“新工科”背景下《電路基礎(chǔ)》課程改革與實(shí)踐研究

玄子玉 薛佳楣 蘇曉光

摘要：新工科背景下的課程改革要求以學(xué)生為中心，把學(xué)生能力培養(yǎng)水平和就業(yè)質(zhì)量作為評(píng)價(jià)課程建設(shè)成敗的決定因素?！峨娐坊A(chǔ)》課程作為本科院校機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，雖然逐步引入混合式教學(xué)模式，但效果不盡如人意。為了提高新工科背景下《電路基礎(chǔ)》課程的改革效果，該文圍繞教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)持續(xù)改進(jìn)等方面的改革內(nèi)容展開研究，分析了目前《電路基礎(chǔ)》課程改革中存在的問題，介紹了四個(gè)方面的課程改革方案和實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：新工科;教學(xué)改革;電路基礎(chǔ);課程改革方案和實(shí)踐效果

中圖分類號(hào)：G424? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）22-0161-03

新工科這一概念是在“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”等工程教育研究與實(shí)踐活動(dòng)基礎(chǔ)上提出的我國(guó)領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式和中國(guó)經(jīng)驗(yàn)。新工科教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)是在工程教育領(lǐng)域培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新意識(shí)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。新工科背景下的教學(xué)改革必須圍繞以上人才培養(yǎng)目標(biāo)開展研究，對(duì)相關(guān)學(xué)科和專業(yè)的課程進(jìn)行改革創(chuàng)新?！峨娐坊A(chǔ)》課程是佳木斯大學(xué)電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是電子信息類研究生的入學(xué)考試科目。為了進(jìn)一步提高《電路基礎(chǔ)》課程的教學(xué)質(zhì)量，以解決現(xiàn)有教學(xué)問題為出發(fā)點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)和持續(xù)改進(jìn)4個(gè)方面開展教學(xué)改革與實(shí)踐建設(shè)活動(dòng)。

1 《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革中存在的問題

《電路基礎(chǔ)》課程是一門理論性較強(qiáng)的基礎(chǔ)課，課程教學(xué)重點(diǎn)是電路的基本概念和定理、直流電路和動(dòng)態(tài)電路的分析與設(shè)計(jì)、正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析等，課程教學(xué)難點(diǎn)是一階動(dòng)態(tài)電路微分方程的求解和三相電路分析。在不斷的教學(xué)改革中，《電路基礎(chǔ)》課程逐步形成了理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的課程體系，但仍存在以教師為中心、觀念固化、教學(xué)手段單一、信息化教學(xué)資源共享不足等問題[1]。

從學(xué)校生源和教學(xué)場(chǎng)地資源來看，學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，普遍自學(xué)能力不佳，《電路基礎(chǔ)》課程開展混合式教學(xué)模式的效果不佳，對(duì)學(xué)生的自學(xué)過程數(shù)據(jù)收集不及時(shí)，部分學(xué)生觀看視頻不認(rèn)真，整體教學(xué)效果一般?！峨娐坊A(chǔ)》課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富，但由于缺乏統(tǒng)一的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，教師對(duì)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)掌控不足，線下環(huán)節(jié)并不能針對(duì)線上環(huán)節(jié)提出的問題開展，而是對(duì)線上教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)講授，最終導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度滯后。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

新工科教育改革的基本思路是應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革挑戰(zhàn)，服務(wù)制造強(qiáng)國(guó)等國(guó)家戰(zhàn)略，持續(xù)深化工程教育改革，加快培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才，打造世界工程創(chuàng)新中心和人才高地，提升國(guó)家硬實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。以此為依據(jù)，結(jié)合“立德樹人”根本任務(wù)和“三全育人”教學(xué)模式，《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容改革可以從以下幾個(gè)方面展開：

2.1 全面推進(jìn)課程思政建設(shè)

《電路基礎(chǔ)》課程是電子信息類本科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，開設(shè)在第一學(xué)年，通過將課程思政元素引入教學(xué)內(nèi)容有助于幫助學(xué)生堅(jiān)定理想信念，塑造正確的人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)對(duì)中國(guó)特色社會(huì)主義制度和中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的認(rèn)同感。《電路基礎(chǔ)》課程思政建設(shè)主要體現(xiàn)在思政元素的潛移默化融入，結(jié)合實(shí)際案例介紹我國(guó)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)、產(chǎn)品和工程成就，如我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中80%的繼電保護(hù)產(chǎn)品完全實(shí)現(xiàn)自研自產(chǎn)，世界上第一個(gè)微機(jī)距離保護(hù)裝置由我國(guó)研制等[2]。這些能引起學(xué)生家國(guó)情懷和民族自豪感的生動(dòng)案例是培養(yǎng)“四個(gè)自信”信念的生動(dòng)教學(xué)內(nèi)容。教研組根據(jù)《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)為每個(gè)授課要點(diǎn)的思政映射設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，見表1所示。

