电气工程实践课程在线教学模式改革研究
鲁明芳 陈大伟
[摘 要]实践课程传统课堂授课模式受时间和空间限制，不利于学生个性发展和创新能力培养，不利于优质资源开放共享。项目组通过构建水电特色鲜明的在线实践教学网站，加强教学内容与教学方法改革，制订多元考核评价机制、竞争激励机制以及校企联合培养等具体改革措施，提高人才培养质量。
[关键词]实践课程；在线教学；开放共享
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）02-0050-02
近年来，随着网络信息化技术的快速发展，国外多所大学率先将虚拟仿真技术、多媒体信息技术、网络技术等新兴信息技术应用到教育领域[1]，國内部分高校也相继开展了在线实践类课程的远程教学，取得了显著效果。
在线实践课程教学模式相比传统模式的优势正慢慢凸显，国内外学者基于在线授课模式的相关改革进行了广泛研究，但大部分论文主要从虚拟仿真软件的开发、建设等技术角度进行介绍，而基于在线实践教学的教学方法、教学内容、考核评价机制、竞争激励机制和政策保障制度改革措施等并无详细的研究。作为新型的实验授课模式，在线实验不是传统实验的简单网络化[2]，围绕在线实践课程所开展的教学改革应将重点落在培养学生提出问题、分析问题、解决问题以及实际操作等的各项能力上。
一、实践课程在线教学模式改革必要性
随着时代的发展，学生的个性特征、学习习惯等发生了很大改变，电子产品对他们的吸引力远远高于老师的“苦口婆心”、“老生常谈”，传统的教学模式、教学方法远远满足不了学生的个性需求以及创新实践能力的培养。传统实验教学模式中主要存在如下几个方面的问题。
（一）教学形式单一，无法满足个性化需求
目前我国高校的实验教学现状是学生人数多、实验老师人数少、教学班次多、实验室资源严重缺乏，实验教师和实验室设备每天连轴转。对于不同层次、不同基础的学生，由于场地和时间的限制，老师采用同样的方法讲授同样的内容，布置同样的试验项目任务，且任务内容以大多数学生的能力水平进行设置，基础差的同学在有限时间内全部完成有难度，基础好的同学很快做完，觉得太简单。[3]单一的教学内容无法满足学生的个性化需求，缺乏吸引力。
（二）受时间空间限制，不利于能力培养
传统的实验教学活动中，学生的思维被禁锢在老师所说的条条框框中，思想不活跃，缺乏独立性和创新性。学生在实验课程中未完成的实验项目或者自己所设计的创新性课题却没有渠道和平台来解决。
问题出现的原因与不具备虚拟仿真实验平台以及开放式在线实验课程网站有关。因此，受时间和空间的限制，教学内容还是以验证性和演示性实验项目为主，对于难度大的综合设计类实验项目很难在规定时间内完成，甚至无法开展，学生在空余时间难以进行自主创新实验项目练习，对学生的综合分析能力、设计能力、创新能力等的锻炼远远达不到预期效果。[4]
（三）不利于优质资源开放共享
目前各高校间尚未就优质资源进行开放共享，仅宜昌地区的电力专业本专科院校就有三所，三所院校均有各自的特色实验室，却由于相隔距离较远，无法就某些课程进行委托培养。
此外，由于电力工程生产过程往往伴随着高电压、大电流、高温度、强电场等极端危险的环境，学生在硬件实验系统上开展实验时面临高成本、高能耗、高风险等问题[5]，因此同校的不同专业间也无法共享实验室资源。而新时代发展对综合性人才的需求大大增加，非本专业的学生和老师考虑到安全性等因素，只能引导学生对基础知识进行一般性了解，无法深入开展相关实践活动。
二、在线实践课程授课模式教学改革的措施
（一）构建特色鲜明的在线网站，资源开放共享
目前我校所获批的国家级虚拟仿真实验中心教学网站上能开展电力系统虚拟仿真实验和水电站虚拟仿真实验，水电站虚拟仿真实验是以龙滩水电站为原型，水布垭电站及大岗山电厂的仿真软件也将相继开发完成。此外还将采用三维建模技术，呈现设备内部结构及真实场景动态过程，使实验过程更生动直观。
