新工科背景下“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探索

摘 要：文章針對“電路分析基礎(chǔ)”課程傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中存在的教學(xué)模式單一、實(shí)踐學(xué)時(shí)少、考核評(píng)價(jià)體系不完善等問題，探索在新工科背景下，“電路分析基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革，采取線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，提高課堂教學(xué)效率；開展虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，豐富實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；建立多元化的考核評(píng)價(jià)體系，有效反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，改革舉措可以提高課程教學(xué)效果，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：新工科 電路分析基礎(chǔ) 教學(xué)改革

1 緒論

為支撐服務(wù)好創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”“一帶一路”“互聯(lián)網(wǎng)+”等一系列重大國家戰(zhàn)略，自2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”等指導(dǎo)性文件[1]。新工科的內(nèi)涵是，以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[2]。建設(shè)“新工科”的一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)是學(xué)與教，這就要求在人才培養(yǎng)的過程中，要打破原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)方式，注重學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

“電路分析基礎(chǔ)”課程是高等學(xué)校電子與電氣信息類專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課。課程主要研究電路中的電磁現(xiàn)象、基本規(guī)律及電路的分析方法，其特點(diǎn)是理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)，有廣闊的工程背景。課程的學(xué)習(xí)對樹立學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力和科學(xué)歸納能力都有重要的作用。因此，在新工科背景下，探索“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革對培養(yǎng)科創(chuàng)人才具有重要意義。

2 課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題

通過調(diào)研分析“電路分析基礎(chǔ)”課程實(shí)踐教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)模式存在如下問題：

（1）教學(xué)模式單一，師生互動(dòng)少，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性?！半娐贩治龌A(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容多，包含線性電阻電路分析、動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析和耦合電感電路分析等，知識(shí)點(diǎn)廣泛且關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要采用以多媒體為主，板書為輔的教學(xué)模式開展，師生之間互動(dòng)少，課堂氣氛沉悶，ZICP4+9y3/Hh5GASMT15oQ==學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。同時(shí)，這種“滿堂灌”的教學(xué)方法，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，難以很好地理解和掌握重難點(diǎn)知識(shí)，更難以建立起全面系統(tǒng)的知識(shí)體系。

（2）實(shí)踐學(xué)時(shí)少，實(shí)驗(yàn)條件有限，學(xué)生能力培養(yǎng)效果不佳。學(xué)校2021版本科電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案修訂后，刪減掉了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的“電路分析專題實(shí)驗(yàn)”課程，僅在“電路分析基礎(chǔ)”理論教學(xué)課程中設(shè)置了8學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)踐，實(shí)踐學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足，不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有限，主要采用實(shí)驗(yàn)箱作為實(shí)驗(yàn)對象，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少，學(xué)生通常是按照實(shí)驗(yàn)說明步驟機(jī)械性地完成實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（3）考核評(píng)價(jià)體系不完善，學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)不足。“電路分析基礎(chǔ)”課程的考核評(píng)價(jià)主要以期末考試的終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)果為主，雖然也有平時(shí)成績，但平時(shí)成績的重要組成部分是課后作業(yè)的完成情況。這種主要以期末考試為主的考核方式手段單一，重結(jié)果，輕過程，重理論，輕實(shí)踐，對學(xué)生的考核不全面、不客觀，無法真實(shí)有效評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，考核評(píng)價(jià)體系不完善，不能滿足對學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需求。

針對“電路分析基礎(chǔ)”課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，已有很多高校教育工作者根據(jù)自己學(xué)校的課程特點(diǎn)，提出了教學(xué)創(chuàng)新改革措施，何雨辰[3]構(gòu)建基于MOOC的“雙線融合、雙課聯(lián)動(dòng)”混合式教學(xué)模式，對教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法進(jìn)行了改革實(shí)踐；李杏梅等[4]提出了以問題引導(dǎo)為主，其他編程工具為輔的教學(xué)新方法；蒙倩顏[5]提出了教學(xué)內(nèi)容模塊化、多元教學(xué)等改革策略；徐利娜[6]進(jìn)行了基于SPOC的線上線下混合式教學(xué)模式改革；李曉冬[7]等探索構(gòu)建了電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)線上線下教學(xué)有機(jī)融合的混合式教學(xué)模式；唐甜[8]針對電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中存在的問題，提出了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板、引入仿真實(shí)驗(yàn)、開展層次教學(xué)等改革方案。

以下基于我校學(xué)情，針對“電路分析基礎(chǔ)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，從課程教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)、考核評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革探索。

3 教學(xué)改革探索

3.1 教學(xué)模式改革探索

針對“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式單一，師生互動(dòng)少，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性的問題，利用“中國大學(xué)MOOC（慕課）”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)免費(fèi)課程資源、教師自制微課視頻和“學(xué)習(xí)通”智慧教學(xué)工具，進(jìn)行線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式改革。

課前，教師向?qū)W生發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，給學(xué)生推薦“中國大學(xué)MOOC（慕課）”上的優(yōu)質(zhì)免費(fèi)課程和教師自制微課視頻作為預(yù)習(xí)資料，同時(shí)在“學(xué)習(xí)通”上布置預(yù)習(xí)測驗(yàn)題檢測學(xué)生預(yù)習(xí)效果；學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)，自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，完成預(yù)習(xí)測驗(yàn)。課中，教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)效果，靈活調(diào)整教學(xué)重難點(diǎn)和教學(xué)方法，確保教學(xué)活動(dòng)不偏離預(yù)定教學(xué)目標(biāo)；同時(shí)，秉承“以學(xué)生為中心”的教育理念，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)、探究討論等教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，深化學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。課后，教師在“學(xué)習(xí)通”上布置課后作業(yè)和上傳拓展資料，學(xué)生通過完成布置的作業(yè)，鞏固強(qiáng)化課堂所學(xué)知識(shí)；同時(shí)學(xué)生可以選擇自主學(xué)習(xí)拓展資料，拓寬學(xué)習(xí)的知識(shí)面，提高對所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和實(shí)踐動(dòng)手能力。