2.2 結(jié)合學(xué)校和學(xué)生實(shí)際選擇教材內(nèi)容

新工科背景下的《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)知識(shí)體系是以基本概念、基本方法為主，教材和教學(xué)內(nèi)容選擇應(yīng)滿足知識(shí)為本源的職業(yè)技能訓(xùn)練需求，參考國(guó)內(nèi)外知名院校的教材內(nèi)容，選擇符合本校實(shí)際情況和學(xué)生接受能力的教學(xué)內(nèi)容?！峨娐坊A(chǔ)》被選教材包括高等教育出版社出版的《電路》、清華大學(xué)出版社出版的《電路原理》、機(jī)械工業(yè)出版社出版的《電路基礎(chǔ)》等，這些教材或是經(jīng)典教材，內(nèi)容翔實(shí)、完整，或?yàn)榻梃b國(guó)外教材，內(nèi)容新穎、貼近實(shí)際?！峨娐坊A(chǔ)》課程組綜合考慮上述教材的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合課程教學(xué)大綱和后續(xù)課程體系進(jìn)行有效增減[3]。

2.3 通過科研實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

傳統(tǒng)的《電路基礎(chǔ)》課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是組織學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行“照?qǐng)D連線”的模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。新工科背景下的《電路基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)要面向?qū)W生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，在原有基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)和增設(shè)“自主設(shè)計(jì)—自行搭建”的開放性實(shí)踐環(huán)節(jié)。教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，還要啟發(fā)學(xué)生的科研思維，主動(dòng)思考解決一般性問題的設(shè)計(jì)思路，有助于增強(qiáng)學(xué)生課程參與度，為今后的科研學(xué)習(xí)也打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 多語(yǔ)種教學(xué)提升學(xué)生的國(guó)際視野

2017年2月，在復(fù)旦大學(xué)召開的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)中，提出了新工科教育的發(fā)展路徑，其中明確指出相關(guān)教育改革要借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)、加強(qiáng)國(guó)際合作、國(guó)際前沿立標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)工程教育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。在新工科背景下，通過教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)提升學(xué)生的國(guó)際視野和交流能力是《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的重要舉措?，F(xiàn)有的本科課程體系中的跨文化課程教學(xué)是以科技外語(yǔ)、專業(yè)英語(yǔ)等此類交叉學(xué)科課程形式開展的，教學(xué)內(nèi)容也是外語(yǔ)教學(xué)聽說讀寫譯的模式，對(duì)專業(yè)英語(yǔ)文獻(xiàn)閱讀和寫作能力的培養(yǎng)不足?！峨娐坊A(chǔ)》課程引進(jìn)國(guó)外原版教材《Fundamentals of Electric Circuits》作為跨文化輔助教材，以知識(shí)體系為主線開展多語(yǔ)種教學(xué)嘗試。學(xué)生自主組成學(xué)習(xí)小組，通過課上互動(dòng)、課下學(xué)習(xí)活動(dòng)和網(wǎng)上交流等形式開展多語(yǔ)種學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)課程知識(shí)的同時(shí)，通過英語(yǔ)學(xué)習(xí)提高了閱讀和協(xié)作能力，培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[4]。

2.5 加強(qiáng)課程體系之間的教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)

《電路基礎(chǔ)》課程是電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是課程體系中承上啟下的重要一環(huán)。《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容改革不僅要提高課程本身的教學(xué)水平，還要充分加強(qiáng)課程體系之間教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)?！峨娐坊A(chǔ)》課程的大部分知識(shí)點(diǎn)會(huì)在后續(xù)課程中頻繁出現(xiàn)，每當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，要鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生描繪知識(shí)脈絡(luò)，通過自我構(gòu)建知識(shí)體系來提高自學(xué)能力。《電路基礎(chǔ)》課程中還應(yīng)為后續(xù)課程做好鋪墊：例如加入“電路”和“電子線路”的歷史發(fā)展和研究現(xiàn)狀等教學(xué)內(nèi)容，通過《電路基礎(chǔ)》課程講授來讓這兩門課程的概念和知識(shí)提早產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，這樣學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中就可以融會(huì)貫通，做到舉一反三了[5]。

3 教學(xué)方法改革

《電路基礎(chǔ)》課程采用了基于SPOC的線上線下混合式教學(xué)方法，利用信息化教學(xué)平臺(tái)加強(qiáng)教師對(duì)所教班級(jí)課前、課中和課后的管理。學(xué)生按照教師的安排在平臺(tái)中自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，將遇到的問題和解決預(yù)案帶到課堂和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反饋和討論。課堂教學(xué)中也可以借助多媒體設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行隨機(jī)點(diǎn)名、投票、討論等輔助課堂操作，提高教學(xué)成效。授課教師通過集體備課建立課程信息化資源共享庫(kù)和題庫(kù)，將慕課、微課、仿真軟件、教學(xué)PPT、任務(wù)指導(dǎo)書和習(xí)題作業(yè)等上傳至備課區(qū)供教學(xué)使用[6]。

