互联网+碎片化学习在电路理论基础课程中的应用研究

黄 凯，郭永芳，彭玉青

（1.河北工业大学电气工程学院，河北天津 300130；2 河北工业大学人工智能与数据科学学院，河北天津 300130）

《电路理论基础》是电气、信息、计算机等电类专业的基础课程，在公共课与专业课之间起到了承上启下的桥梁作用。长期以来，多数高校的此课程授课一直采用传统的讲授方式，教师按原理、算法、处理效果等顺序按部就班地讲述，导致学生面对实际问题时，经常束手无策，缺乏分析问题、设计方案并解决问题的能力，且课程内容丰富而学时非常紧张。为了突破这一瓶颈，教师必须从教学内容、教学模式、教学手段等多方面同时寻求改革。“碎片化”学习是指通过手机、PC 电脑等个人终端或报纸杂志等纸质媒介，利用零碎的时间对“化整为零”的一系列零碎的内容进行“短、平、快”的学习。这种学习方式尽管知识结构缺乏整体性，但是可以实现案例和问题引导式教学、知识点精准讲解、课外知识延伸、缓解课堂教学学时的紧张、增加学业挑战度等传统教学无法达到的功能，对于课堂教学而言是一种非常有效的辅助手段。因此，在当前教育信息化飞速发展的背景下，教师要充分利用当前大数据、人工智能、移动互联网、云计算等技术，探索以“碎片化学习”为代表的智慧教育教学手段以及“线上线下”多元化教学模式，在对课堂教学内容不断优化的同时，提供丰富的、优质的数字化学习资源，支持学生随时、随地、随需地深度学习。这对于充实教学内容，提高教学质量和水平，激发学生学习内驱力具有重要意义。

一、《电路理论基础》概述及教学中存在的问题

《电路理论基础》课程主要内容是通过认识各种环境下的电路模型，学习和掌握电路基本定律和定理，实现电路变量求解各种分析方法的掌握和灵活运用。本课程体系严谨、理论性强，能够为后续相关专业课如电力电子技术、电机学、电力系统分析等课程的学习奠定必备的理论基础知识。随着新能源发电、电气化交通设备等电气专业领域科技的飞速进步，电气工程相关课程尤其是专业基础课程的地位日益凸显，但是与此矛盾的是，学生普遍认为电路理论基础等专业基础课程授课学习效果一般。因此，现有的教学内容设计、授课模式等已经难以适应新时代背景下高水平人才培养的需求。目前，关于《电路理论基础》等专业基础课程的教学问题或相关矛盾主要表现为以下几方面。

1.知识内容较多，但是课程学时压缩减少，需要提高有效学时的合理分配度。针对科技的不断进步，社会需求的不断变化，各个高校应积极探索专业培养方案的改革优化并予以应对。新形势下，以拓宽学生的知识面和专业知识加深为原则，压缩理论基础课程总学时为代价，增加了实践环节课程学时，产生了知识量需求增加而学时分配相对减少的矛盾。

2.教学手段、方法仍然倾向于课堂“灌输式”授课，抑制了学生的创新思维和创造欲。《电路理论基础》等专业基础课程的一些概念和原理抽象、内容繁杂，学生缺乏丰富的感性认识，很难理解和掌握。教师授课以PPT 为主，学生听课过程中很少记笔记，产生了学生接受知识的能力与课堂知识容量提升之间的矛盾。另外，课程中有大量的理论、公式、模型，传统的“填鸭式”教学中，这些抽象内容都需要一定的时间去记忆，势必会降低学生的学习兴趣，使得学习效果大打折扣，且学生处于被动学习状态，不利于创新创造思维的培养。

3.理论与工程实践脱节，对实际问题分析能力不够，教学过程对学生科研创新精神培养力不足。传统的《电路理论基础》等专业基础课程教学内容都是以理论讲解为主，除了少数的几个典型的实验外，与课堂理论相关的工程案例或实践内容严重不足，继而导致了理论偏多与实践缺失之间的矛盾产生，不利于培养学生分析和解决实际问题的能力。

4.学生学习动机不同，思维活跃，且个性突出，对授课内容广度和深度的需求不同，需要因材施教按需授课。新时代的大学生熟悉智能手机、PAD 等移动终端，善于利用网络获取更多的知识资源，具有较强的自我管理和自学能力。传统一刀切的教育方式和考核机制与不同层次的学生学习需求形成了矛盾。

二、“碎片化”学习的相关理论和特点

随着人工智能、大数据和移动互联网技术的迅猛发展，以及手机、PAD、笔记本电脑等移动终端设备的普及运用，尤其是“互联网+”的出现，为教育领域的快速发展带来了重大机遇，与此同时，也令教育的形式更加灵活多样化。“碎片化”学习正是这一背景下诞生的一种新型的知识传播手段，学生可以随心、随地、随时、随意地通过各种便捷渠道或媒介获取资源，达到扩展学习的目的。在知识大爆发的时代，“碎片化”学习的出现，对传统的系统化学习过程进行了补充。“碎片化”学习的相关理论研究和实践在国外开展较早，经过多年的发展与积累，实现了一些“碎片化”学习资源系统，满足全世界各国各地学习者随时随地学习的需求，为“碎片化”学习的进一步研究与发展提供了交流平台和支撑，对我国的相关教学理论和教学方法的研究和实践具有很大的指导意义。国内有关“碎片化”学习的相关研究起步较晚，但是发展很快，特点是侧重于理论层面的研究，实践方面的经验较少。目前，国内有关“碎片化”学习相关概念界定、理论认识归纳总结如附表所示。

