“高電壓技術”課程線上線下混合式教學

ljn777 2022-02-01

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0 引言

“高電壓技術”課程屬于電氣工程及其自動化專業(yè)的核心必修課程。該課程內(nèi)容主要涉及四個方面：固、液、氣三類電介質(zhì)的放電理論、電氣特性和耐壓絕緣試驗、輸電線路和繞組中波過程、雷電和操作過電壓及保護^[1～2]。

從教師教學的角度看，“高電壓技術”課程教學具有以下挑戰(zhàn)：①交叉性強，涉及大學物理、電磁場、電路等多門學科知識交叉滲透^[3～4];②實踐性強，課程內(nèi)容多數(shù)來源于工程應用；③知識面廣、學時短，但缺乏強數(shù)字邏輯性，在短理論學時內(nèi)難以講透。④教學反饋改進效率低，傳統(tǒng)問卷調(diào)查或口頭反饋的形式環(huán)節(jié)過多、耗時長。

從學生學習的角度看，學習“高電壓技術”課程具有下述困難：①傳統(tǒng)教學多數(shù)采用照本宣科的教學方式，脫離了實踐；②課程的多個知識點涉及的概念新且抽象，理解起來較困難；③自覺性較差、預習效果不理想、課堂學習效率低；④師生互動性少、課堂氣氛不夠活躍。

為了能夠提升“高電壓技術”課程教學質(zhì)量，本文引入線上線下教學方式，重點解決學習及時監(jiān)督、加快師生反饋、增強師生互動環(huán)節(jié)，提升學習效率，探索出一條行之有效的線上線下混合式教學方式，期望能夠提升“高電壓技術”課程整體教學質(zhì)量。

1 “超星學習通”平臺

“超星學習通”是由超星集團推出的一款組合了課程學習、知識傳播與管理分享的移動終端學習平臺。該平臺收集了圖書、報紙、期刊、視頻等資源，實現(xiàn)資源的共享。它主要包括首頁、活動、統(tǒng)計、資料、通知、作業(yè)、考試、討論、管理九大模塊。該平臺操作方便，有利于輔助教學。“超星學習通”可用于“線上+線下”的混合式教學模式，將“在線教學”與“傳統(tǒng)教學”的優(yōu)勢結合起來，不拘泥于時間和空間，有針對性地把握每個學生的學習動態(tài)，利用大數(shù)據(jù)技術，精準把控課堂教學的效果和不足^[5]。

2 線上線下混合式教學環(huán)節(jié)

如圖1所示，設計了混合式教學環(huán)節(jié)，包括課前、課中和課后三部分。其中，重點突出師生互動和反饋環(huán)節(jié)，包括資料課前預習、師生課堂互動、主題討論、作業(yè)及問卷，使得教師能夠有針對性地及時調(diào)整教學內(nèi)容、知識重點講解、實驗教學、習題講解等，提升教學效率，高質(zhì)量完成短學時內(nèi)的“高電壓技術”課程教學。

圖1 線上線下混合式教學環(huán)節(jié)設計框圖

2.1 課前

在線下教學方面，教師重點設計教學環(huán)節(jié)，并熟悉“超星學習通”的線上教學平臺。一方面，“高電壓技術”課程共十一講，涵蓋知識面廣，必須明確重點和難點問題，設計好相關教學內(nèi)容，為學生的高效率課前預習做指導。課程資料需提前一周在線上發(fā)布，留給學生充足的預習時間，并且“超星學習通”的班級討論群可以供學生交流討論預習階段的疑惑，在聽課時有針對性地解決。另一方面，教師登錄網(wǎng)絡教學平臺，完善課程資料信息，建立學生班級，熟練掌握利用超星學習通平臺進行課前預習、課堂互動、課后作業(yè)、教學反饋等各個教學環(huán)節(jié)。

在線上教學方面，學生通過網(wǎng)上手勢簽到、位置簽到或二維碼限時簽到或請假，替代了傳統(tǒng)的點名和紙質(zhì)簽到。整個簽到過程可以在一分鐘之內(nèi)完成。相比傳統(tǒng)名單簽到方式，線上簽到和請假更加快捷、更及時掌握學生出勤統(tǒng)計情況。如圖2所示，本學期“高電壓技術”課程采用二維碼簽到，簽到率為88.4%,課程總體出勤情況良好。在學生課前預習任務方面，“超星學習通”能夠統(tǒng)計學生訪問總次數(shù)、每位學生訪問“超星學習通”時長以及視頻學習時長等，并利用大數(shù)據(jù)功能進行統(tǒng)計分析。當出現(xiàn)學習時長明顯偏短的學生，可以發(fā)送學習提醒，能夠有效督促和關懷每位學生的預習進度。

