新工科背景下電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新

沈志娟，曹一青，王 彬

（1.莆田學(xué)院機(jī)電與信息工程學(xué)院，福建，莆田 351100；2.新能源裝備檢測福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 莆田 351100；3.福建省激光精密加工工程技術(shù)研究中心，福建 莆田 351100）

0 引言

電類實(shí)驗(yàn)是面向高等工科院校電類專業(yè)開設(shè)的一系列課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段和必要途徑。2017 年新工科理念的提出是為了主動應(yīng)對新一輪產(chǎn)業(yè)革命與科技變革的重要舉措。與傳統(tǒng)工科人才相比，“新工科”人才不僅需要具有較高的工程素養(yǎng)，還需具備較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和國際競爭力，兼具良好的人文素養(yǎng)和工程倫理[1-2]，然而，優(yōu)秀的工程人才不能缺少先進(jìn)的思想政治素養(yǎng)和尊重勞動、熱愛勞動的崇高精神。從“一流大學(xué)”和“一流學(xué)科”到“一流學(xué)院”和“一流專業(yè)”，再到“教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見”，教育的焦點(diǎn)已經(jīng)落到了課程層面。同時(shí)，電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程具有涉及基礎(chǔ)知識點(diǎn)較多且實(shí)踐性較強(qiáng)等特點(diǎn)，這將給該類課程改革帶來一定的困難。但是隨著教育信息化發(fā)展為教育領(lǐng)域帶來了新的活力，具有更豐富的學(xué)習(xí)資源和更個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式[3]。因此，本文將對電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式、課程教學(xué)內(nèi)容及資源、教學(xué)組織和實(shí)施及考核機(jī)制等多個(gè)方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生獨(dú)立解決和分析問題、創(chuàng)新及實(shí)踐動手等能力，這對提升該類課程教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。

1 電類實(shí)驗(yàn)課程問題解析

隨著莆田學(xué)院新工科專業(yè)的批量招生及新工科背景下對人才提出的新的要求，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足當(dāng)前電類專業(yè)發(fā)展的需求。對標(biāo)新工科人才需求，目前電類實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容等多個(gè)方面存在諸多問題，具體如下。

（1）教學(xué)模式、教學(xué)方法過于單一，形式基本是教師講、學(xué)生聽，教師演示、學(xué)生模仿，缺乏挑戰(zhàn)性，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性差、學(xué)習(xí)興趣不夠濃厚。

（2）教學(xué)內(nèi)容過于傳統(tǒng)，教學(xué)時(shí)間及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，導(dǎo)致以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏探索及創(chuàng)新環(huán)境，缺乏教師和學(xué)生共同努力才能達(dá)到目標(biāo)的學(xué)習(xí)過程。

（3）課程中以實(shí)驗(yàn)報(bào)告及期末考核為主的評價(jià)考核機(jī)制過于單一，不夠科學(xué)完善，不能適應(yīng)新時(shí)期創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。

（4）課堂講解時(shí)間受限的情況下，存在課程思政教育內(nèi)容不夠豐富，融入不夠自然，勞動教育不夠廣泛，需要更好的實(shí)現(xiàn)課程思政元素、勞動教育與專業(yè)知識和技能訓(xùn)練的交互融合。

2 課程教學(xué)及考核改革思路

教育信息化發(fā)展為教育領(lǐng)域帶來了新的活力，MOOC、愛課程等教學(xué)平臺的發(fā)展，跨越了時(shí)空限制，帶來了更豐富的學(xué)習(xí)資源和更個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式，豐富的學(xué)習(xí)資源幫助學(xué)生掌握更多的知識，拓寬了學(xué)生的視野，線上教育不可替代人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、文化傳承、情感交流等大學(xué)的功能，特別是針對實(shí)驗(yàn)類型的課程，純粹的線上教學(xué)具有明顯的缺陷，學(xué)生實(shí)踐能力等諸多方面無法得到更好的鍛煉，因此，電類實(shí)驗(yàn)課程選擇中國大學(xué)MOOC 平臺基于異步SPOC 進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)[4]。為了使現(xiàn)思政元素、勞動教育與專業(yè)知識和技能訓(xùn)練高度融合，課程需要構(gòu)建，基于專業(yè)教育、思政教育、勞動教育“三位一體”育人模式，同時(shí)結(jié)合Multisim 仿真與遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，可以不受實(shí)驗(yàn)設(shè)備的約束及課堂時(shí)間的影響，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高課程“兩性一度”，具體的做法如下。

