农业院校基于翻转课堂的《电工技术》教学改革

唐七星，王玉伟，刘 路，廖 娟

(安徽农业大学工学院，安徽 合肥230036)

0 引言

《电工技术》是高等院校电子信息、农业水利工程、自动化控制、车辆等专业的一门专业基础课程，该课程的学习对于培养学生的实践动手能力、电工学专业素质、后续工程和科研工作能力具有非常重要的作用。该课程的特点是理论与实践紧密结合，要求学生能够熟练掌握电路的基本理论知识，同时为学习模电、数电、电子线路、自动控制等后续课程提供必要的知识储备。

随着科学技术发展速度越来越快，特别是电子信息、智能设备、电气产业等发展尤为迅速，《电工技术》这门课程越来越得到高校的重视。

在多年的教学过程中，本课程逐渐形成了比较完善的课程教学体系，包括理论课程教材、实验课程、教案、习题解答等。授课方式主要采用理论讲授的形式，学生参与讨论部分内容。学生普遍存在电工技术实践基础不足，实践预习效果差的问题。结合发达的互联网技术，立足实践，亟须摸索出一条符合农业学校发展现状的基于翻转课堂的教学模式。利用互联网科技，通过翻转课堂实现学生课前预习，在课堂上完成所要教授知识的内化，学生在教室讨论，教师总结补充，引导提升，最后进行总结与分享[1]。这种学习模式为教育提供了新的机遇与挑战[2]。本文针对农业院校展开了基于翻转课堂的《电工技术》课程的教学反思及探讨。

1 教学存在的问题

《电工技术》课程为专业基础课，按照大纲要求理论学时为40学时，实验课会同时开展。在多年的教学过程中，本课程逐渐形成了比较完善的课程教学体系，但仍存在一些问题。

1.1未能适应科学技术发展新要求

在21世纪，科学技术快速发展，对电工技术提出了新的要求。如机械电气一体化，电气元件向体积小、容量大、远控、遥控和智能化等方向演化。如果课程体系和课程内容陈旧，一成不变，则跟不上新器件、新科技的发展步伐。

以农业大棚为例，该课程需要与现代农业紧密结合。为促进作物的生长和发育，大棚内需要适宜作物生长的环境，特别需要控制大棚的温湿度。传统的农业大棚运用温度表和湿度表，以及一些其他器材掌握大棚内的温湿度，但这些都是人工检测，耗费大量时间和精力，效率不高，且误差来源复杂。在电工技术教授过程中，如果还是简单进行内容赘述，并讲解继电接触控制系统，学生虽然学习了这门课，但没有与农业生产紧密结合，不能很好地解决跟不上新器件、新科技发展步伐的问题，降低了农业院校开展《电工技术》课程的意义。针对实际需求，学生独立设计一个智能化的大棚温湿度监控系统，设计其整体框架结构，同时结合所学电工知识，进行智能远程无线监控，实现农业大棚的温湿度检测，达到可以随时了解大棚内情况的要求。如此不但可以提高生产效率，还可以提升农作物的品质，甚至可以降低生产成本。

上述案例说明，课程内容需要与时俱进，且与实际问题结合，否则势必导致课程内容越来越庞杂。

1.2授课方法有待改进和提高

部分授课内容理论性强、枯燥难懂，学生兴趣不高，授课方法有待改进和提高。传统教学以教师为中心，枯燥讲解理论公式，不能有效激发学生的兴趣。照本宣科的教学方法，学生被动学习，必然会影响他们的积极思维和创新精神。如何有效吸引学生的兴趣变得尤为重要。

仍然以农业大棚温湿度监控为例，在讲解电机时，教师结合实例，让学生参与，设计一套在温度太高时，如何降温的方案，从而激发学生的兴趣。在温度超出阈值上限的情况下，除了发出警报通知之外，还需要采取通风措施，启动电机通风进而降低大棚内的温度。该方法可有效引导学生积极思考。

1.3需优化教学效果

《电工技术》课程缺少相应的实验或实践教学环节，有待进一步优化应用性课程的教学效果。由于课时的限制和硬件实验平台的局限，导致实验和实践环节的教学效果大打折扣。

依然以农业大棚温湿度监控为例，在授课过程中，可以结合实例，让学生动手动脑积极参与。

在83例胃癌患者中，是否行新辅助化疗并不影响患者的术后总生存时间（P＝0.287，图2A）。进一步以CTC分组，在45例CTC阳性患者中，行新辅助化疗者的术后总生存时间比未行新辅助化疗者明显延长（P＝0.001，图2B）；而在38例CTC阴性患者中，行新辅助化疗者的术后总生存时间与未行新辅助化疗者相比，差异无统计学意义（P＝0.239，图2C）。

2 基于翻转课堂的教学模式构建

依托发达的互联网技术，立足实践，摸索出翻转课堂教学模式，是一条切实有效、可行的办法。

2.1翻转课堂的构建

翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。理论教学主要是教授学生基础知识，为今后进一步学习专业课程——《自控与电气》课程起到引导作用[3]。实验教学主要是提高学生的应用能力[4-6]。根据授课方式的变化，调整教学考核方式。针对《电工技术》课程的特点，分别探讨其理论和实验教学两部分授课环节。

