新工科背景下電子類基礎(chǔ)課程教學模式的改革與實踐

[摘 要]新工科背景下的電子類基礎(chǔ)課的教學成效直接影響著后續(xù)專業(yè)課的教學。為此，文章根據(jù)新工科專業(yè)的教學層次和教學理念的特點，對電子類基礎(chǔ)課進行教學模式的改革，提出從教學內(nèi)容體系、課堂教學、實踐教學以及課程考核方式等方面進行教學改革，以適應新工科復合型人才培養(yǎng)模式的需要。

[關(guān)鍵詞]新工科;電子類基礎(chǔ)課;教學模式

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）12-0067-03

自2017年教育部提出“新工科”概念之后，全國各高等院校紛紛加入了新工科各專業(yè)人才培養(yǎng)研究的行列。新工科的歷史使命，就是要為國家培養(yǎng)出海量的、滿足未來新產(chǎn)業(yè)新技術(shù)需要的，具有實踐創(chuàng)新能力、動態(tài)適應能力、高技能高素質(zhì)的交叉復合型科技人才。

電子類基礎(chǔ)課主要包括電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)，是新工科機器人工程應用、軟件工程、數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)應用、物聯(lián)網(wǎng)工程應用、智能科學與技術(shù)應用等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學好后續(xù)課程的重要保障，在培養(yǎng)學生的電子分析能力、電子系統(tǒng)設計能力、工程應用能力等方面都具有非常重要的作用。但是，目前高等教育中還存在很多與新工科人才培養(yǎng)不匹配的“舊”教學模式，使教學內(nèi)容老舊、教學手段單一等。因此，如何結(jié)合本校實際，對電子類基礎(chǔ)的教學模式進行改革與研究，顯得尤為重要和迫切。

一、電子類基礎(chǔ)課程教學模式改革的目的及意義

（一）教育層次的改變

新工科帶來的一系列教育改革浪潮，正在把我們每個人帶入一個新時代——教育大融合的時代。這種大融合，首先體現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)分工的大融合，多領(lǐng)域融通現(xiàn)象將會日趨普遍;其次體現(xiàn)為學科專業(yè)的大融合，跨學科研究中心、專業(yè)集群建設也會越來越普遍;再次是人才能力的大融合，跨界、整合、集成、創(chuàng)新將成為新一代國家人才的標準能力。在這個層次的改變中，電類基礎(chǔ)課不可以孤立地還是原來的教育知識，而應該有所融入與側(cè)重。

（二教學理念的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)工科對電子類專業(yè)基礎(chǔ)課的需求已經(jīng)固化，而這些基礎(chǔ)課在新工科各專業(yè)也大都需要開設。但是我們要明白，新工科建設不只要求開設一些新的專業(yè)，也要求改造老專業(yè)。對老工科專業(yè)，不是放棄了，而是專業(yè)開設的體系改變了，即隨著新工科的發(fā)展，原有的理念、知識、應用等已不再適合新的轉(zhuǎn)變，這迫使人們在該領(lǐng)域中做出根本性的改變，反映到教學體系上，就是對教學理念、教學內(nèi)容、教學模式進行改革。如教學理念上要“以立德樹人為引領(lǐng)”，體現(xiàn)“以學生學習為中心”“以能力培養(yǎng)為導向”;在學生能力培養(yǎng)方面，要注重知識的應變能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng);特別是在課程建設方面，要注重知識的更新，注重交叉融合。正因為教學側(cè)重點不同，以及學時的限制等，電子類專業(yè)基礎(chǔ)課的教學模式的改革就顯得尤其迫切與重要。

二、重構(gòu)教學內(nèi)容體系，強調(diào)培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的復合型人才

新工科電子類專業(yè)強調(diào)與大數(shù)據(jù)、智能制造、人工智能、大數(shù)據(jù)、機器人等技術(shù)的多學科融合，而電子類基礎(chǔ)課是所有這些學科的學習基礎(chǔ)，只有“厚基礎(chǔ)”了，才能實現(xiàn)“寬口徑”復合型人才的培養(yǎng)目標。

而目前電子類基礎(chǔ)課的教學內(nèi)容體系存在的主要問題是：學時緊縮，同時內(nèi)容又偏多，缺乏實用性，時效性差，無法反映電子技術(shù)行業(yè)最新的學術(shù)動態(tài)、新成就、新應用;最重要的是，很多內(nèi)容缺乏承上啟下的作用。因此，如何為后續(xù)課程服務，如何實現(xiàn)課程之間的關(guān)聯(lián)與融會貫通，從而讓學生少走很多彎路就顯得非常重要。

