復雜專業(yè)OBE背景下“電工電子技術基礎”混合式 “金課”探索與實踐*

周 鵬 ，劉 偉 ，李 堯 ，閻澤恒 ，趙 青 ，劉戰(zhàn)合

（1.鄭州航空工業(yè)管理學院，河南 鄭州 450046；2.福建工程學院，福建 福州 350118）

0 引言

隨著人工智能、互聯網+、大數據、云計算、虛擬現實技術的飛速發(fā)展和計算機通信技術的迅速普及，“電工電子技術基礎”已成為幾乎所有理工科專業(yè)本科生的必修課和經管類專業(yè)選修課，具有很強的實踐性、基礎性、應用性、拓展性和創(chuàng)新性。2020年立項電工電子技術基礎省級精品在線課建設，將課程思政和現代信息技術充分融入教學過程中，借助中國大學MOOC平臺，開展復雜專業(yè)OBE背景下“電工電子技術基礎”混合式“金課”探索與實踐。“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學模式最好的創(chuàng)新點在于打破學習的時間空間限制，達到“人人皆學、處處能學、時時可學”的目的。通過線上各大平臺開展電工電子技術基礎課程視頻、內容拓展資料、各個模塊試題庫、作業(yè)庫、單元測試、小節(jié)測試、課程目標及思政引例等教學資源進行混合式授課，達到較好的學習效果。其中“線上”不是裝飾品，而是必需品，把高校學生學習由表層認知引向深度學習的效果，“線下”授課模式不同于傳統教學模式，而是進行“線上”學習后再深入學習。依據新工科和OBE教學理念對“重要知識點”實施有針對性分塊，并按照工科不同專業(yè)人才專業(yè)能力培養(yǎng)要求，將課程體系知識點與日常學習場景有效融合。設計融教、學、做于一體的學習情境，將“電工電子技術基礎”建設成為理論與實踐、理論與大賽融合一體新工科創(chuàng)新課程具有重要現實意義[1-4]。

課題組以鄭州航空工業(yè)管理學院計算機類、航空航天類、機械類、材料類等非電專業(yè)協同特色發(fā)展為目標，構建“課前自學”“線上線下混合教學”“線下討論”“綜合實訓”“創(chuàng)新大賽”和“興趣小組電子協會”六聯驅動模式下的交叉融合教學方法，逐級提升、跨界培養(yǎng)非電專業(yè)學生解決復雜電路工程問題的創(chuàng)新思維和能力。將立足區(qū)域經濟需求，努力探索以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為導向的新工科航空電子控制類OBE人才培養(yǎng)模式，做好供給側改革，提升在校生培養(yǎng)質量和畢業(yè)生就業(yè)競爭力及學生發(fā)展需求契合度。因此，如何打造非電專業(yè)“電工電子技術基礎”這門課程，實現“人人皆學、處處能學、時時可學”的目標，這引起了課題組的深思并為之付諸實踐。

1 現狀分析

“電工電子技術基礎”偏理論，其中的電路基本概念與基本定律、公式較抽象，導致學生難以理解。新生電路基礎薄弱，導致課程難學難講，學習興趣較低，鄭航“電工電子技術基礎”課程教學模式仍采用“大班化滿堂灌模式”。學生在學習本門課程時，大部分學生具有學好本課程的意愿，教學中對人工智能、互聯網+、無人駕駛、大數據、云計算、機器學習、虛擬現實技術飛速發(fā)展和計算機通信技術的迅速普及相關知識比較喜歡。雖然，目前線上線下教學模式已經進行改善，但仍存在一些嚴重問題[5-6]。

1）在教學內容上過于理論、抽象。一方面，由于學生專業(yè)是非電類，在教學計劃中過于追求知識體系的完整性，造成課程教學“通識性”與“專業(yè)需求”之間不能契合；另一方面，電工電子技術內容主要包括經典電路基本定律和電路分析方法，所講授內容多是幾百年前的定理，未與當代學科發(fā)展相融合，間接導致學生實踐動手思維能力較差[7]。

