開放課程“電路與電子技術(shù)”分層教學(xué)改革
——以開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)為例

衛(wèi)麗娜

（寧夏理工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

0 引 言

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展[1]，寧夏理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院提出人才培養(yǎng)5A能力，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)自2017年實現(xiàn)全校學(xué)生開放選修。在教育信息技術(shù)日新月異的今天，教育教學(xué)現(xiàn)場的主陣地課堂要達(dá)到教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化等目標(biāo)[2]。鑒于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才需求，同時提升學(xué)生的綜合競爭力，開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開放課程模塊課程，向全校所有專業(yè)開放選修課程，面對不同專業(yè)學(xué)生的背景，必須要進(jìn)行教育教學(xué)改革。

作為開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開放課程模塊之一課程—電路與電子技術(shù)，其經(jīng)典知識體系包括電路理論的基本概念與定理、電子電路理論的基本分析方法、半導(dǎo)體器件組成的基本放大電路、集成電路及其應(yīng)用、基本邏輯運(yùn)算規(guī)則以及集成數(shù)字電路的工作原理和主要分析方法等[3]。本課程為學(xué)生從事跨專業(yè)融合相關(guān)硬件和軟件開發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。

1 選修開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的基本情況

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開放課程“電路與電子技術(shù)”實現(xiàn)了全校學(xué)生開放選修，選修“電路與電子技術(shù)”的學(xué)生將涉及電氣信息工程類、經(jīng)濟(jì)管理類、安全工程應(yīng)用化工類、計算機(jī)科學(xué)類、數(shù)據(jù)科學(xué)及數(shù)字媒體類等專業(yè)。學(xué)生不同的專業(yè)背景對“電路與電子技術(shù)”課程教學(xué)將提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度需謹(jǐn)慎探討確定。

1.1 開放課程“電路與電子技術(shù)”學(xué)生跨專業(yè)分布情況

學(xué)校自2017級實行開放專業(yè)的探索發(fā)展，從圖1中我們看到兩個方面的變化。一方面，因每年學(xué)校開放專業(yè)數(shù)量增加，學(xué)生總量變化不大，因此選修物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生總?cè)藬?shù)減少。另一方面，對于選修開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生，其專業(yè)2017級主要分布在制藥工程、機(jī)械工程、計算機(jī)科學(xué)類、電氣工程及其自動化，2018級專業(yè)主要分布在計算機(jī)科學(xué)類、電氣工程及其自動化、自動化；2019級專業(yè)主要分布在能源與動力工程、機(jī)械工程、工商管理大類、計算機(jī)科學(xué)類；2020級專業(yè)主要分布在交通運(yùn)輸、自動化。

圖1 選修開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生人數(shù)及分布情況

1.2 開放課程“電路與電子技術(shù)”學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析

全校選修物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開放課程“電路與電子技術(shù)”的有電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、機(jī)械工程及其自動化、能源與動力工程、工業(yè)設(shè)計、安全工程、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、數(shù)據(jù)科學(xué)、數(shù)字媒體技術(shù)、電子商務(wù)等專業(yè)的學(xué)生。以2017級為例，15個專業(yè)共399人分成6個班級分別教學(xué)。在“電路與電子技術(shù)”教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)電氣工程及其自動化、機(jī)械工程其及其自動化、自動化、能源與動力工程等工科類專業(yè)學(xué)生對知識的掌握程度相對較好，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)等計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生對知識點的理解相對稍慢，而電子商務(wù)、國際貿(mào)易等經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)學(xué)生對電路知識的理解相對較難。鑒于此，我們必須對選修物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開放課程“電路與電子技術(shù)”的學(xué)生進(jìn)行基于專業(yè)大類的教育教學(xué)改革[4]。

2 開放課程“電路與電子技術(shù)”分層教學(xué)思路

2.1 調(diào)研實施具體做法

檢索寧夏回族自治區(qū)內(nèi)外不同層次院校“電路與電子技術(shù)”課程改革相關(guān)論文，借鑒其適應(yīng)我?？扇〉牟糠纸?jīng)驗[5-6]。對相關(guān)“電路與電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的資料進(jìn)行調(diào)研，通過分析比較，借鑒成功經(jīng)驗，形成初步開放的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)“電路與電子技術(shù)”教學(xué)改革思路。以寧夏理工學(xué)院2017級學(xué)生選擇開放物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)“電路與電子技術(shù)”課程為試點，向?qū)W生和專業(yè)教師做調(diào)查并分析、總結(jié)問卷結(jié)果。在教課過程中不斷分析觀察，總結(jié)可行性經(jīng)驗。最后對所有選修“電路與電子技術(shù)”課程的不同專業(yè)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容權(quán)衡，確定更為合適的授課體系和教授內(nèi)容。

