對分課堂在線上線下混合式教學(xué)中的應(yīng)用探索

［摘要］

針對風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程的教學(xué)和風(fēng)電行業(yè)的人才培養(yǎng)方向，提出了傳統(tǒng)教學(xué)與“對分課堂”、雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺相結(jié)合的新教學(xué)模式。該模式總體涵蓋為四個步驟：專業(yè)知識的講解、提出話題、學(xué)生討論分析話題、教師歸納總結(jié)。通過這一教學(xué)模式，課堂中省去了傳統(tǒng)教學(xué)課堂中的導(dǎo)入階段，對新舊知識產(chǎn)生了聯(lián)結(jié)；學(xué)生課下搜集資料、解決問題，課上隔堂討論，深度參與教學(xué)，更容易掌握和加深對書本知識的理解，形成良好的教學(xué)效果，并將學(xué)習(xí)效果及時多樣地呈現(xiàn)給教師，從而使教師有針對性地進行教學(xué)補充，形成交互、相融的教與學(xué)的閉環(huán)。［關(guān)鍵詞］

風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)；對分課堂；教學(xué)設(shè)計；學(xué)習(xí)能動性“雙碳”背景下，傳統(tǒng)化石能源電力面臨著政策性約束。為實現(xiàn)“30”“60”目標(biāo)，未來增量的電能需求將主要由風(fēng)、光等新能源電力來滿足。面對風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展的新機遇和挑戰(zhàn)，諸多高校開設(shè)了與風(fēng)力發(fā)電專業(yè)相關(guān)的課程。例如，昆明理工大學(xué)在本校熱能與動力工程專業(yè)近40年辦學(xué)及教學(xué)改革實踐基礎(chǔ)上，設(shè)立了新能源科學(xué)與工程專業(yè)，是教育部2012年批準(zhǔn)的第二批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)，于2013年開始招生，其重點主要在太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源轉(zhuǎn)化、利用與存儲，新能源電力系統(tǒng)中的優(yōu)化控制、能源化學(xué)、能源材料、能源管理與經(jīng)濟等，旨在響應(yīng)國家“碳達(dá)峰、碳中和”重大戰(zhàn)略目標(biāo)，助力云南省打造世界一流“綠色能源牌”，加強新形勢下學(xué)科發(fā)展和能源產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)。針對風(fēng)力發(fā)電人才設(shè)立了風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程，為風(fēng)電領(lǐng)域培養(yǎng)了大量的技術(shù)人員。但是，工科學(xué)生的學(xué)習(xí)，還僅僅停留在專業(yè)課的教材知識，在課堂中主要以教師的“講授”為主，課下簡單地完成作業(yè)，最后參加期末考試的層面。學(xué)生缺乏主動學(xué)習(xí)和實踐及在課下拓展延伸的能動性。在風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程學(xué)習(xí)中，教師在課堂上如何通過講解知識、概念讓學(xué)生更好地理解和掌握，并讓學(xué)生在教學(xué)過程中根據(jù)自己消化吸收的知識完成部分實際運用，成為一個重要的問題。對分課堂顧名思義就是上課的一半時間教師用來講授教材概念，一半時間讓學(xué)生分組討論，并且是隔堂討論，講授和討論之間存在的時間空隙用來讓學(xué)生課下進行消化吸收。學(xué)生作為小組成員或者輪班制小組組長，根據(jù)話題一起檢索資料、鉆研并解決問題，提出自己的見解，為后面的課堂討論做好充分的準(zhǔn)備，避免下一節(jié)課出現(xiàn)“無話可說”的尷尬，從而培養(yǎng)學(xué)生對自己不熟悉的領(lǐng)域獨立探究和互相協(xié)作的能力。一、風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程特點、教學(xué)問題及難點（一）課程特點風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)為昆明理工大學(xué)新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科階段第5學(xué)期安排的專業(yè)必修課程。