基于工程認(rèn)證的“電路理論”教學(xué)改革探索與實(shí)踐

周軍妮 王燕妮 江莉 董惠

[摘 要] 以國(guó)家工程教育認(rèn)證為契機(jī)，探索以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。根據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有關(guān)專(zhuān)業(yè)的七個(gè)方面要求，針對(duì)“電路理論”課程，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、思想政治教學(xué)設(shè)計(jì)及過(guò)程考核幾個(gè)方面進(jìn)行討論。關(guān)注課前、課中、課后及其他時(shí)段的各個(gè)環(huán)節(jié)，重視學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，并進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)與考核，通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下混合模式充分調(diào)用學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及老師對(duì)教與學(xué)的全局觀。

[關(guān)鍵詞] 工程教育認(rèn)證;以學(xué)生為中心教學(xué);線(xiàn)上線(xiàn)下混合模式

[基金項(xiàng)目] 2020年度西安建筑科技大學(xué)一流專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)類(lèi)重點(diǎn)項(xiàng)目“線(xiàn)上線(xiàn)下混合課程建設(shè)——電路理論”（YLZY20K13）;2019年度西安建筑科技大學(xué)一流專(zhuān)業(yè)子項(xiàng)目建設(shè)“課程建設(shè)——電路理論”（YLZY0603K01）

[作者簡(jiǎn)介] 周軍妮（1977—），女，陜西西安人，碩士，西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院講師，主要從事電子科學(xué)與技術(shù)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）48-0109-04 ? ?[收稿日期] 2021-09-18

一、引言

2015年4月中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)成（www.ceeaa.org.cn/），該協(xié)會(huì)致力于通過(guò)開(kāi)展工程教育認(rèn)證，提高我國(guó)工程教育質(zhì)量，為工程教育改革和發(fā)展服務(wù)，為工程教育適應(yīng)政府、行業(yè)和社會(huì)需求服務(wù)，為提升中國(guó)工程教育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力服務(wù)。同期發(fā)布了工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版），該標(biāo)準(zhǔn)不斷更新修訂，目前最新為2020版標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)由通用標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)兩部分構(gòu)成，內(nèi)容覆蓋了《華盛頓協(xié)議》提出的專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生素質(zhì)要求，具有國(guó)際實(shí)質(zhì)等效性[1]。通用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了七個(gè)方面的要求，主要倡導(dǎo)了三個(gè)基本理念，分別為“學(xué)生為中心”的教育理念、“產(chǎn)出導(dǎo)向”的教育體系、“持續(xù)改進(jìn)”的質(zhì)量觀[2]。

為了響應(yīng)國(guó)家的教育政策，2017年開(kāi)始我校很多專(zhuān)業(yè)也開(kāi)始了工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，我院是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)為主的學(xué)院，“電路理論”是電子信息類(lèi)、自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的首門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，也是后續(xù)“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”“信號(hào)與系統(tǒng)”“高頻電子線(xiàn)路”等課程的基礎(chǔ)，在電子信息類(lèi)及自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程體系中具有承上啟下的重要作用。

二、“電路理論”課程與工程認(rèn)證的關(guān)聯(lián)

我國(guó)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了專(zhuān)業(yè)在“學(xué)生”“培養(yǎng)目標(biāo)”“畢業(yè)要求”“持續(xù)改進(jìn)”“課程體系”“師資隊(duì)伍”“支持條件”等七個(gè)方面的要求，圖1 所示為工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)這七個(gè)方面的關(guān)系。學(xué)生是整個(gè)工程認(rèn)證的中心，即評(píng)價(jià)的核心是通過(guò)對(duì)學(xué)生表現(xiàn)和是否獲取相應(yīng)的素質(zhì)能力進(jìn)行評(píng)價(jià);畢業(yè)時(shí)的素質(zhì)要求以及畢業(yè)后一段時(shí)間應(yīng)該具備的職業(yè)能力應(yīng)該圍繞著學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定;課程體系的安排、師資隊(duì)伍和支持條件的配備要以是否有利于學(xué)生達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向;各種質(zhì)量保障制度和措施的目的是推進(jìn)專(zhuān)業(yè)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)和提高，最終的目的是要保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量滿(mǎn)足從事相應(yīng)職業(yè)的要求。

