新工科背景下基于OBE理念的《電路》課程的改革與實(shí)踐

張優(yōu)賢　聶貞　王明遠(yuǎn)

摘 要：依據(jù)新工科的基本要求，利用現(xiàn)代技術(shù)手段，結(jié)合學(xué)校立足河南、面向全國(guó)培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要人才的辦學(xué)理念，將基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的OBE理念應(yīng)用于《電路》課程。從結(jié)果出發(fā)，從學(xué)生出發(fā)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段、考核方式等方面對(duì)《電路》課程進(jìn)行改革，形成與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)方式，致力于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，搭建好《電路》基礎(chǔ)課通往專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)橋梁。優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，真正實(shí)現(xiàn)為專(zhuān)業(yè)服務(wù)、為社會(huì)發(fā)展服務(wù)；優(yōu)化教學(xué)模式，與時(shí)俱進(jìn)跟上時(shí)代步伐；優(yōu)化教學(xué)手段，滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化需求；優(yōu)化考核方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。通過(guò)新工科背景下基于OBE理念的《電路》課程的改革與實(shí)踐，真正突出學(xué)生主觀能動(dòng)性，提高教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新工科 OBE理念 教學(xué)改革

1 緒論

《電路》課程是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，也是本專(zhuān)業(yè)學(xué)生考研的必考課程之一，本課程在為整個(gè)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。在學(xué)《電路》課程之前，本專(zhuān)業(yè)于大一學(xué)期開(kāi)設(shè)高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，為《電路》課程的建模學(xué)習(xí)奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；站在本課程的基礎(chǔ)上后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課程有電力系統(tǒng)分析、電機(jī)學(xué)等。該課程以大量數(shù)學(xué)知識(shí)作為基礎(chǔ)，也涉及信號(hào)變換理論和相關(guān)的應(yīng)用知識(shí)，是一門(mén)理論性強(qiáng)不易被學(xué)生掌握的課程，本文遵從新工科的教育需求，依托OBE理念[1]，進(jìn)行“以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向”的《電路》課程改革與實(shí)踐。

2 電路課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

（1）電路課程較強(qiáng)的理論具有性比較抽象，這就需要學(xué)生有邏輯清晰且縝密的思維。同時(shí)《電路》課程理論學(xué)習(xí)過(guò)程中涉及較多的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如：拉普拉斯變換、傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)、一階微分方程求解、復(fù)數(shù)表示方法的轉(zhuǎn)換等，要求學(xué)生有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。如果數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，加上運(yùn)算能力不強(qiáng)則《電路》課程的學(xué)習(xí)將有很大的阻力。另課程的內(nèi)容相比初中物理來(lái)說(shuō)較難以理解，在知識(shí)理解和掌握過(guò)程中容易用初中物理所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析復(fù)雜的電路，而初中物理電路知識(shí)一般是特殊的公式，并不具有普遍性，這將會(huì)造成他們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)用初中物理知識(shí)來(lái)分析暫態(tài)電路或正弦交流電路時(shí)較為困難，因此往往會(huì)產(chǎn)生恐懼、畏難心理，容易自我暗示放棄努力。

（2）教學(xué)模式不夠多樣，教學(xué)模式和以學(xué)生為中心的教育理念有一定的差距。在制訂培養(yǎng)方案時(shí)，一般都是整個(gè)教研室及其學(xué)院的老師聚集在一起結(jié)合企業(yè)需求和學(xué)校定位共同研討起草而成，公共基礎(chǔ)課教師參與進(jìn)來(lái)的機(jī)會(huì)較少。同時(shí)專(zhuān)業(yè)課教師亦和很少參與到公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)大綱制定過(guò)程中去，造成基礎(chǔ)課難以依據(jù)專(zhuān)業(yè)課程的需求及時(shí)調(diào)整教學(xué)大綱，不能很好地為專(zhuān)業(yè)服務(wù)。作為基礎(chǔ)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，《電路》課程是學(xué)生進(jìn)行電氣工程專(zhuān)與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)電氣工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基本理論基礎(chǔ)。以往的教學(xué)模式多數(shù)是教師在課堂上不停的傳授理論知識(shí)，學(xué)生坐在講臺(tái)下被動(dòng)的學(xué)習(xí)。在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，雖然學(xué)生掌握了基本的解題思路，但很難將理論與實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來(lái)，學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏主觀能動(dòng)性，課程氛圍不夠不活躍。

（3）理論知識(shí)與課程實(shí)驗(yàn)聯(lián)系不夠緊密。以往的教學(xué)模式通常是理論課程上完，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)室空閑時(shí)間安排實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，用試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)單搭建對(duì)應(yīng)電路進(jìn)行測(cè)量即可得到結(jié)果，創(chuàng)新性不足。另實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)較少，實(shí)驗(yàn)只包含部分內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)少量課時(shí)接觸到Multisim軟件，課上課下應(yīng)用Multisim軟件仿真的機(jī)會(huì)比較少，課下自主應(yīng)用Multisim軟件解決理論問(wèn)題的毅力不足，最終很難把抽象的《電路》理論知識(shí)具象化、靈活化。

