新工科背景下“電子技術”課程教學改革探索

王 偉

(東南大學 電氣工程學院，江蘇 南京210096)

0 引言

為應對新一輪科技革命和產業變革的挑戰，主動服務國家創新驅動發展和“一帶一路”、“中國制造2025”等重大戰略實施，我國于2017年正式啟動新工科建設。新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，具有戰略型、創新性、系統化、開放式的特征[1]。新工科既指針對新興產業的專業，如人工智能、機器人，又指傳統工科專業的升級改造[2]。

電子技術對很多非電類傳統工科專業升級改造起到了重要的推動作用[3～4]。在新工科背景下，電子技術對于非電類工科專業愈發重要。因此，國內多數非電類工科專業開設了“電子技術”課程。按照電子信號的類型不同，電子技術又可以進一步細分為模擬電子技術和數字電子技術。對于電類專業，通常設置“模擬電子技術”和“數字電子技術”兩門獨立課程進行相關內容講解；而對于非電類專業，則通常只開設一門“電子技術”課程，但是內容同樣涵蓋模擬電子技術和數字電子技術。作為一門面向非電類專業開設的理論性和實踐性并重的技術基礎課程，“電子技術”課程的任務是使學生獲得電子技術相關的基礎理論、基本知識和基本技能、為學習有關后續課程和電子技術在本行業的應用打好基礎[5]。

然而，傳統的“電子技術”課程教學方法在實踐中出現了兩個比較棘手的現實問題。首先，傳統“滿堂灌、填鴨式”授課方式在課時顯著壓縮的背景下大大增加了學生學習的難度。以我校為例，“電子技術”課程只有48個學時，而電類專業“模擬電子技術”和“數字電子技術”兩門課程合計有128個學時。其次，非電類專業在“電子技術”課程結束后普遍沒有大量的后續課程進行銜接，學生難以獲得解決本專業實際工程問題的成就感。上述兩個現實問題使得許多非電類專業學生對本課程的學習缺乏興趣，從而影響了課程教學質量。

“電子技術”課程傳統教學方法顯然無法滿足新工科人才培養的要求。為此，本文以作者三年來“電子技術”課程的教學經驗為基礎，介紹了在應對上述兩大現實問題時所采取的相關做法，以期為國內同行提供新的思路、參考與借鑒。

1 優化課程教學內容

在課時顯著壓縮的情況下，如果還是延續以往在課堂上講解全部知識點的傳統授課方式的話，只能對所有知識點采取蜻蜓點水的方式，難以做到重難點突出，從而大大增加了學生對于相關知識點的理解難度，進而打擊學生學習的積極性。優化課程教學內容的首要任務是給課堂減負，使得教師可以有更從容的課堂時間去講解相關知識點。但是，減負并不意味著大幅削減課程教學內容。優化課程教學內容主要從兩方面著手：一方面，壓減與其他課程類似或者重復的內容；另一方面，課堂僅講授主要知識點，一般知識點留給學生自學。

1.1 壓減課程教學內容

如圖1所示，我校“電子技術”課程教學大綱原先包含十章授課內容。考慮到“電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業的主干課，而“存儲器和可編程邏輯器件”一般會在電類專業的計算機相關課程中進行系統講解，故上述兩章內容不再列入“電子技術”教學大綱。作為補充，引導學生通過中國大學MOOC、學堂在線等在線視頻資源自學。將有限的課時集中在電子技術的核心內容上。

圖1 課程教學內容調整示意圖

1.2 知識點分級

針對非電類專業的特點，將與專業關聯性較大且自學難度較大的知識點設為主要知識點，其他內容設為次要知識點。主要知識點在課堂上予以重點講解，而次要知識點根據授課時間做一定取舍。例如，在集成運算放大器這一章，原本加法運算、減法運算、積分運算和微分運算都要講解。但是，考慮到加法運算與減法運算、積分運算與微分運算具有一定的類似性，故最后在課堂上只講解加法運算和積分運算，而減法運算和微分運算留作學生課后自學。借助微信群等手段對次要知識點的課外學習進行指導。需要指出的是，不管是主要知識點，還是次要知識點，都是要求學生掌握的課程教學內容。

