新工科背景下電路類(lèi)課程模塊化線上線下教學(xué)改革探究＊

張變蓮，范 璟，張曉麗，董少飛

（西安文理學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

電路類(lèi)課程主要包括“電路分析基礎(chǔ)”“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”，這些課程面向大多數(shù)工科專業(yè)開(kāi)設(shè)，比如光電類(lèi)專業(yè)、控制類(lèi)及電子信息、通訊類(lèi)等相關(guān)專業(yè)。電路類(lèi)課程具有較強(qiáng)的理論性，同時(shí)也具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性[1]。傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不適用與目前的大環(huán)境，特別是在新工科建設(shè)如火如荼開(kāi)展的現(xiàn)如今，并且結(jié)合目前的大環(huán)境，要求教師能夠靈活地將課堂搬移至線上線下，因此在新工科背景下改變傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式已成為當(dāng)務(wù)之急[2]。將課程體系進(jìn)行優(yōu)化組合，拆分成不同的模塊，構(gòu)建“理論教學(xué)線上線下、實(shí)踐教學(xué)線上線下、結(jié)合工程實(shí)踐、融合學(xué)科競(jìng)賽”的教學(xué)模式，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，多維度圍繞育人思想，構(gòu)建探索多種反饋機(jī)制的電路類(lèi)課程模塊化教學(xué)模式。作為一名任教多年的專業(yè)課一線教師，通過(guò)在近幾年開(kāi)展的靈活多樣的大規(guī)模線上理論及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的經(jīng)歷，以“電路分析基礎(chǔ)”課程為例，探索線上線下理論及實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)模式，從而實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和線上教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，并且引用適當(dāng)?shù)木€上線下教學(xué)激勵(lì)模式，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展多種形式的自學(xué)以及談?wù)摲绞剑ㄟ^(guò)課程積分的形式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。以下從模塊化教學(xué)改革、理論與實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用案例分析、學(xué)科競(jìng)賽因素融入、線上線下教學(xué)考核和評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行分析和研究。

1 線上線下理論與實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)

“電路分析基礎(chǔ)”課程的理論性及實(shí)踐性都較強(qiáng)，并且該課程的開(kāi)課學(xué)期為第二學(xué)期，是學(xué)生首批接觸的專業(yè)類(lèi)課程，并且如果學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)不扎實(shí)，學(xué)習(xí)該課程會(huì)有一定的難度及抵觸情緒。如果該課程的知識(shí)體系不扎實(shí)，對(duì)于后續(xù)的課程，如“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”“信號(hào)與系統(tǒng)”等課程的學(xué)習(xí)都會(huì)造成比較嚴(yán)重的后果。并且如果學(xué)生想要參加學(xué)科競(jìng)賽，亦需要掌握一定的電路類(lèi)知識(shí)，所以學(xué)好“電路分析基礎(chǔ)”會(huì)對(duì)后面整個(gè)專業(yè)課程體系的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)?？紤]到學(xué)生的實(shí)際情況，整個(gè)課程體系的設(shè)置按照“由淺入深、循序漸進(jìn)、先直流后交流”的模式設(shè)置。理論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)先從學(xué)生熟悉的元器件及分析方法著手，逐漸過(guò)渡到學(xué)生不熟悉的列方程、各種定理及動(dòng)態(tài)電路分析、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析。

實(shí)踐環(huán)節(jié)包括在線仿真及實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作2 個(gè)環(huán)節(jié)。在線仿真是利用Multisim 軟件對(duì)一些學(xué)習(xí)過(guò)的理論知識(shí)進(jìn)行仿真，比如學(xué)習(xí)電位的概念時(shí)，學(xué)生可能理解的不夠透徹，利用軟件仿真可以實(shí)時(shí)地將接地點(diǎn)改變，實(shí)時(shí)地將各點(diǎn)的電位隨之改變的現(xiàn)象直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)電壓這個(gè)絕對(duì)量不會(huì)改變這個(gè)現(xiàn)象也會(huì)直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。電路仿真可以作為實(shí)踐環(huán)節(jié)的有機(jī)補(bǔ)充，根據(jù)內(nèi)容的需要以作業(yè)的形式或者練習(xí)的形式布置，不占用有限的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。利用這部分實(shí)驗(yàn)仿真補(bǔ)充，可將枯燥的理論知識(shí)可視化、生動(dòng)化，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