（4）考核方法不夠靈活多樣。常常將平時(shí)成績(jī)和期末試卷成績(jī)按照比例綜合計(jì)算得出總成績(jī)的方法進(jìn)行考核。雖然平時(shí)成績(jī)由課程作業(yè)、隨堂測(cè)試等內(nèi)容構(gòu)成，但這種考核依舊有一定的局限性，如：課程作業(yè)依舊有抄襲現(xiàn)象存在，整個(gè)作業(yè)過(guò)程很難監(jiān)管，最終教師只能根據(jù)大部分同學(xué)的課堂實(shí)時(shí)反饋調(diào)來(lái)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

3 基于新工科背景下的電路課程教學(xué)改革方案

《電路》課程以分析電路中的電磁現(xiàn)象，研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容，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)歸納能力都有重要作用。在新工科背景下基于OBE理念的《電路》課程教學(xué)全過(guò)程形的成完整教學(xué)設(shè)計(jì)，如圖1所示。

3.1 新工科背景下基于OBE理念的電路課程內(nèi)容改革

基于新工科課程建設(shè)的要求以及OBE教育理念的反向設(shè)計(jì)原則[1-2]，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)理念，立足河南，面向全國(guó)，培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的人才，制定符合企業(yè)、社會(huì)及用人單位需求的培養(yǎng)方案，制定相應(yīng)的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、能力要求及考核方式。構(gòu)建“重基礎(chǔ)，強(qiáng)應(yīng)用”的課程教學(xué)內(nèi)容體系，研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容安排上，適當(dāng)弱化理論內(nèi)容，突出應(yīng)用內(nèi)容；根據(jù)以應(yīng)用為目的、以必需夠用為度的原則，注重培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力，尤其是分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的應(yīng)用能力[3]。根據(jù)培養(yǎng)方案總要求，聯(lián)系基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程教師共同對(duì)《電路》課程教學(xué)大綱進(jìn)行調(diào)整編排，去掉和公共基礎(chǔ)課程重復(fù)的理論知識(shí)，結(jié)合企業(yè)需求補(bǔ)充實(shí)踐環(huán)節(jié)需要而現(xiàn)行教學(xué)大綱缺失的內(nèi)容。增加重點(diǎn)知識(shí)的講授課時(shí)，課堂上突出理論基礎(chǔ)，有意強(qiáng)化應(yīng)用能力培養(yǎng)，同時(shí)，充分從企業(yè)應(yīng)用中挖掘教學(xué)案例，增加實(shí)踐應(yīng)用內(nèi)容，同時(shí)積極引入課程思政，做到潤(rùn)物無(wú)聲的效果。

3.2 新工科背景下基于OBE理念的電路課程的教學(xué)模式改革

鑒于以往的課堂教學(xué)模式不夠多樣，學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)潛能未能最大化的激發(fā)，引入混合式教學(xué)模式[4]?；旌鲜浇虒W(xué)模式把以往的模式與線(xiàn)上教學(xué)模式各自的優(yōu)勢(shì)挖掘出來(lái)，這將更加利于實(shí)現(xiàn)OBE理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中變被動(dòng)為主動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感與學(xué)習(xí)成就感。

以往的線(xiàn)下課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，很難自主的去思考問(wèn)題。而在混合教學(xué)模式中的課堂與線(xiàn)上教學(xué)是互補(bǔ)的作用關(guān)系，如：翻轉(zhuǎn)課堂就是教師提出事先設(shè)計(jì)好的案例，學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行分析，并通過(guò)小組討論等方式來(lái)匯報(bào)的方式進(jìn)行課堂教學(xué)。這就要求教師在課前將根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)將教學(xué)內(nèi)容分模塊處理，首先設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的學(xué)習(xí)任務(wù)，然后通過(guò)引入相關(guān)案例和學(xué)生共同探討引出學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師在總結(jié)的環(huán)節(jié)著重講授課程重、難點(diǎn)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。每模塊學(xué)習(xí)過(guò)后及時(shí)通過(guò)學(xué)習(xí)通發(fā)布對(duì)應(yīng)課程作業(yè)，鞏固課堂學(xué)習(xí)效果。對(duì)于有實(shí)驗(yàn)的章節(jié)，在實(shí)驗(yàn)課堂上鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，并及時(shí)通過(guò)Multisim軟件進(jìn)行講解，同時(shí)提出課后進(jìn)階版仿真任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3.3 新工科背景下基于OBE理念的電路課程的教學(xué)手段改革

