基于“線上—線下”混合教學(xué)模式的模電課程思政探索
——以集成運(yùn)放相關(guān)章節(jié)為例

劉 君 李曉靜 李華一

(1.天津理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300384；2.天津市集成電路虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，天津 300384)

模擬電子技術(shù)是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)必修課，其重要意義不言而喻[1]。該門(mén)課程從半導(dǎo)體器件到集成電路都進(jìn)行了深入的分析和講解。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題的能力，提高在面對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題時(shí)的應(yīng)變和處理能力。近些年，“線上—線下”混合教學(xué)模式的出現(xiàn)使得該門(mén)課程的授課效果得到了提升。學(xué)生利用線上資源開(kāi)展自主學(xué)習(xí)，成為學(xué)習(xí)的主體；教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置課堂習(xí)題與課后作業(yè)，運(yùn)用互動(dòng)平臺(tái)與學(xué)生討論問(wèn)題，增加了互動(dòng)。這種混合教學(xué)模式能夠針對(duì)不同層次的學(xué)生開(kāi)展更有針對(duì)性的教學(xué)，通過(guò)線下教學(xué)對(duì)線上內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，充分發(fā)揮了線上教學(xué)和線下教學(xué)的各自優(yōu)勢(shì)[2]。

十八大以來(lái)，黨中央加大了高校思想政治教育工作的力度，提出了一系列新理念、新思想。習(xí)近平總書(shū)記在2016年全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上提出高校中的各類(lèi)課程要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，滿足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展的需求和期待[3]。2019年8月印發(fā)的《關(guān)于深化新時(shí)代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見(jiàn)》明確指出，要建立一批課程思政的標(biāo)桿課程，從而整體推進(jìn)高校的課程思政建設(shè)[4]。而2020年5月印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，為高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、全面部署高校課程思政建設(shè)提出了指導(dǎo)意見(jiàn)[5]。本文以模擬電子技術(shù)課程中集成運(yùn)放相關(guān)章節(jié)為例，探討了新時(shí)代“線上—線下”混合模式的課程思政建設(shè)思路，總結(jié)了課程思政教學(xué)案例，將思政元素融入日常教學(xué)中，從而提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神與服務(wù)意識(shí)。

一、教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備

集成運(yùn)算放大電路單元是模電課程的一個(gè)重要單元，是在講授晶體管基本放大電路后，第一次將典型電路應(yīng)用到解決問(wèn)題中，對(duì)學(xué)生利用分立元件構(gòu)建放大電路有著非常重要的意義。利用“線上—線下”混合教學(xué)模式可以有效提升授課效果，但是其中的線上教學(xué)不是簡(jiǎn)單地將教學(xué)資源放到線上讓學(xué)生自行完成學(xué)習(xí)，而是在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，既要充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，通過(guò)各種教學(xué)方法引領(lǐng)學(xué)生更好地完成學(xué)習(xí)；同時(shí)也要最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，讓學(xué)生有意識(shí)地、主動(dòng)地完成學(xué)習(xí)。因此，在進(jìn)行線上資源的選擇、教學(xué)方法和手段上要進(jìn)行合理的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保障學(xué)生主動(dòng)參與并完成學(xué)習(xí)過(guò)程。為此，我們將多級(jí)放大電路耦合方式、集成運(yùn)放的組成、集成運(yùn)放的指標(biāo)與參數(shù)、集成運(yùn)放的使用注意事項(xiàng)等概念類(lèi)知識(shí)點(diǎn)作為線上內(nèi)容，方便學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。任課教師針對(duì)學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容設(shè)定了檢測(cè)題目，幫助學(xué)生在線上學(xué)習(xí)的過(guò)程中抓住重點(diǎn)，夯實(shí)基礎(chǔ)。在經(jīng)過(guò)一定的知識(shí)儲(chǔ)備后，我們將多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析與差分放大分析作為線下授課內(nèi)容，采用以學(xué)生為中心的啟發(fā)式教學(xué)方式，通過(guò)仿真實(shí)踐、分組討論等教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正地參與到課程中來(lái)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)思考。

