教学案例二十五：多平台综合线上教学方案设计与实践——《电力电子技术》课程教学案例

多平台综合线上教学方案设计与实践

             ——《电力电子技术》课程教学案例

青岛理工大学信息与控制工程学院   吴永玲          

2020年的开篇让人猝不及防。在全国性停工停产，居家隔离的情况下，教育部对学校提出了“停课不停学”的号召。众多在线教育平台对教师线上教学提供了巨大的技术支持与帮助。这次疫情带给我们的不仅仅是一次糟糕的际遇，更是一次引发教学改革思考与实践的机遇。

为确保线上教学工作的顺利开展，以及学生自主在线学习效果，自2月初学校为教师们提供了大量关于“微课、翻转课设计”，“课程思政实例探讨”，“课堂质量评价分析”等在线培训课程，以提升教师线上教学技能与课程设计素养。综合对比各大平台的优劣势，并在教学实践中通过学生反馈，适时进行动态调整，目前采用了“智慧树共享课”、“超星学习通”和“腾讯课堂”三大平台共同完成《电力电子技术》的线上教学活动。

“智慧树共享课”是我们信控学院《电力电子技术》教学组自己录制的山东联盟共享资源课，主要起课前预习的作用，为保障学生后期的在线直播课效果做出了功不可没的贡献。“超星学习通”主要的作用是进行课前课后资料发布与学情数据分析。比如课前的教学大纲、课件与拓展资料，课中的签到，课后的作业、讨论与问卷调查等等都是在学习通上进行。“腾讯课堂” 不堵车、不翻车，并且在授课过程中可以在PPT上进行板书，学生可举手登台发言，互动效果好，主要用于直播课与课程回放。三大平台优势互补，共同保证了《电力电子技术》在线课程的顺利开展。

《电力电子技术》多平台综合线上教学方案设计整体框架如下表1所示：

表1 多平台综合线上教学方案设计

《电力电子技术》多平台综合线上教学方案具体实践如下：

第一步：课前预习&自学-教学资料的准备工作

考虑到学生在家缺少教材，存在新教材与共享课视频不一致、自学效率不高等问题，对学生的预习和自学资料一定要精心设计、严格把控资料的数量与质量。资料主要包含四个部分：教学任务与大纲，教学教材，教学课件，教学视频。其中，教学任务和大纲起指导性作用，视频内容与老教材呼应，课件与新教材呼应，三位一体对照学习。

图1 发布的教学资料

（1）教学任务与大纲是按照教学周历提前一周发放，使学生明确每周的教学内容，有计划地进行预习和自学。所以我是在开学前两周就着手准备《电力电子技术》课的线上学习资料，在2月17号也就是开学的前一周开始线上教学活动。学生在每周一和周三分两次收到下一周的学习任务和新教材的教学大纲。大纲中通过加粗、标红等指出每节课的学习重点和关键知识点，标明对应的共享课视频内容，指导学生有目的、有针对性、高效地进行预习和自学。给学生发布的教学进度与计划和第4课时《第二章-电力电子器件-晶闸管》的教学大纲如图所示：

图2 教学进度与计划发布

图3 第4学时晶闸管教学大纲

（2）搜集教材的过程颇为曲折，老师和学生们都不遗余力的想尽各种办法在网上寻找电子教材。通过学生以及教学组老师的交流与分享，最终找到了老教材的扫描版以及新教材前三章的照片版。虽然相对于纸质版教材，电子教材的质量与翻阅效果不尽如人意，但也为疫情下的线上教学提供了不小的帮助。

图4 教材资料交流分享记录

（3）在整个教学过程中，教学课件内容上的设计绝对是需要花费时间最多的环节，做课件做到凌晨就是家常便饭。在开学初期缺乏教材且不允许进行直播的情况下，发布的课件内容偏于详实，文字内容偏多，但每个课件也尽量控制在五六十页，因为学生在这个阶段主要是通过视觉来获取知识。当开始直播课后，课件的内容又要尽可能的精简，这时每次课的课件大约只在二十页左右，因为学生获取知识的途径转为听力。