2.2 基于專業(yè)大類分層教學(xué)改革目標(biāo)

開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程“電路與電子技術(shù)”進(jìn)行分層次培養(yǎng)，以期符合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)中對電路與電子技術(shù)人才的培養(yǎng)要求；研討開放物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程“電路與電子技術(shù)”分層次教學(xué)內(nèi)容，提高與選修學(xué)生的專業(yè)融合度；制定開放物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程“電路與電子技術(shù)”分層次教學(xué)大綱和教學(xué)日歷等教學(xué)基本材料，確保課堂教學(xué)組織過程流暢并且知識嚴(yán)謹(jǐn)有序。

2.3 開放課程“電路與電子技術(shù)”分層次教學(xué)模式

基于學(xué)生選修物聯(lián)網(wǎng)工程開放課程“電路與電子技術(shù)”的學(xué)生專業(yè)特點，將專業(yè)大類組合成電氣信息工程類、機(jī)械工業(yè)能源類、計算機(jī)科學(xué)類、安全化工制藥類、國際貿(mào)易商務(wù)類、數(shù)據(jù)與數(shù)字媒體類等。電氣信息工程類和機(jī)械工業(yè)能源類為“電路與電子技術(shù)”A層次教學(xué)；計算機(jī)科學(xué)類和安全化工制藥類為“電路與電子技術(shù)”B層次教學(xué)；國際貿(mào)易商務(wù)類和數(shù)據(jù)與數(shù)字媒體類為“電路與電子技術(shù)”C層次教學(xué)。具體見表1所列。

表1 選修開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開放課程“電路與電子技術(shù)”的分層教學(xué)表

同時，“電路與電子技術(shù)”開放課程面對全校學(xué)生開放選修，借鑒一些同層次學(xué)校的成熟經(jīng)驗做法，探索合適的分類架構(gòu)課程內(nèi)容框架和講授方式方法，需要我們共同思考課程融合專業(yè)學(xué)科的知識點重疊點群。

2.4 開放課程“電路與電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容整合

“電路與電子技術(shù)”課程主要涉及電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)等。不同的專業(yè)需求略有不同，對于開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，“電路與電子技術(shù)”開放課程的基礎(chǔ)性知識點，如電路的基本概念與基本定律、電路的基本分析方法、單相正弦交流電路、三相電路、三相異步電動機(jī)及其簡單控制、半導(dǎo)體二極管及整流電路、基本放大電路與集成運(yùn)算放大器等，對于理工科專業(yè)，如電氣信息工程類、機(jī)械工業(yè)能源類、計算機(jī)網(wǎng)工類及安全化工制藥類的學(xué)生而言屬于相對易學(xué)的內(nèi)容，但對于國際貿(mào)易電商類和數(shù)據(jù)與數(shù)字媒體類的學(xué)生而言可能屬于難學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中，我們重點考慮“電路與電子技術(shù)”課程與三種層次學(xué)生專業(yè)的匹配性。

2.4.1 “電路與電子技術(shù)”A層次教學(xué)目標(biāo)，突出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才

對于“電路與電子技術(shù)”A層次教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重在理解電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)上掌握其內(nèi)在的涵義。掌握電路的基本概念和定律，學(xué)會對電阻電路、動態(tài)電路和正弦電路進(jìn)行邏輯分析。對基本放大電路學(xué)會分析，了解負(fù)反饋放大電路、集成運(yùn)算放大電路、功率放大與直流電源工作過程。同時，積累數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識，分析集成邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器及時序邏輯電路。另外，了解脈沖波形及現(xiàn)代電子電路分析與設(shè)計技術(shù)。注重實用性、適度性兼創(chuàng)新性，將我?！半娐放c電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容與我校人才培養(yǎng)方案匹配，加強(qiáng)學(xué)生在就業(yè)崗位中對該門課程的知識應(yīng)用反饋，并實現(xiàn)循環(huán)螺旋上升。

2.4.2 “電路與電子技術(shù)”B層次教學(xué)目標(biāo)，培育科普專業(yè)教育人才

“電路與電子技術(shù)”B層次教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容注重在了解電路與電子技術(shù)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單應(yīng)用。知悉電路的基本概念和定律，了解電阻電路、動態(tài)電路和正弦電路相關(guān)知識。清楚基本放大電路工作過程，認(rèn)識負(fù)反饋放大電路、集成運(yùn)算放大電路、功率放大與直流電源工作電路。同時，牢記數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識，對集成邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器及時序邏輯電路進(jìn)行分類。教學(xué)內(nèi)容更合理、實用，可滿足科普人才教育目標(biāo)的基本要求，突出了地方高等教育的特點。

