面向“金課”的電路分析課程“閉環(huán)開放” 特色教學(xué)改革探索與實(shí)踐

［摘 要］為推進(jìn)本科教學(xué)改革、打造專業(yè)基礎(chǔ)“金課”，文章以電路分析課程教學(xué)為研究對(duì)象，遵循特色辦學(xué)、內(nèi)涵式發(fā)展方向，研究探索“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革實(shí)踐。教學(xué)改革以閉環(huán)式課程設(shè)計(jì)、開放式課程資源、閉環(huán)式教學(xué)管理、開放式實(shí)驗(yàn)任務(wù)為抓手，形成線上與線下混合、理論與實(shí)踐融合、資源與特色整合的課程教學(xué)體系，注重過程性考核。改革后學(xué)生的平均考核成績大幅提高，課程教學(xué)質(zhì)量得到了提高，學(xué)生工程實(shí)踐能力得到了提升。

［關(guān)鍵詞］電路分析；“閉環(huán)開放”；教學(xué)改革；“金課”標(biāo)準(zhǔn)

［中圖分類號(hào)］G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］2095-3437（2024）11-0059-05

2018年8月，教育部發(fā)布的《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》指出，各高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”[1]。電路分析課程是本科高等院校電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、通信工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一。因此，如何開展以“兩性一度”為遵循的深度課程教學(xué)改革，打造電路分析“金課”，是當(dāng)前電路分析課程建設(shè)面臨的緊迫問題。

一、電路分析課程教學(xué)改革現(xiàn)實(shí)背景

（一）成果導(dǎo)向教育要求

成果導(dǎo)向教育（Outcome?Based Education，OBE）關(guān)注的核心問題是教育投入的產(chǎn)出效益，采用正向支撐、反向設(shè)計(jì)的思路，通過分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)后能夠達(dá)到的最大能力（學(xué)習(xí)成果），確定教學(xué)策略、構(gòu)建課程體系、制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)（Problem?Based Learning，PBL）是以學(xué)生為中心、以實(shí)際工程問題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)、以問題的解決為核心來規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案的教學(xué)方法。課程教學(xué)和工程實(shí)踐緊密結(jié)合是提高教育產(chǎn)出的有效方法。將基于OBE的工程教育理念和基于PBL的具體實(shí)施方式相結(jié)合，對(duì)提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)有顯著作用。為此，筆者結(jié)合OBE和PBL開展電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革，對(duì)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和考核方式等進(jìn)行全面而深入的改革與探索，以提高課程教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)專業(yè)發(fā)展[2]。

（二）特色辦學(xué)探求

《湖南省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確指出，要推動(dòng)高等教育分類發(fā)展，鼓勵(lì)具備條件的普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變[3]。地方本科院校要實(shí)現(xiàn)建設(shè)具有鮮明特色的高水平大學(xué)的目標(biāo)，人才培養(yǎng)是重要的任務(wù)；課程開發(fā)是人才培養(yǎng)的重要組成部分，而特色教學(xué)則是特色辦學(xué)的關(guān)鍵抓手。近年來，一些高等院校對(duì)基于OBE和PBL的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革進(jìn)行了相關(guān)研究，初步形成了自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備推動(dòng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模式，但對(duì)電路分析課程教學(xué)改革的研究不足、對(duì)特色教學(xué)內(nèi)容提煉不夠。因此，筆者以所在院校為例，嘗試開展基于OBE和PBL的電路分析課程 “閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革實(shí)踐研究。

（三）改進(jìn)現(xiàn)狀訴求

在過去的三十年里，電路技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，電路分析課程教學(xué)也應(yīng)該隨著這些變化做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改革。但是目前電路分析課程仍存在一些問題，如前置專業(yè)課前沿性不足，電類專業(yè)的前置專業(yè)課開設(shè)的目的之一就是讓學(xué)生理解相關(guān)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿，但電路原理課程內(nèi)容沒有結(jié)合前沿進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。又如啟蒙課不啟發(fā)，啟蒙課的授課對(duì)象基本是大一下學(xué)期或大二上學(xué)期的學(xué)生，其工程實(shí)踐能力相對(duì)較差，而傳統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多局限于對(duì)已知定義的檢驗(yàn)，一般較少涉及學(xué)生自主思考，更別提自主設(shè)計(jì)和制作了。