通過(guò)上述課程體系設(shè)置，可以將整個(gè)課程的理論部分分割成電阻性電路分析、動(dòng)態(tài)電路分析及正弦穩(wěn)態(tài)電路分析3 個(gè)大的環(huán)節(jié)，以及電路元件、KL 等一些分支性的重要內(nèi)容。理論部分的線上線下授課內(nèi)容可以實(shí)時(shí)地根據(jù)環(huán)境的改變進(jìn)行調(diào)整，比如說(shuō)某一段時(shí)間當(dāng)前形勢(shì)要求封閉管理學(xué)生，全部進(jìn)行線上授課，主講教師就可以根據(jù)建設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)課程資源以及各種直播形式將課堂轉(zhuǎn)移至線上，這種轉(zhuǎn)移是非?？焖傺附莸?。再比如說(shuō)形勢(shì)允許若干人可以進(jìn)行線下授課，則可以將大班拆分成小班進(jìn)行線下授課。教育教學(xué)形勢(shì)的改變是線上線下授課的一種主導(dǎo)因素。在一般情況下，確定線上線下授課方式的主導(dǎo)因素也可以是課程內(nèi)容的難易程度。比如前面的電阻性電路分析的內(nèi)容相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生接受起來(lái)也比較輕松，那么就可以將電阻性電路分析的章節(jié)放置在線上，可以采用教師下達(dá)任務(wù)，學(xué)生自學(xué)加上任務(wù)型導(dǎo)讀，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)直播點(diǎn)評(píng)、談?wù)摰拳h(huán)節(jié)完成教學(xué)任務(wù)。而對(duì)于動(dòng)態(tài)電路分析以及正弦穩(wěn)態(tài)電路分析這些授課章節(jié)，學(xué)生整體感覺(jué)比較陌生，學(xué)生理解也往往不到位，所以這些內(nèi)容可以安排在線下面對(duì)面進(jìn)行，并且結(jié)合理論授課，課前測(cè)、課中測(cè)、課后測(cè)、作業(yè)及討論完成教學(xué)任務(wù)。靈活多樣的線上線下授課方式既可以及時(shí)地適應(yīng)教學(xué)環(huán)境，還可以在不影響課程進(jìn)度的情況下提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)效率。

課程的教學(xué)環(huán)節(jié)的具體實(shí)施可以分為線下課堂授課環(huán)節(jié)、線上理論授課環(huán)節(jié)、課外學(xué)生自學(xué)及電路仿真環(huán)節(jié)、線下實(shí)踐環(huán)節(jié)。每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以和其他環(huán)節(jié)有機(jī)融合，根據(jù)教學(xué)環(huán)境要求，線上線下教學(xué)可以隨時(shí)靈活切換。目前課程網(wǎng)站已經(jīng)大致完成了課程建設(shè)，授課教案、習(xí)題庫(kù)及作業(yè)庫(kù)已經(jīng)建設(shè)完畢，關(guān)鍵章節(jié)內(nèi)容的授課視頻的錄制已經(jīng)完成，下一步審核完畢可以進(jìn)行上傳。

2 實(shí)際應(yīng)用案例融合、學(xué)科競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)機(jī)制[2-4]