要形成以水电发电为特色、教学资源丰富的在线实验教学平台还需要整合本学科相关的专业资源，加大虚拟仿真软件开发力度，最大限度实现实验器件软件化、网络化。如以强电为主、弱电为辅的在线实验平台，可加入PLC、电工电子、工业控制等仿真软件，为在校大学生提供更为全面，辐射面更广的电类专业实践平台，既可供学生正常学习使用，还可供师生进行科研以及各类专业竞赛时使用。
（二）科学分析学生特征及企业需求，加强教学内容与教学方法的改革
由于学生学习基础、学习能力、个体需求等均不相同，在设置教学内容和教学任务时需分层进行。可设置普通实验和个性化实验，普通实验是每个人必须完成的基础性实验，个性化实验更有难度，更具挑战性，学生根据自己完成情况再选择预约个性化实验。个性化实验可以根据企业需求，设计工程实例情景模式，从易到难，考核学生综合运用知识的能力。每门实验课程设计1-2个综合设计型课题，要求学生自己设计实验方案，可分组讨论进行，以激发学生创新意识，培养分析、解决问题能力和团队协作能力。
教师通过录制教学视频、上传课件资料等，介绍实验系统设备、一般操作方法和注意事项等，将老师从繁重的教学任务中解脱出来，将更多精力投入教学内容、教学方法改革以及科学研究中，把最新的思想方法、技术手段和科技成果引进实验教学中。
（三）制定多元考核评价机制、竞争激励机制和政策保障制度
传统的以实验报告成绩作为最终实验成绩的学生评价方法不利于考核学生的自主创新能力，不能激发学生学习积极性，并滋生抄袭实验报告的不良现象，因此必须建立科学的实验成绩评价体系，重点对实验过程进行考核。实验教学的考核评价体系应具有完整、合理的实践教学评价指标，包含评价学生综合实践能力、职业素质和学习实绩的学生评价指标，以及实践教学设计、教学管理、教学指导能力、教学效果等教师评价指标。其中考核学生实验操作能力时可将操作方法、设计方案、操作过程、操作规范、数据分析处理等[6]，按照相应权重系数输入成绩评定系统。
为了实现虚拟仿真中心实验室可持续发展，提高教学质量，还需制定合理的竞争激励机制和政策保障制度，来解决教师队伍建设、人员发展等问题。
（四）虚实结合，创建高水平的实习实训基地
在线实验仿真平台使学生的实操能力得到大大提高，但是对于实际设备、实际系统缺乏直接感官接触，特别是对于电力安全规范生产的严肃性认识不足，因此需与电力企业合作，校企联合培养，建立高水平的实习实训基地，实现虚实结合。我校利用地域优势，与学校周边水电企业如三峡电厂、葛洲坝电厂、水布垭电厂等签订实习实训联合培养协议，制订可行有效的校企联合培养目标和培养方案，借助更真实的工作场景帮助学生加深理论知识的理解和提高社会适应能力。
三、结语
从我校开展电气工程在线开放式实践教学改革以来，实验教学质量显著提高，学生创新热情以及动手能力明显增强，学生能力培养成效显著。在线教学模式大大提高了授课效率，在满足我校学生实验教学的同时，还承接了国内高校以及水电站企业员工的教学培训任务，得到了一致好评。我们将进一步利用该平台，加强对学生课外科技创新创业大赛的指导和服务工作，以期取得更多的成绩和成果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 施加轮.远程教学系统中作业上传与批改和在线实验的设计和实现[D].福州：福州大学，2003：1-68.
[2] Endean Mark，Weidmann George， Armstrong David，Moffatt Jim，Nixon Tony，Reuben Bob. Team project work for distance learners in engineering-challenges and benefits[J]. Engineering Education， 2008（2）：11-20.
[3] 梁櫻.基于任务的信息技术课在线实验模式构建及应用研究[D].重庆：西南大学， 2010：1-68.
[4] 马汉达，张建明.高校混合式实验教学的应用研究[J].实验技术与管理，2015（9）：170-172，175.
[5] 翟永杰.电力工程全过程虚拟仿真实验教学中心建设[J].实验技术与管理，2014（8）：5-8.
