基于工程認證的“電路理論”教學改革探索與實踐

周軍妮 王燕妮 江莉 董惠

[摘 要] 以國家工程教育認證為契機，探索以學生為中心的教學理念。根據工程認證標準規定的有關專業的七個方面要求，針對“電路理論”課程，從教學目標、教學設計、思想政治教學設計及過程考核幾個方面進行討論。關注課前、課中、課后及其他時段的各個環節，重視學生的整個學習過程，并進行相應的質量評價與考核，通過線上線下混合模式充分調用學生的學習主動性及老師對教與學的全局觀。

[關鍵詞] 工程教育認證;以學生為中心教學;線上線下混合模式

[基金項目] 2020年度西安建筑科技大學一流專業課程建設類重點項目“線上線下混合課程建設——電路理論”（YLZY20K13）;2019年度西安建筑科技大學一流專業子項目建設“課程建設——電路理論”（YLZY0603K01）

[作者簡介] 周軍妮（1977—），女，陜西西安人，碩士，西安建筑科技大學信息與控制工程學院講師，主要從事電子科學與技術研究。

[中圖分類號] G642 ? [文獻標識碼] A ? [文章編號] 1674-9324（2021）48-0109-04 ? ?[收稿日期] 2021-09-18

一、引言

2015年4月中國工程教育專業認證協會成（www.ceeaa.org.cn/），該協會致力于通過開展工程教育認證，提高我國工程教育質量，為工程教育改革和發展服務，為工程教育適應政府、行業和社會需求服務，為提升中國工程教育國際競爭力服務。同期發布了工程教育認證標準（2015版），該標準不斷更新修訂，目前最新為2020版標準。該標準由通用標準和專業補充標準兩部分構成，內容覆蓋了《華盛頓協議》提出的專業畢業生素質要求，具有國際實質等效性[1]。通用標準中規定了七個方面的要求，主要倡導了三個基本理念，分別為“學生為中心”的教育理念、“產出導向”的教育體系、“持續改進”的質量觀[2]。

為了響應國家的教育政策，2017年開始我校很多專業也開始了工程教育專業認證，我院是電類專業為主的學院，“電路理論”是電子信息類、自動化類專業的首門專業基礎課程，也是后續“模擬電子技術”“數字電子技術”“信號與系統”“高頻電子線路”等課程的基礎，在電子信息類及自動化類專業人才培養方案和課程體系中具有承上啟下的重要作用。

二、“電路理論”課程與工程認證的關聯

我國工程教育認證標準規定了專業在“學生”“培養目標”“畢業要求”“持續改進”“課程體系”“師資隊伍”“支持條件”等七個方面的要求，圖1 所示為工程認證標準這七個方面的關系。學生是整個工程認證的中心，即評價的核心是通過對學生表現和是否獲取相應的素質能力進行評價;畢業時的素質要求以及畢業后一段時間應該具備的職業能力應該圍繞著學生培養目標設定;課程體系的安排、師資隊伍和支持條件的配備要以是否有利于學生達到培養目標和畢業要求為導向;各種質量保障制度和措施的目的是推進專業質量的持續改進和提高，最終的目的是要保證學生培養質量滿足從事相應職業的要求。

筆者承擔我院電子信息類“電路理論”課程教學多年。“電路理論”作為工程認證中課程體系的重要組成單元，課程能否有效支持相應畢業要求的達成是衡量課程體系是否滿足認證標準要求的主要判據。隨著網絡信息技術的迅速發展，信息技術已經滲透到社會的各個領域。校教師發展中心多次開展工作坊，組織教師學習“微助教”“雨課堂”“學習通”等教學App平臺。從最初的傳統式線下教學，到2020年春天疫情突襲，不得不進行的線上教學，再到2021年春季的線上線下混合式教學，目前從教學大綱、課程體系、教學設計、課程考核、課程資料方面都進行了許多探索與實踐。

三、“電路理論”課程以學生為中心的教學探索

中國工程教育專業認證的核心是真正地以學生為中心，教育部2017年發布的“天大行動”也重申了以學生為中心的理念。但是電路理論在傳統的線下教學方式下有以下幾方面的不足：首先課程內容多，重要的知識點紛繁龐雜，需要經過大量練習才能掌握，授課方式也大多是“填鴨式”教學，教師很少思考培養學生解決工程實際問題的能力。另外，傳統的高校中學生也習慣沿用初高中時代的學習方法來學習工程知識，習慣于死記硬背，題海戰術，思考分析問題時脫離工程背景，忽視學生能力的培養。最后，傳統方式總評成績很難評價學生整個學習過程，平時成績最終淪為提高總評成績的手段，并沒有體現字面該呈現的意義。針對線下教學的不足和線上教學的空間距離，主要有以下幾個方面的改革。