當(dāng)前人才培養(yǎng)目標(biāo)要求以能力為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心。圍繞著學(xué)院“全員、全過(guò)程、全方位”的育人要求，學(xué)院實(shí)行全程導(dǎo)師制，每位學(xué)生在入學(xué)之際都會(huì)分配一位全程導(dǎo)師，全程導(dǎo)師不僅要關(guān)注學(xué)生的學(xué)業(yè)，更重要的是關(guān)注學(xué)生的全方位發(fā)展，在負(fù)責(zé)學(xué)生的學(xué)習(xí)的同時(shí)，需要及時(shí)跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)科競(jìng)賽參與情況以及后續(xù)的就業(yè)與考研情況。在學(xué)科競(jìng)賽全員參與的情況下，“電路分析基礎(chǔ)”課程在學(xué)科競(jìng)賽中地位舉足輕重。比如國(guó)家級(jí)A 類(lèi)競(jìng)賽中的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、智能車(chē)、光電設(shè)計(jì)大賽以及工程訓(xùn)練大賽等都會(huì)用到該課程的內(nèi)容。所以在平時(shí)授課中，將實(shí)際中的應(yīng)用實(shí)例、相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽中的題目及所用知識(shí)穿插與其中，一方面可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外一方面也可以提前建立課程體系和學(xué)科競(jìng)賽及實(shí)際工程應(yīng)用的聯(lián)系，為后續(xù)學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽及就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)該課程進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，可以分類(lèi)別、分階段對(duì)學(xué)生的通史能力與素質(zhì)以及專業(yè)能力與素質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)性的培養(yǎng)。另外，再加上課程的在線仿真及實(shí)驗(yàn)室的具體實(shí)踐環(huán)節(jié)，再結(jié)合社會(huì)實(shí)踐及學(xué)科競(jìng)賽的有機(jī)嵌入與融合，可以真正地滿足“新工科”教育教學(xué)背景下人才培養(yǎng)的要求。比如2021 年全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽試題A 題為信號(hào)失真度測(cè)量裝置，要求設(shè)計(jì)信號(hào)失真度測(cè)量裝置，對(duì)來(lái)自函數(shù)發(fā)生器的周期信號(hào)進(jìn)行采集分析，測(cè)量輸入信號(hào)的總諧波失真（THD），并且在手機(jī)上顯示信息。該題目涉及的“電路分析基礎(chǔ)”知識(shí)為周期電壓或者電流的知識(shí)，周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)以及失真度的計(jì)算等知識(shí)。其他學(xué)科競(jìng)賽也有很多題目需要用到“電路分析基礎(chǔ)”課程的知識(shí)，所以學(xué)習(xí)好該課程的知識(shí)，可以為學(xué)生擴(kuò)寬出路。

將實(shí)際應(yīng)用實(shí)例和學(xué)科競(jìng)賽知識(shí)模塊引入課程中，一方面可以充實(shí)課程的教學(xué)體系，課程目標(biāo)統(tǒng)籌學(xué)科競(jìng)賽和社會(huì)實(shí)踐；另一方面，可以讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)及方向，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到激勵(lì)作用。在授課過(guò)程中將實(shí)際工程案例分析引入課堂教學(xué)中，可以先引入一些比較簡(jiǎn)單、涉及理論知識(shí)內(nèi)容較少的案例，比如分壓電路的應(yīng)用，從簡(jiǎn)單逐漸過(guò)渡到復(fù)雜，從直流到交流再到具體的濾波器的設(shè)計(jì)。該課程通過(guò)采用項(xiàng)目式教學(xué)的方法解決現(xiàn)有教學(xué)方法中學(xué)生積極主動(dòng)性不足的問(wèn)題。項(xiàng)目教學(xué)法以實(shí)用性、創(chuàng)造性的項(xiàng)目來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)課程的理解及課程在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。項(xiàng)目教學(xué)法需要教師通過(guò)充分分析課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，選取與相關(guān)課程緊密聯(lián)系的綜合性項(xiàng)目，并按照“提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、完成報(bào)告”來(lái)組織教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生在完成項(xiàng)目的同時(shí)建立完整的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，并從宏觀上理解和掌握不同課程之間的相互聯(lián)系，避免學(xué)習(xí)單門(mén)課程而產(chǎn)生的孤立性和盲目性，最終達(dá)到提高學(xué)生對(duì)課程的理解力及其工程實(shí)踐操作能力的目的。