课件内容趣味性上的设计也需要花费大量心血，比如将半控型晶闸管器件的外部特性比喻成大坝水闸，通过七巧板1600多种以上的拼图类比由七种基本电子元器件搭建的变流电路，让学生克服心理障碍，更容易接受与进入这门课。而且为了配合专业认证对学生提出的毕业要求，课件中穿插了时政、思政、英语等方方面面的拓展内容，以提高学生的综合素质能力。比如在直播课中要求学生自行网上搜索本专业控制理论在电力电子系统中的应用，然后把搜到的论文题目和链接在讨论区中发出来，并留有一定的时间让学生阅读论文摘要，进行交流探讨。通过这样的教学设计，一方面锻炼了学生自我获取知识的能力，另一方面通过自我阅读可以更好的去理解本专业的应用，以兴趣来引导和促进学生学习。再者因为电力电子技术这门课的课程特点，电路中涉及到各个回路之间的换流，因此在课件的制作中添加了大量的动画效果，便于学生直观的观察换流过程。

图5 电子元器件与其它事物的类比

图6 换流过程课件的动画效果

（4）教学视频选用的是我们《电力电子技术》教学组自制的山东联盟-共享资源课。视频观看过程中设计了弹出测试题，课后有对应的章测试，学生可以对自己的预习自学效果进行检查，如2.5晶闸管的教学视频中有3个弹出测试题。学生和老师们也可以在讨论区进行问答互动，对预习过程中存在的问题进行讨论。另外，老师们还可以通过学情统计功能对落后于进度计划的学生进行督促。需要注意的是，系统中的正常进度并非实际的教学计划进度。各学校开课时间不同，需要根据自己的教学周历手动进行设置，这点也是平台功能需要改进的地方。

图7 共享课视频弹出测试窗口

图8 教师-学生问答互动

图9 学习进度督促

虽然共享课视频与新教材不对应，但关键知识点还是基本一致的。部分自学能力强的学生也会自行网上寻找一些教学视频进行对照学习。未开直播课前，针对这种预习和自学模式，为了保证学生的自学效果，也对线上课程进行了“翻转”。传统教学是课堂上学生听课，课后学生做作业。这时，我们可以考虑课堂上进行签到和发布作业，并规定学生在一定时间内提交。以此确保学生有按照教学计划和进度要求进行预习和自学。

第二步，课中直播互动-签到、问答、测验等多形式提升课堂效率

直播课中的互动效果是录播、共享课等线上教学形式无法替代的。比如腾讯课堂中的随机性签到环节，课堂提问环节等，都可以保证学生不仅电脑时时在线，人也要时时在线。另外，鉴于学生在课前进行过预习和自学，直播课中可以更加高效地对知识点进行讲解，并穿插随堂测验等环节，随讲随考，边学边用。

图10 课中随机签到环节

图11 问答环节

上图是4.8号的课堂签到与问答活动。电力电子技术班级总人数166人，有25名同学因课程冲突申请免听，两人课前请假，在线听课人数136人，到课率达97.8%。线上教学是一个不停摸索的过程，需要不断的实时调整。第一周直播课采用的是超星学习通，但学习通因用户量过大而关停了部分直播功能，比如比较重要的激光笔和手写笔功能，因而在同学的建议下转战腾讯课堂。但这次课后学生反映腾讯课堂的签到功能在手机端和全屏的时候不显示，因此后期的签到活动还会调回学习通。目前没有发现一款绝对完美的平台，可以满足所有的教学要求，只能多平台优势互补，进行综合线上教学。

图12 随堂测试环节

上图是针对“晶闸管的电流定额参数”知识点进行课堂考查环节，学生将结果在学习通任务点中进行提交，提交后当堂进行讲解。除此以外，线上直播课学生相对于传统教室教学更活跃，课堂中可以实时与学生沟通并得到反馈。比如可以问学生“感觉讲得过细过慢的讨论区扣1，觉得快的讨论区扣2”。出乎意料的是大部分学生自发发的是1.5，那就说明速度还比较适宜，可以按照现有的速度继续进行。

