模擬電子技術(shù)課程智慧課堂教學(xué)改革與實踐*

李 勇 許會芳

（安徽科技學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030）

模擬電子技術(shù)是高校電子類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。近年來，國內(nèi)許多高校在積極開展專業(yè)認(rèn)證和國家級一流課程建設(shè)，傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)模式需要改進(jìn)，國內(nèi)高校對模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)模式[1]、內(nèi)容[2]、方法[3]、手段[4]、評價[5]以及課程思政元素融入[6]等方面進(jìn)行了研究，取得了許多成果。筆者所在學(xué)校的模擬電子技術(shù)課程組為了落實“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的專業(yè)認(rèn)證理念，執(zhí)行一流課程“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行了相關(guān)改革，堅持立德樹人，采用“三段十步”智慧課堂教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，融合課內(nèi)、課外、網(wǎng)絡(luò)三個課堂，以“器件—電路—應(yīng)用”為主線，主要講授模擬信號的放大、產(chǎn)生、變換、處理及電源電路的組成、工作原理與分析方法，教學(xué)“弱化分立器件，強化集成應(yīng)用”，使學(xué)生獲取電子技術(shù)前沿知識，拓寬學(xué)生知識視野，利用智慧教學(xué)軟件分析課前、課中、課后各個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對準(zhǔn)薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)施教，提高教學(xué)質(zhì)量。

一、傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)存在的不足

傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)存在以下不足。一是教學(xué)方法比較單一。模擬電子技術(shù)課程具有課程內(nèi)容多、難度大、概念抽象、原理復(fù)雜等特點，使用傳統(tǒng)的講授方法，部分學(xué)生對知識的理解不夠透徹，難以提高教學(xué)質(zhì)量。課程組將現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)融合，突出體驗式教學(xué)的主旨，同時采用探究式、問題式和案例式等教學(xué)法，解決教學(xué)方法單一的問題。二是課程網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺建設(shè)不夠完善。課程組利用互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建智慧課堂教學(xué)新模式，開辟網(wǎng)絡(luò)課堂，建立網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)新環(huán)境，突破傳統(tǒng)課堂的時空限制，實現(xiàn)從課堂內(nèi)向課堂外延伸，從教室內(nèi)向教室外拓展。三是傳統(tǒng)教學(xué)存在重理論學(xué)習(xí)、輕實踐應(yīng)用的現(xiàn)象。模擬電子技術(shù)課程的實踐性很強，課程組積極開辟第二課堂將理論與實踐深度融合，重點加強實踐教學(xué)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計和仿真實驗，積極參加電子設(shè)計大賽和創(chuàng)業(yè)項目，解決實踐中的難題，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

二、模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革的方式

（一） 創(chuàng)新教學(xué)理念

教學(xué)理念是教師教學(xué)的指南，對教師教學(xué)行為有指導(dǎo)作用。為解決教學(xué)“痛點”問題，課程組提出“教而不僵，學(xué)在精髓，用在靈活，重在創(chuàng)新”的教學(xué)理念。教師注重課程設(shè)置的科學(xué)性與合理性、教學(xué)方法和教學(xué)手段的靈活性與多樣性、教學(xué)內(nèi)容的新穎性與實用性；強調(diào)學(xué)生接受模擬電子技術(shù)知識的思辨性和選擇性，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和創(chuàng)新能力；做到學(xué)以致用，服務(wù)社會；將知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)、工匠精神和社會責(zé)任感。這一理念從教學(xué)規(guī)律出發(fā)，構(gòu)成了集“教、學(xué)、用”于一體的有效教學(xué)鏈，課程組秉承這一理念將模擬電子技術(shù)課程教學(xué)從單純的知識傳授向知識與技能并重轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和工匠精神，實現(xiàn)了專業(yè)教育與思政教育的融合，落實了立德樹人根本任務(wù)。

（二） 制定教學(xué)目標(biāo)

課程組根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對大二年級學(xué)生的基礎(chǔ)理論和工程實踐能力情況，制定涵蓋了知識、能力和素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)。