[6] 姚俊，程华，应卫勇.基于探究式学习的在线实验设计与研究[J].中国电化教育，2014（9）：100-104.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]实践课程传统课堂授课模式受时间和空间限制，不利于学生个性发展和创新能力培养，不利于优质资源开放共享。项目组通过构建水电特色鲜明的在线实践教学网站，加强教学内容与教学方法改革，制订多元考核评价机制、竞争激励机制以及校企联合培养等具体改革措施，提高人才培养质量。
[关键词]实践课程；在线教学；开放共享
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）02-0050-02
近年来，随着网络信息化技术的快速发展，国外多所大学率先将虚拟仿真技术、多媒体信息技术、网络技术等新兴信息技术应用到教育领域[1]，國内部分高校也相继开展了在线实践类课程的远程教学，取得了显著效果。
在线实践课程教学模式相比传统模式的优势正慢慢凸显，国内外学者基于在线授课模式的相关改革进行了广泛研究，但大部分论文主要从虚拟仿真软件的开发、建设等技术角度进行介绍，而基于在线实践教学的教学方法、教学内容、考核评价机制、竞争激励机制和政策保障制度改革措施等并无详细的研究。作为新型的实验授课模式，在线实验不是传统实验的简单网络化[2]，围绕在线实践课程所开展的教学改革应将重点落在培养学生提出问题、分析问题、解决问题以及实际操作等的各项能力上。
一、实践课程在线教学模式改革必要性
随着时代的发展，学生的个性特征、学习习惯等发生了很大改变，电子产品对他们的吸引力远远高于老师的“苦口婆心”、“老生常谈”，传统的教学模式、教学方法远远满足不了学生的个性需求以及创新实践能力的培养。传统实验教学模式中主要存在如下几个方面的问题。
（一）教学形式单一，无法满足个性化需求
目前我国高校的实验教学现状是学生人数多、实验老师人数少、教学班次多、实验室资源严重缺乏，实验教师和实验室设备每天连轴转。对于不同层次、不同基础的学生，由于场地和时间的限制，老师采用同样的方法讲授同样的内容，布置同样的试验项目任务，且任务内容以大多数学生的能力水平进行设置，基础差的同学在有限时间内全部完成有难度，基础好的同学很快做完，觉得太简单。[3]单一的教学内容无法满足学生的个性化需求，缺乏吸引力。
（二）受时间空间限制，不利于能力培养
传统的实验教学活动中，学生的思维被禁锢在老师所说的条条框框中，思想不活跃，缺乏独立性和创新性。学生在实验课程中未完成的实验项目或者自己所设计的创新性课题却没有渠道和平台来解决。
问题出现的原因与不具备虚拟仿真实验平台以及开放式在线实验课程网站有关。因此，受时间和空间的限制，教学内容还是以验证性和演示性实验项目为主，对于难度大的综合设计类实验项目很难在规定时间内完成，甚至无法开展，学生在空余时间难以进行自主创新实验项目练习，对学生的综合分析能力、设计能力、创新能力等的锻炼远远达不到预期效果。[4]
（三）不利于优质资源开放共享
目前各高校间尚未就优质资源进行开放共享，仅宜昌地区的电力专业本专科院校就有三所，三所院校均有各自的特色实验室，却由于相隔距离较远，无法就某些课程进行委托培养。
此外，由于电力工程生产过程往往伴随着高电压、大电流、高温度、强电场等极端危险的环境，学生在硬件实验系统上开展实验时面临高成本、高能耗、高风险等问题[5]，因此同校的不同专业间也无法共享实验室资源。而新时代发展对综合性人才的需求大大增加，非本专业的学生和老师考虑到安全性等因素，只能引导学生对基础知识进行一般性了解，无法深入开展相关实践活动。
二、在线实践课程授课模式教学改革的措施
（一）构建特色鲜明的在线网站，资源开放共享
目前我校所获批的国家级虚拟仿真实验中心教学网站上能开展电力系统虚拟仿真实验和水电站虚拟仿真实验，水电站虚拟仿真实验是以龙滩水电站为原型，水布垭电站及大岗山电厂的仿真软件也将相继开发完成。此外还将采用三维建模技术，呈现设备内部结构及真实场景动态过程，使实验过程更生动直观。
