翻转课堂在“电磁测量”中的研究与实践

    张勋 林孝工 王成龙

    

    摘? ? 要：在信息化与网络化下采取以教师为主导、学生为主体，课下网络平台学习、课堂师生互动的翻转教学模式，是对“教”与“学”的颠覆重构。文章从“电磁测量”课程特点及教学现状着手，探究了翻转课堂在工科专业课程教学教学中的应用策略，并提出在电磁测量教学中有效实施翻转课堂的方案。

    关键词：翻转课堂;电磁测量;

    中图分类号：G642.3? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? 文章编号：1002-4107（2020）01-0030-03

    近年来，翻转课堂受到了国内外专家学者的推崇，在中学和大学都进行了一些试点和改革，但国内由于传统教学模式的根深蒂固，从教师和学生思想上、学校配套体制和硬件设施上都很难在短时间内进行大范围推广。为将翻转课堂教学模式在中国落地生根，有些学者对此进行了系统的引介和评述[1-3]，一些一线教师也将其引入到实际课程教学中，如刘小晶将翻转课堂教学模式应用到“数据结构”课程中，提出了具体实施方案[4]，姚青荣将翻转课堂在大学物理教学中进行探索和实践[5]，都取得了不错的效果。“电磁测量”是电气工程与自动化专业的一门课程，它对培养学生运用电磁基本理论进行系统设计、提高学生创新、协作等综合素质方面具有重要的意义。本文以激发学生学习热情，发展学生的自主学习能力、协作能力和动手能力为理念，提高课程教学质量为目的，结合作者的教学经验、科研实践和时代发展的智能化、网络化技术优势，对“电磁测量”课程的教学进行大胆改革和探索。

    一、“电磁测量”课程的特点

    “电磁测量”是研究电学量、磁学量以及可转化为电学量的各种非电量的测量原理、 方法和所用仪器、仪表的技术科学。“电磁测量”是一门传统的电气专业本科生课程，不同高校课程名称略有不同，主要有电气测量、电工仪表和电磁测量三种。该课程设置的目的是综合运用电路理论、电磁理论，引导学生系统地掌握电磁量量测的基本原理和测量方法。通过学习使学生了解常用仪表的工作原理并掌握其正确的使用方法;掌握常见电学量、磁学量的测量原理和测试方法;了解电磁测量误差的分析方法及其误差修正方法，掌握数据的分析及处理方法;了解电磁参数的数据采集方法及检测系统结构;了解电磁干扰的产生原因及基本的抑制方法;掌握数字测量的基本方法，使学生建立良好的电磁测量理论基础，具备最基本的测试实践能力。

    “电磁测量”课程的精髓可以概括为三个口诀：经典电磁理论要牢记;测量注重“大”和“小”;阶段发展注创新。

    二、“电磁测量”课程教学现状分析

    目前，“电磁测量”课程教学大多数仍采用填鸭式授课为主的传统教学模式，“填鸭式教学模式”对于如电磁场、电机学等知识点相对集中、偏理论的课程具有易深入、便总结、利系统化讲授的优势，但对于”电磁测量”课程，其涵盖了电学、磁学、数据处理、仪器仪表、虚拟仪器、光学测量、数字电路和模拟电路等多个课程，传统教学模式在实施过程中存在着以下不足。

    （一）知识跨度大、内容偏多，学生储备不足

    “电磁测量”课程涉及的知识杂散跨度大、内容偏多，且学时压缩、授课时间短，新型测量技术如光纤测量技术、虚拟仪器测量技术、网络化测量技术等相关知识学生储备不足，讲台上教师45分钟的时间往往会讲解一个知识点的多个层面或多个知识点，认知负荷理论告诉我们，这种方式所体现的专业知识反效应、冗余效应和想象效应难以发挥效用，学生难以跟上授课节奏，隐形逃课显性增多，进而显性逃课比例增大。

    （二）学生创新、探究、批判、质疑能力受压制

    据调查，“电磁测量”在高校相关专业的课程性质均是专业选修课程，通过与学生交流，同学期课程多、学业和考试压力大，难以投入太多时间和精力进行预习和复习，对该课程重视程度不够。笔者课堂教学时发现，学生活力缺失，“隐形逃课”现象严重;再者学生认知超负荷，45分钟填鸭式授课模式压制了学生的创新、探究、批判和质疑的能力，即使刻意增加课堂的互动性、趣味性和启发性，教学效果也收效甚微。

