面向工程教育認證的電路理論課程教學改革

馮全 李青

[摘 要] 電路理論是電學類專業重要的專業基礎課，其特點是概念方法多，理論抽象，學生學習難度較大。對照工程教育專業認證對學生畢業標準的要求，對課程教學過程進行改革，提出優化教學目標、豐富教學方法、采取多層次的考核方式等措施。這些措施為實施工程教育認證，提高教學質量，培養學生工程素養和創新能力提供了有力保障。

[關鍵詞] 工程教育認證;電路理論;教學改革

[基金項目] 甘肅農業大學“農業機械化及其自動化一流本科專業建設專項”

[作者簡介] 馮 全（1969—），男，四川隆昌人，工學博士，教授，博士生導師，主要從事農業電氣化與信息化研究;李 青（1973—），女，甘肅蘭州人，工學碩士，講師，主要研究農業電氣化。

[中圖分類號] TU997 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0168-03 ? ?[收稿日期] 2019-12-28

一、引言

教育部于2006年對我國高校工科專業正式啟動了工程教育專業認證試點工作。2013年6月，我國成為《華盛頓協議》簽約成員[1]，3年后成為《華盛頓協議》正式成員[2]，這標志著我國高等工程教育與國際接軌，中國的高等教育進入了新階段。近年來，各高校工科專業以推進工程教育認證為抓手，促進本科教學改革，不斷深化學校工程教育改革[3-5]。工程教育專業認證的核心理念是“學生中心、產出導向、持續改進”，對標《華盛頓協議》和中國工程教育認證標準要求[6]，修訂人才培養目標，重構課程體系，深化教學方式改革，明確任課教師責任，健全學生評價機制，完善條件保障，著力建立持續改進的質量文化，最終促進人才培養質量明顯提升。

電路理論是各種電類專業的必修專業基礎課，有很強的理論性。該課程內容多、概念多、方法多，具有高度的抽象性。從多年的教學經驗看，學生對該課程的學習較為困難。傳統教學模式下，即便教師準備再充分，教學內容深入淺出，效果仍然不理想。在50分鐘的課堂上，大部分同學無法做到注意力始終高度集中，不能跟上教師的節奏對課堂內容進行理解和吸收。

以工程教育認證為契機，深化電路理論課程改革，采用先進教學手段，提高學生學習興趣和學習效果是任課教師的心愿。工程教育認證標準的具體內容彰顯了以學生為本，以產出為引導，以持續改進為目標的先進理念，將該理念應用于電路理論課程教學中，在該課程培養目標的基礎上，應融入工程、實踐和創新的思想，使學生在熟知相關理論的基礎上，能夠熟悉相關理論的應用場景，將實踐和理論緊密結合起來，培養學生的創新意識和工程素養。

二、電路理論的教學目標及其對畢業要求的支撐設計

本文針對甘肅農業大學機電工程學院開設的電路理論課程，將該課程的教學目標設定如下：通過對電路理論課程的學習，學生應掌握電路分析的基本理論、分析方法和基本電路形式，通過課程學習使學生初步具備電路的分析方法和設計方法，樹立理論聯系實際的工程觀點，為學生后續課程學習和工程實踐奠定基礎。本課程支撐的畢業要求點及課程目標權重如表1所示。

課程目標1：直流電路。掌握電路基本模型（元件及受控源的VCR）和電路基本定律（KCL/KVL），線性電阻電路的等效變換、電阻電路一般分析方法和電路基本定理，初步具備對簡單實際電路進行工程建模和分析的能力。

課程目標2：交流電路。熟悉正弦交流電路的基本概念，掌握利用相量法分析單相正弦電路、耦合電感電路、三相正弦電路和非正弦周期電流電路和正弦電路的頻率響應的方法，初步具備解釋、分析電氣工程中交流問題的能力。

課程目標3：動態電路。理解暫態過程發生的原理，掌握動態電路的時域分析方法（微分方程），熟悉典型直流和正弦交流的一階、二階動態電路的響應規律，了解動態電路在電子電路和電氣工程中的應用。

課程目標4：線性電路的統一數學分析手段。掌握利用拉普拉斯變換對直流、正弦、非正弦動態電路的分析方法，了解拉普拉斯變換與傅立葉變換的關系，掌握兩種變換分析穩態正弦交流電路的頻率響應的方法，熟悉對典型網絡（二端網絡）的分析方法。掌握利用拉普拉斯變換分析復雜線性電路（網絡）的全響應過程和頻率響應的能力。

課程目標5：仿真工具。學會一種計算機仿真工具的使用（MultiSim、Matlab、AltiumDesinger等），對電路進行建模、仿真、分析和輔助設計。

三、電路理論的教學方法設計

工程教育認證的目的是為了加強工程實踐教育，強化和培養學生的工程能力和創新能力，提高工程教育質量。在工程教育認證視角下，審視在傳統教學過程中電路理論課程中存在的不足，貫徹“以學生為中心”的先進理念。教師方面，通過優化教學理念，改革教學方法，調整實踐環節和提升教師自身的素質來提高教學質量;學生方面，樹立終身學習的觀念，提高自學意識和能力，充分利用碎片化學習豐富學科知識，滿足工程應用。