（四）理論與實(shí)踐結(jié)合的需求

電路分析課程作為基礎(chǔ)課程，涉及領(lǐng)域較廣，授課面向的群體大，參與研究的教育工作者也多，取得了一系列研究成果。

陳宏等提出將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的一體化混合式教學(xué)模式[4]。莊慧敏等從教材設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、考核方式三個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革探討，以提高學(xué)生分析和解決工程問題的能力[5]。劉喆提出了基于MOOC的多元教學(xué)模型，通過對(duì)MOOC后臺(tái)數(shù)據(jù)分析等手段對(duì)該教學(xué)模型的不足進(jìn)行了分析，并針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模型的不足，提出基于多種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和資源的深層次多元教學(xué)模型[6]?？梢姡瑢?duì)電路分析課程教學(xué)改革的理論研究是比較充分的。白揚(yáng)博等提出要促進(jìn)課程教學(xué)和工程實(shí)際結(jié)合，以培養(yǎng)適應(yīng)電子電路技術(shù)發(fā)展需求的人才[7]。陳麗霞等以學(xué)生為中心，對(duì)虛擬仿真、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、課程實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革探討[8]。朱桂萍等利用“翻轉(zhuǎn)課堂”讓學(xué)生自學(xué)，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)結(jié)合，取得較好的效果[9]?？梢?，很多高校在電路分析課程教學(xué)改革實(shí)踐上進(jìn)行了一系列具有特色的探索。

較多學(xué)者對(duì)電路分析課程教學(xué)進(jìn)行了研究與改革，但在實(shí)際教學(xué)中，理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)、工程等方面還存在不足。因此，把電路分析課程教學(xué)改革的重點(diǎn)和方向放在理論與實(shí)踐結(jié)合上，是非常必要的。

二、電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)研究與改革目標(biāo)、內(nèi)容

（一）研究與改革目標(biāo)

探索電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革實(shí)踐，首先應(yīng)明確研究與改革目標(biāo)，逐個(gè)擊破教學(xué)難點(diǎn)。因此，電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革的關(guān)鍵點(diǎn)為通過閉環(huán)式課程設(shè)計(jì)、開放式課程資源、閉環(huán)式教學(xué)管理、開放式實(shí)驗(yàn)任務(wù)，形成線上與線下混合、理論與實(shí)踐融合、資源與特色整合的課程教學(xué)體系。課程研究與改革目標(biāo)如圖1所示?！伴]環(huán)開放”特色教學(xué)改革對(duì)“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)的支撐關(guān)系如表1所示。

（二）研究與改革內(nèi)容

1.閉環(huán)式課程設(shè)計(jì)

針對(duì)電路分析課程教學(xué)中存在的理論與實(shí)踐脫節(jié)、線上與線下“分家”等問題，充分利用項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備等資源，研究構(gòu)建“開放式課程資源+閉環(huán)式教學(xué)管理+開放式實(shí)驗(yàn)任務(wù)”的閉環(huán)式課程設(shè)計(jì)，創(chuàng)新構(gòu)建“在線資源庫+精準(zhǔn)化管理+任務(wù)式驅(qū)動(dòng)”的組合型教學(xué)體系，以“閉環(huán)式”設(shè)計(jì)提升“高階性”水平，促進(jìn)知識(shí)能力素質(zhì)的有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。

2.開放式課程資源

針對(duì)電路元件結(jié)構(gòu)特征變化快與電路分析課程基礎(chǔ)知識(shí)穩(wěn)定的現(xiàn)實(shí)矛盾，研究建設(shè)在線精品課堂資源庫和在線前沿課堂資源庫，為學(xué)生搭建層次遞進(jìn)的知識(shí)體系，提供具有前沿特征的開放資源，支持不同層次的學(xué)生開展個(gè)性化學(xué)習(xí)。在線精品課堂資源庫包含與教材內(nèi)容同步的慕課（MOOC）、小規(guī)模限制性在線課程（SPOC）及其他在線課程資源；在線前沿課堂資源庫涵蓋了分離與集成、模擬和數(shù)字、無源和有源、雙向和多向、受控源和開關(guān)、線性和非線性、功率和信號(hào)處理等電路特性，緊跟行業(yè)發(fā)展，適時(shí)將工程實(shí)際中的最新進(jìn)展納入教學(xué)，以“開放式”獲取提升“創(chuàng)新性”水平，提升課程內(nèi)容的前沿性和時(shí)代性。