二、線上、線下課程思政引入及實(shí)施過(guò)程

如前所述，模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、前后連接緊密。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中必須時(shí)刻專(zhuān)注。在如此緊密的課程安排下，課程思政設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不易實(shí)現(xiàn)，如果是硬帶入，授課效果反而會(huì)受到影響。而開(kāi)設(shè)線上課程，時(shí)間相對(duì)充裕，知識(shí)點(diǎn)明確，思政點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；線下課的課程思政可在實(shí)踐或討論環(huán)節(jié)開(kāi)展，通過(guò)學(xué)生的參與，培養(yǎng)其工匠精神與服務(wù)意識(shí)。可見(jiàn)，采用線上線下混合教學(xué)模式更加有利于課程思政的實(shí)施，如圖1所示。

圖1 “線上—線下”混合教學(xué)模式下課程思政的實(shí)施

課題組采用雨課堂作為線上授課與檢測(cè)工具，將教學(xué)資料進(jìn)行上傳。教師可通過(guò)后臺(tái)查詢數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生完成的情況，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。通過(guò)雨課堂預(yù)習(xí)和視頻播放功能，可將授課教師的講解同步播放，實(shí)現(xiàn)課程思政與課程知識(shí)點(diǎn)的有機(jī)融合。同時(shí)，雨課堂具備學(xué)生與教師的互動(dòng)功能，可以方便實(shí)現(xiàn)教學(xué)反饋。我們總結(jié)了“線上—線下”混合教學(xué)模式下，課程思政實(shí)施過(guò)程的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。

1.以線上資源為載體，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，深入挖掘思政元素

知識(shí)點(diǎn)是教學(xué)的基本單元，也是思政元素的承載點(diǎn)。如前所述，線上授課的特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)明確，信息內(nèi)容多，可擴(kuò)展性強(qiáng)。因此，結(jié)合線上教學(xué)開(kāi)展課程思政的效果會(huì)更好。但在實(shí)施過(guò)程中不能空洞地說(shuō)教，要做到自然得體，潛移默化，既要符合科學(xué)，還要符合對(duì)應(yīng)專(zhuān)業(yè)的育人特點(diǎn)。在線上學(xué)習(xí)的過(guò)程中教師始終處于引導(dǎo)的地位，教師要做學(xué)生為學(xué)、為人的示范，才能促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)為全面發(fā)展的人。這就要求教師首先應(yīng)具有正確的思想觀念，只有教師具備了正確的思想觀念，才能在教學(xué)過(guò)程中引領(lǐng)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀、堅(jiān)定理想信念，使學(xué)生將個(gè)人目標(biāo)與國(guó)家發(fā)展相結(jié)合、將科學(xué)研究與個(gè)人發(fā)展相結(jié)合，把立德樹(shù)人融入教書(shū)育人當(dāng)中，真正做到入耳、入眼、入腦、入心[6]。