圖2 學生簽到率統(tǒng)計

2.2 課中

在線下教學方面，參考線上學生的課前預習任務情況、線上主題討論部分及高電壓課程特點，區(qū)分教學內(nèi)容的重點難點。對于較容易理解的部分，通過學生自行課前預習、教師在課堂簡單講解相互印證，提高了教學效率。對于重點難點部分，需花大量的時間進行細致講解，并配合習題練習。因此，這種方式有益于高效率有重點的課程講解，而不是將學時平均分配到每個知識點。另外，針對重點難點部分，可通過實驗教學加深理解。由于“高電壓技術”課程新概念較多，部分學生因概念難懂難記而產(chǎn)生畏學的心態(tài)。在課堂理論講解的基礎上，帶領學生近距離接觸實驗設備、了解高電壓實驗環(huán)境，能夠有效破除畏學心理，激發(fā)學習興趣和探索。如圖3所示，在做好安全防護措施的情況下，觀看并講解高電壓的氣體放電現(xiàn)象，使得學生能夠從理論聯(lián)系實際，加深理解。

教師可以發(fā)布“問題搶答”環(huán)節(jié)和主題討論環(huán)節(jié)。既即可針對學生個人隨機抽取，也可分組討論，營造活躍的課堂氛圍，提高學生聽課的專注度與參與度，使學生由被動接受知識轉變?yōu)橹鲃铀伎紗栴}，加深對知識點的掌握。同時，搶答和主動討論記錄作為平時成績的一部分，在班級管理中隨時可以查看，提高了成績評定的透明度并對學生起到激勵作用。

圖3 實驗教學照片

2.3 課后

在線下教學方面，師生建立面對面的答疑渠道，設立固定的答疑地點和時間，建立起穩(wěn)固可靠的面對面交流渠道。該方式可有效解決學習問題或科研等方面的難題，幫助引導部分學生積極學習和成長。另外，依據(jù)學生課中和課后的學習情況，適當安排期末考試試卷難度和考核范圍，作為學生學習成果的檢驗。在學生成績方面，采取多層次考核計分，即期末考試+平時成績，特別是在平時成績中加大了學生課前預期任務完成度的比重(占30%),能夠有效督促和鼓勵學生做好課前預習，為高效率教學目標提供保障。

在線上教學方面，主要考慮作業(yè)提交、批閱和反饋。為了幫助學生鞏固課堂知識、檢驗學習效果，教師精心選擇課后習題，并在“超星學習通”平臺上發(fā)布，題量為3-5道。教師在當天發(fā)布作業(yè)，同時學生能夠在手機上收到作業(yè)提醒，學生可以隨時隨地通過手機查看，避免遺忘，極大地提高了學習效率。在學生提交作業(yè)環(huán)節(jié)，可以自主選擇拍照上傳、手動輸入、插入word文檔等多種形式，無需紙質(zhì)化。教師可點擊每位學生的作業(yè)進行查看，在系統(tǒng)中打分，并可在批語欄中添加批語，指出作業(yè)中的錯誤。學生根據(jù)分數(shù)和批語能夠及時了解自己的作業(yè)情況，在下次課堂開始之前進行思考和修改。與傳統(tǒng)的提交紙質(zhì)作業(yè)相比，使用超星學習通進行作業(yè)的批閱和反饋能夠縮短學生“做作業(yè)”與“修改作業(yè)”之間的時間間隔，及時糾正自己的錯誤，使知識點的掌握更加鞏固；在上課教師講解習題前，給學生留出充足的時間思考，鍛煉了學生的自主學習能力。除此之外，教師能夠對作業(yè)成績進行電子化保存和查看、統(tǒng)計分析，能夠重點督促和關注未提交作業(yè)的學生學習情況。因此，采用“超星學習通”進行作業(yè)統(tǒng)計使教師動態(tài)了解學生的作業(yè)情況，省去了錄入每人作業(yè)分數(shù)的繁瑣步驟，便于查看平均分、找到學生普遍出錯的題目，幫助教師合理調(diào)整授課安排，極大提高了辦公效率。在“高電壓技術”課程教學過程中，共發(fā)放作業(yè)13次，總平均成績86.69分，每次作業(yè)的提交率都在91.6%以上。