通過上述兩方面對課程教學內容進行優化調整，使得在有限課時條件下對課程教學內容的講解更加從容，也在一定程度上調動了學生自主學習的積極性。

2 提升學習獲得感

非電類專業學生對“電子技術”課程普遍興趣不高的一個重要原因是難以將該課程與其所學專業直接關聯，難以直接感受該課程對所學專業的支撐作用。另一方面，目前通常是電類專業教師在給非電類專業學生講授“電子技術”課程，二者專業背景上的差異進一步割裂了“電子技術”課程與學生所學專業之間的聯系。針對這一問題，本課程主要從兩方面進行了改革。一方面，與學生的專業教師加強溝通，基于學生的專業方向建立微課題資源庫，通過研究性學習增強“電子技術”課程與學生專業的關聯度；另一方面，通過流動助教制度營造班級爭先進位的良好氛圍，用優秀學生影響其他學生。

2.1 基于微課題的研究性學習

作者屬于電氣工程及其自動化專業，授課對象為熱能與動力工程專業。不同的專業背景顯然不利于教師通過專業引導提升學生的學習興趣。

為了激發學生的學習興趣和提升學習獲得感，作者在我校熱能與動力工程專業教師的協助下，根據學生的專業背景建立了相應的微課題資源庫，并在此基礎上開展了研究性學習的探索，以期讓學生能夠直觀感受到本課程對于他們專業的支撐作用。截止到目前為止，本課程已經建立了如圖2所示的微課題資源庫。

圖2 微課題資源庫

在每學期開始的時候，全體學生(大概50～60人)自由組成若干個研究小組，每個小組包括6～8名同學，并推舉出一名同學作為組長。每個研究小組從微課題資源庫中選擇一個自己感興趣的微課題，并制定詳細的研究方案。每月提交一次研究進展月報。在期末的時候，每個研究小組結合課程所學內容進行微課題結題答辯。最后，結合研究月報、結題答辯等情況評定微課題成績。具體流程如圖3所示。

圖3 研究性學習實施方案

2.2 流動助教制度

為了進一步提升學生的學習獲得感，同時也為了讓優秀學生激勵其他學生，本課程每次課后作業批改完成后均會邀請作業完成情況最好或者進步最顯著的一位學生作為流動助教，在課堂上向全體學生講解課后作業。為了鼓勵流動助教，在考核給予一定的附加分獎勵。

3 改革考核方式

結合研究性學習、流動助教、平時考勤、課后作業、期末考試等環節，本課程對考核方式進行了如表1所示的改革。將期末考試的比重從90%降到80%，保持課后作業和平時考勤5%的比重不變，增加了10%的研究性學習比重和一次1分的流動助教附加分。通過考核方式的改革，增加了過程考核的比重，尤其是增加了研究性學習和流動助教的激勵作用。

表1 考核方式改革前后對比

4 效果評估

為了寫出高質量的微課題研究報告，各個研究小組在整個課程學習過程需要經常討論，加強了互幫互助的學習氛圍，培養了學生的團隊意識。因為所研究的微課題都是緊密結合相關專業進行設計的，所以學生普遍表現出了比較大的興趣。(王 偉等文)

另一方面，流動助教制度提高了學生課后作業的完成質量，對于鞏固課程教學效果起到了較大作用。在上述兩方面的共同作用下，課程教學效果得到了明顯提升。教學改革前，2016-2017年的課程平均分為61分，課程不及格率為28%。教學改革后，2017-2018學年和2018-2019學年的課程平均分分別為78分和71分，課程不及格率分別為11%和17%。上述數據表明，“電子技術”課程的教學改革取得了較為明顯的效果。

5 結語

本文介紹了新工科背景下“電子技術”課程的教學改革方法，闡述了研究性學習的實施方案和流動助教制度，并對考核方式進行了改革，通過三年的教學效果對比證明了該方法的有效性。本文對其他工科課程的教學改革具有借鑒意義。