2）在教學模式上，與現代技術充分結合，利用各個平臺，例如中國大學MOOC、超星、騰訊課堂等，但仍然沒有改變“滿堂灌”教學情況。教學手段僅僅是從以前的“黑板”變?yōu)楝F在的“全媒體”平臺，如果深入分析會發(fā)現授課內容并沒有發(fā)生變化。只是將“講授式灌輸”轉化為以信息化平臺為載體的“全媒體式灌輸”，對教學內容本身仍然缺乏關注，學生自身的學習自主性沒能建立起來。

3）在教學綜合成績評價上，還是按照期末試卷、課堂表現、實驗進行評分。其中課堂表現以出勤和作業(yè)來衡量，而出勤率并不能客觀評價學生知識獲取和能力培養(yǎng)。實驗考查只看實驗報告，無法綜合評價學生的實踐表現能力。這種評價模式完全忽視學生學習過程中展現的能力，不能完全展示高校學生學習和運用理論知識解決生活中實際問題的能力[8-9]。

因此，探索復雜專業(yè)OBE背景下“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學模式，構筑復雜非電專業(yè)人才培養(yǎng)體系，提高特色人才培養(yǎng)質量，服務區(qū)域經濟社會發(fā)展迫切需求，亟須全面、系統、深入教育研究與教育改革[10]。

2 非電專業(yè)“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學模式設計

2.1 “電工電子技術基礎”混合式“金課”協同性設計

人工智能時代背景下工科人才培養(yǎng)，教育理念必須與時俱進。在理論課學習中，穿插動畫、精品在線課視頻等。網站課程資源豐富，包括課程介紹、教學團隊、電子教材與課件、知識點解析、教學大綱、教學視頻、作業(yè)庫、試題庫以及討論區(qū)等。利用慕課在線平臺，對電工電子技術基礎知識點進行合理分塊，再針對每模塊內容進一步細分為若干小節(jié)，每個小節(jié)制作相應的課件和視頻（每個視頻長度為5 min～15 min），內容組織上注意與復雜非電專業(yè)融合、不同專業(yè)應用到電工電子技術的嵌入與交叉學科專業(yè)聯系。同時，在視頻恰當位置插入測試題，回答問題才能繼續(xù)觀看視頻，以實現課堂提問的效果，課前階段教學設計如圖1所示。

圖1 課前階段教學設計

2.2 “電工電子技術基礎”混合式“金課”教學設計

依據新工科及OBE理念對“知識點”實施重組，按照不同專業(yè)需求，將傳統知識點融合于學習情境中，優(yōu)化重構電路模塊26學時，模電模塊20學時，數電模塊18學時。知識體系重構是將傳統課堂教學內容與各非電專業(yè)培養(yǎng)計劃充分契合，精選教育內容，提煉重點知識點。課程采取“課前自學”“線上線下混合教學”“線下討論”“綜合實訓”“創(chuàng)新大賽”和“興趣小組電子協會”六聯驅動模式下的交叉融合教學方法。將啟發(fā)式教學、研究式學習、問題式辨析、反思式評價融為一體，已經逐步形成“教師推送任務—學生線上自主預習完成任務—課堂講授、課堂討論、分組討論或學生講解—在線自測反饋、輔導答疑”的教學循環(huán)過程及教學設計過程。混合式“金課”教學模式設計如圖2所示。

圖2 “電工電子技術基礎”混合式“金課”教學設計

3 非電專業(yè)“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學模式實踐

3.1 非電專業(yè)“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學實施

3.1.1 把牢政治方向，“電工電子技術基礎”融入課程思政

將模電模塊的特點與課程思政相結合，尋找課程內容與課程思政之間的融合點。利用學校的課程中心平臺和在線直播，采用合理的教育模式，培養(yǎng)學生專業(yè)知識和創(chuàng)新能力，適時培養(yǎng)學生的祖國情懷、人生價值觀和方法論。“做事沒技巧，吃力不討好”說明要提高做事效率，必須采取巧妙方法。掌握各種電氣電子設備的工作原理有助于使用者最大限度地發(fā)揮它們的作用。電氣電子設備的每一個系統都包含了多種復雜電路，但無論多復雜，其分析和計算方法都源于基本的電路定理和定律。利用等效變換方法先將比較復雜電路化為簡單電路，再運用電路基本定律求解。在科學思考中學習，在學習中思考，“學而不思則罔，思而不學則殆”，在思考中實踐與創(chuàng)新，提高效率。引導高校學生在自我成長過程中，積極主動積累知識，自我沉淀，提高綜合素質，時刻準備迎接挑戰(zhàn)，才能把握機會，走向自我成才之路。