2.1.1思考题前置的理论教学方法

在理论授课之前，预留几个问题，进而激发学生的学习兴趣。教师在备课时划好侧重点，一个课时最好只设置一个重难点，着重来讲解，对于难以理解的理论知识，通过课前制作小视频或者寻找相关教学视频，在课前可以将这些教学材料、视频发布在相关平台上。要求学生在课前带着核心问题进行自主学习和讨论。在上课的时候，可以先安排学生来讲解，小组相互讨论有什么不懂的问题，汇总出来后，教师进行有针对性地讲解，从而提高学习效率。利用零碎的课外时间，有效扩充了学习空间，同时提高了学生相互协作的能力。

根据农业院校《电工技术》教学中存在的问题，《电工技术》课程需要设计出一个监控农业大棚内温湿度的系统，随时掌控作物的生长状况。在上课之前，学生需要首先确定基本要求，在查找资料的基础上，讨论确定其系统功能结构框图(图1)。环境因素对作物的生长有很大的限制，温度、湿度等环境条件影响作物的生长，所以同时检测与控制温度、湿度。按照功能需求，系统可分为转换、处理、报警和控制等模块。结合实际情况，考虑农业大棚的特点，加入相应的防水防潮过电保护环节。

图1 系统功能结构Fig.1 System function structure

2.1.2软硬结合的实验教学方式

该课程需要重视培养学生的实践动手能力、电工学专业素质，需要采取软硬结合的实验教学方式满足学习需求。通过实践，可以采取不同的小组实现系统不同功能的方式进行实验教学[7-10]。鉴于各学生的动手能力及对理论知识掌握的程度不同，硬件实验中遇到的问题也会不同，甚至操作不当引起实验设备的损坏，用软硬件结合的教学手段可以较好地解决这个问题。以小组为单位，实现系统不同的功能，使得学生在实验之前对该实验有整体了解，通过学习讨论，加深了理论知识的理解，又减少因错误操作而引起的元器件损坏，减少了不必要的浪费。与此同时，学生之间的互动与协作，培养了团队精神。

图2 温度反馈控制流程Fig.2 Temperature feedback control flow chart

2.1.3调整教学考核方式

《电工技术》课程考核分为3部分：第1部分采用传统的试卷答题方式，重点考查基本理论方法；第2部分采用实践测试，可以通过实验或者利用仿真模拟的形式，要求学生自行设计并实现仿真；第3部分为翻转课堂实践成果的分享，把学生的实践成果，发布为共享资源，供大家比较、学习。

2.2翻转教学的应用

传统的照本宣科教学方法，学生是被动式学习，教师在课堂上进行讲解。学生在上课之前不会预习，出了课堂，不会主动回顾所学知识，通常会出现常见的现象——又把所学习的内容还给了教师。翻转教学模式把传统的教学结构重新排序，从而使学生一直处于学习状态，刺激他们主动学习，就像鳗鱼效应一样。教师设置作业，不提前通知学生，并且让学生在课堂上进行讲解。学生紧张感会倍增，从而激发其潜力，促使他们积极自主学习。

2.2.1课前分组

根据学生的特点，在课前准备阶段，将学生分成不同的组别，并确定各小组的负责人。根据讲授的内容，预先给学生设置问题，如要讲授自动空气断路器，则需要在监控农业大棚内温湿度系统设计需求中明确其自动空气断路器的安装需要考虑的因素。教师上传这节课的课件，录制相关的视频，帮助学生学习，同时搜集相关内容，加深强化抽象的理论知识，鼓励学生进行知识点共享。在上课之前，教师预先安排好课程的时间进程，包括课前的分组学习、讨论。常用的自动空气断路器是集短路、过载、失压多种保护为一体的电器，结合实际情况，学生需要考虑农业大棚的特点，在选用自动空气断路器及线路连接的过程中，应加入相应的防水防潮防漏电的独特需求。

2.2.2课堂学习

以安徽农业大学2019级机械设计制造及其自动化专业的学生为例，把学生预先分为10组。课上首先进行小组共享，随机选出2个小组，分派代表讲解对于自动空气断路器的了解，并提出该组对于大棚自动空气断路器的安装考虑了什么因素，并展示其实验或仿真结果。随后进行小组讨论，让10个小组分派代表总结解决的问题，归纳未解决的问题。教师检查各组的结果，并有针对性地对重难点及未解决的问题进行着重讲解。学生学习后，对各组自身的问题进行讨论修改。在课堂结束之前，选取该次实践中最具代表性的小组，进行演示分享。

2.2.3课后分享

各小组总结各自存在的问题及改进策略，编制相应的报告，并分享翻转课堂实践成果，把学生的实践成果发布为共享资源，供大家比较、学习。

翻转课堂实现了把课堂的学习过程放在了教室外，通过教师课件的分享，学生以主动搜集视频与相互讨论的方式实现了自主学习，并在课堂上完成课程知识的内化。学生在教室讨论，教师总结补充，引导提升，总结与分享。利用互联网科技，翻转课堂实现了学生随时随地学习，给教育带来了新的机遇。

3 结束语

在《电工技术》教学过程中，面临实践基础不足，实践预习效果差等问题，提出利用翻转课堂因材施教的优势，以发达的互联网技术为基础，构建了基于翻转课堂的教学模式，有针对性地对理论和实验教学两部分进行了教学探讨，完善了该课程的教学体系，并调整教学考核方式，实现了成果共享，增加了互动交流。翻转课堂实现了把课堂的学习过程放在了教室外，利用互联网科技，实现学生随时随地学习，给教育带来了新的机遇与挑战。