風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)為空氣動力學(xué)、電工學(xué)、流體力學(xué)等課程的后續(xù)課程，風(fēng)力發(fā)電場、風(fēng)電場電氣工程、風(fēng)電場電氣工程、自動控制原理、可編程控制器原理與應(yīng)用等課程的前修課程。由于風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)涉及多學(xué)科內(nèi)容，現(xiàn)有課程目的是使學(xué)生掌握風(fēng)力發(fā)電的基本原理、主流風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)備；另外，還包括風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計。該課程教材不僅立足于風(fēng)力發(fā)電原理知識，而且與實踐緊密結(jié)合，理論聯(lián)系實際。學(xué)生若能將所學(xué)知識進行篩選、重組、轉(zhuǎn)化再運用，這將為大部分學(xué)生后續(xù)所從事的發(fā)電運行維護等工作和科研工作提供有力支撐。風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)是新能源科學(xué)與工程必修的一門重要課程，該課程內(nèi)容知識面廣、綜合性強，目的是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于風(fēng)力發(fā)電的運用、分析、設(shè)計方面的能力，為學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課及后續(xù)科研工作奠定基礎(chǔ)。（二）教學(xué)存在的問題及難點風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程設(shè)置64課時，基本以教師講授為主，考核方式為閉卷。在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題：（1）理論性強，公式推導(dǎo)多，學(xué)生覺得不容易學(xué)，比較難理解；（2）授課形式單一，對多媒體和計算機模擬的應(yīng)用不足，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣淡?。唬?）學(xué)生課業(yè)繁重，只有部分學(xué)生能夠做到課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)以及獨自完成作業(yè)；（4）部分學(xué)生的作業(yè)解答內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)上復(fù)制、粘貼和抄襲，缺乏深入的思考；（5）課堂教學(xué)與實驗教學(xué)環(huán)節(jié)聯(lián)系不緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中對所學(xué)知識點理解不夠深刻，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣；（6）教學(xué)過程中師生互動不多，有待改進；（7）課后缺少有效的師生溝通平臺，師生相互溝通和交流相對較少。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生學(xué)習(xí)最核心的一個要素是學(xué)習(xí)能動性。采用對分課堂，教師不僅是知識的教授者，還是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能動性的設(shè)計者，同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)的合作者。因此，在對分課堂，教師和學(xué)生是教學(xué)過程的共同創(chuàng)造者和參與者。以教師為引導(dǎo)，教師和學(xué)生在教學(xué)過程中認(rèn)真投入，參與到教學(xué)活動中，每人都發(fā)出一份光，那么教學(xué)效果是最好的，教師和學(xué)生在教學(xué)活動中均能獲得成長和滿足感。二、風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程對分課堂教學(xué)上海復(fù)旦大學(xué)心理學(xué)教授張學(xué)新出版了《對分課堂：大學(xué)課堂教學(xué)改革的新探索》，在2014年復(fù)旦教育論壇上，提出了結(jié)合中國國情的新型教學(xué)模式對分課堂。