在教學(xué)過(guò)程中充分利用近年來(lái)推出的各種教學(xué)App或者平臺(tái)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷的對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行更新迭代。本課程依托于超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，教師提前在超星學(xué)習(xí)通等平臺(tái)建好課程，將課程視頻、課件ppt、Multisim軟件、拓展資料等網(wǎng)絡(luò)資源填充完整。課前，通過(guò)學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布當(dāng)次課程的學(xué)習(xí)任務(wù)單，學(xué)生可以根據(jù)自身的時(shí)間與所處的地點(diǎn)限制來(lái)選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過(guò)觀看學(xué)習(xí)通等平臺(tái)實(shí)現(xiàn)提供或者錄制的課程視頻，進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，并通過(guò)在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上提交課前作業(yè)、分組討論及課前測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果。教師通過(guò)在學(xué)習(xí)通后臺(tái)監(jiān)測(cè)到的預(yù)習(xí)作業(yè)等相關(guān)信息，進(jìn)一步了解到學(xué)生整體的預(yù)習(xí)情況，并根據(jù)預(yù)習(xí)情況對(duì)當(dāng)次的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。課中，教師可依據(jù)教學(xué)內(nèi)容利用學(xué)習(xí)通開(kāi)展搶答等活動(dòng)，讓大多數(shù)同學(xué)參與進(jìn)來(lái)。課后，教師可通過(guò)學(xué)習(xí)通、釘釘群與學(xué)生進(jìn)行線(xiàn)上互動(dòng)交流，對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑解惑，學(xué)生也可根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)需求利用大學(xué)生慕課進(jìn)行預(yù)習(xí)新課或復(fù)習(xí)鞏固。

學(xué)習(xí)通、釘釘?shù)榷喾N溝通渠道解除了以往教學(xué)在時(shí)間和空間上的特殊要求，學(xué)生可根據(jù)自身的時(shí)間隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)。通過(guò)信息化教學(xué)手段將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)充分留給學(xué)生，充分突出學(xué)生的主體地位，有利于提高和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)解決問(wèn)題的能力。

3.4 新工科背景下基于OBE理念的電路課程的考核方式改革

《電路》課程的考核不以期末考試和平時(shí)課程作業(yè)來(lái)定高下，更加注重課堂的參與度。OBE理念注重目標(biāo)性、多樣化和靈活性，故其教學(xué)評(píng)價(jià)集中在學(xué)習(xí)過(guò)程上，并不局限于教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)方式，同時(shí)需要配合更能凸顯學(xué)生參與度的評(píng)價(jià)方式。根據(jù)《電路》課程的教學(xué)大綱和學(xué)生畢業(yè)目標(biāo)確定過(guò)程性考核和期末考試的考核內(nèi)容以及對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)，所占比例為期末成績(jī)（60%）+過(guò)程性成績(jī)（40%）。過(guò)程性成績(jī)由以下幾部分組成：課堂表現(xiàn)（20%）+課程作業(yè)（30%）+課后考核（30%）+實(shí)驗(yàn)（20%）。期末考試部分的權(quán)重為：靈活運(yùn)用知識(shí)的綜合性、提高性題目（60%）+基礎(chǔ)知識(shí)（40%）。依據(jù)《電路》課程學(xué)習(xí)的全過(guò)程確定對(duì)應(yīng)的考核占比，詳細(xì)的考核占比和學(xué)習(xí)目標(biāo)如圖2。

4 教學(xué)效果及評(píng)價(jià)

《電路》課程實(shí)施教學(xué)改革后，學(xué)生對(duì)《電路》課程的學(xué)習(xí)信心提升明顯，上課積極性增強(qiáng)明顯，課堂活躍度提高明顯。學(xué)生在對(duì)《電路》課程的評(píng)教以及課下反饋中提到，雖然有時(shí)因任務(wù)解決過(guò)程中遇到的難題感到困惑而有壓力，從最初的無(wú)從下手到利用知網(wǎng)主動(dòng)查閱文獻(xiàn)等相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的整個(gè)過(guò)程中，都充滿(mǎn)了趣味性與挑戰(zhàn)性，極大的激發(fā)了主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望。同時(shí)課堂互動(dòng)次數(shù)明顯提升，學(xué)生能積極主動(dòng)的參與課堂討論，遇到問(wèn)題時(shí)，能及時(shí)提出自己不同的想法和觀點(diǎn)，全班同學(xué)共同對(duì)問(wèn)題展開(kāi)一系列討論。整個(gè)《電路》課程教學(xué)過(guò)程中課堂學(xué)習(xí)氛圍好，學(xué)生對(duì)《電路》課程的整體學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)高，為學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：河南工學(xué)院第三批課程思政優(yōu)秀課程建設(shè)項(xiàng)目。

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