通過(guò)幾輪的教學(xué)和總結(jié)，表1歸納了在集成運(yùn)放相關(guān)章節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)中課程知識(shí)點(diǎn)與課程思政目標(biāo)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。在講解多級(jí)放大電路耦合方式時(shí)，結(jié)合中國(guó)科研人員在中國(guó)空間站開(kāi)展科學(xué)研究，并利用研究結(jié)果造福全人類(lèi)這一偉大工程，幫助學(xué)生形成正確的工程倫理。由此引入“工程上傳感器采集到的微弱信號(hào)無(wú)法直接利用，一定要通過(guò)放大才能使用”這一問(wèn)題。單級(jí)放大電路通常無(wú)法滿足采集要求，因此需要采用多級(jí)放大電路解決，而每一級(jí)的放大電路該如何連接，不同的連接方法又會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生什么影響，這些問(wèn)題使學(xué)生在不斷地“學(xué)習(xí)—思考—分析”的過(guò)程中提升科學(xué)思維能力。在實(shí)際應(yīng)用中，集成運(yùn)放的參數(shù)對(duì)于運(yùn)放的選擇和使用都有著重要的指導(dǎo)意義，但是使用過(guò)程中又要考慮環(huán)境對(duì)電路的影響和使用成本等問(wèn)題。因此，教師可設(shè)定應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用條件，學(xué)生通過(guò)閱讀文獻(xiàn)和查閱手冊(cè)來(lái)選擇合適的集成運(yùn)放，這種以目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)，有助于訓(xùn)練學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題時(shí)，能夠抓住問(wèn)題的主要矛盾，采用辯證的思維方法解決工程中面臨的復(fù)雜問(wèn)題。在講授集成放大電路的組成這一教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，學(xué)生了解了集成運(yùn)放芯片的構(gòu)成和一些常用集成芯片，教師以汽車(chē)電子和手機(jī)芯片為例融入課程思政，闡明雖然我國(guó)是一個(gè)電子產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但許多公司或者研發(fā)部門(mén)設(shè)立在海外，許多新產(chǎn)品需要從國(guó)外引進(jìn)、主要芯片需從外國(guó)公司采購(gòu)，而且大部分的利潤(rùn)都被國(guó)外廠商獲取。所謂打鐵還需自身硬，教師應(yīng)以實(shí)際情況激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新，用自主創(chuàng)新攀登世界科技高峰。

表1 混合教學(xué)模式下課程知識(shí)點(diǎn)與課程思政目標(biāo)對(duì)應(yīng)點(diǎn)

2.結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展分組討論，通過(guò)對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)和國(guó)家戰(zhàn)略的探討，引起學(xué)生情感共鳴，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)動(dòng)力

通常學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性一定是在主動(dòng)參與的過(guò)程中培養(yǎng)起來(lái)的。因此,在教學(xué)過(guò)程中引入一些與課程或者專(zhuān)業(yè)相關(guān)的人、事、物對(duì)于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意愿有積極的作用。例如，引用中國(guó)工程院院士許居衍的事例，激勵(lì)學(xué)生樹(shù)立科技報(bào)國(guó)的決心；引入“中國(guó)北斗系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)十萬(wàn)研發(fā)人員的共同努力、攻克艱難掌握核心技術(shù)”這一事例，使學(xué)生樹(shù)立永無(wú)止境的人生目標(biāo)和科技興國(guó)的堅(jiān)定信念；引入航天探月工程，激勵(lì)學(xué)生在實(shí)現(xiàn)中國(guó)科技強(qiáng)國(guó)的大道上奮力拼搏。為了提高學(xué)生的參與度，在教學(xué)過(guò)程中設(shè)置了討論：利用電流源替代發(fā)射極電阻，等效增大電路中發(fā)射極電阻，從而更好地抑制溫漂；通過(guò)采用場(chǎng)效應(yīng)管替代晶體管，以提高差分放大電路的輸入電阻；通過(guò)采用有源負(fù)載差分放大電路，改善電路性能，使差分放大的單端輸出達(dá)到雙端輸出的放大效果[7]。圍繞這三個(gè)知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)分組討論，學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)資料，利用EDA工具進(jìn)行電路仿真和對(duì)比，完成討論材料，并在線下進(jìn)行匯報(bào)。在“學(xué)習(xí)知識(shí)—搜集資料—小組討論—?dú)w納總結(jié)”的模式下，一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)的基本技能使學(xué)生完成基礎(chǔ)知識(shí)的記憶、理解和分析；另一方面，通過(guò)典型人、事、物的激勵(lì)，在討論的過(guò)程中學(xué)生能主動(dòng)將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為自身素養(yǎng)[8]。