通過實踐，總結(jié)出增強學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的對分課堂的主要做法：上課講精講透，給學(xué)生自主學(xué)習(xí)留下空白；減輕教師的負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)教師角色的轉(zhuǎn)變，由原來的講授轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，減少了對教師的“表演性”要求；增強師生之間、學(xué)生之間的互動交流，把討論放在課上，學(xué)生討論的效果比課下好，能讓師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間充分交流；提高評估的準(zhǔn)確性，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，學(xué)生可以針對自己的需求研究個性化的問題，過程性的評估也可以考慮；通過課堂講解、消化吸收、統(tǒng)一討論等方式提高學(xué)習(xí)效果，減緩了學(xué)生遺忘的速度。風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程共64學(xué)時，分32堂課，每堂課有2節(jié)，時長共90分鐘。每堂課的時間安排是這樣的：每堂課的第一節(jié)課教師PPT講解教材基礎(chǔ)知識，目的是使學(xué)生掌握基本的知識概念，明確重難點內(nèi)容，了解到關(guān)于這門課程有哪些必須熟知的知識點；然后針對教師上一堂課中提出的問題，安排學(xué)生在第二節(jié)課的前15分鐘分組分析討論，討論之后利用20分鐘時間應(yīng)用雨課堂“隨機點名”功能抽取小組上臺匯報。主要匯報內(nèi)容是他們組提前準(zhǔn)備的內(nèi)容和他們討論所形成的最終觀點，進行匯報的小組挑選幾個他們認(rèn)為觀點中比較重要的關(guān)鍵詞書寫在黑板上，讓同學(xué)們一起學(xué)習(xí)。而其他未被點到的小組則通過雨課堂將自己小組討論形成的觀點錄入“課堂小結(jié)”，方便課后隨時翻閱，這樣做的目的是培養(yǎng)學(xué)生的資料檢索能力以及他們對未知問題思考的創(chuàng)新思維；第2節(jié)課的最后10分鐘教師再對學(xué)生所闡述的觀點進行評價，將兩次課的內(nèi)容聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)，并布置下次課所討論的主題。風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程所選取的教材為普通高等教育風(fēng)能與動力工程專業(yè)系列教材：《風(fēng)力發(fā)電原理》和《風(fēng)力發(fā)電設(shè)計與制造》。教材內(nèi)容和教學(xué)要求包括：使學(xué)生了解風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，熟悉有關(guān)風(fēng)與風(fēng)能的基礎(chǔ)知識，掌握風(fēng)能轉(zhuǎn)換基本原理；重點圍繞目前主流的風(fēng)力發(fā)電機組（大型水平軸并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組）展開介紹，使學(xué)生掌握風(fēng)力發(fā)電機組的基本結(jié)構(gòu)及各部分的特性，掌握風(fēng)力發(fā)電機組運行控制的相關(guān)知識，了解風(fēng)力發(fā)電機組的安全保護及維護；重點介紹三葉片、上風(fēng)向、水平軸大型風(fēng)力發(fā)電機組的初步設(shè)計理論和方法。本文以“風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)”為例，實施傳統(tǒng)教學(xué)與對分課堂、雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等移動網(wǎng)絡(luò)知識平臺相結(jié)合的新教學(xué)模式，其主要過程分為四個階段。（一）專業(yè)知識的講解教學(xué)改革順應(yīng)當(dāng)前教育信息化的時代浪潮，將傳統(tǒng)教學(xué)與對分課堂、雨課堂、超星學(xué)習(xí)通及各種教育網(wǎng)絡(luò)知識平臺結(jié)合起來，使學(xué)生能更便捷地參與教學(xué)，打造新型教學(xué)模式。