本文从电气工程专业网络教学资源中心建设的角度出发,基于Blackboard网络教学平台探讨了电气工程专业网络教学资源中心的基本结构、功能、专业特点和网络管理等方法。
一、电气工程专业网络教学资源中心的构建
电气工程专业网络教学资源中心建设的主体内容包括“网络课程资源介绍”、“网络课程建设”、“网络实验课程”、“实验演示与实验操作”、“课程考核”、“资料下载”、“留言簿”、“BBS讨论区”等,主页上还包括与课程信息相关的外部“友情链接”等内容。网络资源中心的构建采用专业课程模块化可扩建结构,其基本构成包括管理模块、网络课程建设模块、网络实验与实践模块、学习资源库模块、协作交流模块和智能评价模块等。
1.管理模块。主要执行系统管理和教学实验管理。系统管理主要包含注册登记、菜单设计、权限设置、公告等功能,教学管理主要是对专业课程基本情况、实验课程基本情况以及学生基本情况等进行了解。同时,把相应的管理信息、教学安排、教学要求信息等通知给学生,做好学生的管理、沟通工作,为顺利进行教学和学生学习服务。
2.网络课程建设模块。主要用于网络教学内容的发布与组织管理。网络课程建设与电气工程专业课程内容紧密相连,主要包括课程结构建设、制作教学内容、发布专业课程信息、课程内容的组织与管理等。网络课程建设结合具体专业课程的特点来开展网络教学,教师合理选择教学内容后发布到网络教学平台,并有效地组织学生学习和理解课程内容,从而实现网络教学与课堂教学工作更好的融合。
3.网络实验与实践模块。主要用于网络实验平台建设和开展开放式实践教学。网络实验平台建设选用Matlab、LABView等模拟软件构建专业课题模式的虚拟实验室,展现那些在传统的教学模式中难以讲授的教学过程。开放式实验实践教学对电机学、电气工程基础、电力电子技术与仿真、集散控制等专业课程,在Blackboard软件教学平台上利用超文本、图形、图像、动画、视频、声音等多媒体信息,学生通过虚拟演练,在掌握了操作技术或工艺要领之后,再走进工业认识中心进行实际操作训练,可使学生的专业知识和技能得到很大的锻炼和提高,达到事半功倍的效果。
4.学习资源库模块。网络学习环境的一个重要特征就是资源丰富及获取信息方便、快捷。因此,建立一个资源丰富、检索快捷的网络教学学习资源库是重中之重。在网络学习资源库的组织结构上,采用可扩充的模块化结构,可适应教学内容不断拓展的需要。现作为资源中心建设的初期,主要有电机拖动与控制系统、电力系统运行与分析系统、电力电子设计与仿真系统等子模块。各子模块既是相互独立的虚拟实验学习环境,相互之间又可连成一个高速局域网,构成一个教学与实践资源中心,通过外接Internet以及建立资源管理数据库系统,实施实践教学和资源中心的开放式管理。
5.协作交流模块。网络教学相对于传统的教育教学模式,其突出的优势就是能以实时交互方式方便地实现师生之间、同学之间的对话与协作。师生、同学之间可以通过讯息、BBS等进行交流讨论,也可以通过视频会议系统、聊天室等技术进行在线讨论,相互交流意见,求助答疑。Blackboard教学平台设有智能的课程学习帮助系统,能对学生的讨论与学习过程进行监督指导。
6.智能评价模块。Blackboard教学平台提供的智能评价系统包括试卷的生产工具、测试过程控制系统和测试结果分析工具等。资源中心能随机出题,为每个学生产生不同的测验试卷,确保测试的公平公正。能够对网上测试过程进行控制,如控制测试时间、自动交卷等。在测试完成后,能根据答题情况,诊断学生学习中存在的问题并对下一步学习提出建议。资源中心对测验提供了自动批改、即时反馈以及综合评价等功能,可根据学生的答案提供个性化的反馈内容和综合评价。
二、电气工程专业网络教学资源的主要特点
电气工程专业网络教学资源中心的建设以现代教育理念为依据、现代教育技术为支撑,以信息网络技术为核心搭建现代化的教学与管理信息平台,具有以下几个显著特点:
1.开放性。网络化教学学习资源中心的开放性主要表现在两个方面:一是课程资源开放,通过网络系统认证使用者可自由进入系统进行课程学习或课程内容更新。同时,教学学习资源中心存储了实验演示模式、虚拟实验环境和仿真软件包等,使用者可以根据需要自由地选择使用。二是网上学习资源中心是一个开放的课程建设平台,使用者可以自行构架实验仿真环境,或更新增加课程建设资源库内容,保证资源信息的开放性。除了要面向师生开放,资源中心还将集结优势力量,拓展服务面向,对企业和社会全面开放。这些既能促进产、学、研的结合,还可提高中心实践教学队伍的学术水平,带动综合型、创新型实践项目的开设,同时有利于中心创出品牌特色。