《電路基礎(chǔ)》課程的線上線下混合式教學(xué)模式流程如下：課前環(huán)節(jié)，授課教師在SPOC平臺(tái)中發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和布置教學(xué)資源，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，在討論區(qū)發(fā)布討論話題和互動(dòng);課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教師關(guān)注討論區(qū)的互動(dòng)話題，在課上結(jié)合學(xué)生遇到的問題進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)問題的講解，并預(yù)留學(xué)生答疑時(shí)間進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo);實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生分組按照優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)原則組隊(duì)，共同討論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行分工，對(duì)于設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)則由成績(jī)好的學(xué)生負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)，指導(dǎo)和幫助成績(jī)不好的學(xué)生解決問題，教師在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)主要承擔(dān)示范和答疑的工作;課后環(huán)節(jié)，教師將課上內(nèi)容總結(jié)匯總發(fā)送至SPOC平臺(tái)供學(xué)生復(fù)習(xí)，學(xué)生在線完成作業(yè)或習(xí)題并學(xué)習(xí)下一節(jié)課的預(yù)習(xí)內(nèi)容[7]。

4 考核方式改革

《電路基礎(chǔ)》課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的考試形式就是“平時(shí)分+紙質(zhì)試卷”，雖然可以有效評(píng)估和促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但對(duì)學(xué)生工程思維訓(xùn)練、課程思政學(xué)習(xí)的情況并無(wú)涉及。在開展新工科背景下的課程教學(xué)建設(shè)時(shí)，要將線上、線下、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、課程思政等多個(gè)元素納入課程考核項(xiàng)中，真正體現(xiàn)學(xué)生在課程教學(xué)中的多方面表現(xiàn)考核[8]?！峨娐坊A(chǔ)》課程線上線下考核方案如表2所示。

5 教學(xué)反饋改革

教師對(duì)課程的把握要通過學(xué)生的成績(jī)和認(rèn)可程度來體現(xiàn)，對(duì)反饋信息的收集也有助于教師對(duì)課程進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。傳統(tǒng)的教學(xué)反饋制度為學(xué)生評(píng)教，該環(huán)節(jié)一般為課程結(jié)束后，學(xué)生只能從預(yù)設(shè)的問題中提出自己的想法和意見。對(duì)教學(xué)反饋制度的改革要以實(shí)事求是的原則，在教學(xué)過程中對(duì)教師、學(xué)生、課堂進(jìn)行有效監(jiān)督。除了傳統(tǒng)的學(xué)生評(píng)教外，《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)反饋制度新增以下幾方面內(nèi)容：

（1） 教學(xué)過程反饋

利用信息化教學(xué)平臺(tái)的相關(guān)功能，教師獲得每個(gè)階段學(xué)生在線自學(xué)學(xué)習(xí)情況和作業(yè)完成情況，可以在討論區(qū)發(fā)動(dòng)匿名的課程建議區(qū)，讓學(xué)生暢所欲言，提出課程需要改進(jìn)的問題和建議。

（2） 作業(yè)習(xí)題反饋

在作業(yè)習(xí)題環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)置不同難易程度的習(xí)題供學(xué)生選擇完成，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀態(tài)，針對(duì)共性問題在后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)中集中解決，針對(duì)部分學(xué)生出現(xiàn)“掉隊(duì)、吃不飽”等現(xiàn)象進(jìn)行課程節(jié)奏的及時(shí)調(diào)整。

（3） 問卷調(diào)查反饋

在開課之前、課中和結(jié)課以后進(jìn)行2～3次問卷調(diào)查，調(diào)查涉及學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、技能水平、學(xué)習(xí)狀態(tài)、理解能力和創(chuàng)新意識(shí)等，統(tǒng)計(jì)出學(xué)生對(duì)于授課教師教學(xué)方法的接受程度、教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，以及是否有需要改進(jìn)的地方。

（5） 座談反饋

邀請(qǐng)應(yīng)屆學(xué)生、往屆畢業(yè)生和高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面座談?dòng)懻摚ㄒ部刹捎镁€上網(wǎng)絡(luò)會(huì)議形式） ，拉近師生間距離進(jìn)行無(wú)障礙溝通。教師在授課過程后可隨機(jī)訪談幾位學(xué)生，了解課程教學(xué)存在的問題和學(xué)生學(xué)習(xí)的難處，形成訪談?dòng)涗洖楹罄m(xù)持續(xù)改進(jìn)提供參考。

6 結(jié)束語(yǔ)

新工科背景下的《電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革立足“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)指導(dǎo)方針，從優(yōu)化課程內(nèi)容體系、實(shí)施多元教學(xué)方法、深化考核模式改革、完善教學(xué)反饋機(jī)制四個(gè)方面進(jìn)行全面課程建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升，并有助于促進(jìn)電路類基礎(chǔ)課程體系建設(shè)，為今后進(jìn)一步完善大類課程體系下的人才培養(yǎng)積累資料、經(jīng)驗(yàn)，奠定相關(guān)基礎(chǔ)。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】