筆者承擔(dān)我院電子信息類(lèi)“電路理論”課程教學(xué)多年?！半娐防碚摗弊鳛楣こ陶J(rèn)證中課程體系的重要組成單元，課程能否有效支持相應(yīng)畢業(yè)要求的達(dá)成是衡量課程體系是否滿(mǎn)足認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的主要判據(jù)。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。校教師發(fā)展中心多次開(kāi)展工作坊，組織教師學(xué)習(xí)“微助教”“雨課堂”“學(xué)習(xí)通”等教學(xué)App平臺(tái)。從最初的傳統(tǒng)式線(xiàn)下教學(xué)，到2020年春天疫情突襲，不得不進(jìn)行的線(xiàn)上教學(xué)，再到2021年春季的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，目前從教學(xué)大綱、課程體系、教學(xué)設(shè)計(jì)、課程考核、課程資料方面都進(jìn)行了許多探索與實(shí)踐。

三、“電路理論”課程以學(xué)生為中心的教學(xué)探索

中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的核心是真正地以學(xué)生為中心，教育部2017年發(fā)布的“天大行動(dòng)”也重申了以學(xué)生為中心的理念。但是電路理論在傳統(tǒng)的線(xiàn)下教學(xué)方式下有以下幾方面的不足：首先課程內(nèi)容多，重要的知識(shí)點(diǎn)紛繁龐雜，需要經(jīng)過(guò)大量練習(xí)才能掌握，授課方式也大多是“填鴨式”教學(xué)，教師很少思考培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。另外，傳統(tǒng)的高校中學(xué)生也習(xí)慣沿用初高中時(shí)代的學(xué)習(xí)方法來(lái)學(xué)習(xí)工程知識(shí)，習(xí)慣于死記硬背，題海戰(zhàn)術(shù)，思考分析問(wèn)題時(shí)脫離工程背景，忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)。最后，傳統(tǒng)方式總評(píng)成績(jī)很難評(píng)價(jià)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，平時(shí)成績(jī)最終淪為提高總評(píng)成績(jī)的手段，并沒(méi)有體現(xiàn)字面該呈現(xiàn)的意義。針對(duì)線(xiàn)下教學(xué)的不足和線(xiàn)上教學(xué)的空間距離，主要有以下幾個(gè)方面的改革。

（一）支撐畢業(yè)要求達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

針對(duì)西安建筑科技大學(xué)電子信息類(lèi)電路理論課程，具體教學(xué)目標(biāo)為如下，其中課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

目標(biāo)1.掌握基爾霍夫定律、電阻的Y形聯(lián)結(jié)和Δ聯(lián)結(jié)的等效變換、支路電流法、回路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法、戴維寧定理和諾頓定理、最大功率傳輸定理、三要素法分析一階動(dòng)態(tài)電路、電路定理的向量形式、相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路及含耦合電感電路的分析。（支撐電子信息類(lèi)本科人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求1.2）

目標(biāo)2.能應(yīng)用歐姆定律、基爾霍夫定律、列方程的方法、重要的電路定理分析求解直流電路和交流電路的重要物理量，并能進(jìn)行電路測(cè)量及簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)。（支撐電子信息類(lèi)本科人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求2.1）

目標(biāo)3.能夠?qū)㈦娐防碚撝R(shí)與系統(tǒng)知識(shí)有機(jī)結(jié)合，對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題能應(yīng)用Proteus等專(zhuān)業(yè)的電路仿真軟件進(jìn)行建模、仿真，進(jìn)而對(duì)實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題提出合理的解決方案。（支撐電子信息類(lèi)本科人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求3.4）

（二）支撐畢業(yè)要求達(dá)成的教學(xué)設(shè)計(jì)

“電路理論”是一門(mén)理論性和實(shí)用性較強(qiáng)的課程。在教學(xué)方法中，重視理論教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，積極主動(dòng)參與到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中。通過(guò)電路實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)際電路相結(jié)合，提升學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。因此，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生自己動(dòng)手，充分實(shí)踐，積極尋求解決問(wèn)題的辦法，以體驗(yàn)科學(xué)探索的過(guò)程，培養(yǎng)具有開(kāi)拓意識(shí)和創(chuàng)新精神的人才。