知識目標(biāo)：掌握模擬信號的放大、產(chǎn)生、變換、處理及電源電路的工作原理、分析與設(shè)計方法；掌握模擬電路現(xiàn)代仿真軟件使用方法；了解前沿知識，掌握使用新器件進(jìn)行現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的方法。

能力目標(biāo)：具有利用模擬電子知識與仿真軟件進(jìn)行電路分析、電路設(shè)計以及故障排除的能力；具備解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維；具有現(xiàn)代模擬電子系統(tǒng)設(shè)計能力。

素質(zhì)目標(biāo)：提升學(xué)生溝通交流、團(tuán)隊合作的能力；培養(yǎng)學(xué)生運用矛盾論和實踐論解決模擬電路問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的大國工匠精神和科技報國的情懷。

（三） 加強課程教學(xué)資源建設(shè)

人才培養(yǎng)要依靠專業(yè)課程，高質(zhì)量的課程是培養(yǎng)高質(zhì)量人才的重要保障[7]，課程教學(xué)資源建設(shè)對優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量十分重要。為了拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道，提升學(xué)習(xí)成效，達(dá)成課程目標(biāo)，課程組建設(shè)了豐富的課程教學(xué)資源。一是網(wǎng)絡(luò)資源。在學(xué)習(xí)通平臺建立課程資源庫，包括課程簡介、教學(xué)團(tuán)隊、教學(xué)設(shè)計、課程教案、教學(xué)課件、教學(xué)視頻和動畫、試題庫、配套習(xí)題、科普讀物、學(xué)科前沿等10 個方面的內(nèi)容。另外，還建立課程網(wǎng)站，實現(xiàn)教學(xué)資源共享。近年來，學(xué)習(xí)通平臺共有56 132 人次參加學(xué)習(xí)，提交作業(yè)3 570 份，并開展分組學(xué)習(xí)、討論交流等活動，有力地推動了課程建設(shè)。二是案例資源。課程配套設(shè)計基本電路案例56 個、電子競賽案例23 個、實際工程案例12 個，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力。另外，還建立課程思政案例23 個。三是視頻動畫資源。自制課程教學(xué)視頻21 個、動畫59個、仿真電路102 個，引用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻55 個，供學(xué)生網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)。四是教材資源。課程團(tuán)隊出版了國家級規(guī)劃教材“模擬電子技術(shù)”，并被30 多所高校用作教材和參考書。為了提高教學(xué)資源的質(zhì)量和工程實用價值，課程組邀請了在電子企業(yè)工程師、電子設(shè)計大賽中取得優(yōu)異成績的學(xué)生一起參與資源庫建設(shè)，并定期對課程資源庫進(jìn)行更新。

（四） 精挑課程教學(xué)內(nèi)容并組織實施

1.教學(xué)內(nèi)容方面

根據(jù)課程教學(xué)體系，課程組進(jìn)行模塊化教學(xué)，將整門課程分成基礎(chǔ)知識模塊、實踐應(yīng)用模塊、能力拓展模塊（如下頁圖1 所示）?；A(chǔ)知識模塊包括半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運算放大電路等，以“器件—電路—應(yīng)用”為主線，以“兼顧分立，面向集成”來組織教學(xué)內(nèi)容，采用理論闡述、案例評析、模擬仿真、實踐探索等教學(xué)手段幫助學(xué)生掌握所學(xué)內(nèi)容。實踐應(yīng)用模塊以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為目的，主要包括驗證性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、課程設(shè)計和創(chuàng)業(yè)項目等實踐活動。能力拓展模塊以電子設(shè)計大賽為抓手，以課程實踐為載體，以“四個一”為操作手段，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