3.充分利用課前三分鐘，將行業(yè)發(fā)展與思政元素相結(jié)合，深入開(kāi)展愛(ài)國(guó)主義教育

利用課前三分鐘，結(jié)合中國(guó)共產(chǎn)黨通過(guò)艱苦努力帶領(lǐng)中國(guó)人民實(shí)現(xiàn)了從站起來(lái)到富起來(lái)的偉大壯舉，引入飛騰公司研制CPU的艱辛歷程。如圖2所示，以飛騰CPU的制作視頻為例，向?qū)W生展示一顆芯片是如何從不起眼的沙子轉(zhuǎn)變?yōu)镃PU的。一顆芯片的制作尚且如此復(fù)雜，中國(guó)集成電路的發(fā)展注定也是一個(gè)曲折漫長(zhǎng)的過(guò)程。在發(fā)展的過(guò)程中，要經(jīng)歷一些困難，可能會(huì)有一時(shí)的停滯不前，但是要看到一批又一批電子從業(yè)者的不斷努力和不斷付出，中國(guó)集成電路的發(fā)展一定能書(shū)寫(xiě)人類(lèi)發(fā)展史上的壯麗史詩(shī)。

圖2 集成電路制作示意圖

4.建立線下愛(ài)國(guó)主義教育基地，培養(yǎng)學(xué)生為人民服務(wù)的意識(shí)

將課程思政做好，不僅對(duì)教育培養(yǎng)很重要，對(duì)國(guó)家的未來(lái)發(fā)展也非常重要。實(shí)踐證明，中國(guó)共產(chǎn)黨之所以能夠站在時(shí)代潮流的前列是因?yàn)樗冀K秉持為中國(guó)人民謀幸福的初心使命。新型冠狀病毒肺炎疫情的暴發(fā)初期使得口罩變?yōu)橄∪逼?，以比亞迪公司為代表的一些企業(yè)迅速轉(zhuǎn)型生產(chǎn)線，為一線醫(yī)務(wù)人員和廣大人民群眾提供了口罩，這種服務(wù)社會(huì)、服務(wù)人民群眾的舉動(dòng)受到了社會(huì)的一致好評(píng)。而作為即將走向社會(huì)的一名大學(xué)生，樹(shù)立為人民服務(wù)的意識(shí)尤為重要[9]。為此，天津理工大學(xué)與飛騰信息技術(shù)有限公司聯(lián)合建立了愛(ài)國(guó)主義教育實(shí)踐基地，邀請(qǐng)企業(yè)工程師進(jìn)行行業(yè)宣講、專(zhuān)題技術(shù)講座、競(jìng)賽培訓(xùn)等，使學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中做。在此過(guò)程中，學(xué)生了解到了飛騰公司通過(guò)核心技術(shù)自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了具備安全構(gòu)架PSPA的國(guó)產(chǎn)CPU的自主研發(fā)，為國(guó)家信息安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。學(xué)生在學(xué)知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)了愛(ài)國(guó)主義情懷，認(rèn)識(shí)到只有把核心的技術(shù)掌握在自己手中，通過(guò)自主創(chuàng)新才能在競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置，才能不被別人卡脖子；只有樹(shù)立了為人民服務(wù)的宗旨，才能把事情做好做大。

5.線下授課培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與大國(guó)工匠精神

工匠精神是一種職業(yè)精神，是從業(yè)者道德、能力和品質(zhì)的體現(xiàn)。工匠精神的培養(yǎng)不是一朝一夕可以完成的，而是一個(gè)長(zhǎng)久持續(xù)的過(guò)程，是在整個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中慢慢積累和升華的。在分析差分放大電路的時(shí)候，首先引入直接耦合放大電路在工程上存在的問(wèn)題——零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，即沒(méi)有輸入信號(hào)，但卻可能出現(xiàn)有輸出信號(hào)的情況。如果不能抑制零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，將對(duì)電路系統(tǒng)產(chǎn)生難以估量的影響，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生提出解決的方案，以引入等量的變化量為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出鏡像電路作為能夠自動(dòng)改變等量變化的設(shè)計(jì)方案。這個(gè)過(guò)程與工程上解決問(wèn)題的情況相似，此方式既能將本節(jié)差分放大電路的主要特點(diǎn)貫穿其中，又能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生能通過(guò)仿真軟件研究電路設(shè)計(jì)的全過(guò)程。在仿真實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)每個(gè)電路元件的連接、每個(gè)元件參數(shù)的設(shè)置、每個(gè)測(cè)量?jī)x器的使用，培養(yǎng)學(xué)生做事專(zhuān)注的工匠精神。通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行不斷調(diào)試、修改、分析、測(cè)量，讓學(xué)生在練習(xí)和實(shí)踐中掌握放大電路的設(shè)計(jì)核心內(nèi)容。

