。因此，本文的“多”是指“多样化”。现在很多研究型大学非常注重多样化教学，立体化教学，其人才培养目标已经从单一的知识传授，逐渐过渡到价值塑造、能力培养和知识传授的“三位一体”。工程认证教育的主要思想---“以学生为中心”，其实更准确的含义是教师利用移动互联时代所提供的工具，以学生为“客户”，从“客户”的需求和状态出发，提供针对性更强的教学服务（比如做题交互和讨论等）。在此模式下，学生上课比较活跃，老师比较兴奋，师生都在思维活跃较高水平上进行思想交流和碰撞。

（二）正和负的关系

为了能够让学生在课堂中的学习活跃起来，主讲教师往往需要在教学设计时既要考虑“负向”反馈，又要善于“正向”激励，这就是“正”和“负”的关系。负向反馈实际上是一种反馈教学方式。以雨课堂工具中的翻转课堂为例，我们设计了负向反馈和正向激励的教学过程，图1给出该教学流程框图。我们利用雨课堂工具的翻转课堂为例，每次堂课中，在翻转课堂中设计了三种题型，即概念题、判断对错题、简单计算题等。表1给出三种题型的计算时间、数量和成绩情况。这些题是根据此前约15-20分钟听讲所掌握的知识，用手机在限定时间内（4-5分钟）完成答题，而且每道题回答得正确与否，将对学生的最后总成绩是有影响的。学生在一个学期里需要完成约100道的练习题，其完成情况占总成绩的15%。每学期期末，我们都对学生进行匿名问卷调查反馈。通过调查发现，翻转课堂内的限时训练对同学们的学习很有意义和帮助。经过总结，我们认为有三方面的原因：约80.3%的同学认为,通过课上的小训练，可以尽快发现自己在课堂上学习中哪些知识要点掌握不足，存在哪些缺陷，提示课后可以进行重点复习；答错一道题所造成的影响对同学们的成绩影响不是很大，但促进同学们积极思考；课程教学信息的及时反馈，能够了解同学们的学习状况。由于课上教师会及时给出每道题答题结果情况的分布柱状图，同学们能够及时了解自己学习情况，以及其他同学对电路理论某一知识点的掌握情况。同时，由于及时课堂学习信息，各位同学能够实时了解其他同学的学习成效。通过负向反馈可以增加学生欲望的同时，还可以通过正向激励提高学生的学习兴趣。例如雨课堂工具的“投稿”和“红包”功能等。经常采用的“投稿”过程是：布置一个电路理论某个章节练习题后，学生用纸、笔将解答过程详细写出，率先做完的学生用手机拍照后，通过雨课堂中“投稿”工具进行投稿；教师在手机上，可以看到所有学生的投稿情况，对于同学的较好解答结果，将以实名制投送到课堂屏幕上和传送到学生手机上；对于错误解答，教师将以匿名方式传送到课堂屏幕并推送到学生手机上。典型采用的“红包”激励过程是：布置有限时的电路理论某个章节练习题后，教师在手机上发送“红包”；率先提交正确解答的学生，可以参加红包活动，同时学生姓名将出现在课堂屏幕和学生手机上。对于大多数学生而言，由于对某个电路理论习题做得又快又好，其名字出现在正在上课同学的手机上，是一个较强的正向激励，特别是对于基础较好的学生来说更是这样。在混合式教学设计中，协调好负向反馈和正向激励功能，能够在课堂中同时提升不同类型学生的注意力和积极性，提高学生的学习兴趣。

（三）加和减的关系

在传统教学的基础上，融进一些混合式教学方式、方法，在课堂上进行教师和学生、学生和学生之间开展讨论，则从知识传授效率的角度来看，相对于教师的讲授而言，这个讨论的过程往往是低效率的。其主要原因是：1）学生的反馈和发言往往不能确保是正确的；2）教师需要用更多时间，组织学生完成对某个知识点的讨论。因此，教师在课堂教学内容中做有必要做适量的减法，量体裁衣。要想在高效率讲授的基础上进一步提升学习成效，就得牺牲部分教学内容，空出一些时间来加强交互。由于课堂授课时间是固定的，如何合理分配好传统讲授和混合教学互动时间节点是需要精心设计的。那些略讲，那些不讲，都是需要反复考虑斟酌，三思而行的。当然，减掉的课堂教学内容并非不再要求，而是放到课外，让学生自己自觉学习相关的慕课或微课资源。在混合式教学模式下，需要主讲教师精心的课程教学设计，学生的课前预习、课堂交流、课后学习内容是不同的，我们以电路理论节点电压学习为例介绍一下混合式教学模式的课程设计。（1）课前预习。了解节点、节点电压的概念；了解通过以节点电压为变量建立的KCL方程的过程；通过电路理论微课资源进行答题，包括概念、判断对错、简单计算题等；（2）课堂交流。讲解节点电压法的概念，习题讲解；翻转课堂进行概念、判断对错题的考核；若干习题讲解；具体学生用纸笔计算习题，“投稿”和“发红包”激励环节；计算题的小讨论和总结；（3）课后学习。可以通过微课、慕课复习节点电压法，搞通难点；完成作业；预习下一节课的教学内容；课前预习、课堂交流、课后学习三个部分共同构成了混合教学内容，三者是互补关系，以期通过互补来提升学习效果。这样做，一方面实现了前面提到的课堂教学内容的减法，另一方面也并没有给学生课外增加太多负担，还可以使用网上的较好教学资源做为自己的学习工具。主讲教师对于混合教学必须进行精心设计，上课内容删减得当，对课堂中没有讲的教学内容，可以让学生利用网上的优秀慕课或微课资源进行补充。我们在国家级慕课的教学中，加入了与工程实践结合的电路案例，例如烟雾报警器电路、汽车点火电路、扬声器音响电路等案例。通过这些工程电路例子，将日常工程实际电路案例融合到课程教学和考试考核中，增加电路理论学习的趣味性，调动学习者的学习兴趣，有效提高课程教学效果，提高学生对电路理论分析问题和解决工程问题的能力。

参考文献：

[1]高捷,杨西强,印杰.以创新实验计划促进高校人才培养模式改革[J].北京:中国高等教育，2008（23）.

[2]申萍,王立德.大学生创新计划项目与理论课相融合的教学模式[J].南京:电气电子教学学报，2010,32（S1）.

作者：王宏伟 谢丽蓉 单位：新疆大学电气工程学院