2.4.3 “電路與電子技術(shù)”C層次教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)通識專業(yè)教育人才

對于“電路與電子技術(shù)”C層次教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重了解基本概念知識。學(xué)完該門課程后，了解電路基礎(chǔ)、模擬電路及數(shù)字電路的主要內(nèi)容。

2.5 “電路與電子技術(shù)”教學(xué)技術(shù)與方法

2.5.1 “云班課”“嘉課堂”等智慧教學(xué)軟件

利用“云班課”[7]“雨課堂”[8]“嘉課堂”等智慧教學(xué)軟件進(jìn)行實時課堂測試與調(diào)查討論，豐富課程的教育教學(xué)組織形式。課外時間可以隨機(jī)推送課程相關(guān)圖片、音視頻及鏈接數(shù)字資源等。

2.5.2 教學(xué)評價方式

在繼承傳統(tǒng)的評價基礎(chǔ)上設(shè)計一些創(chuàng)新型測試題型等。同時，將專業(yè)課程思政元素[9]滲透在不同類型的考核試題上。

3 教學(xué)效果試驗分析

3.1 教師教學(xué)情況

在“電路與電子技術(shù)”教育教學(xué)過程中，教師采用詞云圖、知識圖譜或思維導(dǎo)圖等不同形式的教學(xué)技術(shù)小程序進(jìn)行單元知識點總結(jié)，此舉有利于不同專業(yè)背景學(xué)生對所教授知識的整體化理解。同時，教師對所講授的知識進(jìn)行測評，對電路的基本知識、單相正弦交流電路、半導(dǎo)體二極管、基本放大電路等知識單元設(shè)計章節(jié)測試題。教師通過章節(jié)測試題的完成情況對學(xué)生進(jìn)行分析，了解學(xué)生對知識的掌握情況。

3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)情況

通過“電路與電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生從理論上對電路的基本概念與基本定律、電路的基本分析方法、單相正弦交流電路與半導(dǎo)體二極管及整流電路章節(jié)掌握較好。在實踐過程中，選修開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生對電阻、電容、二極管、三極管等基本元器件實物做到識別分類，了解整流電路、放大電路、穩(wěn)壓電路等電路的運(yùn)行原理。

3.3 學(xué)生成績分析

我們選取選修開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生中電氣工程及其自動化、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)這兩個專業(yè)學(xué)生開放課程“電路與電子技術(shù)”的成績。一方面，從平均分看，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的“電路與電子技術(shù)”課程平均分為68.92分，電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的平均分為69.6分，電氣工程及其自動化專業(yè)比計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的平均分高0.7分，電氣工程及其自動化專業(yè)比計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的平均分高，原因在于專業(yè)特色在“電路與電子技術(shù)”課程方面更有優(yōu)勢。另一方面，我們將“電路與電子技術(shù)”課程成績按照不同分?jǐn)?shù)段進(jìn)行人數(shù)統(tǒng)計，具體見表2所列。大部分學(xué)生成績分布在60～70分的分?jǐn)?shù)段，60分以下與90分以上學(xué)生人數(shù)較少。因課程成績合格分?jǐn)?shù)線為60分，所以基本呈現(xiàn)正態(tài)分布趨勢，如圖2所示。

圖2 “電路與電子技術(shù)”學(xué)生成績分布

表2 “電路與電子技術(shù)”成績分布（部分）

4 結(jié) 語

對我校物聯(lián)網(wǎng)工程開放課程“電路與電子技術(shù)”，針對選修學(xué)生不同專業(yè)特點進(jìn)行大類分層次教學(xué)改革，可以使不同類型的學(xué)生接受合適的教學(xué)。我們探索不同層次的教學(xué)大綱及教學(xué)日歷、電子課堂教案等教學(xué)文件，期望在此過程中提高教師的教育教學(xué)研究水平。同時，我們探索開放物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)“電路與電子技術(shù)”課程分層次教學(xué)改革，為其他專業(yè)開放課程[10]提供可借鑒的經(jīng)驗。

我校開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)更突出人才培養(yǎng)的適應(yīng)性和應(yīng)用性，及學(xué)生專業(yè)能力和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，使我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開放課程“電路與電子技術(shù)”教學(xué)既能滿足不同專業(yè)對“電路與電子技術(shù)”課程知識的需求，又能滿足我校人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)期望。開放物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“電路與電子技術(shù)”課程教學(xué)體系構(gòu)建，適合目前我校試行開放專業(yè)發(fā)展趨勢要求，更符合地方類學(xué)校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展特色的要求。