2.创新性。网络教学资源中心以专业课程课题子模块分类,教师可针对课程中的难点和重点问题,设计和开发多套适合学生发展特点的自选研究专题,供学生课外研究。通过课堂讲授与网上自选研究课堂的有机结合,学生充分利用了网络资源,有效调动了学生自主学习和探索学习的主动性,为学生搭建一个开展科学研究、培养创新能力的平台。
3.建设性。网络教学学习资源建立在网络上,本身不受场地的限制。同时,网上实验设备在网络上是共享和可扩展的。不断建设中的网络教学学习资源中心将不同学科、不同等级的课程建设和实验模块融为一体,构建成网络实验集成框架,可以适应不同培养要求的需要,使得网上教学学习资源中心具有可持续发展性。
三、电气专业课程网络教学资源的应用实例
网络教学资源中心以各专业课程课题子模块分类,其中的“电气工程基础”课程是一门综合性很强的专业基础课程,其特点是知识点成熟,工程经验性强,但内容丰富,逻辑性较弱。因此,针对学生、课程的特点,采用课堂授课与网络教学相结合的方法,引导学生掌握课程的主要内容。
“电气工程基础”网络课程建设主要包括网络教材及教案的选取、教学内容的组织与管理、与现有教学工作的有效综合以及课后的互动评价等系列内容。教学内容的选择与组织上,针对电气工程基础课程的特点,选择现场录像或多媒体演示资料,将研究对象抽象复杂的物理过程进行相互转换相互类比。通过形象化的教育,使学生对复杂难懂的知识的理解变得简单容易。[3]
利用网络课程教学平台,在每个章节具体内容的课堂教学之前,先提出问题让学生思考,要求他们围绕问题进行学习,培养学生独立思考问题、解决问题的能力。课堂教学上,结合提出的问题有效地引出课程中的重点内容,有助于学生理解课程结构和各个章节的联系。在每个教学阶段,通过网络教学与课堂教学的相互补充、相互综合,要求学生在电气工程基础课程学习中理清电气系统内部的三个关系:(1)整体与局部的关系;(2)数字模型与物理概念的关系;(3)静态分析与动态分析的关系。
在对电力系统进行计算分析时,要求学生建立数学模型与物理概念之间的关系。一方面,数学上的处理方法要能理解电力系统运行的物理意义;另一方面,以物理过程为基础,建立合适的数学模型进行分析。由于专业基础课程内容抽象难于理解,对教学双方都有一定的难度。网络教学选用Matlab Simulink仿真软件融合到实践教学中,Simulink模拟软件直接面向物理元件的“方框图”,可以完成电力控制系统的模型搭建和模型分析。学生可直接用鼠标“画出”所需的仿真系统模型,利用Matlab Simulink提供的功能进行模拟或线性化分析,从而使学生能够清晰地了解各器件、子系统、系统间的信息交换,掌握各部分之间的信息交互。同时,Matlab Simulink及各种工具箱均带有相应的系统模型库,可方便地调用或增加系统模块。
同时,电力系统分析与仿真实验室借助于先进的计算机信息处理和网络通信技术,建设一个以发电机组、输电线路、无穷大电源为主线的多机复杂电力系统物理模型,能够反映现代电能的生产、传输、分配的全过程,实现电力系统的检测、控制、监视、保护、调度的自动化。学生可以在电力系统微机监控实验系统上开展一些综合、仿真和设计型实验。实验系统具有通讯接口,支持服务器/客户模式,客户端软件具有和监控台服务器软件相同的系统控制界面。通过网络平台,所有监控数据可以同时在服务器端和客户端显示。教师通过远程网络教学平台指导实验,为在实验实践中培养创新能力提供了保证。
四、结束语
通过电气专业网络教学资源中心的建设与实践,可以完成优质教学资源设备的集成与整合,又可以实现课程资源的共享,建设以研究为基础的专业课程教学体系。同时,网络教学学习资源环境还可以加强学生之间、师生之间的相互交流与相互合作,提高学生的学习热情,推动电气专业的教学改革。
参考文献:
[1]韩力,曾祥仁.电气信息类专业人才培养模式及教学内容体系改革的研究与实践[J].重庆大学学报(社会科学版),2001,7(5):78-79.
[2]桑商,顾德均,姜茂仁.虚拟现实技术在网络教育中的应用[J].中国远程教育,2000,(7):49-50.
[3]易灵芝,王根平,李卫平,邓文浪.基于网络的电力拖动自动控制系统虚拟实验室建设的探索与实践[J].电气电子教学学报,2003,25(6):12-15.