（1）線上線下混合式教學(xué)方式：混合式教學(xué)設(shè)計(jì)“以學(xué)生為中心”，基于成果導(dǎo)向教育（OBE）理念及加里鮑里奇有效教學(xué)理論，按照教學(xué)內(nèi)容的難易程度、實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的方式，合理安排線上教學(xué)及線下實(shí)踐課時(shí)。課程安排具體的線上教學(xué)內(nèi)容，包含線上預(yù)習(xí)與線上課堂兩部分。對需要進(jìn)行線下實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)線上預(yù)習(xí)內(nèi)容，例如，晶體管放大電路實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟多、線路比較復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)原理內(nèi)容講解需要時(shí)間較長，我們拍攝實(shí)驗(yàn)原理講解、實(shí)驗(yàn)步驟講解等視頻，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，并有效節(jié)約課堂時(shí)間，給學(xué)生更多實(shí)踐的機(jī)會。針對類似適合仿真實(shí)驗(yàn)及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的適合線上教學(xué)內(nèi)容，例如集成運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)等，做好原理講解、操作指導(dǎo)等線上視頻指導(dǎo)，讓學(xué)生自學(xué)并自行完成實(shí)驗(yàn)。為了確保線上、線下教學(xué)有效融合，線上設(shè)計(jì)了測試、作業(yè)、討論等方式檢驗(yàn)線上學(xué)習(xí)效果，并進(jìn)行知識強(qiáng)化，同時(shí)線下課堂中還設(shè)計(jì)了課堂測試、小組式助教、翻轉(zhuǎn)課堂、重難點(diǎn)講評、實(shí)踐強(qiáng)化等多種方式來確保教學(xué)效果，教學(xué)過程充分挖掘腦力勞動及體力勞動內(nèi)容，利用線上線下的教學(xué)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)課堂講解、QQ 互動、開設(shè)MOOC 育人板塊等方式，將思政教育及勞動教育融入整個(gè)課堂，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)定的知識及能力目標(biāo)、思政及勞動教育目標(biāo)，及時(shí)收集教學(xué)反饋，不斷進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化[5]。

（2）豐富及改進(jìn)課程教學(xué)內(nèi)容：引用國家精品課程的同時(shí)結(jié)合本校學(xué)情對課程內(nèi)容進(jìn)行改革，對國家精品課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選，增加方波三角波發(fā)生器等設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及人才培養(yǎng)要求進(jìn)行難度及數(shù)據(jù)的調(diào)整，同時(shí)團(tuán)隊(duì)補(bǔ)充拍攝例如晶體管放大電路、集成穩(wěn)壓器實(shí)驗(yàn)等部分實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻，即汲取了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，又適用本校學(xué)生，課程內(nèi)容兼具優(yōu)質(zhì)性與適用性。教學(xué)過程充分挖掘課程內(nèi)容中的思政教育元素并且引用國家精品課程中的思政教育內(nèi)容及方法，保留原有的課堂育人的借助線上平臺設(shè)置育人模塊，同時(shí)在線上互動中增加育人內(nèi)容，拓寬育人渠道，實(shí)現(xiàn)全過程思政育人。實(shí)驗(yàn)課天生具備勞動教育的優(yōu)勢，充分挖掘勞動育人元素，讓學(xué)生通過整理實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備檢查及報(bào)修、小組式助教等方式融入勞動教育。充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，提高學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生綜合能力，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)定的知識及能力目標(biāo)、思政及勞動教育目標(biāo)[6-9]。

（3）豐富課程教學(xué)資源：四大資源板塊包含了線上資源建設(shè)、智慧課堂建設(shè)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及線下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。線上資源建設(shè)及智慧課堂的建設(shè)主要是成異步SPOC 的建設(shè)并在智慧課堂進(jìn)行備課，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)保證線上學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，同時(shí)設(shè)計(jì)課堂互動等環(huán)節(jié)，即保障課程內(nèi)容的完整性及創(chuàng)新性，同時(shí)又能確保線上線下教學(xué)的良好銜接，讓學(xué)生充分利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，提升學(xué)生自學(xué)能力，拓寬學(xué)生視野，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。建立遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室室，學(xué)生遠(yuǎn)程線上通過軟件控制實(shí)驗(yàn)參數(shù)，通過虛擬儀器及攝像頭觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，解決了實(shí)驗(yàn)時(shí)間的問題，同時(shí)結(jié)合Multisim 仿真，有效的彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，方便進(jìn)行設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)探索及翻轉(zhuǎn)課堂的開展。線下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中除專人維護(hù)管理外，還設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障登記系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障登記系統(tǒng)是給全部設(shè)備做好編號并張貼報(bào)修二維碼，讓學(xué)生現(xiàn)場隨時(shí)掃碼報(bào)修，管理員實(shí)時(shí)接收故障信息，提高維修效率、保障設(shè)備良好運(yùn)行的同時(shí)提升學(xué)生故障識別及描述等能力；團(tuán)隊(duì)自建實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交系統(tǒng)，提升教學(xué)效率的同時(shí)，方便數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。四大資源板塊共同運(yùn)行，充分保障“三位一體”育人模式的順利進(jìn)行，對學(xué)生的綜合能力提升起到重要作用[10]。