由此，我們首先梳理了課程體系的脈絡，構(gòu)建課程架構(gòu)之間的聯(lián)系，對課程內(nèi)容體系進行了整合，構(gòu)建與新工科發(fā)展同步和匹配的電子類基礎(chǔ)課課程體系，特別是對一些老化的、與實際脫節(jié)的教學內(nèi)容進行了重新調(diào)整，比如以“MOSFET技術(shù)”取代較老舊的“晶體三極管技術(shù)”;增加了一些前沿知識的介紹，并不定時地邀請行業(yè)專家、教授開展講座，或進課堂進行教學指導等，以拓寬學生的眼界，讓學生深刻理解目前的所學知識與前沿領(lǐng)域的相關(guān)性，這對專業(yè)思維能力訓練和知識體系構(gòu)建都起到了積極的作用。

三、貫徹OBE理念，實行線上線下混合式教學

新工科專業(yè)多學科交叉融合的特點勢必導致大學生課程科目、數(shù)量和內(nèi)容急劇增加。但是總的課時數(shù)量有限，要把大量的課程知識傳遞給學生，如果還采取以往的傳統(tǒng)課堂教學及“灌輸”式教育模式，已經(jīng)無法達成課程目標了。2019年10月30日，教育部頒布了《教育部關(guān)于一流本科課程建設的實施意見》（教高〔2019〕8號），明確指出一流本科課程建設的總體建設內(nèi)容是：轉(zhuǎn)變觀念，理念新起來;目標導向，課程優(yōu)起來;提升能力，教師強起來;改革方法，課堂活起來;科學評價，學生忙起來;強化管理，制度嚴起來;政策改革，教學熱起來?？梢?，如何“讓課堂活起來”是教學質(zhì)量的重要保障。

莆田學院是應用型本科院校，我們的辦學定位是：立足莆田、面向福建、輻射全國，服務地方經(jīng)濟建設和行業(yè)發(fā)展。電子類基礎(chǔ)課的適用對象是大學一、二年級學生，他們的學習主動性和終身學習意識差，工程經(jīng)驗少，實踐技能比較薄弱，缺乏創(chuàng)新意識。電子類基礎(chǔ)課的培養(yǎng)方案中的OBE畢業(yè)要求主要是：“2.2 掌握自然科學基礎(chǔ)知識及其應用”和“2.3 掌握解決電子信息工程問題所需的工程基礎(chǔ)知識”。為此，我們制訂了電子類基礎(chǔ)課的課程培養(yǎng)目標：使學生掌握電子技術(shù)的基本理論知識，掌握電子電路的基本分析和設計方法;具有分析和設計電子電路的能力;具有發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維能力;具有利用標準集成電路構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的能力;具有良好的職業(yè)道德和社會責任感以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造意識。

根據(jù)OBE畢業(yè)要求，為了解決課時緊縮造成的學時不夠的尷尬局面，同時兼顧“讓課堂活起來”，讓學生從被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，真正實行“以學習為中心”的教育理念，我們從2016年開始，果斷地實行線上線下混合式教學。我們把部分內(nèi)容實行線上教學，這樣既可以讓教師從繁重的教學任務中解脫出來，還可以把更多的課堂時間還給學生，以學生的“學”為本，進行翻轉(zhuǎn)課堂等教學設計，同時兼顧每個學生的學習情況進行因材施教。

經(jīng)過5輪的混合式教學經(jīng)驗總結(jié)，我們得出結(jié)論：理工科課程許多的知識點相對抽象和難懂，這些內(nèi)容不適宜采取翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，而比較適合結(jié)合線上資源進行傳統(tǒng)課堂教學;相反的，對于一些較易理解的內(nèi)容以及知識的應用性環(huán)節(jié)，可以實行線上教學，然后線下翻轉(zhuǎn)。

由于“分析”和“設計”是電子技術(shù)類課程的兩條應用主線，所以我們的混合式教學設計主要采取“基于案例式”和“基于項目式”的兩種教學模式。“基于案例”的混合式教學模式，主要是讓學生通過分析工程實際案例，引導學生獨立思考，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，這解決了專業(yè)基礎(chǔ)課中理論課教學與工程實際應用脫節(jié)的問題;“基于項目”的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，主要是將項目引入課堂教學，引導學生探究設計電子電路，并通過軟件仿真、實驗板驗證，調(diào)動學生學習的積極性、鍛煉學生的工程實踐能力。

課堂組織的不足，將影響翻轉(zhuǎn)課堂的實施，影響學生的學習效率。因此，課中教師的“劇本”如何設計，甚至是學生要討論什么問題或完成什么任務、以什么形式完成任務、如何促進學生新知識的構(gòu)建與升華、如何評價本次翻轉(zhuǎn)課堂中每個學生的成績等問題，都要提前安排，至關(guān)重要。我們采用的互動教學法主要有：生講生練、生問生答、案例點評、項目探究等。我們通過學生自主探究、小組合作等學習形式進行案例功能分析、電路的分析與設計、仿真電路測試、知識點應用等的教學，同時激活舊知、示證新知，幫助學生搭建知識結(jié)構(gòu)，通過應用新知，達到知識的內(nèi)化。步步緊扣的課堂環(huán)節(jié)，讓學生不知不覺地參與到課堂學習中來。

