对分课堂在线上线下混合式教学中的应用探索

①基金项目：本项目得到教育部高等学校能源动力类专业教育教学改革项目（重点）（项目编号：NDJZW2016Z-19）；昆明理工大学2021年度校级慕课建设项目（202124）；云南省教育厅科学研究基金项目“‘互联网+’时代云南少数民族旅游社区语言生态研究”（项目编号：2020J0312）的支持。

作者简介：郑敏（1980—），女，汉族，云南玉溪人，副教授，博士，研究方向：清洁燃烧、CO2减排和风力发电研究。

张小辉（1982—），男，汉族，湖北浠水人，博士，教授，研究方向：新能源材料研究。

沈月（1983—），女，汉族，云南曲靖人，硕士，讲师，研究方向：教育学、语言学研究。

王仕博（1978—），男，汉族，辽宁大连人，博士，副教授，研究方向：新能源利用研究和混沌搅拌方面的研究工作。

*通讯作者：高鹏（1980—），男，汉族，云南玉溪人，博士，高级工程师，研究方向：新能源利用研究。

［摘           要］  针对风力发电原理与技术课程的教学和风电行业的人才培养方向，提出了传统教学与“对分课堂”、雨课堂、超星学习通等网络学习平台相结合的新教学模式。该模式总体涵盖为四个步骤：专业知识的讲解、提出话题、学生讨论分析话题、教师归纳总结。通过这一教学模式，课堂中省去了传统教学课堂中的导入阶段，对新旧知识产生了联结；学生课下搜集资料、解决问题，课上隔堂讨论，深度参与教学，更容易掌握和加深对书本知识的理解，形成良好的教学效果，并将学习效果及时多样地呈现给教师，从而使教师有针对性地进行教学补充，形成交互、相融的教与学的闭环。

［关    键   词］  风力发电原理与技术；对分课堂；教学设计；学习能动性

［中图分类号］  G642                   ［文献标志码］  A                   ［文章编号］  2096-0603（2024）15-0121-04

“双碳”背景下，传统化石能源电力面临着政策性约束。为实现“30”“60”目标，未来增量的电能需求将主要由风、光等新能源电力来满足。面对风力发电行业发展的新机遇和挑战，诸多高校开设了与风力发电专业相关的课程。例如，昆明理工大学在本校热能与动力工程专业近40年办学及教学改革实践基础上，设立了新能源科学与工程专业，是教育部2012年批准的第二批战略性新兴产业专业，于2013年开始招生，其重点主要在太阳能、风能、生物质能等可再生能源转化、利用与存储，新能源电力系统中的优化控制、能源化学、能源材料、能源管理与经济等，旨在响应国家“碳达峰、碳中和”重大战略目标，助力云南省打造世界一流“绿色能源牌”，加强新形势下学科发展和能源产业人才培养。针对风力发电人才设立了风力发电原理与技术课程，为风电领域培养了大量的技术人员。

但是，工科学生的学习，还仅仅停留在专业课的教材知识，在课堂中主要以教师的“讲授”为主，课下简单地完成作业，最后参加期末考试的层面。学生缺乏主动学习和实践及在课下拓展延伸的能动性。在风力发电原理与技术课程学习中，教师在课堂上如何通过讲解知识、概念让学生更好地理解和掌握，并让学生在教学过程中根据自己消化吸收的知识完成部分实际运用，成为一个重要的问题。

对分课堂顾名思义就是上课的一半时间教师用来讲授教材概念，一半时间让学生分组讨论，并且是隔堂讨论，讲授和讨论之间存在的时间空隙用来让学生课下进行消化吸收。学生作为小组成员或者轮班制小组组长，根据话题一起检索资料、钻研并解决问题，提出自己的见解，为后面的课堂讨论做好充分的准备，避免下一节课出现“无话可说”的尴尬，从而培养学生对自己不熟悉的领域独立探究和互相协作的能力。