“碎片化”学习方式与传统的课堂教学相互配合，克服了传统教学模式时间、场所的限制。同时，通过“互联网+碎片化”学习模式可以实现师生、生生之间针对学习中遇到的问题实时在线交流互动或形成反馈并记录留存，形成“闭环”教学进行模式，有助于教师的教学改进和学生的知识快速吸收。“碎片化”学习具有很多优势，具体可总结如下：（1）学习方式自由灵活，不受时空间限制，利用方便操作的移动设备、强大的移动数据或校园网络可以随时随地接收适合自己的资源、素材、任务，进行按需学习；（2）学习资源相对于传统课堂更加丰富充实，有利于学生提高知识吸收效率，提供了具有可选择性的以学生为本的学习资源，有助于提高学生的学习兴趣；（3）学习内容“微型化”和“零碎化”，与新兴网络平台技术、社交平台无缝链接实现媒体的多样化，利用QQ、微信小程序等学生喜闻乐见的形式，激发学生的学习兴趣；（4）学生学习过程可定制化，自由度增加，加强了学生学习的主动性和参与性，与此同时，师生、生生的交流互动显著增多，教师提高了教学质量，学生也获得了极佳的学习效果。

除了上诉各种优点之外，“碎片化”学习也有其局限性，在应用实践时需避免。“碎片化”学习是利用零散时间进行知识补充，尽管效率较高，但是如果不及时总结归纳，不利于形成系统和整体的知识架构。另外，“碎片化”学习模式不利于学生对复杂知识体系的构建。最重要的一点就是，“碎片化”学习方式是无法替代传统课堂教育的文化引领功能，它只是课堂教学的一个重要的辅助手段。

三、“互联网+碎片化”学习在《电路理论基础》中的应用

“碎片化”学习的核心是关于课程的某个知识点展开的相关教学设计，是与知识点对应的拓展阅读素材，或者是仿真和实验过程视频讲解，具有突出重点、案例经典、内容生动、短小精致等特点。本文从以下几个方面就“碎片化”学习在《电路理论基础》课程中的应用进行了研究与实践。

1.教学内容“模块化+碎片化”。由于“碎片化”教学资源的时间短，因此首先需要对知识内容科学合理的化整为零，对于课本外拓展资源要经过精挑严选且需要与课堂教学内容的主题紧密相关，突出教学内容重点。教师要充分遵循《电路理论基础》课程的内容规律，对知识内容梳理并细分，得到不同类型的教学“微元”，分别打上模型、概念、性质、定律、定理、方法、实验、例题等类型“标签”，根据标签类型制作相应的“碎片化”学习资源。例如，第四章中的戴维宁定理相关内容，可以制作出定理的引出讲述、定理的内容和证明推导、戴维宁电路模型的参数计算方法、有源一端口网络等效电路参数测量实验或仿真、戴维宁等效电路的实际应用等学习资源。这些资源与课程重点内容密切相关，并且与课堂教学遥相呼应，每个资源相对独立且时长不宜过长。

2.教学方式“互联网+碎片化”。针对“碎片化”教学的特点，教师可以建立《电路理论基础》课程学习网站、仿真和实验案例库、QQ 和微信群，根据不同的“碎片化”学习资源标签类型选用不同的学习方式，可采用微课、微视频、有声讲解PPT、实验仿真操作可视化等形式推送“碎片化”学习内容。充分利用网络作为媒体、“碎片化”学习资源为桥梁，加强师生、生生交流互动，形成闭环教学过程，提高教学和知识转化吸收效率。

3.教学评价“全过程+碎片化”。尽管“碎片化”学习有随时、随地、随需学习的诸多优点，但是在实践过程中由于学生学习时间不统一，属于无监督状态学习，那么如何调动学生的学习积极性以及如何掌握他们学习的有效性是一个亟待解决的问题。需要探寻“碎片化”学习的考核机制，结合《电路理论基础》课程理论与实验实践相结合的特点，从课堂教学+“碎片化”教学的全过程角度建立形成性评价考核方式。线上学习过程中，师生、生生交流互动等一切教学活动都会生成痕迹和记录，有助于建立更加科学、合理的学生学习效果考核评价体系。

四、结语

充分利用手机、平板、个人电脑等移动终端实施“碎片化”教学，已经成为当今课堂教学主战场的重要辅助手段。利用“碎片化”学习的特点，对《电路理论基础》等专业基础课程的教学内容、教学方法及手段、教学评价等方面进行优化改革，有利于增加课程的活力。通过引导学生利用课余时间进行“碎片化”学习充电，可以有效缓解课程内容多、课时紧张的矛盾，同时能够培养学生学习的主动性和自觉性。

碎片化学习的概念汇总