慕课背景下的“电工技术”教学方法实践

何志苠 范小兰 苏圣超

(上海工程技术大学 工程实训中心， 上海 201620)

慕课MOOC(大规模开放在线课程)目前已在我国高等教育中得到广泛应用[1]。以“电工技术”课程为例，仅中国大学MOOC平台就有185门相关课程，其中25门为国家精品课程，包括哈尔滨工业大学、中国矿业大学、大连理工大学、重庆大学等知名学府的知名课程。在这种背景下，作为一线教学人员，必须考虑自己的定位，如何与名校名师的著名课程竞争，把学生的兴趣保留在自己的课堂里。

另一方面由于上海工程技术大学的办学定位是高水平应用型本科，各大平台的课程虽然很多，或是课时偏多，或是理论性太强，对学生数理基础要求较高，不太适合该校的实际学情。为了满足学生课前课后对于知识点的预习复习需要，该校教师自行录制了本校的“电工技术”慕课，于2016年在智慧树平台上线，辅助线下课堂使用。当知识点的讲解都被放在慕课中，学生可以随时随地学习以后，线下课程就面临更大的挑战。课堂上不能再照本宣科地满堂灌，如何保持学生对于课堂的热情，如何保证以学生为中心，保证学生的学习效果，就成了教师的首要问题[2]。

以戴维宁定理的教学为例，介绍在慕课背景下对“电工技术”教学方法的探索。

1 线上内容设计

作为电工学最重要的分析方法之一，戴维宁定理是本课程中电路基础模块的“电路基本概念和分析方法”章节的重点和难点[3-5]。我校学生的数理基础相对一般，对于这部分内容，有相当一部分同学无法通过一次课堂讲解掌握应用。在没有制作慕课以前，任课教师课后承担了大量效率较低的反复讲解、答疑工作。

制作戴维宁定理的知识点讲解视频中，将内容分为二端网络、定理描述、求解步骤和例题讲解四部分，总时长十分钟。线上内容语言精炼、内容简洁，让学生可以充分利用碎片化时间学习，配合讲义、习题等内容使用。有了慕课的知识点视频讲解以后，学生课后可以实现个性化学习需求，有选择性地反复观看，对于他们掌握相应内容有很大帮助。

线上习题分成两部分，在知识点视频中插入相对容易的概念判断题，课后作业安排运用戴维宁定理分析电路的习题，留待课后检测学生掌握情况使用。

2 线下课堂设计

戴维宁定理的教学难点是让学生掌握其应用，解决对策是仿真实践法。通过仿真实践，引导学生认识和理解等效电源的含义；通过生活实例-练习-验证，促使学生掌握运用戴维宁定理分析电路和解决问题的能力；通过与生活实际的联系，提高学生对戴维宁定理应用的理解。

线下课堂的教学设计分为课前、课上、课后三个教学阶段，结合“雨课堂”这个新型教学工具开展了教学实践。

2.1 课前

利用“雨课堂”推送导学课件。通过电路分析方法的知识回顾，以桥式电路为例，已学的分析方法或是不适用，或是太繁琐，从而提出问题，能否直接变成最简单的电路进行分析。使用图1所示的Multisim仿真软件测量结果，显示复杂电路和戴维宁等效的最简电路对于同一个负载电阻有如图1(a)所示完全等效的电压、电流，伏安特性为图1(b)。以实践验证理论，辅助学生更直观地理解等效的意义，从而引导出戴维宁定理在电路分析中的重要作用。在课件中插入慕课知识点视频链接，并对二端网络、开路电压、等效电阻等相关概念进行梳理。

(a)仿真电路

(b)伏安特性图1 桥式电路与等效电路的仿真

布置课前任务及截止时间，任课教师在上课之前对学生的慕课学习数据和“雨课堂”中导学课件的学习数据进行分析，判断学生的学习效果，对课上内容进行备课调整。

2.2 课上

课堂阵地是实现学生为中心的教学主场，在慕课完成了知识点讲授的任务以后，需要转变传统讲授式教学的手段，把教学设计的中心放到学生能力的培养上。

首先，根据课前学生的学习情况，安排戴维宁定理相关概念的习题，通过“雨课堂”发送到学生手机。习题设置为由易到难三个级别，线上学习情况越好安排难度越高的习题，检测学生对于知识点的理解情况。根据图2所示的学生答题情况，安排知识点的串讲、讨论。

(a)二端网络判断

(b)开路电压计算图2 “雨课堂”前测练习题的答题情况

通过答题情况可以看到，对于二端网络的概念和判断，学生答题正确率达到94%，掌握情况非常好。因此不再安排相关内容的讲解，通过课后对错误同学个别辅导的方式达到整个班级的教学覆盖。

开路电压的计算，正确率不足50%，掌握情况不足以开展后续教学。因此安排学生分组讨论，让答题正确的同学在讨论的过程中强化学习效果，答题错误的同学则在讨论中消除疑惑。

然后，由实践电路等效变换实例，逆向自然引出等效电源的概念，同时指出教学难点——等效电源电动势E和内阻R0的参数计算问题，启发学生思考，为难点突破打下基础。

不断提出问题，循序渐进，加强师生互动。在对电源作用的处理上，开启“雨课堂”的弹幕功能，引导学生独立思考，注重知识关联，体现知识连贯性，加深理解。

结合仿真实例对分析步骤归纳总结，突破教学难点。通过“雨课堂”发布主观题，学生运用已有知识，分析计算复杂电路中等效电源的参数E与R0，在推理计算的过程中，引导学生思考，归纳出戴维宁定理的解题三步法并进行实践，并将写在纸上的解答过程拍照投稿。

图3为正确的解答过程投稿。从学生的作答情况，可以看出大部分同学掌握了戴维宁定理的应用，教师对学生的典型错误进行分析讲解，消除学生的理解误区。

图3 正确的解答过程投稿

最后，通过仿真软件验证计算结果，确认等效电源与有源二端网络对负载电阻是等效的，强化学生对于戴维宁定理内容的理解。

2.3 课后

作为从基础课到专业课之间的桥梁，“电工技术”承担了培养学生工程思维和能力的重任。为了帮助学生建立工程观念，线上作业包含客观题和主观题，并且在课后布置项目式作业，安排学生分组完成。要求学生结合戴维宁定理，选择三种不同型号的手机充电器，分析其电路参数，并自行设计一个符合项目任务要求的电源电路。

组内成员对资料检索、参数设计、电路仿真、报告撰写进行分工并进行组内互评，结合小组成绩、生生互评和教师评价综合评定项目作业成绩。图4为学生对项目式作业的评价，大部分评价是正面的。

图4 学生对项目式作业的评价

3 结语

以戴维宁定理内容为例，总结了在慕课背景下，将“雨课堂”这种新型信息化教学工具应用到教学过程中，对“电工技术”课程教学方法进行的探索。

利用慕课抓住学生的碎片化时间，满足个性化学习需求。课堂教学设计以学生为中心，以产出为导向，提高了教学效果。

在课前、课上、课后阶段实现信息化工具全覆盖，强化过程化考核，更全面地掌握学生的学习行为。通过仿真与实践结合，配以生活实际应用的项目式作业，实现知识、能力、素质的有机融合，培养学生解决复杂工程问题的综合能力和高级思维。