3 多元化課程考核體系

采用靈活多樣的理論環(huán)節(jié)與實(shí)踐環(huán)節(jié)線上線下授課方式，并且結(jié)合工程實(shí)踐及學(xué)科競(jìng)賽融入的教學(xué)方式，課程的考核要兼顧多方面的考核因素，需要將過(guò)程性考核納入到整個(gè)課程考核與評(píng)價(jià)體系?！半娐贩治龌A(chǔ)”的綜合性考核成績(jī)包括過(guò)程性考核成績(jī)與結(jié)果性考核成績(jī)，其中過(guò)程性考核成績(jī)占比不低于50%。加大過(guò)程性考核成績(jī)占比，從平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)，過(guò)程性和傳統(tǒng)考核中的平時(shí)成績(jī)有所不同，以往的平時(shí)成績(jī)大致會(huì)包括考勤、作業(yè)及實(shí)驗(yàn)等完成情況，而現(xiàn)在的過(guò)程性考核考查的是學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度以及掌握程度，還包括學(xué)生的實(shí)踐能力與學(xué)習(xí)報(bào)告的撰寫(xiě)能力、課外自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力等方面。通過(guò)結(jié)合過(guò)程性考核與結(jié)果性考核，構(gòu)建一個(gè)多元化的評(píng)價(jià)體系。過(guò)程性考核成績(jī)既包括傳統(tǒng)意義上的作業(yè)、考勤及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐情況，還包括課堂中的課前測(cè)、課中測(cè)以及課后測(cè)的答題情況，這部分的考核結(jié)果可以實(shí)時(shí)地反饋學(xué)生對(duì)每部分內(nèi)容的掌握情況；此外，過(guò)程性考核成績(jī)還包括線上視頻的學(xué)習(xí)情況、線上參與討論的情況、課堂參與程度（搶答、投票等）、期中考核情況、大作業(yè)完成情況，另外還包括布置的項(xiàng)目參與以及完成情況、實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核等。所有這些環(huán)節(jié)都屬于過(guò)程性考核的內(nèi)容，根據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行多元化、全方位的過(guò)程性考核，結(jié)合結(jié)果性考核，從而形成一個(gè)比較客觀、綜合的評(píng)價(jià)。

新的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，在課內(nèi)基礎(chǔ)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生利用軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)成果展演、小組討論，提升了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和學(xué)習(xí)知識(shí)的主動(dòng)性和積極性，完成了被動(dòng)要我學(xué)到主動(dòng)我要學(xué)的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重構(gòu)。實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核成績(jī)可以參照學(xué)生的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行評(píng)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前新工科建設(shè)及國(guó)內(nèi)外復(fù)雜多樣的教學(xué)形勢(shì)的要求，為了迎接新的挑戰(zhàn)及改變傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，對(duì)傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式進(jìn)行了改革。本文以“電路分析基礎(chǔ)”課程為例，將課程體系進(jìn)行優(yōu)化組合，拆分成不同的模塊，構(gòu)建“理論教學(xué)線上線下、實(shí)踐教學(xué)線上線下、結(jié)合工程實(shí)踐、融合學(xué)科競(jìng)賽”的教學(xué)模式，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，多維度圍繞育人思想，構(gòu)建探索多種反饋機(jī)制的電路類(lèi)課程模塊化教學(xué)模式。為了多維度、全方位考核學(xué)生，提出了多元化的課程考核體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的綜合性評(píng)定，不僅僅考核學(xué)生的知識(shí)水平，還考核學(xué)生的綜合素質(zhì)與能力，真正實(shí)現(xiàn)育人的目的。