風(fēng)力發(fā)電機組是實現(xiàn)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的設(shè)備?，F(xiàn)代并網(wǎng)風(fēng)電機組通過幾十年的發(fā)展，一直以提高風(fēng)能利用規(guī)模、風(fēng)能利用系數(shù)和降低發(fā)電成本為目標(biāo)，設(shè)計和發(fā)展了許多類型和式樣的風(fēng)力發(fā)電機組。目前，大型風(fēng)力發(fā)電機組主要是水平軸、三葉片風(fēng)力發(fā)電機組。大型風(fēng)力發(fā)電機組主要由風(fēng)輪、機艙、塔架和基礎(chǔ)等部分組成。風(fēng)電機組的基本性能主要是風(fēng)輪的氣動性能。風(fēng)輪功率特性是反映風(fēng)電機組基本性能的重要指標(biāo)。風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)對大部分學(xué)生來講是全新的內(nèi)容，同時會出現(xiàn)很多的新名詞和概念。課前，教師可以在超星學(xué)習(xí)通和雨課堂平臺上傳有關(guān)風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)課視頻及文獻(xiàn)資料供學(xué)生自學(xué)預(yù)習(xí)，并完成相應(yīng)的話題檢索分析。教師在第一節(jié)課主要負(fù)責(zé)講解的兩部分內(nèi)容如下：水平軸風(fēng)電機組概述和風(fēng)輪。以風(fēng)輪講解為例，講解內(nèi)容包括葉片（葉片幾何形狀及翼型、葉片結(jié)構(gòu)、材料及制造、氣動制動系統(tǒng)、葉根連接、葉片失效與防護措施）、輪轂、變槳機構(gòu)（變槳機構(gòu)的組成、變槳軸承、變槳驅(qū)動部件）等概念及參數(shù)計算。（二）提出話題對分課堂將教學(xué)分解為三個過程：講授（Presen-tation）、內(nèi)化吸收（Assimilation）和討論（Discussion）。即課堂時間一半分配給教師進行講授，另一半給學(xué)生進行討論以實現(xiàn)交互式學(xué)習(xí)。為保證學(xué)生以討論進行的交互式學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生有一定的時間可以自主安排學(xué)習(xí)，進行個性化的內(nèi)化吸收，在每一堂課的結(jié)尾教師都會給班上學(xué)生布置下節(jié)課討論的話題，該話題也是學(xué)生在下次上課期間要進行小組討論及觀點匯總的內(nèi)容。這樣就可以使學(xué)生在課余時間完成上節(jié)講授內(nèi)容的溫習(xí)，并上網(wǎng)查找資料，在移動網(wǎng)絡(luò)平臺中提前預(yù)習(xí)，并對教材內(nèi)的知識進行延伸和拓展，將知識進行消化吸收，讓學(xué)生放下手機，主動參與到大學(xué)課堂中，發(fā)揮自己的主觀能動性，使知識進入長時記憶。教師課前介紹本節(jié)框架和概念，介紹課程重點和難點；學(xué)生在課外進行自主學(xué)習(xí)，吸收消化教學(xué)內(nèi)容。在內(nèi)化吸收之后，學(xué)生再在課堂上進行分組討論以及互動交流，這加深了知識理解的深度和廣度。（三）學(xué)生討論分析問題學(xué)生在第一堂課進行分組，每5人一組，共8個小組，并選出組長1名，采取輪換制，主要負(fù)責(zé)組織、帶動組員對問題進行討論分析，對本組的主要觀點和組員的討論內(nèi)容進行歸納總結(jié)，并提供相應(yīng)的材料，在匯報時進行講述，組長可根據(jù)自身意愿將關(guān)鍵詞寫至黑板上供同學(xué)們學(xué)習(xí)參考。此后便將各個小組的成員確定下來，并由第一任組長上交小組成員名單，以后每一節(jié)課的匯報、討論都以第一堂課所分好的小組進行，并繪制出一份按小組劃分好的班級總名單，之后的平時成績將記錄在該名單上。在第二節(jié)課的前15分鐘教師安排學(xué)生根據(jù)上節(jié)課所提出的問題進行討論、分析，教師在此期間可以走動觀察哪個小組討論得積極、哪個小組欠缺積極性，并適當(dāng)進行提醒、帶動各小組的討論積極性。討論過后利用20分鐘時間隨機抽取小組并由組長上臺匯報，匯報內(nèi)容就是陳述他們組內(nèi)剛剛討論所形成的最終觀點，教師可以根據(jù)小組報告的豐富性，提出一些問題，隨機抽取小組成員進行解答，這能夠提升每位學(xué)生的參與度，避免部分學(xué)生積極性不高的現(xiàn)象發(fā)生。每組匯報時長盡量控制在5分鐘左右，并根據(jù)小組的表現(xiàn)對時間進行適當(dāng)增減。最后根據(jù)教師的走動觀察，小組組長及成員的匯報，對每位小組同學(xué)進行打分，成績將記錄在平時成績單中。