CDIO理念下“电工技术”混合式教学初探

荆丽梅

(湖南工业职业技术学院 电气工程学院， 长沙 410208)

“电工技术及应用”课程是高职电气电子类相关专业的专业基础课程, 主要培养学生的电工技术基本职业技能和职业素养，为学生后续课程学习打下良好的基础。学完本课程应达到维修电工中级职业资格证要求。

“电工技术及应用”课程是一门理论与实践相结合的课程。传统实验课教学模式是，教师讲解实验原理，演示操作步骤，排除电路故障，学生照着操作。课程时间紧，任务多，实验原理的接受度因人而异，复杂的实验，大部分学生连实验数据都测量不完整，更难以完成数据分析和故障排除。这使珍贵的实验机会流于形式，没有达到真正的实验目的。因此，探索并实践新的实验教学模式是很有意义的。

基于CDIO的线上线下混合式教学模式以学生为中心，教师主要为引导，让学生积极主动的学习，有目的且目标明确的学习。教师利用在线开放课程和学习通APP引导学生自学，并进行有效的监督，根据学生课前的预习情况，进行个性化指导。行之有效的课前预习，为教师在课堂上节约了讲解理论的时间，有更多的时间指导和观察小组的实验情况，以获得更好的学习效果和教学效果[1]。

1 教学实施的基本条件

基于CDIO的线上线下混合式教学模式的具体实现，要求教师在前期做大量的准备工作，包括提前建好在线开放课程，制作课程资源，开发新形态教材。笔者为了实现这种模式的教学，选择了学习通APP作为信息化平台，在学银在线建设了在线开放课程[2]。

基于CDIO的线上线下混合式教学模式能正常的执行，需要教师完成前期准备工作之后按照有效的教学流程贯彻教学设计，过程督学，学生执行自学任务，多方面配合，才能保证课堂的教学效果，发挥新形态课堂教学模式的优势[3-6]。

2 教学实施的精细化设计

2.1 课前准备

课前，教师和学生需要做好以下准备：

(1)教师在在线开放课程中上传实验的任务书，实验所需要的视频资源，教学PPT，预习测验题等,其中任务书中要包括实验任务要求，根据实验要求设计或模仿画出实验电路图、使用Multisim软件仿真验证可行性、熟练掌握实验中所需设备的使用方法、实验数据的测量方法等；

(2)在学习通APP发布公告，告知下次课的实验任务；

(3)学生根据实验任务书索引，找出对应的实验项目工单页和资料页预习；

(4)教师搜集工单页，查看工单页的填写情况；

(5)在学习通发布预习测验题，检验预习效果；

(6)实验项目工单页填写合格的小组，第二天允许直接进行实验操作。

2.2 课中执行

以通过日光灯电路模拟感性负载电路，测量正弦稳态交流电路的参数的实验为例。提高功率因数的方法是并联电容，通过对并联电容的改变，观察原感性负载的关工作状态有无发生改变，电路的有功功率是否发生改变。电工技术及应用课程开设在大一，该实验是学生第一次做交流电实验，其中涉及交流电压表，交流电流表，功率表等仪表，线路较之前的实验线路相对复杂，尤其是镇流器电流和电容支路电流的测量连线。

该实验操作有两个部分，第一部分是测量没有并联电容时的电路参数，第二部分是并接不同容值的电容，测量并分析参数的变化。实验中学生需要自己看懂电路图，连接线路，在电路有故障时，还要能使用万用表和其他仪表进行故障的排除。根据预习效果，允许部分学生可以先进行实验操作，而工单页填写不清晰，实验步骤不明确，测验题完成不理想的小组，教师可以线下继续指导。通过前期的督学，获得充分有效预习，确保学生进行实验之前，已经理解实验所涉及的理论知识点，明确实验操作步骤，能够执行实验操作。

课堂实施时，首先引导提问。实验操作正式开始前,教师先结合学生的工单页的填写和课前预习测验的答题情况，对实验原理的关键部分进行提点，然后提出，这种感性负载电路若要提高功率因数该采取什么措施？采取的措施会不会影响原负载电路的工作状态？电路的有功功率是否会发生变化？引导学生在实验过程中观察参数的设置不同对电路的影响。本次实验用电220 V，实验操作之前，必须重点说明安全用电规范，注意职业操作规范，养成良好的职业素养。