三、知識(shí)反饋與考核

“線上—線下”混合教學(xué)模式的考核不同于線下考核?；旌辖虒W(xué)模式使得知識(shí)的廣度和深度都有拓寬，如果僅靠線下學(xué)生的一份試卷或者一份報(bào)告并不能反映其整體情況。評(píng)價(jià)考核一定是多元化的，是對(duì)學(xué)生全部學(xué)習(xí)過(guò)程的考核，而課程思政作為一種新型教育理念，得到了廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)于融入了課程思政的專(zhuān)業(yè)課是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，也需要相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)的內(nèi)容應(yīng)該包含思政部分和專(zhuān)業(yè)部分，從品質(zhì)培養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作、課程知識(shí)點(diǎn)、實(shí)踐操作和日常表現(xiàn)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體來(lái)說(shuō)可從以下三個(gè)角度進(jìn)行評(píng)價(jià)：一是由于教師與學(xué)生都參與了全部的教學(xué)過(guò)程，既是學(xué)習(xí)過(guò)程的參與者又是學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)者，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)結(jié)合教師制定的教學(xué)目標(biāo)，積極進(jìn)行自評(píng)，尋找差距并及時(shí)地調(diào)整自己；二是在小組互評(píng)中，同學(xué)的評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生個(gè)人的團(tuán)隊(duì)意識(shí)以及溝通能力等方面的直接反饋；三是教師可通過(guò)課堂提問(wèn)、作業(yè)批改、客觀觀察來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生獲得專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的情況。通過(guò)評(píng)價(jià)反饋，使學(xué)生進(jìn)一步提升職業(yè)素養(yǎng)。結(jié)合本門(mén)課程可采用按章節(jié)設(shè)定階段考核方式，即理論部分一般可采用網(wǎng)絡(luò)答題、學(xué)生互評(píng)、設(shè)立調(diào)查問(wèn)卷、小組考核等多種方式進(jìn)行，課程思政部分可采用課程報(bào)告、討論和行業(yè)調(diào)研等形式進(jìn)行考核，具體實(shí)施可參照表2進(jìn)行。

表2 混合教學(xué)模式下課程評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

四、總結(jié)

本文以模擬電子技術(shù)課程中集成運(yùn)放相關(guān)章節(jié)為例，結(jié)合線上、線下教學(xué)特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中深入挖掘該門(mén)課程的思政元素，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)本門(mén)專(zhuān)業(yè)課的過(guò)程中提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，逐漸掌握了科學(xué)思維方法，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)與工匠精神，在后續(xù)學(xué)習(xí)過(guò)程中增強(qiáng)了實(shí)踐意愿。在近兩年的國(guó)家級(jí)專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽中，課題組教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)本課程的學(xué)生獲得國(guó)家一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，創(chuàng)業(yè)類(lèi)競(jìng)賽獲得省部級(jí)二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。而在教學(xué)過(guò)程中，課題組教師也在不斷學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)，通過(guò)近兩年的培育，課題組獲批天津市高校課程思政示范課程1門(mén)，多人獲得校級(jí)教學(xué)創(chuàng)新大賽獎(jiǎng)項(xiàng)。實(shí)踐證明，加強(qiáng)課程思政建設(shè)是符合教書(shū)育人和學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展需求的，將思政元素與課程知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，能夠使學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)，提升民族自豪感，樹(shù)立為人民服務(wù)的意識(shí)，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)主義情懷和工匠精神。