（四）教師總結(jié)、歸納當(dāng)被抽取到的小組討論、匯報完“風(fēng)輪葉片幾何形狀及翼型，葉片結(jié)構(gòu)、材料及制造，葉片的氣動制動系統(tǒng)，葉根連接，葉片的失效與防護措施，如何使葉片具有良好的空氣動力學(xué)性能，盡可能多的捕獲風(fēng)能，如何獲得可靠的結(jié)構(gòu)強度，如何使葉片具有良好的氣動穩(wěn)定性等”之后，第2節(jié)課最后10分鐘教師再對學(xué)生所講述的觀點和之前所教授的內(nèi)容進行串聯(lián)和歸納總結(jié)。如，教師在講授風(fēng)電機組主要技術(shù)參數(shù)時，與第1節(jié)課所講述的新知識鏈接起來，形成完整的知識網(wǎng)絡(luò)，梳理整節(jié)課所提到的關(guān)鍵專業(yè)詞匯（如貝茨極限、貝茨極限的推導(dǎo)，水平軸風(fēng)力發(fā)電機與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的貝茨極限、風(fēng)電機組功率曲線與貝茨極限的關(guān)系等），并強調(diào)哪些需要熟知、哪些需要記憶，最后提出下次課要討論的話題，鼓勵學(xué)生積極地參與到資料搜集和課堂討論中。這一環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵，一是對整體知識的歸納總結(jié)，梳理課與課、知識點與知識點之間的脈絡(luò)，逐漸加深學(xué)生對專業(yè)詞匯的積累，使學(xué)生對本門課逐漸形成整體又清晰的認(rèn)識；二是通過學(xué)生討論和匯報所提出的觀點，指出各組在講解和討論中需要注意的地方，在哪些地方講得好，提高學(xué)生對重、難點問題的認(rèn)知；三是提出下一次課所討論的話題，可以適當(dāng)上傳一些材料在超星學(xué)習(xí)通平臺上供學(xué)生閱讀，促使學(xué)生主動地對上一堂課所講述的知識進行復(fù)習(xí)，延長學(xué)生關(guān)于知識點的記憶，也省卻了傳統(tǒng)課堂中的“引入和復(fù)習(xí)”階段，提高了課堂效率；四是學(xué)生在匯報中若存在觀點新穎、方法獨特的情況，教師能記錄歸納分析，并留作后期的教學(xué)資料，使課堂教學(xué)日臻完善。三、對分課堂教學(xué)的總結(jié)在風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)這門課程中引入對分課堂教學(xué)，通過四步走的方式開展，首先教師講授教材新的知識、概念等，然后學(xué)生隔堂討論上堂課下課前教師所提出的話題，起到溫習(xí)上堂課內(nèi)容的作用；而教師講授新內(nèi)容，則是在知新。最后教師對整體進行總結(jié)、串聯(lián)，兩者之間容易產(chǎn)生聯(lián)結(jié)，這就形成了新舊聯(lián)結(jié)，還省去了傳統(tǒng)教學(xué)課堂教師關(guān)于上節(jié)課內(nèi)容的“引入、復(fù)習(xí)”階段，提高了課堂的整體效率。學(xué)生課下就話題搜集資料，解決問題，到課上來統(tǒng)一討論、匯報觀點，這樣的信息整理涉及對教材知識的分析、比較、理解等深度加工，使學(xué)生更容易掌握書本中的知識，更好地提高學(xué)習(xí)效率。經(jīng)過教師講授、課后內(nèi)化、分組討論三個階段的學(xué)習(xí)，極大地加深了學(xué)生對于教學(xué)內(nèi)容的理解程度。對分課堂的開展，有利于教師聚焦教學(xué)目標(biāo)和核心概念設(shè)計課堂，有利于教學(xué)圍繞核心內(nèi)容開展，有利于學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)的規(guī)律深度參與教學(xué)，有利于發(fā)展學(xué)生數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、評價等多種高階思維能力，并多樣地及時地呈現(xiàn)出學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，最終有利于教師有針對性進行教學(xué)補充，形成交互、相融的教與學(xué)的閉環(huán)。從實施對分課堂的教學(xué)效果來看，風(fēng)力發(fā)電原理與技術(shù)課程取得了良好的效果。但對分課堂教學(xué)方式的推行仍有一些難點值得探討：（1）目前我國的教學(xué)模式比較“固化”，僅僅停留在普通的“教”與“學(xué)”上，學(xué)生對這種傳統(tǒng)教學(xué)與對分課堂、雨課堂、超星學(xué)習(xí)通相結(jié)合的