（一）支撐畢業要求達成的教學目標設計

針對西安建筑科技大學電子信息類電路理論課程，具體教學目標為如下，其中課程目標與畢業要求的對應關系如表1所示。

目標1.掌握基爾霍夫定律、電阻的Y形聯結和Δ聯結的等效變換、支路電流法、回路電流法、結點電壓法、戴維寧定理和諾頓定理、最大功率傳輸定理、三要素法分析一階動態電路、電路定理的向量形式、相量法分析正弦穩態電路及含耦合電感電路的分析。（支撐電子信息類本科人才培養方案畢業要求1.2）

目標2.能應用歐姆定律、基爾霍夫定律、列方程的方法、重要的電路定理分析求解直流電路和交流電路的重要物理量，并能進行電路測量及簡單的電路設計。（支撐電子信息類本科人才培養方案畢業要求2.1）

目標3.能夠將電路理論知識與系統知識有機結合，對實際工程問題能應用Proteus等專業的電路仿真軟件進行建模、仿真，進而對實際應用問題提出合理的解決方案。（支撐電子信息類本科人才培養方案畢業要求3.4）

（二）支撐畢業要求達成的教學設計

“電路理論”是一門理論性和實用性較強的課程。在教學方法中，重視理論教學和實踐訓練，啟發學生獨立思考，積極主動參與到各個教學環節中。通過電路實驗，引導學生將理論與實際電路相結合，提升學生解決復雜問題的能力。因此，結合實際問題，讓學生自己動手，充分實踐，積極尋求解決問題的辦法，以體驗科學探索的過程，培養具有開拓意識和創新精神的人才。

本課程主要采用以學生為中心的教學，打破課上和課下的界限，促進學生課上思考、課下自學，主動學習掌握知識技能。以理論學習為主結合實驗環節的教學方法使學生掌握系統的科學知識。在教學過程中，采用“多媒體引導”“仿真演示”“實驗平臺”等多種教學手段相結合，重視課堂教學和課外教學、理論教學和實踐教學、實用教學和拓展教學等有機結合，突出教學重點和難點，提高課堂教學質量。

針對課程目標設計教學環節，對不同的教學內容采用的教學方法和手段進行有針對性的設計。比如講授戴維寧定理這一節的內容時，（1）首先課前在學習通上發布課前預習內容：二端口網絡及電源變換相關知識，課前測時可以通過投票、單選題等方式考核預習情況;（2）其次課堂講授時，特別注意應用戴維寧定理和第三章的列方程的電路分析方法，從分析思路和應用背景的不同;（3）課后除了課后檢測及作業檢查外，同時布置戴維寧定理的實驗預習并計算出理論數據;（4）通過電路仿真軟件搭建實驗電路，為下一步實驗室動手環節做準備;（5）實驗室電路搭建并測量驗證戴維寧定理結論，最后對比實驗數據和理論數據的誤差，進行誤差分析。通過查閱資料、預習、課上學習、課下仿真及實驗環節，形成學習閉環，不但積累了基礎知識，還通過仿真和實驗建立了工程應用經驗。具體過程詳見后續研究成果。

（三）課程思政設計

課程思政不僅是案例和情感教育，課程思政是通過課上和課下的內容，實現價值塑造、能力培養和知識傳授“三位一體”的育人過程。表2所示為電路理論課程的思想政治教學設計。

（四）強調過程評價的線上線下混合模式

工程認證強調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。傳統的線下教學，教與學的主戰場在教室，而線上線下混合教學模式能更好地實施以學生為中心理念。筆者于2021年春季承擔我校電子信息類2020級電路理論課程，采取線上線下混合模式，使用學習通App，作為線上互動和資源分享及過程考核平臺。

圖2所示為電路理論課程從線下教學到線上線下混合教學，這兩種模式下的成績分配。線下模式很難評價過程成績，更沒法定量、定性給出合理成績;而線上線下模式通過圖3考核學生學習的全過程，并且通過評分規范、反饋環節及圖示量化，清晰明了哪個環節還需改善。我們在課前、課中、課后及其他時段以不同的方式使學生參與學習，圖4分別展示了課前學習通分享的知識擴展資料，并引導學生觀察校園里隨處可見的電路實例。

四、改革之路任重道遠

筆者2021年第一次采用混合模式教學，按照工程認證的要求及規范對整個電路理論的教學環節進行了改革與實踐，相比以往線下教學，從教學大綱、教學過程、考核方式等方面都進行了改革，取得了不錯的反饋。下學期著重繼續完善過程考核，并注意在教學中強化學生工程能力的培養。

參考文獻

[1] 中國工程教育專業認證協會.中國工程教育正式加入《華盛頓協議》[EB/OL].（2016-06-04）[2021-05-15].https：//www.ceeaa.org.cn/.

[2] 中國工程教育專業認證協會.工程教育認證標準（2015版）[EB/OL].（2015-03-15）[2021-05-16].https：//www.ceeaa.org.cn/.