圖1 模擬電子技術(shù)課程教學(xué)模塊示意圖

2.教學(xué)舉措方面

堅持“課內(nèi)、課外、網(wǎng)絡(luò)”三個課堂相結(jié)合。第一課堂是指室內(nèi)課堂，強調(diào)理論學(xué)習(xí)，在教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。第一節(jié)課布置電路設(shè)計和課外閱讀的任務(wù)，根據(jù)模擬電子技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容不斷補充完善，期末遞交電路設(shè)計報告和讀書筆記。第二課堂是指課外實踐課堂，主要通過課程設(shè)計、電子設(shè)計大賽和大創(chuàng)項目，提高學(xué)生的動手能力。第二課堂采用“體驗式教學(xué)法”，讓學(xué)生通過課程設(shè)計、電子設(shè)計比賽和大創(chuàng)項目，有所思、有所感、有所悟。第三課堂是指網(wǎng)絡(luò)課堂，強調(diào)自主學(xué)習(xí)，充分利用學(xué)習(xí)通平臺豐富課程資源，將配套案例、習(xí)題、課件、視頻、動畫等資源融入課堂之中，將校內(nèi)校外、課內(nèi)課外有機結(jié)合。

3.教學(xué)活動方面

課程組利用學(xué)習(xí)通平臺和現(xiàn)代信息技術(shù)，按“三段十步”智慧課堂教學(xué)模式實施教學(xué)。

課前（第一段）：教師將模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容按學(xué)生認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行分解，在學(xué)習(xí)通平臺上設(shè)置任務(wù)點，進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)習(xí)測評，根據(jù)測評結(jié)果做教學(xué)設(shè)計。

一是學(xué)情分析、分類診斷?；趯W(xué)習(xí)通平臺學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對班級學(xué)情進(jìn)行深入分析，將學(xué)生進(jìn)行分類，診斷不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和基礎(chǔ)知識掌握情況。二是自主預(yù)習(xí)、測評反饋。學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺自主學(xué)習(xí)教師推送課件、視頻、動畫、習(xí)題等資料，完成網(wǎng)上測試題，反饋自主學(xué)習(xí)效果。三是以學(xué)定教、分層設(shè)計。教師根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和測評結(jié)果，進(jìn)行分層式教學(xué)設(shè)計，制訂教學(xué)方案，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。

課中（第二段）：根據(jù)課前學(xué)生掌握情況，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)和加工，開展分層式教學(xué)，實現(xiàn)精準(zhǔn)施教。

一是情境創(chuàng)設(shè)、多樣導(dǎo)入。教師根據(jù)模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，用實際模擬電路問題或工程案例引入新課，運用選人、搶答、主題討論等形式加強師生互動，提高學(xué)生的參與度，讓課堂活起來。二是內(nèi)容分層、分組討論。以“共射放大電路失真”為例，讓學(xué)生通過仿真實驗分組討論失真產(chǎn)生的原因，總結(jié)相關(guān)處理方法，提高學(xué)生溝通交流、團(tuán)隊合作的能力。三是實時測評、即時反饋。針對學(xué)習(xí)內(nèi)容及時開展師生之間、生生之間的多樣化測評，運用提問、搶答、投票、評分等方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生持續(xù)學(xué)習(xí)動力。四是數(shù)據(jù)分析、精準(zhǔn)施教。匯集各環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，找準(zhǔn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)施教。例如，數(shù)據(jù)顯示學(xué)生對共射放大電路集成應(yīng)用的理解不夠透徹，教師增設(shè)實例——在F007 集成運放中找共射放大電路，分析工作原理，計算性能參數(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的識圖能力。

課后（第三段）：教師及時布置課后作業(yè)和測試題，開展個性化輔導(dǎo)，進(jìn)行多元化評價與反饋，發(fā)布電路設(shè)計與工程應(yīng)用案例大作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的高階能力。

一是課后大作業(yè)，拓展提升。通過過程性測試和課后大作業(yè)，鞏固所學(xué)知識，提升學(xué)生解決復(fù)雜模擬電子技術(shù)問題能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。二是視頻推送，個性輔導(dǎo)。針對學(xué)生作業(yè)中共性問題，課程組錄制小視頻，進(jìn)行針對性的推送，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的困難，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。三是多元評價，立體反饋。對學(xué)生學(xué)習(xí)成效進(jìn)行多元化評價與立體反饋，促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)成績、綜合素質(zhì)和個性特長的進(jìn)一步提高和發(fā)展。