要形成以水电发电为特色、教学资源丰富的在线实验教学平台还需要整合本学科相关的专业资源，加大虚拟仿真软件开发力度，最大限度实现实验器件软件化、网络化。如以强电为主、弱电为辅的在线实验平台，可加入PLC、电工电子、工业控制等仿真软件，为在校大学生提供更为全面，辐射面更广的电类专业实践平台，既可供学生正常学习使用，还可供师生进行科研以及各类专业竞赛时使用。
（二）科学分析学生特征及企业需求，加强教学内容与教学方法的改革
由于学生学习基础、学习能力、个体需求等均不相同，在设置教学内容和教学任务时需分层进行。可设置普通实验和个性化实验，普通实验是每个人必须完成的基础性实验，个性化实验更有难度，更具挑战性，学生根据自己完成情况再选择预约个性化实验。个性化实验可以根据企业需求，设计工程实例情景模式，从易到难，考核学生综合运用知识的能力。每门实验课程设计1-2个综合设计型课题，要求学生自己设计实验方案，可分组讨论进行，以激发学生创新意识，培养分析、解决问题能力和团队协作能力。
教师通过录制教学视频、上传课件资料等，介绍实验系统设备、一般操作方法和注意事项等，将老师从繁重的教学任务中解脱出来，将更多精力投入教学内容、教学方法改革以及科学研究中，把最新的思想方法、技术手段和科技成果引进实验教学中。
（三）制定多元考核评价机制、竞争激励机制和政策保障制度
传统的以实验报告成绩作为最终实验成绩的学生评价方法不利于考核学生的自主创新能力，不能激发学生学习积极性，并滋生抄袭实验报告的不良现象，因此必须建立科学的实验成绩评价体系，重点对实验过程进行考核。实验教学的考核评价体系应具有完整、合理的实践教学评价指标，包含评价学生综合实践能力、职业素质和学习实绩的学生评价指标，以及实践教学设计、教学管理、教学指导能力、教学效果等教师评价指标。其中考核学生实验操作能力时可将操作方法、设计方案、操作过程、操作规范、数据分析处理等[6]，按照相应权重系数输入成绩评定系统。
为了实现虚拟仿真中心实验室可持续发展，提高教学质量，还需制定合理的竞争激励机制和政策保障制度，来解决教师队伍建设、人员发展等问题。
（四）虚实结合，创建高水平的实习实训基地
在线实验仿真平台使学生的实操能力得到大大提高，但是对于实际设备、实际系统缺乏直接感官接触，特别是对于电力安全规范生产的严肃性认识不足，因此需与电力企业合作，校企联合培养，建立高水平的实习实训基地，实现虚实结合。我校利用地域优势，与学校周边水电企业如三峡电厂、葛洲坝电厂、水布垭电厂等签订实习实训联合培养协议，制订可行有效的校企联合培养目标和培养方案，借助更真实的工作场景帮助学生加深理论知识的理解和提高社会适应能力。
三、结语
从我校开展电气工程在线开放式实践教学改革以来，实验教学质量显著提高，学生创新热情以及动手能力明显增强，学生能力培养成效显著。在线教学模式大大提高了授课效率，在满足我校学生实验教学的同时，还承接了国内高校以及水电站企业员工的教学培训任务，得到了一致好评。我们将进一步利用该平台，加强对学生课外科技创新创业大赛的指导和服务工作，以期取得更多的成绩和成果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 施加轮.远程教学系统中作业上传与批改和在线实验的设计和实现[D].福州：福州大学，2003：1-68.
[2] Endean Mark，Weidmann George， Armstrong David，Moffatt Jim，Nixon Tony，Reuben Bob. Team project work for distance learners in engineering-challenges and benefits[J]. Engineering Education， 2008（2）：11-20.
[3] 梁櫻.基于任务的信息技术课在线实验模式构建及应用研究[D].重庆：西南大学， 2010：1-68.
[4] 马汉达，张建明.高校混合式实验教学的应用研究[J].实验技术与管理，2015（9）：170-172，175.
[5] 翟永杰.电力工程全过程虚拟仿真实验教学中心建设[J].实验技术与管理，2014（8）：5-8.
[6] 姚俊，程华，应卫勇.基于探究式学习的在线实验设计与研究[J].中国电化教育，2014（9）：100-104.
[责任编辑：钟 岚]
