新工科背景下電路類課程模塊化線上線下教學改革探究＊

張變蓮，范 璟，張曉麗，董少飛

（西安文理學院機械與材料工程學院，陜西 西安 710065）

電路類課程主要包括“電路分析基礎”“模擬電子技術基礎”“數字電子技術基礎”，這些課程面向大多數工科專業開設，比如光電類專業、控制類及電子信息、通訊類等相關專業。電路類課程具有較強的理論性，同時也具有很強的工程性和實踐性[1]。傳統的教學方法已經不適用與目前的大環境，特別是在新工科建設如火如荼開展的現如今，并且結合目前的大環境，要求教師能夠靈活地將課堂搬移至線上線下，因此在新工科背景下改變傳統的線下教學模式已成為當務之急[2]。將課程體系進行優化組合，拆分成不同的模塊，構建“理論教學線上線下、實踐教學線上線下、結合工程實踐、融合學科競賽”的教學模式，建立以學生為中心的教學模式，多維度圍繞育人思想，構建探索多種反饋機制的電路類課程模塊化教學模式。作為一名任教多年的專業課一線教師，通過在近幾年開展的靈活多樣的大規模線上理論及實踐教學環節的經歷，以“電路分析基礎”課程為例，探索線上線下理論及實踐環節的教學模式，從而實現理論教學和線上教學的有機結合，并且引用適當的線上線下教學激勵模式，鼓勵學生開展多種形式的自學以及談論方式，通過課程積分的形式，提高學生的學習積極性。以下從模塊化教學改革、理論與實踐教學設計及實際應用案例分析、學科競賽因素融入、線上線下教學考核和評價等方面進行分析和研究。

1 線上線下理論與實踐教學的設計

“電路分析基礎”課程的理論性及實踐性都較強，并且該課程的開課學期為第二學期，是學生首批接觸的專業類課程，并且如果學生的數學知識不扎實，學習該課程會有一定的難度及抵觸情緒。如果該課程的知識體系不扎實，對于后續的課程，如“模擬電子技術基礎”“數字電子技術基礎”“信號與系統”等課程的學習都會造成比較嚴重的后果。并且如果學生想要參加學科競賽，亦需要掌握一定的電路類知識，所以學好“電路分析基礎”會對后面整個專業課程體系的學習打下良好的基礎。考慮到學生的實際情況，整個課程體系的設置按照“由淺入深、循序漸進、先直流后交流”的模式設置。理論學習環節先從學生熟悉的元器件及分析方法著手，逐漸過渡到學生不熟悉的列方程、各種定理及動態電路分析、正弦穩態電路分析。

實踐環節包括在線仿真及實驗室實際操作2 個環節。在線仿真是利用Multisim 軟件對一些學習過的理論知識進行仿真，比如學習電位的概念時，學生可能理解的不夠透徹，利用軟件仿真可以實時地將接地點改變，實時地將各點的電位隨之改變的現象直觀地呈現出來，同時電壓這個絕對量不會改變這個現象也會直觀地呈現出來。電路仿真可以作為實踐環節的有機補充，根據內容的需要以作業的形式或者練習的形式布置，不占用有限的課堂教學環節。利用這部分實驗仿真補充，可將枯燥的理論知識可視化、生動化，從而調動學生的學習積極性。

通過上述課程體系設置，可以將整個課程的理論部分分割成電阻性電路分析、動態電路分析及正弦穩態電路分析3 個大的環節，以及電路元件、KL 等一些分支性的重要內容。理論部分的線上線下授課內容可以實時地根據環境的改變進行調整，比如說某一段時間當前形勢要求封閉管理學生，全部進行線上授課，主講教師就可以根據建設好的網絡課程資源以及各種直播形式將課堂轉移至線上，這種轉移是非常快速迅捷的。再比如說形勢允許若干人可以進行線下授課，則可以將大班拆分成小班進行線下授課。教育教學形勢的改變是線上線下授課的一種主導因素。在一般情況下，確定線上線下授課方式的主導因素也可以是課程內容的難易程度。比如前面的電阻性電路分析的內容相對來說比較簡單，學生接受起來也比較輕松，那么就可以將電阻性電路分析的章節放置在線上，可以采用教師下達任務，學生自學加上任務型導讀，結合網絡直播點評、談論等環節完成教學任務。而對于動態電路分析以及正弦穩態電路分析這些授課章節，學生整體感覺比較陌生，學生理解也往往不到位，所以這些內容可以安排在線下面對面進行，并且結合理論授課，課前測、課中測、課后測、作業及討論完成教學任務。靈活多樣的線上線下授課方式既可以及時地適應教學環境，還可以在不影響課程進度的情況下提高學生的學習積極性及學習效率。

課程的教學環節的具體實施可以分為線下課堂授課環節、線上理論授課環節、課外學生自學及電路仿真環節、線下實踐環節。每個教學環節都可以獨立進行，也可以和其他環節有機融合，根據教學環境要求，線上線下教學可以隨時靈活切換。目前課程網站已經大致完成了課程建設，授課教案、習題庫及作業庫已經建設完畢，關鍵章節內容的授課視頻的錄制已經完成，下一步審核完畢可以進行上傳。

2 實際應用案例融合、學科競賽驅動機制[2-4]