3.閉環(huán)式教學(xué)管理

針對(duì)電路分析課程內(nèi)容多、課時(shí)少、學(xué)科融合度高和涉及信息量大等特點(diǎn)，為適應(yīng)不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，研究構(gòu)建“在線精確記錄難點(diǎn)+學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)量化+線下精準(zhǔn)解決問題”的閉環(huán)式教學(xué)管理，創(chuàng)新構(gòu)建基于能力培養(yǎng)的個(gè)性化和精準(zhǔn)化教學(xué)模式，通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)精確記錄學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的難點(diǎn)與痛點(diǎn)，基于學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)量化分析班級(jí)整體、學(xué)生個(gè)體知識(shí)建構(gòu)和實(shí)踐訓(xùn)練的過程與效果，精準(zhǔn)了解學(xué)生是否“學(xué)會(huì)”、能否“做到”，支撐線下教學(xué)有針對(duì)性地開展理論講授、疑難解答、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和綜合應(yīng)用，力求實(shí)現(xiàn)“在線能力培養(yǎng)”與“線下綜合運(yùn)用”的精準(zhǔn)閉合對(duì)接，以“精準(zhǔn)化”閉合對(duì)接支撐“閉環(huán)式”教學(xué)管理，以“閉環(huán)式”管理提升“創(chuàng)新性”水平，提升教學(xué)形式的先進(jìn)性和互動(dòng)性。

4.開放式實(shí)驗(yàn)任務(wù)

針對(duì)部分學(xué)生在課前工程能力較差、課中“聽懂了”卻“不會(huì)做”、課后“會(huì)做了”仍“不會(huì)用”等問題，充分利用項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備資源，研究形成“開放式問題+自制式設(shè)備+研究型實(shí)驗(yàn)”的創(chuàng)新開放式任務(wù)驅(qū)動(dòng)，整合設(shè)計(jì)“‘黑盒子’實(shí)驗(yàn)+電磁式繼電器特性測量實(shí)驗(yàn)+簡單無源網(wǎng)絡(luò)‘特性之最’實(shí)驗(yàn)+任選元件測量等效阻抗實(shí)驗(yàn)+自選無源器件搭建簡單電路實(shí)驗(yàn)+低通高通濾波器幅頻特性實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)任務(wù)，緊貼應(yīng)用問題設(shè)計(jì)開展研究型實(shí)驗(yàn)，結(jié)合無預(yù)設(shè)答案的開放式問題開展工程實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生工程思維能力，以“開放式”任務(wù)提升“創(chuàng)新性”“挑戰(zhàn)度”。

三、電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革措施

（一）建立閉環(huán)式課程運(yùn)行機(jī)制

閉環(huán)式課程設(shè)計(jì)是后續(xù)三個(gè)研究與改革目標(biāo)的頂層框架。筆者結(jié)合電路分析課程特點(diǎn)和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有資源條件，考慮課程全方位和教學(xué)全過程，把在線資源庫、精準(zhǔn)化管理和任務(wù)式驅(qū)動(dòng)組合起來，建立有針對(duì)性、操作性、應(yīng)用性、推廣性的運(yùn)行機(jī)制，切實(shí)提升電路分析課程的“高階性”水平。

（二）構(gòu)建開放式課程資源庫

開放式課程資源包括在線精品課堂資源庫和在線前沿課堂資源庫。在線精品課堂資源庫已經(jīng)有了豐富生動(dòng)的慕課（MOOC）和小規(guī)模限制性在線課程（SPOC）等在線課程資源，而在線前沿課堂資源庫卻點(diǎn)多面廣、不成體系、尚無先例。筆者結(jié)合電路分析課程內(nèi)容實(shí)際，及時(shí)掌握工程實(shí)際中的最新進(jìn)展，將其有機(jī)融入課程教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本知識(shí)分析和解決實(shí)際問題，切實(shí)提升電路分析課程內(nèi)容的前沿性和時(shí)代性。

（三）優(yōu)化閉環(huán)式教學(xué)管理

閉環(huán)式教學(xué)管理的關(guān)鍵在于精準(zhǔn)解決在線能力培養(yǎng)與線下綜合運(yùn)用的閉合對(duì)接問題。筆者通過在線能力測評(píng)系統(tǒng)，準(zhǔn)確記錄學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的掌握情況，破解了傳統(tǒng)線上與線下混合教學(xué)對(duì)課程實(shí)踐支撐不足的難題，切實(shí)提升了電路分析課程教學(xué)形式的先進(jìn)性和互動(dòng)性。