    （三）任课教师相关科研经验不足

    为了不拘泥于教材陈旧知识，“电磁测量”教学大纲增加了虚拟仪器、光学测量、网络化测量等相关知识点和工程案例，这使得任课教师须具有相关的知识储备和科研经驗，否则，难以领悟现代电磁测量的内涵和精髓，而这需要相关科研项目的支撑或自筹经费进行测量系统的搭建、调试，但任课教师从精力及经费上难以支撑，使得教师自身相关经验不足，教学效果大打折扣。

    三、翻转课堂在工科专业课程中的应用

    翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Class-

    room”，是指打破以教师为主导的教学模式，将学习的决定权从教师转移给学生，将学习时间分为课下和课堂。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更加主动、探究、批判和质疑，从而对所学知识获得更深层次的理解[6-7]。为此，结合工科课程注重实践性和动手能力的特点，并充分发挥互联网的优势，将翻转课堂与工科专业课程紧密结合研究如下。

    （一）充分发挥手机微信平台作用

    目前高校学生普遍学业重，压力大，无法集中精力系统地进行课下学习，为此可以充分利用手机微信平台短、平、快的特点，由任课教师发布相关课程的小视频、小动画，使得学生在移动的校园内，随时随地进行学习。

    （二）教师课下课上双线精心准备

    翻转课堂目的在于激发学生学习的主动性，充分展现以教师为主导、学生为主体的教学模式[8]，为此对任课教师提出了更高的专业素养，需要对课下和课上内容精心准备，课下内容高度凝练，并具有趣味性、诱导性和新颖性;课上教学易于快速内化，并注重启发性、互动性和探究性。

    （三）注重实验环节及协作学习

    工科专业课开设的目的不仅要培养学生工程师的专业知识和动手能力，还要培养学生具有工程师的素养，包括自学能力、协调能力、表达能力和组织能力。为此，工科专业课程实验要体现自主性、设计性和协作性，打破传统实验按照指导书搭建、实验结果相同的僵化模式，采取学校经费支持、教师指导、学生协作的模式开展。既能够锻炼学生的专业知识运用，又能够提高学生的领导力、执行力和沟通力。

    （四）加强累加式考核

    工科课程培养学生不仅需要有理性思维和感性思维，还要有协作学习的能力，而仅依据一张试卷很难充分反映学生的综合素质，造成考试高分，毕业平庸的现象比比皆是。而大多数院校实行的个性化保研制度普遍受到导师与用人单位好评的例子也说明，动手能力和协作能力强的学生不仅学校欢迎、社会也欢迎。因此，工科课程的考核要逐渐向累加式考核方式过渡[9]，即逐步完善以考卷成绩、课下学习、课程论文、调研报告、动手能力、协作能力、设计能力、实验结果等的综合评价体系，让学生踏上社会后真正能够成为行业的佼佼者、领导者和开拓者。

    四、翻转课堂在“电磁测量”课程的研究与实践

    依托多年的教学经验和相关科研经历，根据翻转课堂内涵以及建构主义学习理论和创造性教学设计理念[10]，同时结合选课学生潜质和课程特点，提出了图1所示的“电磁测量”课程实施方案。实施方案中明确了翻转课堂教学组織过程中的阶段以及每个阶段的实施过程、实施方法以及各个过程中学生和教师的角色属性。下面按照翻转课堂教学组织流程详述如下。

    （一）课程资源开发

    为保证学生课下学习的快捷性、方便性和高效性，须利用信息化网络化技术（如微信公众平台、专用学习网站平台）优势构建完整的学习支持体系，主要包括教学微视频和网络互动平台的开发。

    （二）学生课前学习

    考虑学生学业重、压力大，为摆脱传统依赖一本教材、枯燥乏味授课的模式，每次课上教学活动之前，教师将精心准备好的教学微视频、PPT或相关文字材料发布，以方便学生课下自主学习，同时，教师提供学习导读，强调重点和难点内容，并介绍相关电磁测量的最新技术及发展动态，以激发学生的兴趣和探索性，并鼓励学生提出或记录无法解决的疑问，以便课中进行互动释疑。