3.1.2 構建師生同構共生鮮活互動的課堂生態(tài)

1）鮮活互動生機盎然，讓課堂“動”起來。在線教學活動，教師通過設置彈窗和章節(jié)測試，實現學生與教育資源之間的有效利用。最重要的是，這些數據可以有效判斷學生學習任務完成情況，在開始線下課程之前準確判斷學生掌握知識點情況。引入“智慧樹”“雨課堂”等工具，開展問卷調查和提問活動，第一時間檢驗學生在課堂上的學習效果。2）重視第一次線下課，第一次混合式“金課”教育模式應采用線下教育方式，給學生先介紹一下該課程特點，然后通過手機終端微信、QQ、郵件等，進行學習進度定時提醒，有效實現實時教學目標。3）形成規(guī)律，立足習慣養(yǎng)成。引導學生形成良好學習習慣，迅速進入混合式教育模式下的學習狀態(tài)。4）尊重學生個人差異，教師要充分尊重學生，根據學生基礎知識水平和能力，實施差異化的教育和人才培養(yǎng)計劃設計，制定個性化教育設計。

3.2 非電專業(yè)“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學實踐成效

基于中國大學MOOC平臺的“電工電子技術基礎”課程混合式“金課”教學，不再是傳統教育模式中以教師為重心的“教”，而是以學生為主體的“學”。利用大學MOOC平臺線上授課23次，考核605人次，發(fā)布互動68次，累計課堂活動參與總人次1 796。

3.2.1 同學自主發(fā)布討論話題

“電工電子技術基礎”課程的理論性較強，教學內容較難理解。但通過線上平臺，學生在學習平臺針對新知識的重點和難點可以在討論區(qū)進行討論，教師也可隨時隨地針對學生難點問題進行解讀。

3.2.2 教學考核情況

對于鄭航非電專業(yè)教學模式改革，其中短小精悍的微課視頻、“有圖有真相”的微信推文、有針對性的隨堂檢測讓本來枯燥無味的模電、數電知識變得易理解、易掌握。中國大學MOOC平臺隨時隨地的學習模式，有利于提高教學效果，學生在各個方面均有明顯改善：1）線上線下學生出勤率高達97%，較傳統教學模式提高13個百分點；2）線上線下課堂氣氛活躍，平時不積極的學生也積極參與老師發(fā)出的討論；3）學生對電工電子技術基礎學習興趣有所提高；4）學生學習成績有所提升。如圖3所示，以2019級機械2班、3班、4班三個班級125人教學為例，以最后學生期末考試成績?yōu)楸容^分析對象，使用“金課”教育模式的班級在90分以上及80~89分區(qū)間人數明顯高于傳統教學模式，而不及格人數明顯較少。可見，混合式“金課”教育模式切實提高了電子技術基礎課程的教學效果。

圖3 學生綜合成績分布圖

4 結束語

課題組以鄭航計算機類、航空航天類、機械類、材料類等非電專業(yè)學生為研究對象，針對開設的專業(yè)基礎必修課“電工電子技術基礎”教學模式進行創(chuàng)新，構建“課前自學”“線上線下混合教學”“線下討論”“綜合實訓”“創(chuàng)新大賽”和“興趣小組電子協會”六聯驅動模式下的交叉融合教學方法，完成“電工電子技術基礎”混合式“金課”協同性設計，優(yōu)化課程內容，突出教學重點，建立電路、模電、數電模塊庫，強化模塊組合。最后，以鄭航為例，對非電專業(yè)“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學模式進行實踐，通過學生參與討論情況、學習進度、最后綜合成績分布，證明非電專業(yè)“電工電子技術基礎”混合式“金課”教學模式可以充分調動學生積極性，打破傳統教育的“滿堂灌”模式。將立足區(qū)域經濟需求，努力探索以“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”為導向的新工科航空電子控制類OBE人才培養(yǎng)模式，做好供給側改革，提升在校生培養(yǎng)質量和畢業(yè)生就業(yè)競爭力及學生發(fā)展需求契合度。