（四）整合運(yùn)用開放式實(shí)驗(yàn)任務(wù)

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，湖南理工學(xué)院已經(jīng)探索出“自制儀器設(shè)備+自主設(shè)計(jì)制作”的實(shí)驗(yàn)任務(wù)模式。就電路分析課程而言，考慮到目前存在課程集成度低、師生使用率低等現(xiàn)實(shí)問題，筆者將現(xiàn)有師資和設(shè)備資源整合起來，把已有的6個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)融入教學(xué)過程，使“自主設(shè)計(jì)”發(fā)展成“自發(fā)設(shè)計(jì)”，切實(shí)提升電路分析課程的“創(chuàng)新性”“挑戰(zhàn)度”。

四、電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革效果及分析

（一）考核指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系的確定

電路分析課程圍繞相關(guān)專業(yè)的5個(gè)畢業(yè)要求中的7個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，研究制訂以下7個(gè)課程考核目標(biāo)：

目標(biāo)1為可以專業(yè)表述電路工程問題，目標(biāo)2為可以識(shí)別和判斷電路工程問題，目標(biāo)3為可以通過推理及分析獲得解決電路工程問題的多種思路，目標(biāo)4為可以提煉電路工程問題，目標(biāo)5為可以開展電路實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)6為可以使用現(xiàn)代工具開展電路工程實(shí)踐，目標(biāo)7為了解電路工程背景和影響。

電路分析課程考核目標(biāo)和考核成績計(jì)算方法如表2所示?？己丝偡譃?00分，分為平時(shí)成績和考試成績兩大部分，分別占比40%和60%。平時(shí)成績分為作業(yè)部分和實(shí)驗(yàn)部分，其中，實(shí)驗(yàn)部分占比30%。

（二）教學(xué)改革前期準(zhǔn)備及實(shí)施

為了解教學(xué)改革實(shí)踐效果，筆者開展了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選取了2020—2022屆通信20-1BF、通信21-1BF、通信22-1BF三個(gè)班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中，通信20-1BF班采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)，作為對(duì)照組。通信21-1BF班、通信22-1BF班采用面向“金課”的電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革方式進(jìn)行教學(xué)，作為實(shí)驗(yàn)組。三個(gè)班級(jí)總?cè)藬?shù)分別為37人、38人、37人。

（三）教學(xué)改革效果分析

1.考核情況分析

通過計(jì)算三個(gè)班級(jí)的學(xué)生成績平均分、優(yōu)秀率、及格率等可以看到，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生考試及格率較高，三個(gè)班的學(xué)生成績平均分分別為65.43分、72.88分、 86.12分。通過面向“金課”的電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革實(shí)踐，在學(xué)生水平接近的前提下，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的成績和及格率普遍提高，平均分也大幅提升，優(yōu)秀率有所提高但變化不明顯，大部分學(xué)生集中在良好和中等水平?？己私Y(jié)果如表3所示。

2.考核目標(biāo)達(dá)成情況

針對(duì)7個(gè)課程考核目標(biāo)指標(biāo)點(diǎn)，筆者對(duì)三個(gè)班級(jí)的目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行了分析，每個(gè)指標(biāo)點(diǎn)的分?jǐn)?shù)達(dá)到60%即視為實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，具體如圖2所示。

通過考核發(fā)現(xiàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)開展能力和電路工程實(shí)踐能力有了顯著的提高，問題表述能力也得到一定程度的提升。但是，學(xué)生對(duì)電路工程背景和影響的了解還不夠，導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因可能與教師不夠重視教學(xué)過程、學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)不夠重視等有關(guān)。

五、總結(jié)和展望

通過開展面向“金課”的電路分析課程“閉環(huán)開放”特色教學(xué)改革實(shí)踐，提高了教學(xué)質(zhì)量，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性、實(shí)踐動(dòng)手能力以及探索創(chuàng)造能力；深化了課程內(nèi)涵，形成了良好的示范作用，并進(jìn)一步證明了課程改革的有效性和可行性。但是還有一些需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化的地方，比如對(duì)于在校學(xué)生無法很好地掌握電路的工程及社會(huì)知識(shí)的問題，可以加大與高校、企業(yè)的合作，讓學(xué)生進(jìn)入企業(yè)參與實(shí)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：蘇祎穎］