一、风力发电原理与技术课程特点、教学问题及难点

（一）课程特点

风力发电原理与技术为昆明理工大学新能源科学与工程专业本科阶段第5学期安排的专业必修课程。风力发电原理与技术为空气动力学、电工学、流体力学等课程的后续课程，风力发电场、风电场电气工程、风电场电气工程、自动控制原理、可编程控制器原理与应用等课程的前修课程。由于风力发电原理与技术涉及多学科内容，现有课程目的是使学生掌握风力发电的基本原理、主流风力发电机组设备；另外，还包括风力发电机组设计。该课程教材不仅立足于风力发电原理知识，而且与实践紧密结合，理论联系实际。学生若能将所学知识进行筛选、重组、转化再运用，这将为大部分学生后续所从事的发电运行维护等工作和科研工作提供有力支撑。

风力发电原理与技术是新能源科学与工程必修的一门重要课程，该课程内容知识面广、综合性强，目的是培养学生关于风力发电的运用、分析、设计方面的能力，为学习相关专业课及后续科研工作奠定基础。

（二）教学存在的问题及难点

风力发电原理与技术课程设置64课时，基本以教师讲授为主，考核方式为闭卷。在教学过程中，发现主要存在以下问题：（1）理论性强，公式推导多，学生觉得不容易学，比较难理解；（2）授课形式单一，对多媒体和计算机模拟的应用不足，学生学习兴趣淡薄；（3）学生课业繁重，只有部分学生能够做到课前预习和课后复习以及独自完成作业；（4）部分学生的作业解答内容是网络上复制、粘贴和抄袭，缺乏深入的思考；（5）课堂教学与实验教学环节联系不紧密，学生学习过程中对所学知识点理解不够深刻，逐渐失去学习兴趣；（6）教学过程中师生互动不多，有待改进；（7）课后缺少有效的师生沟通平台，师生相互沟通和交流相对较少。

学生是学习的主体。学生学习最核心的一个要素是学习能动性。采用对分课堂，教师不仅是知识的教授者，还是提高学生学习能动性的设计者，同时也是学生学习的合作者。因此，在对分课堂，教师和学生是教学过程的共同创造者和参与者。以教师为引导，教师和学生在教学过程中认真投入，参与到教学活动中，每人都发出一份光，那么教学效果是最好的，教师和学生在教学活动中均能获得成长和满足感。

二、风力发电原理与技术课程对分课堂教学

上海复旦大学心理学教授张学新出版了《对分课堂：大学课堂教学改革的新探索》，在2014年复旦教育论坛上，提出了结合中国国情的新型教学模式对分课堂。通过实践，总结出增强学生学习主动性的对分课堂的主要做法：上课讲精讲透，给学生自主学习留下空白；减轻教师的负担，实现教师角色的转变，由原来的讲授转化为引导学生学习，减少了对教师的“表演性”要求；增强师生之间、学生之间的互动交流，把讨论放在课上，学生讨论的效果比课下好，能让师生之间、学生与学生之间充分交流；提高评估的准确性，重视学生的学习需求，学生可以针对自己的需求研究个性化的问题，过程性的评估也可以考虑；通过课堂讲解、消化吸收、统一讨论等方式提高学习效果，减缓了学生遗忘的速度。

风力发电原理与技术课程共64学时，分32堂课，每堂课有2节，时长共90分钟。每堂课的时间安排是这样的：每堂课的第一节课教师PPT讲解教材基础知识，目的是使学生掌握基本的知识概念，明确重难点内容，了解到关于这门课程有哪些必须熟知的知识点；然后针对教师上一堂课中提出的问题，安排学生在第二节课的前15分钟分组分析讨论，讨论之后利用20分钟时间应用雨课堂“随机点名”功能抽取小组上台汇报。主要汇报内容是他们组提前准备的内容和他们讨论所形成的最终观点，进行汇报的小组挑选几个他们认为观点中比较重要的关键词书写在黑板上，让同学们一起学习。而其他未被点到的小组则通过雨课堂将自己小组讨论形成的观点录入“课堂小结”，方便课后随时翻阅，这样做的目的是培养学生的资料检索能力以及他们对未知问题思考的创新思维；第2节课的最后10分钟教师再对学生所阐述的观点进行评价，将两次课的内容联结起来，构建完整的知识网络，并布置下次课所讨论的主题。