線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式改革，通過課前、課中和課后讓線上線下學(xué)習(xí)形成閉環(huán)，在學(xué)習(xí)的過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自律性，能夠更好地使學(xué)生掌握知識(shí)并加以應(yīng)用。同時(shí)，線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式改革增強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)，在教學(xué)過程中強(qiáng)化了學(xué)生綜合能力素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)方式更具互動(dòng)性和系統(tǒng)性，能夠有效提高課堂教學(xué)效率，取得較好的教學(xué)效果。

3.2 實(shí)踐教學(xué)改革探索

針對“電路分析基礎(chǔ)”課程實(shí)踐學(xué)時(shí)少，實(shí)驗(yàn)條件有限，學(xué)生能力培養(yǎng)效果不佳的問題，利用Multisim電路仿真軟件開展虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)改革。

Multisim是一款能完成原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測試的虛擬仿真軟件。該軟件上手操作方便，仿真功能強(qiáng)大，擁有上千種元器件，虛擬測試儀器儀表種類齊全，非常適合應(yīng)用于電路實(shí)驗(yàn)中[9]。利用Multisim電路仿真軟件開展虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，教師可于實(shí)踐教學(xué)課前，向?qū)W生發(fā)布實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并提供相關(guān)學(xué)習(xí)資料，學(xué)生首先利用Multisim軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)過程，確保課堂實(shí)操實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率。同時(shí)，對于一些學(xué)校不具備實(shí)驗(yàn)條件的探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，利用Multisim軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)操實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)不受時(shí)空和器材的局限，豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容，能夠有效激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，為學(xué)生提供了一種全新的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式，有利于學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.3 考核評(píng)價(jià)改革探索

針對“電路分析基礎(chǔ)”課程考核評(píng)價(jià)體系不完善，學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)不足的問題，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為導(dǎo)向，注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，建立多元化的考核評(píng)價(jià)體系。

多元化的考核評(píng)價(jià)體系主要從三個(gè)方面進(jìn)行改革，一是將課程總成績改革為由過程性考核成績和期末考試成績組成，不再以期末考試的終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)果為主；二是在考核中加大對學(xué)生能力素質(zhì)的考核，做到學(xué)生的理論考核與能力考核并重；三是細(xì)化考核指標(biāo)，量化考核分值，科學(xué)設(shè)置評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。過程性考核成績包括平時(shí)考核成績、期中考核成績和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐成績。平時(shí)考核包括預(yù)習(xí)任務(wù)、課后作業(yè)、隨堂測驗(yàn)、學(xué)習(xí)討論等。期中考核是學(xué)生學(xué)習(xí)情況的階段性測試，有利于更系統(tǒng)地對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐考核包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和創(chuàng)意設(shè)計(jì)等，在評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)分，在一定程度上考查學(xué)生的創(chuàng)新能力。期末考試考核中加大對學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐的考核，在試卷命題時(shí)增加應(yīng)用型題目的比例。

多元化的考核評(píng)價(jià)體系改革，能夠多維度、全過程管理學(xué)生學(xué)習(xí)過程，除考核學(xué)生的基本知識(shí)點(diǎn)掌握情況以外，還考核了學(xué)生的能力素質(zhì)，能夠真實(shí)有效地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，多元化的考核評(píng)價(jià)體系改革將考核融入整個(gè)教學(xué)過程中，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)教師教學(xué)水平不斷提高，有利于促進(jìn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

4 教學(xué)改革成效

“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革在學(xué)校2022級(jí)電子信息工程專業(yè)進(jìn)行了初步嘗試。學(xué)期課程結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)對比了同一教師授課的2022級(jí)和2021級(jí)學(xué)生課程成績和課程目標(biāo)達(dá)成情況。從對比分析結(jié)果看，課程教學(xué)改革取得了一定成效。

同一教師授課的2022級(jí)和2021級(jí)學(xué)生具體課程成績分布情況見表1。從表1中可以看到，不及格率2022級(jí)為18.37%，2021級(jí)為26.09%；成績良好的學(xué)生2022級(jí)占比為18.37%，2021級(jí)占比為10.87%；成績優(yōu)秀的學(xué)生2022級(jí)占比為4.08%，2021級(jí)為2.17%。對比分析2022級(jí)和2021級(jí)學(xué)生課程成績，可以證明實(shí)施的教學(xué)改革措施對提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果是明顯的。

“電路分析基礎(chǔ)”課程學(xué)期結(jié)課后，會(huì)通過學(xué)生調(diào)查問卷的方式定性對課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析。從同一教師授課的2022級(jí)和2021級(jí)學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成情況看，學(xué)生在課程能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)方面的達(dá)成度明顯提高，可以證明實(shí)施的教學(xué)改革措施對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是有促進(jìn)作用的。

5 結(jié)語

本文通過分析梳理“電路分析基礎(chǔ)”課程傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，結(jié)合實(shí)際教學(xué)學(xué)情，從教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)、考核評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革探索，采取了線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，開展了虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，建立了多元化的考核評(píng)價(jià)體系。教學(xué)改革實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，實(shí)施的教學(xué)改革創(chuàng)新舉措可以提高課程教學(xué)效果，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

基金項(xiàng)目：貴州大學(xué)人民武裝學(xué)院2022年度本科教學(xué)工程項(xiàng)目“電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐”（YJJG2022005）。

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