2.4 教學問卷調(diào)查

為了真實了解線上線下混合式教學方法的效果，通過超星學習通平臺向學生發(fā)放調(diào)查問卷，主要了解學生對“超星學習通”平臺應用于“高電壓技術”課程的滿意度，以及對“高電壓技術”課程本身的評價和建議。問卷共設置10道問題，包括6道單選題和4道簡答題，本課程的120名同學全部參與問卷調(diào)查，共收到115份有效問卷。

如圖4所示，71.3%學生學生認為使用“超星學習通”APP有助于提前預習課程，93%的學生認為它有助于課程資料分享與交流，83.5%的學生認為有助于增強師生互動，92.2%的學生認為該平臺提升了作業(yè)提交和發(fā)放的效率，83.5%的學生認為使用“超星學習通”有助于提高學習效率。

圖4 學生對超星學習通平臺應用于“高電壓技術” 課程的滿意度調(diào)查結果統(tǒng)計

綜合來看，學生對于“超星學習通”平臺應用于“高電壓技術”課程的滿意度很高，該平臺促進了課程資料的分享，并在課前預習、課堂互動、作業(yè)提交等方面為學生提供了極大便利。然而，使用“超星學習通”平臺輔助教學也帶來一些問題，通過大數(shù)據(jù)可視化分析發(fā)現(xiàn)，由于平臺功能不完善，大部分學生提出希望利用網(wǎng)絡平臺批改作業(yè)時能準確指出作業(yè)錯誤的地方；鑒于學校教學樓網(wǎng)速慢，不少學生提出希望改進簽到方式。

“高電壓技術”課程的線上線下混合式教學激發(fā)了學生對本專業(yè)的研究興趣，如圖5(a)所示，69.9%的學生表示將來有興趣考慮就讀高電壓方向的研究生。如圖5(b)所示，多數(shù)學生認為是線上雷電視頻和實驗室參觀給人印象深刻，說明線上視頻與實驗教學的增加能夠有效激發(fā)學生學習興趣，加深知識理解。另外，通過“超星學習通”的大數(shù)據(jù)可視化功能，分析了學生學習遇到的難題和期望改善方向，如圖5(c)和5(d)所示。學生們認為本課程最難懂的部分集中在傳輸線的波過程和沿面放電；絕大部分學生反映難以在有限的教學時間內(nèi)完全掌握，應針對重要考點增加更多、更詳細的例題講解，以及希望增設學生親自實驗操作環(huán)節(jié)。

圖5 學生對“高電壓技術”課程的評價和建議調(diào)查結果統(tǒng)計

3 教學改進

3.1 線上課堂簽到與作業(yè)批閱

為了解決網(wǎng)絡信號對掃描二維碼的影響，采用“超星學習通”平臺中多種輔助簽到方式補充，如抽查、手勢和位置簽到。這對線上批閱無法準確定位作業(yè)錯誤位置，積極聯(lián)系“超星學習通”平臺的后臺技術支持，期望能夠增加線上批閱涂改的功能。

3.2 教學內(nèi)容

針對學時短、課程教學內(nèi)容多的問題，采用線上課程預習、線下重點講解的方式，加強線上反饋，合理分配學時，補充難點重點習題數(shù)量，分重點呈現(xiàn)教學內(nèi)容。建立知識結構的清晰脈絡，幫助學生掌握整個課程的基礎與核心，明確各部分教學內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，增強教學內(nèi)容邏輯性。

3.3 實驗教學環(huán)節(jié)

由于高電壓實驗的潛在安全風險，目前實驗教學未能讓學生直接操作高電壓實驗設備。為了做好線上實驗教學，可以充分利用“超星學習通”平臺的“直播”功能，由研究生在實驗室進行實驗操作和講解，并組織學生實時觀看；實驗結束后的自由交流時間里，學生可提出疑問，由實驗操作者及時解答。未來在做好安全防護措施的情況下，在了解實驗設備和實驗原理的基礎上，按照實驗規(guī)范流程，適當開展本科生線下親自操作高電壓實驗設備，分小組進行教學，每組由教師或研究生近距離指導，保證實驗操作的正確性和安全性，加強理論聯(lián)系實際，有益于進一步激發(fā)學生興趣，提升科研創(chuàng)新精神。