在实验中，鼓励学生提问，也可以针对一些实时的普遍性问题，用学习通APP发布课堂主题讨论，或者选人回答，互动。在实验中遇到不可以预测的电路故障的问题，可以根据微课教学视频中常见故障的判定方法利用仪器仪表进行排故。“学起于思,思源于疑”,鼓励并引导学生在实验过程中去主动探索，去积极解决问题。让学生在分析与解决实验问题的过程中提高工程能力。在实验课上，给学生更多的时间和空间去探索，去思考，将知识内化，而不是匆匆忙忙的把数据测量了，来不及思索。让学生在完成整个实验的过程中，体验一个完整的工作过程的执行，有更好的沉浸性体验。

在实验结束时，引导学生总结，阐述实验原理和实验步骤。组织学生针对启发式问题讨论，总结实验中遇到的问题，以及一些小组有效的解决办法。提示学生容易忽略的知识点,给出经典解决方案的点评,从而扫除实验中的死角,拓宽知识面。下课时，做好6S整理。

2.3 课后总结

课后学生完成实验报告，复盘实验操作步骤，填写实验数据，按照实验要求规范的做出图表，对实验数据和实验现象进行深入的理论分析，找出产生误差的原因，提出减少误差的措施。如果学生对实验还有不清楚的地方或者有改进的好方法，学生可以随时通过学习通APP与教师互动，教师也将会与学生进行线上讨论和互动，这些资料也将对后续的教学改进有一定的参考价值。

2.4 课程考核

课程的考核分三部分。

一是预习效果的考核。预习效果的评定主要是工单页的填写和学习通APP上预习测验题的答题情况。工单页的填写会考虑小组讨论，以及小组成员的参与度。讨论问题的深度，对问题理解的程度都可以作为考核指标。学习通APP上的预习测验题客观题系统会自动批阅并保存，主观题需要老师批阅，结果都会记录在系统中。

二是实验操作部分考核。该过程可以反映出学生对理论知识的理解,对实验的步骤的熟悉度，动手操作和故障排除能力，教师在课堂可以根据学生表现做记录。

三是实验报告。实验报告反映了学生是否认真参与了实验,如实记录实验的过程和数据,以及能否运用理论知识合理地分析实验现象。

从电路经典实验“感性负载电路功率因数的提高”的考核指标来看,学生可以较为完整的完成实验，对实验原理和实验结果也有自己内化的理解。

3 教学实施改善的地方

基于CDIO的线上线下混合式教学模式，让学生体验一个完整工作过程，借助在线开放课程和学习通APP有效督学，课前：通过学习通线上提前布置预习任务，课中：学生有足够的思考空间和试错机会。学生做实验的积极性非常高，通常会提前10 min左右到教室，一到教室，目的非常明确，不再像以前那样玩手机，玩游戏，而是小组开始做实验，课中积极讨论，思考。有普遍性问题时，老师讲解，之后学生继续讨论实践。课后，线上布置任务，讨论，反馈。

教师前期通过在5个教学班级做了两个学期基于CDIO的线上线下混合式教学模式实验教学之后，通过课堂调查和问卷调查，学生普遍觉得这种模式挺好的，也提了一些相关的建议。现在已在全院的电工技术及应用实验课中推广使用，效果良好。

教学效果明显改善的地方，第一，实验完成度明显高于传统实验模式时的完成度，大部分学生都可以完整的完成两个部分的实验，还有学生可以利用课堂的进行实验数据的分析，并且能够自己分析电路故障，并且使用仪表排除电路故障，甚至还可以帮助其他小组的同学解决问题，在这个互帮互助的过程中，也是一个知识和技能内化的过程。因为实验课时有限，这在以前的课堂时很难实现的。第二，学生实验的积极性有明显的提高，来到实验室目的明确，积极实验，讨论、探索。课外有更多学生会通过学习通留言老师沟通关于实验疑惑的地方。

4 结语

基于CDIO的线上线下混合式教学模式进行实验教学，需要教师在课前建好在线开放课程。同时根据教学效果，及时的丰富和完善教学资源。课外有效督学，课堂中按照合理的教学流程执行，制定明确的考核目标，以保证良好的教学效果。该教学模式，以工作过程为导向，实现自主学习,在线开放课程平台上的数据记录，也会对教学改革提供宝贵的经验，促进教学质量的提升。笔者积极探索线上线下混合式教学，积极建设课程信息化资源。2017-2020年期间，笔者主持建设了两门网络课程。其中“电工电子技术及应用”课程是国家资源库——汽车制造与装配技术专业教学资源库中的课程；“电工技术及应用”课程，2017年开始立项建设，上线学银在线，2020年入围湖南省精品在线开放课程。后续也将继续丰富课程资源，探索新的教学模式。