（4）教學(xué)組織及實(shí)施改革：根據(jù)人培方案、課程大綱、學(xué)情分析等設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)而根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇合適的教學(xué)思想、教學(xué)策略、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源，并對整個(gè)課程及單獨(dú)章節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)以應(yīng)用為目的，按照“必須”“夠用”“創(chuàng)新”的原則組織教學(xué)設(shè)計(jì)，輔助Multisim 仿真、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室、翻轉(zhuǎn)課堂和小組式助教的方式來提高課程深度及內(nèi)容廣度。把適合進(jìn)行線上仿真及其他需要進(jìn)行預(yù)習(xí)的內(nèi)容設(shè)置為線上教學(xué)，采用線上支持的線下教學(xué)，線下教學(xué)圍繞學(xué)習(xí)效果來開展教學(xué)活動，通過多種方式進(jìn)行師生、生生互動，并及時(shí)進(jìn)行教學(xué)總結(jié)、教學(xué)反思，持續(xù)進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)[11]。

整體教學(xué)設(shè)計(jì)課前重在督促，教師及學(xué)生進(jìn)行線上預(yù)習(xí)及問題收集；課中注重互動，通過課堂測試、探究式學(xué)習(xí)、實(shí)踐驗(yàn)證等方式進(jìn)行知識鞏固；課后重在反思，利用現(xiàn)代化信息手段進(jìn)行自學(xué)、作業(yè)訓(xùn)練、反思總結(jié)等方式實(shí)現(xiàn)拓展提高。課程教學(xué)及實(shí)施過程中特別注重課程思政、三創(chuàng)教育、勞動教育、企業(yè)思維的培養(yǎng)等，通過線上育人環(huán)節(jié)、討論、QQ 互動及課堂講解諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行育人元素的融入，通過小組式助教、探究學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)室整理等勞動教育以及實(shí)驗(yàn)室5S 要求、頭腦風(fēng)暴等企業(yè)化管理模式實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[12]。

（5）啟發(fā)創(chuàng)新、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力：分階段訓(xùn)練學(xué)生相關(guān)能力，充分利用遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室、Multisim 仿真、MOOC 線上資源等拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生學(xué)會自學(xué)的同時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，通過訓(xùn)練實(shí)踐、強(qiáng)化綜合、啟發(fā)創(chuàng)新3 個(gè)階段，鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)開放實(shí)驗(yàn)室、申請大創(chuàng)項(xiàng)目、參加競賽、參與科研團(tuán)隊(duì)等。在課程教學(xué)的后期設(shè)計(jì)競賽環(huán)節(jié)，以翻轉(zhuǎn)課堂的方式組織課內(nèi)競賽，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)助能力、創(chuàng)新能力等競賽相關(guān)能力；課內(nèi)競賽挑選部分作品進(jìn)行進(jìn)一步完善，參加科技節(jié)比賽、大學(xué)生電子競賽、光電競賽等專業(yè)相關(guān)競賽，申報(bào)大創(chuàng)項(xiàng)目、引導(dǎo)學(xué)生參與科研團(tuán)隊(duì)等，進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)踐能力等專業(yè)技能，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（6）考核方式改進(jìn)：避免采用以往的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及期末專業(yè)技能考核為主的考核方式，結(jié)合線上平臺的統(tǒng)計(jì)能力及學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的記錄能力，在課程考核過程中注重綜合過程與結(jié)果、知識掌握程度及學(xué)生獨(dú)立思考、創(chuàng)新及動手能力等多方面考核，并提升過程考核的次數(shù)，考核內(nèi)容多樣化，最終形成全程可測的多元評價(jià)方式。

3 結(jié)語

結(jié)合目前新工科建設(shè)背景下對人才培養(yǎng)的需求，給電類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)提出了更好的要求。針對該門課程具有理論內(nèi)容多且實(shí)踐性等特點(diǎn)，對課程教學(xué)方法進(jìn)行了創(chuàng)新改革，豐富了課程教學(xué)內(nèi)容及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，改進(jìn)了課程考核評價(jià)方式，注重了學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)踐能力、創(chuàng)新及動手能力等方面的培養(yǎng)。通過上述對課程教學(xué)改革，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐動手及知識應(yīng)用等方面能力，能取得更好的教學(xué)效果，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值；在問卷調(diào)查中，學(xué)生對改革后課程的認(rèn)可度在93.8%左右，學(xué)校及同行教學(xué)效果評價(jià)均為優(yōu)，對課程的教學(xué)效果、課堂組織、儀容儀表、授課內(nèi)容、思政教育及勞動教育融入方式等方面都給予了肯定；涉及的課程也取得了一定的教學(xué)改革成果，例如“電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”“模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程均已獲省級一流課程認(rèn)定，相關(guān)課程案例入選第十二屆全國教師教育教學(xué)信息化交流活動創(chuàng)新作品。