4.教學(xué)方法與手段方面

突出“體驗式”教學(xué)法主線，同時采用案例教學(xué)法、問題式教學(xué)法、探究式教學(xué)法和討論式教學(xué)法等，要求每個學(xué)生設(shè)計一個電路、做出一個實物、撰寫一份報告、參加一次電子設(shè)計創(chuàng)新大賽或一項創(chuàng)業(yè)項目，培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力、溝通交流能力、團(tuán)隊合作能力、創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜模擬電子技術(shù)工程問題能力。

5.教學(xué)考核方面

采用多元評價方法，從知識、能力和素質(zhì)三個方面進(jìn)行考核，有效衡量學(xué)生能力達(dá)成情況。教師根據(jù)教學(xué)大綱中課程各環(huán)節(jié)考核/評價細(xì)則，通過課堂中簽到、選人、搶答、主題討論等各環(huán)節(jié)和網(wǎng)上視頻學(xué)習(xí)、章節(jié)測驗、練習(xí)、作業(yè)、考試等學(xué)習(xí)活動，強化了過程性考核，改變傳統(tǒng)的評價方式。

三、模擬電子技術(shù)課程改革成效與評價

（一） 課程成績

課程成績評定由6 個部分組成：線上學(xué)習(xí)占7%、“課堂互動+ 分組討論”占10%、實驗占15%、“平時作業(yè)+大作業(yè)”占8%、線上章節(jié)測驗占10%、期末考試占50%。對比光電信息科學(xué)與工程專業(yè)2018 級和2019 級學(xué)生的模擬電子技術(shù)課程考核成績（如圖2 所示），顯示該課程采用智慧課堂教學(xué)后，2019 級學(xué)生各個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)成績比2018 級有了提高，“線上學(xué)習(xí)”的成績達(dá)到85.8分，比2018 級高出3.5 分；“課堂互動+分組討論”成績85.4 分，比2018 級高出6.9 分；實驗成績提高了2.3 分，達(dá)到81.9 分；平時作業(yè)和大作業(yè)成績提高了2.2 分，達(dá)到82.4 分；線上章節(jié)測驗成績提高了4.6 分，達(dá)到85.4 分；總成績提高了3.7分，達(dá)到76.4 分。

圖2 模擬電子技術(shù)課程考核成績對比圖

（二） 改革成效

模擬電子技術(shù)課程采用智慧課堂教學(xué)后，課堂教學(xué)氣氛比較活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到提升，創(chuàng)新應(yīng)用能力增強。近年來，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生參加學(xué)科競賽獲國家級和省級獎項58 項；獲批國家級和省級大創(chuàng)項目46 項。課程組教師的教研水平快速提升，編寫了國家級規(guī)劃教材《模擬電子技術(shù)》；課程組成員承擔(dān)國家級質(zhì)量工程項目2 項、省部級質(zhì)量工程項目19 項、獲省級教學(xué)成果獎8 項，其中一等獎2 項，發(fā)表教研論文17 篇，參加國家級和省級教學(xué)競賽分別獲二等獎和一等獎各1 項，1 人被評為省級教學(xué)名師，2 人被評為省級教壇新秀，1 人被評為校級教學(xué)名師；模擬電子技術(shù)課程現(xiàn)被評為省級智慧課堂、省級示范課程、省級線下一流課程和校級課程思政示范課程。