1.傳統課堂講授和MOOC相結合。近年來，MOOC作為一種新穎的教學模式，在高校教學中得到了廣泛推廣。MOOC以學生為中心，注重學生自主參與，能夠很好地滿足個性化學習的需求，但碎片化的學習不利于系統知識的掌握，而且MOOC能否真正發揮效用，嚴重依賴于學生的自我約束力，在很多課程的實際教學過程中，MOOC完成率普遍較低[7]。因此，MOOC不能取代課堂教學。在本課程教學過程中，將課堂授課與MOOC進行有機組合，使得教學過程既能體現學生的主體地位，又能保證教師的主導作用。在課堂教學中，教師主要任務包括學習目標、重難點知識的講授、作業及測試的反饋評價、對錯題相關知識點的針對性講解、單元小結、答疑總結等活動。課堂教學中，對部分適合討論的內容，教師也可采用翻轉課堂模式，由教師根據學生課堂表現和討論結果，通過創設問題情境，把重難點、易錯點放到由教師主導的課堂教學中重新進行歸納、剖析，解決討論模式下遺留的問題。在MOOC學習時，為了保證在線學習的效果，教師可借助討論組，隨時了解學生的學習動態并對實際教學進行調整，還可有選擇地組織學生完成MOOC課程發布的部分作業及章節測試，并進行必要的輔導。學生可以根據教師要求，合理安排學習時間，按時完成相關學習任務。遇到疑難時，學生可通過多種方式解決，如反復觀看相關視頻，在討論組中求助于教師或其他同學，也可借助MOOC平臺的討論社區求助于MOOC講授者及來自世界各地的MOOC學員。

2.仿真技術助力學生能力提升。由于電路理論具有概念抽象、原理多、解決方法靈活多樣等特點，許多學生在學習過程中存在課能聽懂但是題不會做等問題。在教學中最好能結合工程實例，將復雜概念、方法具體化、簡單化，避免紙上談兵。而計算機仿真提供了一種方便、廉價的手段實現這個目標。在課堂上，教師可以利用仿真軟件將抽象的理論分析通過直觀的仿真演示顯示出來，讓學生能夠切實感受到電路的變化規律和電路設計的過程，提高學生的理解度，有效提高課堂的教學效果。而學生在課后可自行選擇、設計感興趣的電路實驗和工程問題，通過軟件建模和仿真實驗，探究電路規律和電路現象，激發學生主動學、自覺做，在做中學、在學中做，改變學生被動學習的課堂教學現狀，同時也能鍛煉學生自主解決工程問題的能力。

四、多層次的考核方法

本課程以知識掌握、工程素質培養、過程學習為核心，對學生學習成果的考核以考查學生解決實際問題的能力、工程思維能力為導向，建立起一套可覆蓋不同層次學生，多維度跟蹤學生整個學習過程的綜合考核方式，將傳統的試卷考試為主的評價方式，轉變為考試評價和過程性考核相結合，以過程性考核為主的評價方式。采用學習過程中學生表現來考查學生對本門課程的基本概念、方法、定理和定律的掌握和理解情況，這種方法有利于培養學生的綜合素質和能力。

根據該課程性質和特點，課程總成績由過程性考核與期末筆試成績兩部分組成，均采用百分制，總成績中過程性考核成績占60%，期末筆試成績占40%。過程性考核包括6個子項。①課堂出勤：按百分制打分，課堂隨機抽查點名，曠課一次扣20分，曠課3次者按學校規定取消期末考試資格;遲到和早退一次則扣除10分。此項按15%計入過程性考核成績。②學習態度：對課堂上或教學平臺學生提問、回答問題積極性、紀律等做出評價，以70分作為基礎分，積極回答問題1次加5～10分，加到100分則截止;違反課堂紀律1次，受到教師點名批評者扣10分。此項按15%計入過程性考核成績。③課后作業：每次作業全部完成并且正確的記100分，少做一道題扣20分，錯一道題扣10分，字跡潦草扣10分。最終此項總成績由所有上交作業打分進行平均，按15%計入過程性考核成績。④期中考試：采用閉卷測試，滿分100分，按20%計入過程性考核成績。⑤課堂測試：階段性地在課堂提出一些具有推理性、綜合性的小問題，要求學生限時寫出答案，時間10～15分鐘，滿分100分，教師根據學生解答情況打分。該項最終成績取多次測試的成績取平均，按15%計入過程性考核成績。⑥反轉課堂：將班級分為若干個小組，每個小組8～10個學生組成，教師給每個小組學習任務后，學生在課堂上展示學習結果;個人成績=個人自評（15%）+組內互評（25%）+組間互評（20%）+教師評價（40%）。此項滿分100分，按20%計入過程性考核成績。

五、結語

認真貫徹實施工程教育認證，打破傳統教學中以教師為中心的做法，革新教育觀念，樹立以學生為中心的理念，培養學生終身學習的意識，提高工程素養和創新能力，是新形勢下教學改革的出發點。在這一背景下，本文從電路理論課程特點和學生實際情況出發，提出優化教學目標、豐富教學方法、完善考核方式等措施，將工程教育認證要求融入日常具體的教學中，提高教學質量，滿足用人單位需求和學生個人事業發展需要。

參考文獻

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