電路原理課程線上線下混合式教學實踐*

摘? 要? 依據專業認證畢業的目標要求，制定電路原理課程的課程目標。利用線上線下多平臺支撐混合式教學，在理論教學方面加強課前、課中、課后的互補，多環節教學內容聯動；在實踐教學方面擴展深度和廣度，注重能力培養的梯度，切實達成課程目標。

關鍵詞? 電路原理；Multisim；實驗教學；混合式教學；慕課

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）09-0132-03

0? 引言

近年來，教育部等主管部門加強了對工科專業的管理，積極推進工程教育改革，制定了高校工程教育本科專業認證標準。電子信息學科基礎課程作為專業重要的工程基礎類課程，其課程教學的順利實施是達到認證基本要求的前提。對包括人工智能在內的這類新工科專業，盡管專業內容有區別，但工程基礎類課程都需要學習電子信息學科基礎課程。電路原理課程作為電類基礎課程的第一門課，在學生從基礎課程到專業課程的學習過渡中起著前后銜接、承前啟后的關鍵作用。作為專業核心基礎課程，該課程教學對專業畢業指標點的支撐作用明顯，對于工科學生綜合素質的提高，特別是創新實踐能力的培養，具有不可或缺的重要作用。

1? 電路原理課程的課程目標

按照工程教育專業認證的要求，在課程改革層面需要進行成果導向的教育（OBE）。依據專業認證畢業的目標要求，可以倒推出電路原理課程的課程目標。電路原理課程主要支撐的畢業能力指標點一般包括工程知識、問題分析、研究和使用現代工具等幾個方面。

對于工程知識、問題分析的畢業要求，課程目標要求學生掌握足夠的電路理論知識，教學方面的具體知識點包括：電路模型和電路定律，電阻電路分析、正弦穩態電路分析、非正弦周期穩態電路分析；線性動態電路的時域分析和復頻域分析的方法，二端口網絡等。

對于研究和使用現代工具的畢業要求，課程目標要求學生具備和電路理論支撐關聯的實驗能力，教學方面的具體能力要求包括：通過實驗教學，掌握儀器儀表的工作原理，掌握測試方法和測試技

能；綜合運用所學知識、獨立設計電路的能力；分析問題、解決問題的能力和科學創新精神；獨立撰寫實驗報告書，準確地分析實驗結果，正確地繪制實驗曲線；使用Multisim等工具進行電路設計、仿真和測試，分析基本電路元件組成的直流、交流電路的電壓、電流和功率；利用仿真工具輔助電路設計、參數計算和故障診斷，開展電路相關實驗并驗證設計參數，分析實驗數據。

為適應發展新工科教育的要求，達成課程目標電路理論知識學習的要求，改變單一教學模式，構建多個理論教學平臺，包括傳統課堂、bb網絡教學、騰訊課堂、騰訊會議和雨課堂等；為達成課程目標實驗能力培養的要求，構建計劃內實驗、課后延續實驗和開放實驗、實驗教學網站等實驗教學平臺。

2? 線上線下混合式理論教學

傳統課堂中教師整節課講PPT課件，這種單一的講解方式很容易讓學生覺得乏味無趣，留給學生的印象不夠深刻。一節課填鴨式的密集講解下來，學生往往疲于應付各種新名詞新知識點，對課程的系統構架沒有概念，對知識內涵缺乏深入理解，更無法實現對創新思維的訓練。因此，基于多個理論教學平臺，開展線上線下混合式理論教學，一方面組織學生進行線上學習，另一方面同時保持正常線下學習，線上學習和線下學習行為同步進行。依據課程目標要求，設計具體教學實施過程步驟，考核目標的達成度，根據達成度反饋再持續改進教學過程。改變單一教學模式，依托傳統課堂、BB平臺進行線下教學；依托騰訊課堂、騰訊會議和雨課堂等互動性強的網絡平臺進行線上教學，加強課堂交互，提升學習成效。

在課前布置預習任務，把部分教學內容放到課外去進行。比如電阻串并聯，數學中復數運算的相關知識可以直接在課前布置慕課視頻學習任務，BB平臺和雨課堂等方式都可以很方便地發布課程學習資源。讓學生在課前完成預習任務，教師在課堂上對這部分內容就不需要再重復講解，而是騰出時間來進行練習和考核。當然，對于大部分教學內容，特別是重難點的內容，教師仍然需要采用傳統授課方式，只是在課堂中一方面可以加大討論的比重，選擇合適的內容讓學生進行討論，思維碰撞、課堂交流會帶來不一樣的體驗和收獲；另一方面可以設法豐富課程教學內容，滲透包含思政環節、競賽環節、創新項目環節的多環節教學內容，增強教學內容的趣味性，緊密聯系工程實際。

傳統的課堂多媒體PPT教學模式更多地凸顯了課程理論性強的特點，以單向知識傳授為主要特征。雖然有BB網絡教學平臺作為補充，幫助學生預習復習，但互動性比較差。學生課前預習、課堂聽講、課外復習三者是重復關系。線上學習中可以充分利用以慕課為代表的在線開放課程等資源，許多優秀教師制作的教學資源都非常好，完全可以當作教學助力，節省教師個人很多精力。利用線上線下混合式教學，將傳統的課堂講授內容進行分解，減輕課堂教學時間上的壓力，將整個教學過程分為課前、課中、課后三個部分，通過合理的教學設計，讓這三個部分互為補充，教學方式更加靈活，也可以增強學習效果[1]。