学生精神集中的时间段大约15-20分钟，所以一节课中间要安排至少两次课堂活动，除了上面提到的随机签到、提问和测验外，还可以结合时政进行思政教育。比如在第三章DC-DC变换器中，为了让学生对英文动画教学视频不抵触，在前面先播放一个Trump的答记者问视频。该视频一方面可以进行爱国教育，另一方面可以让学生注意力回到课堂内。

图13 课程思政教育与双语训练

第三步，课后巩固与反馈-作业、讨论、问卷等多手段加强学习效果

1、作业的生生互评与教师批阅。鉴于班级选课人数较多，作业批阅借助了学习通平台的作业互评功能。该功能有三个优点，其一，学生在互评过程中能发现其他同学的学习水平，起到互相激励的作用；其二，互评过程中可以参考答案，对自己的学习结果进行自我检测；其三，互评中可以把学过的知识再复习一遍。学生互评结束后，教师随机抽查二十左右份作业进行评阅，对互评结果以及学生作业问题进行汇总。除此以外，学习通的作业统计功能也给老师起到一定的参考作用，可以根据作业成绩看到部分章节或题目偏难，需要在习题课上进行重点讲解。

图14 作业互评与评阅

图15 作业统计

2、讨论与问卷。课程进行到一段时间，比如完成一章内容的学习，需要对学生的学习效果通过发布讨论话题或问卷的形式进行调查。

图16 课后讨论活动

该讨论并不限时，网上也找不到标准答案。问题中提到的四象限DC-DC变换器是讲过的内容，而单相电压型逆变电路尚未进行直播授课。一方面可以加深学生对学过知识的思考与理解，另一方面可以让学生带着问题进行预习和自学。学生的说法是否准确并不重要，鼓励学生思考才是主要目的。

图17 课前第三、四章预习与自学情况调查

由上图可见，第三章内容学生自学难度较大，直播课中需要慢慢讲解。而第四章内容相当一部分同学掌握的还是不错的。第四章的自学情况明显要比第三章好很多，可以根据问卷结果调节讲课速度。

图18 对直播课的建议问卷

对于学生提出的这些建议都需要及时进行整理与反馈，比如个别同学提出讲课速度快，有时跟不上，那要兼顾教学内容与学时适当调慢速度，也可以建议看回放。有要求安排习题课或多穿插习题讲解环节，这个可以有，学完两章安排一次习题课。有同学提出PPT可以手动翻页更好这个问题，首先是平台技术上的问题，另一方面因为课件中涉及到部分随堂测试，带有答案讲解，因此通常都是课后上传直播课件。还有说听不懂的，那就需要QQ一对一进行沟通，分析问题出在哪里，是基础不好，还是家庭学习环境不行，预习是不是就存在困难。总之，要兼顾学生的感受和建议，不断改进、优化线上教学。

3、利用好课程回放功能。针对重修生的课程冲突，个别学生因家庭网络问题请假等情况，可以让学生观看课程回放观。对于课程回放，个人认为完全开放并不利于学生尽快学习，有可能养成拖沓的习惯，有必要进行时间点设置。比如在下一次课上课前关闭回放功能，督促学生尽快把未解决的问题解决掉。学习通中有该功能，但是在腾讯课堂中无法进行设置，需要老师自己手动进行统计，并对学生进行督促，争取使每个同学都不掉队。

图19 课程回放

除此以外，各大教学平台为我们教师还提供了其它一些有力的技术支持，如分组教学管理，对于项目课会有极大的帮助。可以将学生分组，每组自选一个电路利用软件进行电路设计和仿真，加强对电路工作原理与工作波形的理解，形成学习报告。课程后期也会针对某章的某个知识点安排小组讨论活动等。

线上教学对老师提出了更多的要求，不但是教学资料上的制作与改进，还有对教学平台的学习与运用，以及教学活动内容的设计等等。线上教学活动是一个不断摸索、学习、改进、提高的过程，也是一个长远的教学改革趋势，需要每位老师倾心投入，才能保证教学质量和目标，实现真正的“停课不停学”。也愿每位莘莘学子，通过这次疫情在社会责任感、自制力、自学能力等方面都能够得到很大的提升。