应用型本科院校电气类课程线上线下混合式“金课”建设

徐桂敏¹，杨正祥²

1．湖北工业大学 工程技术学院，湖北 武汉 430074；2．武汉交通职业学院 智能制造学院，湖北 武汉 430065；

摘要：为加强电气类专业及课程建设，本文在促进优质教学资源开发共享的基础上推进电气类课程的教学改革，展开了电气类线上线下混合式“金课”建设研究。将电气类课程划分为电工及电力电子、计算机信息及控制、电机电气及过程控制和电力系统四大课程系列，设计出与各系列课程特点相适应的线上线下混合式教学模式及教学方法，利用线上资源与线下课程教学相互补充、相互融合的教学方案，根据学生的知识掌握情况灵活的设置一些学习任务点或者章节测验，在教学内容、教学过程及教学监控等方面进行线上线下教学融合，使学生由被动学习变成主动学习，打破了传统教学教师、学生和教学资源之间受时空限制的局面，提高了课程教学质量。

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【关键词】应用型本科；电气类课程；线下混合式；“金课”建设

基金项目： 2019年湖北省教育科学规划重点课题:应用型本科院校电气自动化专业“卓越计划2.0”实施路径研究（编号：2019GA056）；湖北工业大学工程技术学院教研项目：应用型本科院校电气类课程线上线下混合式“金课”建设（编号：X2019005）。

1 引言

教育部部长陈宝生在2018年提出了消灭“水课”、建设“金课”的概念。“水课”’是指低阶性、陈旧性、质量不高的课程。“金课”’可以归结为具有高阶性、创新性和挑战度的课程^[1-2]。电气类课程的特点是理论与技能并重，分析梳理电气类各科课程特点以及课程间的联系，以“金课”思维对应用型本科院校电气专业课程体系进行研究，打造电气类“金课”课程或“金课群”，是目前提高电气类课程教学质量的有效措施。

2 课程教学内容和教学体系规划

目前，我校的电气类课程主要有电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、电机学、单片机原理及应用技术、电力电子技术、现代电气控制设备及PLC、计算机控制技术、电力系统分析、电力系统继电保护原理、检测技术与仪表、DSP原理及应用、生产实习、毕业实习等。

随着许多先进科学技术成果的相互渗透，新的理论和技术不断出现，对电气自动化技术也带来了一定的冲击。电气类课程作为学生学习电气自动化相关技术的重要课程，它有助于提高学生的工业控制系统设计与应用水平。但是，电气类课程在教学过程的实施中通常还存在这样一些问题：课程为多个领域知识的融合且有很强的应用性，学生学习起来比较困难^[3]；课程的教学内容与企业的生产现状相比比较滞后^[4]；课程在教学方法和教学手段上跟不上现代信息技术的发展需要^[5-7]。基于此，本文在遵循“重基础、宽口径、多方向、强应用”的基础上，将电气类课程教学内容和教学体系进行规划，将电气类课程整合为四大课程体系（如表1所示）。并根据四大课程体系整合相关课堂教学、实验教学和实践教学课程组，便于电气类整个课程体系的完整建设，也通过课程体系组将课程内容串联和融合起来，为后续打造电气类课程线上线下混合式教学模式奠定方向和基础。

表1 电气类课程体系构建

3 线上线下混合式“金课”建设

将电气类课程划分为电工及电力电子、计算机信息及控制、电机电气及过程控制和电力系统四大课程系列，因为不同体系的课程特点和课程性质不一样，分别将四大课程体系的线上线下混合式“金课”建设思路规划为：

①电工及电力电子系列课程属于专业基础课程。教学内容可以划分为电工、电力电子器件篇和电路组成、电路转换和电路的分析方法篇。其中，电工、电力电子器件包括电阻、电感、电容、二极管、晶体管、场效应管和电力电子器件等，这些器件是组成电路的基本单元，熟练掌握各个器件的特性和工作原理是学好电工、电力电子专业基础课程的重要前提，这部分教学内容可通过动画视频、微课和现实案例进行在线教学，学生通过在线课程熟练掌握器件的工作特性。电路组成、电路转换和电路的分析方法理论性强且难以掌握，应该以课堂教学为主，通过课堂教学的详细讲解和举例，并积极与学生互动，再根据学生的课堂学习情况，对课程的重难点在线上课程中进行详细补充和讲解。