本課程主要采用以學(xué)生為中心的教學(xué)，打破課上和課下的界限，促進(jìn)學(xué)生課上思考、課下自學(xué)，主動(dòng)學(xué)習(xí)掌握知識(shí)技能。以理論學(xué)習(xí)為主結(jié)合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)方法使學(xué)生掌握系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，采用“多媒體引導(dǎo)”“仿真演示”“實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”等多種教學(xué)手段相結(jié)合，重視課堂教學(xué)和課外教學(xué)、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)、實(shí)用教學(xué)和拓展教學(xué)等有機(jī)結(jié)合，突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

針對(duì)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容采用的教學(xué)方法和手段進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。比如講授戴維寧定理這一節(jié)的內(nèi)容時(shí)，（1）首先課前在學(xué)習(xí)通上發(fā)布課前預(yù)習(xí)內(nèi)容：二端口網(wǎng)絡(luò)及電源變換相關(guān)知識(shí)，課前測(cè)時(shí)可以通過(guò)投票、單選題等方式考核預(yù)習(xí)情況;（2）其次課堂講授時(shí)，特別注意應(yīng)用戴維寧定理和第三章的列方程的電路分析方法，從分析思路和應(yīng)用背景的不同;（3）課后除了課后檢測(cè)及作業(yè)檢查外，同時(shí)布置戴維寧定理的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)并計(jì)算出理論數(shù)據(jù);（4）通過(guò)電路仿真軟件搭建實(shí)驗(yàn)電路，為下一步實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備;（5）實(shí)驗(yàn)室電路搭建并測(cè)量驗(yàn)證戴維寧定理結(jié)論，最后對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)的誤差，進(jìn)行誤差分析。通過(guò)查閱資料、預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)、課下仿真及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，形成學(xué)習(xí)閉環(huán)，不但積累了基礎(chǔ)知識(shí)，還通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)建立了工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。具體過(guò)程詳見(jiàn)后續(xù)研究成果。

（三）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政不僅是案例和情感教育，課程思政是通過(guò)課上和課下的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)和知識(shí)傳授“三位一體”的育人過(guò)程。表2所示為電路理論課程的思想政治教學(xué)設(shè)計(jì)。

（四）強(qiáng)調(diào)過(guò)程評(píng)價(jià)的線(xiàn)上線(xiàn)下混合模式

工程認(rèn)證強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的理念，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，提高工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是新形勢(shì)下教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)。傳統(tǒng)的線(xiàn)下教學(xué)，教與學(xué)的主戰(zhàn)場(chǎng)在教室，而線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式能更好地實(shí)施以學(xué)生為中心理念。筆者于2021年春季承擔(dān)我校電子信息類(lèi)2020級(jí)電路理論課程，采取線(xiàn)上線(xiàn)下混合模式，使用學(xué)習(xí)通App，作為線(xiàn)上互動(dòng)和資源分享及過(guò)程考核平臺(tái)。

圖2所示為電路理論課程從線(xiàn)下教學(xué)到線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)，這兩種模式下的成績(jī)分配。線(xiàn)下模式很難評(píng)價(jià)過(guò)程成績(jī)，更沒(méi)法定量、定性給出合理成績(jī);而線(xiàn)上線(xiàn)下模式通過(guò)圖3考核學(xué)生學(xué)習(xí)的全過(guò)程，并且通過(guò)評(píng)分規(guī)范、反饋環(huán)節(jié)及圖示量化，清晰明了哪個(gè)環(huán)節(jié)還需改善。我們?cè)谡n前、課中、課后及其他時(shí)段以不同的方式使學(xué)生參與學(xué)習(xí)，圖4分別展示了課前學(xué)習(xí)通分享的知識(shí)擴(kuò)展資料，并引導(dǎo)學(xué)生觀察校園里隨處可見(jiàn)的電路實(shí)例。

四、改革之路任重道遠(yuǎn)

筆者2021年第一次采用混合模式教學(xué)，按照工程認(rèn)證的要求及規(guī)范對(duì)整個(gè)電路理論的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革與實(shí)踐，相比以往線(xiàn)下教學(xué)，從教學(xué)大綱、教學(xué)過(guò)程、考核方式等方面都進(jìn)行了改革，取得了不錯(cuò)的反饋。下學(xué)期著重繼續(xù)完善過(guò)程考核，并注意在教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì).中國(guó)工程教育正式加入《華盛頓協(xié)議》[EB/OL].（2016-06-04）[2021-05-15].https：//www.ceeaa.org.cn/.

[2] 中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì).工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）[EB/OL].（2015-03-15）[2021-05-16].https：//www.ceeaa.org.cn/.