當前人才培養目標要求以能力為導向，以學生為中心。圍繞著學院“全員、全過程、全方位”的育人要求，學院實行全程導師制，每位學生在入學之際都會分配一位全程導師，全程導師不僅要關注學生的學業，更重要的是關注學生的全方位發展，在負責學生的學習的同時，需要及時跟進學生的學科競賽參與情況以及后續的就業與考研情況。在學科競賽全員參與的情況下，“電路分析基礎”課程在學科競賽中地位舉足輕重。比如國家級A 類競賽中的電子設計競賽、智能車、光電設計大賽以及工程訓練大賽等都會用到該課程的內容。所以在平時授課中，將實際中的應用實例、相關學科競賽中的題目及所用知識穿插與其中，一方面可以提高學生的學習興趣，另外一方面也可以提前建立課程體系和學科競賽及實際工程應用的聯系，為后續學生參與學科競賽及就業打下良好的基礎。

通過對該課程進行科學合理的設計，可以分類別、分階段對學生的通史能力與素質以及專業能力與素質進行系統性的培養。另外，再加上課程的在線仿真及實驗室的具體實踐環節，再結合社會實踐及學科競賽的有機嵌入與融合，可以真正地滿足“新工科”教育教學背景下人才培養的要求。比如2021 年全國大學生電子競賽試題A 題為信號失真度測量裝置，要求設計信號失真度測量裝置，對來自函數發生器的周期信號進行采集分析，測量輸入信號的總諧波失真（THD），并且在手機上顯示信息。該題目涉及的“電路分析基礎”知識為周期電壓或者電流的知識，周期信號的傅里葉級數展開以及失真度的計算等知識。其他學科競賽也有很多題目需要用到“電路分析基礎”課程的知識，所以學習好該課程的知識，可以為學生擴寬出路。

將實際應用實例和學科競賽知識模塊引入課程中，一方面可以充實課程的教學體系，課程目標統籌學科競賽和社會實踐；另一方面，可以讓學生明確學習的目標及方向，對學生的學習起到激勵作用。在授課過程中將實際工程案例分析引入課堂教學中，可以先引入一些比較簡單、涉及理論知識內容較少的案例，比如分壓電路的應用，從簡單逐漸過渡到復雜，從直流到交流再到具體的濾波器的設計。該課程通過采用項目式教學的方法解決現有教學方法中學生積極主動性不足的問題。項目教學法以實用性、創造性的項目來激發學生的學習興趣，提高學生對課程的理解及課程在工程實踐中的應用。項目教學法需要教師通過充分分析課程內容的內在聯系，選取與相關課程緊密聯系的綜合性項目，并按照“提出問題、分析問題、制定計劃、實施計劃、完成報告”來組織教學活動，學生在完成項目的同時建立完整的知識體系結構，并從宏觀上理解和掌握不同課程之間的相互聯系，避免學習單門課程而產生的孤立性和盲目性，最終達到提高學生對課程的理解力及其工程實踐操作能力的目的。

3 多元化課程考核體系

采用靈活多樣的理論環節與實踐環節線上線下授課方式，并且結合工程實踐及學科競賽融入的教學方式，課程的考核要兼顧多方面的考核因素，需要將過程性考核納入到整個課程考核與評價體系。“電路分析基礎”的綜合性考核成績包括過程性考核成績與結果性考核成績，其中過程性考核成績占比不低于50%。加大過程性考核成績占比，從平時的學習過程來對學生進行綜合性的評價，過程性和傳統考核中的平時成績有所不同，以往的平時成績大致會包括考勤、作業及實驗等完成情況，而現在的過程性考核考查的是學生的學習參與度以及掌握程度，還包括學生的實踐能力與學習報告的撰寫能力、課外自主學習能力和團隊協作與溝通能力等方面。通過結合過程性考核與結果性考核，構建一個多元化的評價體系。過程性考核成績既包括傳統意義上的作業、考勤及實驗實踐情況，還包括課堂中的課前測、課中測以及課后測的答題情況，這部分的考核結果可以實時地反饋學生對每部分內容的掌握情況；此外，過程性考核成績還包括線上視頻的學習情況、線上參與討論的情況、課堂參與程度（搶答、投票等）、期中考核情況、大作業完成情況，另外還包括布置的項目參與以及完成情況、實踐環節的考核等。所有這些環節都屬于過程性考核的內容，根據對學生進行多元化、全方位的過程性考核，結合結果性考核，從而形成一個比較客觀、綜合的評價。

新的實踐環節教學模式，以學生為主體，在課內基礎內容學習的基礎上，要求學生利用軟件進行實驗前自主學習，引導學生對問題進行思考。同時，在實驗實踐過程中，通過實驗成果展演、小組討論，提升了學生團隊合作意識和學習知識的主動性和積極性，完成了被動要我學到主動我要學的轉變，進而實現了實驗教學環節的重構。實踐環節的考核成績可以參照學生的項目完成情況進行評定。

4 結束語

針對目前新工科建設及國內外復雜多樣的教學形勢的要求，為了迎接新的挑戰及改變傳統教學方式的不足，對傳統的線下教學模式進行了改革。本文以“電路分析基礎”課程為例，將課程體系進行優化組合，拆分成不同的模塊，構建“理論教學線上線下、實踐教學線上線下、結合工程實踐、融合學科競賽”的教學模式，建立以學生為中心的教學模式，多維度圍繞育人思想，構建探索多種反饋機制的電路類課程模塊化教學模式。為了多維度、全方位考核學生，提出了多元化的課程考核體系，從而實現對學生的綜合性評定，不僅僅考核學生的知識水平，還考核學生的綜合素質與能力，真正實現育人的目的。