②计算机信息及控制系列课程属于需要使用计算机编程语言来实现控制算法和控制过程的课程系列，其课程的教学目的不仅需要学生掌握编程理论知识，还需要学生掌握编程方法和实践技能。其中，《自动控制原理》和《计算机控制技术》在线课程的建设内容可包括应用Matlab数学软件进行工程计算、控制设计、图像处理和信号检测等仿真，让学生具体掌握控制理论和控制技术的应用技能。由于《自动控制原理》是专业必修课程和电气控制类学科的考研课程，这门课程可按照精品课程的构建模式，通过微课、慕课等方式构建完整的线上教学课程体系，线下课程可根据学生需要灵活安排教学内容、强化知识点或者面授答疑等。《单片机原理及应用技术》和《DSP原理及应用》因为知识点多而且受课程学时的限制，“金课”建设的重点是开发在线教学课程，并将课程的重难点在在线开放课程中逐点逐条讲解。这两门课程需要熟练运用C语言编程，可构建这两门课程线上C语言编程实例库，让学生从在线教学资源库中学习课程项目编程和项目设计技能。课程实验可以通过虚拟仿真的方式建设在线实验教学，课堂可以利用更多的时间针对学生学习的共性问题进行答疑。

③电机电气、过程控制系列课程线上线下混合式教学模式规划。《电机学》、《电机与拖动基础》和《现代电气控制设备及PLC》属于以电机学理论、电机控制为教学单元的课程，可构建一个“电机篇”在线教学课程群，包括电机结构组成、电机学原理、电机控制方法等系列课程，让学生以“电机”为载体完整学习过程控制的方法和原理。线下课程的教学，教师可以通过“线上教学资源库”为基础，在教学过程中采取“项目教学法”、“对比教学法”和“翻转课堂”相融合的教学模式让学生从“被动学习”变为“主动学习”（图1）。学生课前利用教学资源库进行自主学习，初步掌握基本理论知识，课中使传统课堂变成以学生的自主、协作、探究性项目设计为主的知识内化课堂，课后学生通过教学资源库进行在线学习，教师也可在线指导^[8]。对于应用实践性项目可以请企业专家进课堂或让学生到实训基地的方式来现场实践教学，让学生在真实的工程环境中，完成硬件电路设计及接线、控制程序的编写与调试、技术资料的归档等工作，构建立体化综合实践体系，培养学生工程实践能力。

《检测技术及仪表》可建造一个在线“传感器和现代检测仪表”教学资源库，教学资源库将现实案例和现代测量方法以动画、教学视频和微课的形式构成。电机电气、过程控制系列课程实践部分可通过虚拟仿真实验、实训项目建设，开辟“智能+教育”新途径。

④电力系统系列课程属于强电类课程，强电课程的理论偏多，由于受到高电压、大设备的限制，实验和实践内容受到很大的影响。可选2名教师主讲和1名助教负责线上课程建设，学生可以选择自己喜欢的老师，并根据时间调节听课内容，完成“双向”选择，教案、授课课件、文献资料均可从教学资源库中下载，并设置教学过程中的“答疑讨论区”，通过业余时间“线上”互动提高了和师生沟通的广度，避免了空间上对“答疑”的限制。

⑤课程设计、毕业实习和生产实习可通过在线教学和监控平台使得学生的实践环节规范化，教师和学生之间及时得到信息的交流。

4 结论

本文展开了电气类线上线下混合式“金课”建设研究。将电气类课程划分为电工及电力电子、计算机信息及控制、电机电气及过程控制和电力系统四大课程系列。根据课程和课程系列特点设计线上线下混合式教学模式和教学方法，线上线下混合式教学方式提高了课程的教学质量。

参考文献：

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[2] 李志义.“水课”与“金课”之我见 [J]. 中国大学教学, 2018(12):24-29..

[3] 和萍, 窦志峰, 杨小亮等.电气工程专业课程体系研究与实验室资源整合规划[J]. 中国现代教育装备, 2015(17).

[4] 张艳丽, 吴桂云, 梁秋艳,等. “线上”与“线下”教学在强电课程中的探索[J]. 经济师, 2017 (3):188-189.

[5] 蒋玉宇,刘镇. 基于云平台的O2O实验教学体系构建[J]. 实验室研究与探索, 2016(10):188-191.

[6] 余泰, 李莉, 李同明. 浅析SPOC在高校实验教学中的应用[J]. 实验技术与管理, 2018, 35(09):179-182.

[7] 郭庆, 海莺, 赵中华,等. 打造线上线下大实践平台构建创新创业教育新模式[J]. 实验技术与管理, 2016(33):4-6.

[8] 段珊珊.基于翻转课堂理念线上线下混合式教学实践探索[J]. 高教学刊, 2017(9):124-125.