特別是在疫情暴發造成線下教學停擺時，線上教學能夠及時頂上，保質保量地完成教學任務。圖1所示為雨課堂平臺內的限時練習題統計情況，限時練習題是雨課堂中非常受學生歡迎、對學習十分有幫助的互動功能之一。學生在線答題，教師和學生都可以非常方便地了解到全班學生對知識點的掌握程度。

3? 線上線下混合式實驗教學

線上教學中以慕課為代表的互聯網在線開放課程提供了豐富的教學資源，不僅可以用于理論教學方面，在實驗教學中也是大有可為的。利用線上實驗教學視頻，可以幫助學生盡快熟悉儀器使用，盡快上手電路設計，完成從簡單電路到復雜電路、從單元電路到系統電路的過程，最終實現實際電路作品的完整呈現。實驗教學中需注重“三結合”，即虛實結合、軟硬結合、線上線下教學相結合。充分利用Multisim軟件進行設計仿真，虛擬仿真與實物操作并行，軟件模擬和硬件實操并行，線上網絡學習和線下實驗探究并行。在實驗教學改革中，一方面對基礎實驗加以改革，擴展實驗的深度和廣度；另一方面打破課程界限，推陳出新，在電路原理這樣的低年級課程中引入綜合實驗項目，盡早進行學生創新能力的培養。

如基爾霍夫定律驗證實驗是電路原理課程中的傳統實驗項目，原為直流驗證性實驗，將它變為直流和交流自主設計性實驗，實驗涉及基爾霍夫定律、儀器儀表的使用、Multisim仿真軟件的使用等相關知識和方法。通過仿真實驗與實物實驗的結合、直流電路和交流電路的對照，加深學生對直流電路和交流電路特性的理解，幫助學生更好地掌握基爾霍夫定律。設計性實驗增加了學生的自主性，方便不同層次的學生自由發揮，激發學生的學習積極性。圖2所示為基爾霍夫定律驗證（交流電路部分）的仿真實驗和實物實驗。

再如在電路原理課程中讓學生做“產生±5 V，±12 V多路直流電源”這樣的綜合性設計題目，線上教學中讓學生自主學習實驗儀器講解介紹視頻，上傳Multisim仿真實驗結果數據；線下教學中在實驗室動手進行實踐操作，圖3所示是學生做實驗的照片。

產生多路直流電源這個題目其實不光綜合了電路知識和儀器儀表的使用，還涉及后續課程模擬電子技術基礎課程的知識。學生需要認識元器件，熟練使用儀器，充分利用Multisim仿真平臺進行設計，綜合性實驗題目為他們后面參與創新實踐活動打下良好的基礎[2]。雖然看起來難度比較大，但學生通過努力完全能夠完成，實踐鍛煉的過程提升了學生的動手能力和分析解決問題的能力，也為后續模電課程中直流電源部分的學習做了鋪墊。

在網絡教學平臺的支撐和保障下，打破課程內容界限，實現從基礎實踐規定項目到自主創意實踐項目的邁進。有了電路原理課程打下的良好基礎，后續課程的實驗教學會更加便利。在后續模擬電子技術和數字電子技術類課程的實驗教學中，學生掌握了更多電子技術知識，電子設計可選擇題目的范圍更加寬廣，在教師審核之后就可以根據自己的興趣來選擇題目，綜合運用所學知識內容，圍繞該題目進行相關電路設計研究。

線上線下混合式實驗教學彌補了傳統教學模式的不足，綜合運用不同教學手段，豐富了教學內容，擴展了實驗教學的深度和廣度。學生通過實踐，對理論知識的理解更加深刻，對課程學習更有興趣，實踐能力和創新精神都得到很好的培養。

4? 結束語

電路原理作為電類專業的重要專業基礎課，對學生打好電類理論基礎，培養實踐電路設計能力有重要作用，在教學過程中，他們的思維能力、分析計算能力和實驗動手能力都會得到鍛煉。利用線上線下多平臺開展混合式教學，豐富了教學形式和教學方法，增強了教學效果。低年級學生就開始參與競賽，參加全國、北京市大學生電子設計競賽，獲獎等級和獎項數目大幅提高。除了完善教學內容和手段，教學考核也是非常重要的環節，做好過程考核是以后的實踐中需要努力改進的方面。

參考文獻

[1] 于歆杰.論混合式教學的六大關系[J].中國大學教學，2019（5）：14-18，28.

[2] 付揚.電路原理課程教學改革與實踐[J].中國教育技術裝備，2019（17）：90-91.

*項目來源：2020年北京高等教育“本科教學改革創新項目”（173）；2020年度電子信息類專業教指委教學改革研究項目（2020-YB-09）；2020年北京工商大學教育教學改革研究立項項目（jg205105）；人才培養質量建設—北京高校優質本科教材課件建設—電工電子技術基本教程（19008021070）。

作者：陳媛媛，北京工商大學計算機與信息工程學院，副教授，博士，主要從事半導體光電子器件研究（100048）。