风力发电原理与技术课程所选取的教材为普通高等教育风能与动力工程专业系列教材：《风力发电原理》和《风力发电设计与制造》。教材内容和教学要求包括：使学生了解风力发电的技术现状和发展趋势，熟悉有关风与风能的基础知识，掌握风能转换基本原理；重点围绕目前主流的风力发电机组（大型水平轴并网风力发电机组）展开介绍，使学生掌握风力发电机组的基本结构及各部分的特性，掌握风力发电机组运行控制的相关知识，了解风力发电机组的安全保护及维护；重点介绍三叶片、上风向、水平轴大型风力发电机组的初步设计理论和方法。本文以“风力发电机组的结构”为例，实施传统教学与对分课堂、雨课堂、超星学习通等移动网络知识平台相结合的新教学模式，其主要过程分为四个阶段。

（一）专业知识的讲解

教学改革顺应当前教育信息化的时代浪潮，将传统教学与对分课堂、雨课堂、超星学习通及各种教育网络知识平台结合起来，使学生能更便捷地参与教学，打造新型教学模式。

风力发电机组是实现将风能转化成电能的设备。现代并网风电机组通过几十年的发展，一直以提高风能利用规模、风能利用系数和降低发电成本为目标，设计和发展了许多类型和式样的风力发电机组。目前，大型风力发电机组主要是水平轴、三叶片风力发电机组。大型风力发电机组主要由风轮、机舱、塔架和基础等部分组成。风电机组的基本性能主要是风轮的气动性能。风轮功率特性是反映风电机组基本性能的重要指标。风力发电机组的结构对大部分学生来讲是全新的内容，同时会出现很多的新名词和概念。课前，教师可以在超星学习通和雨课堂平台上传有关风力发电机组的结构的网课视频及文献资料供学生自学预习，并完成相应的话题检索分析。教师在第一节课主要负责讲解的两部分内容如下：水平轴风电机组概述和风轮。以风轮讲解为例，讲解内容包括叶片（叶片几何形状及翼型、叶片结构、材料及制造、气动制动系统、叶根连接、叶片失效与防护措施）、轮毂、变桨机构（变桨机构的组成、变桨轴承、变桨驱动部件）等概念及参数计算。

（二）提出话题

对分课堂将教学分解为三个过程：讲授（Presen-tation）、内化吸收（Assimilation）和讨论（Discussion）。即课堂时间一半分配给教师进行讲授，另一半给学生进行讨论以实现交互式学习。

为保证学生以讨论进行的交互式学习效果，让学生有一定的时间可以自主安排学习，进行个性化的内化吸收，在每一堂课的结尾教师都会给班上学生布置下节课讨论的话题，该话题也是学生在下次上课期间要进行小组讨论及观点汇总的内容。这样就可以使学生在课余时间完成上节讲授内容的温习，并上网查找资料，在移动网络平台中提前预习，并对教材内的知识进行延伸和拓展，将知识进行消化吸收，让学生放下手机，主动参与到大学课堂中，发挥自己的主观能动性，使知识进入长时记忆。

教师课前介绍本节框架和概念，介绍课程重点和难点；学生在课外进行自主学习，吸收消化教学内容。在内化吸收之后，学生再在课堂上进行分组讨论以及互动交流，这加深了知识理解的深度和广度。

（三）学生讨论分析问题

学生在第一堂课进行分组，每5人一组，共8个小组，并选出组长1名，采取轮换制，主要负责组织、带动组员对问题进行讨论分析，对本组的主要观点和组员的讨论内容进行归纳总结，并提供相应的材料，在汇报时进行讲述，组长可根据自身意愿将关键词写至黑板上供同学们学习参考。此后便将各个小组的成员确定下来，并由第一任组长上交小组成员名单，以后每一节课的汇报、讨论都以第一堂课所分好的小组进行，并绘制出一份按小组划分好的班级总名单，之后的平时成绩将记录在该名单上。