（三） 教學(xué)評價

教學(xué)評價是依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)過程和教學(xué)結(jié)果進(jìn)行價值判斷，并為教學(xué)決策服務(wù)的活動，是對教學(xué)活動現(xiàn)實的或潛在的價值作出判斷的過程，在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮著重要的作用。國內(nèi)學(xué)者作了相關(guān)研究，如王瑾等[8]提出了共建式大學(xué)課堂教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)；趙磊磊等[9]研究了教學(xué)評價智能化轉(zhuǎn)型。一是學(xué)生評教。學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺上的評價和學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)的評教結(jié)果反映課堂教學(xué)效果良好，課程問卷調(diào)查結(jié)果顯示：98%的學(xué)生認(rèn)為課程能“激發(fā)主動學(xué)習(xí)”“提升工程實踐能力”“提高綜合素質(zhì)”；97%的學(xué)生認(rèn)為課程評價方法全面、有效。二是學(xué)校督導(dǎo)評教。課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，將思政教育與專業(yè)教育進(jìn)行了有效融合，課堂教學(xué)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、思考，課堂氣氛比較活躍；課堂教學(xué)充滿正能量，注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，教師的智慧教學(xué)手段使用嫻熟，教學(xué)效果良好，學(xué)生評價比較高。近年來，學(xué)校督導(dǎo)對模擬電子技術(shù)課程的評教結(jié)果是“優(yōu)秀”等級。三是校外專家評價。有關(guān)專家對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革的經(jīng)驗和成果的評價：課程教學(xué)資源豐富，按照新工科要求，增加了工程案例分析，有機融入課程思政，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，建立多元化評價，強化過程性考核，提升了學(xué)習(xí)效果，具有一定的推廣價值。

四、模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革的特色

在模擬電子技術(shù)智慧課堂教學(xué)實踐過程中有機融入思政元素，從“教室第一課堂”制轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸嗾n堂”制，教學(xué)由傳統(tǒng)方式轉(zhuǎn)換為“智慧課堂”，建立了智慧課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫，充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)等手段，把學(xué)習(xí)資源立體化、平臺化、多視角地展示給學(xué)生，打破時空限制，讓學(xué)生充分利用豐富的教學(xué)資源，開拓學(xué)生的視野，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，實現(xiàn)了教學(xué)資源共享，形成了“課內(nèi)、課外、網(wǎng)絡(luò)”三個課堂相結(jié)合的課程教學(xué)特色。

一是基于OBE 理念，采用“三段十步”智慧課堂教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量。課程組利用豐富的線上線下課程教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)實施，分析課前、課中、課后各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，找準(zhǔn)薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)施教，提高教學(xué)效率，保障課程目標(biāo)達(dá)成。

二是重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，突出工程實踐應(yīng)用，有機融入課程思政。以“器件—電路—應(yīng)用”為主線，“弱化分立器件，強化集成應(yīng)用”，以模擬電子技術(shù)新技術(shù)、工程實際案例更新課程內(nèi)容，增設(shè)新型納米器件、新型集成電路的應(yīng)用等。開發(fā)課程思政教學(xué)案例庫，實現(xiàn)專業(yè)教育與思政教育融合發(fā)展。

三是教學(xué)以學(xué)生為中心，改變傳統(tǒng)，采用的方法多樣。針對不同知識模塊，采用不同教學(xué)方法，強化現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)過程的深度融合，利用學(xué)習(xí)通平臺，組織學(xué)生個性化學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)，強化課堂教學(xué)師生互動、生生互動環(huán)節(jié)，改變過去單一講授的方法，最終讓學(xué)生“樂學(xué)、會學(xué)、學(xué)會”，促進(jìn)課程學(xué)習(xí)效果的提升。

五、結(jié)語

“模擬電子技術(shù)”智慧課堂教學(xué)通過改革，創(chuàng)新教育教學(xué)理念，加強課程教學(xué)資源建設(shè)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，按“三段十步”智慧課堂教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)實施，解決了教學(xué)中的“痛點”問題，提高了教學(xué)質(zhì)量，改革成效得到了專家、學(xué)校督導(dǎo)和學(xué)生的肯定，對照國家一流課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，該課程在今后的教學(xué)過程中有以下幾個方面需要改進(jìn)。一是進(jìn)一步豐富課程的網(wǎng)絡(luò)資源，將“課內(nèi)”“課外”“網(wǎng)絡(luò)”三個課堂深度融合，實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。二是進(jìn)一步將專業(yè)教育、思政教育、專創(chuàng)教育有機融合，強化學(xué)生對于復(fù)雜工程實踐能力的培養(yǎng)。三是利用多種教學(xué)平臺進(jìn)一步完善基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智慧課堂教學(xué)新模式。