另外，課堂的任務通常以問題的形式呈現(xiàn)給學生，問題的設計要注重難易程度及問題解決的遞進性。例如：讓學生做電路設計時，教師一般會給出部分電路，讓學生通過小組協(xié)作補全電路;有些討論任務會給出幾個遞進的小問題，學生可以通過問題的一步一步解決，進而獲得知識，獲得自信。

四、構(gòu)建新工科電子類專業(yè)學生“重實踐、強能力”的培養(yǎng)新模式

以往的電子類基礎(chǔ)課程存在著實踐知識與工程實際應用的結(jié)合度不高，學生的動手能力較差、創(chuàng)新能力不足等問題。要讓學生的能力強起來，不但教師的整體素質(zhì)需要提高，也需要加強學生的實踐鍛煉。

為此，我們進行了實踐改革。首先，我們增強了實踐環(huán)節(jié)的訓練要求，加大實驗、實訓、課程綜合設計的課時比例，并開放了電工電子工程實訓中心和電子技術(shù)創(chuàng)新實訓實驗室，便于學生根據(jù)自身的學習情況、學習興趣以及實驗教學要求等，自己安排合適的學習時間，靈活參加實驗鍛煉及電子技術(shù)創(chuàng)新訓練，以滿足不同學生的個性化要求。鼓勵學生帶著問題來學習，在實踐中得到能力的提升，以培養(yǎng)學生具有較強的動手能力和工程實踐能力。

其次，我們采用“三位一體”（“三位”是指學科競賽+三創(chuàng)+科研，“一體”是指提高學生學習興趣、動手能力和創(chuàng)新能力）的教學模式。我們采用課賽結(jié)合、產(chǎn)教融合、校企合作和學生參與科研等方式來進行課后拓展。課程組每個學期都會定期開展校電子設計大賽，優(yōu)秀獲得者將被推薦參加省級，甚至全國電子設計大賽，此外，我們還指導學生參加光電設計大賽、機器人競賽、“三創(chuàng)”競賽等項目，極大地激發(fā)了學生的創(chuàng)作熱情與創(chuàng)新意識。

再次，我們一方面將生產(chǎn)一線的資深工程師引進學校指導學生實踐;另一方面讓校內(nèi)師生深入一線企業(yè)進行參觀見習，了解企業(yè)的需求并進行科研合作，爭取達到學生、企業(yè)和學校三方共贏的效果。

最后，課程思政也是電子類基礎(chǔ)課程很重要的一個教學環(huán)節(jié)。具有良好的職業(yè)道德和社會責任感是課程的培養(yǎng)目標，因此要貫徹“立德樹人”的教學理念。在課堂講授和實踐環(huán)節(jié)，我們有機地穿插介紹電子技術(shù)發(fā)展的歷程、電子技術(shù)背后的故事，通過嚴格的實踐技能訓練，培養(yǎng)學生對科學心存敬畏，具有科學思維和科學解決問題的能力，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣，樹立正確的價值觀、人生觀。

五、建立多元考核評價體系

傳統(tǒng)的考核方式只重結(jié)果，不重過程;只重期末成績，不重平時表現(xiàn);考核方式單一，往往“一卷定終生”，很容易使學生產(chǎn)生急功近利、投機取巧的思想。故我們對電子類基礎(chǔ)課程的考核方式進行了改革，去掉原來的“一卷定終生”的期末考試方式，建立了多元考核評價體系，改為過程性考核、階段性考核和終結(jié)性考核三個階段，綜合評定學生的學習過程。過程性考核包括課堂互動表現(xiàn)（如：投票、問卷、搶答、選人、討論、測驗、小組任務等課程活動）、翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)（小組表現(xiàn)分+個人貢獻分）、課后作業(yè)情況、課程設計作業(yè)情況等。其中過程性考核占總評成績的40%，階段性考核占20%，期末考試占40%。

另外，如果學生參加電子設計等競賽獲獎，我們會額外給學生加分，以體現(xiàn)對學生動手能力、創(chuàng)新能力的重視。

六、結(jié)束語

新工科背景下，對電子類專業(yè)基礎(chǔ)課教學來說，既是機遇又是挑戰(zhàn)。在這專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的教學過程中，應抓住學生在這一階段強烈的求知欲和好奇心，根據(jù)學生這一階段的認知特點，提高專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課的培育能力，力求學生具有廣闊的思路和視野;同時應兼顧每個學生的學習水平，讓每個學生都能成為“知而有識、學而善用”的人才。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]

[收稿時間]2020-07-17

[基金項目]邁向新工科的電類課程集群的改革與實踐（莆田學院教育教學改革研究項目，編號：JG201931）。

[作者簡介]黃黎紅（1971-），女，福建莆田人，碩士，教授，研究方向：光學信息處理。