    （三）课中师生互动

    课中师生互动的目标是通过活跃的课堂气氛来保证以教师为主导、学生为主体的翻转课堂模式的教学效果，以促进知识内化的最大化。为此，整个课中活动分为两种形式，其一，针对课程的基础知识部分进行互动讲解，可以课前先期安排部分学生进行知识点的查阅、准备，课中由学生讲解、教师点评、学生互动，也可以教师精心准备，通过提问、启发的方式激发课堂的活跃度和参与性;其二，针对课下学习中的争议、不解的问题进行互动释疑，让学生也充分参与进来，各抒己见、百家争鸣，教师做到把控课堂教学进程并不断提高自己的学识水平。

    （四）实验设计协作

    针对“电磁测量”课程的案例性教学内容实施，是对学生知识迁移能力、思维能力的训练。实施方法是教师指导、学生协作探究。首先教师根据课程教学大纲和自身的科研经历设计一些跟实际紧密相连的实验设计题目;其次学生根据自己的理解和兴趣进行选题，教师进行针对性指导;第三，根据所选题目对学生进行分组，各组再进行分工，并指定一位组织者;第四，注重组内和组间的协作探究;第五，课堂成果汇报，汇报人将设计方案和结果详细讲解，同组其他学生补充，教师和其他组员质疑问讯。

    此过程中师生充分利用网络学习平台进行协作探究，教师跟踪指导，及时发现问题、及时纠正。同时，学校提供一定的经费支持，以保证网络平台的开发维护，测量系统硬件软件的搭建。

    （五）成绩累加考核

    为了更加客观地评价学生的综合素质，实行重能力、求创新的累加式考核方式，掘弃教师考前画重点、学生突击复习的考核方式。采取弱化考卷成绩，重视课下学习效果、课程论文撰写水平、调研报告深化程度、课程实践课题完成情形、组内组间协作能力、讲述质询活跃面貌等的综合累加式考核模式，充分锻炼学生的自主学习能力、创新能力、求知能力和动手能力。

    （六）评测反思总结

    通过翻转课堂教学模式实施过程中取得的成效和存在的问题进行客观的评测、反思和总结，得出实施方案在执行过程中面临的挑战、困难和不足之处，以便在以后的教学实践中不断完善和改进。

    五、结论

    依托信息化网络化支持下的翻转课堂教学模式，是对传统教学模式的颠覆式创新。文中提到的实施方案在电磁测量教学实践过程中得到了学生的好评，大大减少了学生显性和隐形逃课的比例，课堂气氛活跃，锻炼了学生的动手能力，提高了学生的学习兴趣。但在实践过程中也遇到了一些问题，如学生课业繁重，教师科研教学任务繁忙，一定程度影响了该课程新教学模式的执行效果。为此，在以后的教学实践过程，经过不断的改进和完善，通过多视角、多模式、多渠道对实施方案进行综合分析和评价，为翻转课堂教学模式的改革探索反射一丝光亮，折射一抹色彩。

    参考文献：

    [1]刘艳丽.翻转课堂：应如何实现有效翻转[J].中国高等教育，? ? 2015，（19）.

    [2]杨春梅.高等教育翻转课堂研究综述[J].江苏高教，2016，（1）.

    [3]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程? ? 教育杂志，2012，（4）.

    [4][10]刘小晶，钟琦，张剑平.翻转课堂模式在“数据结构”? ? 课程教学中的应用研究[J].中国电化教育，2014，（8）.

    [5]姚青荣，杨鹏程，李华兵.翻转课堂在工科大学物理教学? ? 模式中的探索与实践[J].海峡科技与产业，2016，（7）.

    [6]Majed Khodr，Lee Waller.Analysis of Engineering Students? ? Responses to Flipped Classroom Methodology in the United? ? Arab Emirates[J].Asian Social Science，2016，（2）.

    [7]Lara R.DeRuisseau.The flipped classroom allows for more? ? class time devoted to critical thinking[J].Adv Physiol Educ.? ? 2016，（40）.

    [8]丁淑芳.基于翻转课堂的高校工科课程教学改革探索? ? ——以“分离技术”课程为例[J].煤炭高等教育，2015，（6）.

    [9]苏小红，赵玲玲，王甜甜，等.以机试为主、分阶段多重? ? 累加式的C程序设计课程考核体系[J].计算机教育，? ? 2014，（3）.

    收稿日期：2019-01-09

    作者简介：张勋（1975—），男，山东菏泽人，哈尔滨工程大学自动化学院副教授，博士，主要从事电磁测量技术研究。

    基金项目：哈尔滨工程大学本科生院“翻转课堂教学模式在“电磁测量”课程中的研究与实践”（JG2017B20）