構建理論·實踐·綜合三維立體式模電課程的研究

孫雪茹 彭偉堯

摘?要：在新工科理念和培養應用型人才的前提下，構建理論教學、綜合性實驗、綜合項目式考核融合的模擬電子課程的課堂，理論教學過程中結合視頻、生活中常見的實例進行教學，同時將仿真實驗引入課堂，不定期進行思維導圖總結。增設綜合性實驗，同時在不同階段進行線上—線下結合的不同層次的作業、試卷、平時測驗等考核。引入項目式考核，從而構建出適應不同層次的模電課堂，培養學生創新與實踐能力

關鍵詞：新工科；應用型人才；理論教學；綜合性實驗；項目式考核

中圖分類號：TB?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.12.084

0?引言

模擬電子技術基礎及實驗是電氣工程及其自動化等工科電類專業開設的專業核心課程，選修課有高等數學和電路原理等，對數字電子技術等后續課程學習、自動化領域項目設計與開發至關重要。課堂教學普遍不能夠照顧到全班每一個層次的學生，授課方式過于單一，導致學生認為模電課程難上加難，因此可以將虛擬仿真實驗、視頻導入等與授課相結合，提高學生上課效率。實驗教學環節能夠很好地培養學生實踐操作、實踐應用和解決復雜工程問題的能力。大多數傳統的模電課程的實驗都是教師演示講解后，學生按部就班地完成相應的實驗操作后得出實驗結果，完全不思考實驗為什么要這樣完成，更不清楚完成實驗的意義在哪里，實驗基本毫無意義。多元考核已經成為目前大多數課程的考核方式，但往往班級內部學生基礎參差不齊，同樣的考核方式對部分學生適合，部分學生不適合，所以本文引入線上線下考核、不同層次的試題考核、項目式考核等對學生進行有針對性的考核。

1?模電課程“痛點”問題

1.1?知識繁難、體系龐雜，難做到學而不厭

模擬電子技術是一門內容知識點多、體系龐雜、較難理解的課程，授課過程當中，學生畏難情緒極大。主要原因首先是學生未學先畏，學生普遍把模擬電子課程戲稱為“魔電”。其次，部分學生電學基礎偏弱，而模擬電子技術課程恰恰需要電學基礎扎實，導致部分學生遇到難懂的知識點就放棄學習。還有一部分學生，學習很努力，但學習方法上存在問題。最重要的原因是，模擬電子技術課程內容過于繁重，需要一學期上完所有知識點，對此老師只好提高上課效率，但很大一部分學生無法迅速吸收，更是學了后面忘前面。課程體系如圖1所示，加上學生基礎較薄弱，很難提高學生的學習興趣，大多數學生會產生厭學的情況，如何提高學生學習興趣，提高該課程的教學效率日益成為廣大教師所面臨的共同課題。

1.2?內容枯燥，紙上談兵，難做到學以致用

本門課程基本都還采用傳統的授課方法，老師教，學生學。在講解分析中多以電路模型為基礎開展，更多強調抽象化的數學問題，用例題推導和圖形講解的方式理解原理，弱化了實際的應用問題，導致學生難以把數學模型和實際系統聯系起來，強烈地觸發了學生的畏難情緒，本來學習興趣就不高，加上傳統授課方式，使得學生畏難情緒一觸即發。

1.3?基礎薄弱，知識獨立，難做到融會貫通

大多數學生數學基礎薄弱，所學知識并沒有工程背景作支撐，無法將所學的知識點聯系到一起去解決一些實際的問題。再加上課程內容僅用一學期來完成，大多數老師疲于完成授課計劃，忽略了學生能否將所學應用到實際當中去。學生也一直處于被動接受知識的狀態，并不能真正地理解本門課程的真正的意義及用處，從而無法真正地做到融會貫通。

2?構建理論·實踐·綜合——三維立體式模電課堂基本思路

所謂“三維教學法”，本是指一個完整的教學過程，是由課堂講授、學生自學（包括課堂討論、作業練習等）和社會實踐等三個相互聯系、相互制約、相互影響的環節或層面構成的一個有機整體，要求充分調動教師和學生兩方面的積極性，利用一切可以利用的教學設備、圖書資料等，將由教師在室內講解教材的單一活動讓位于形式多樣、內容豐富的立體式教學活動，將這三個層面緊密聯系在一起。為了貼合本門課程的實際特點，解決本門課程存在的痛點問題，提出了“三維立體式課堂”的理念。

一維課堂教學：通過視頻導入激起學生對本門課程的學習興趣；傳統的授課由于教師過于專業化導致學生無法直接理解課堂內容，因此通過從學生的角度出發啟用接地氣式教學，方便學生快速吸收課堂上的內容；采思維導圖等方式進行授課總結，將本來錯綜復雜的課程內容串聯在一起形成系統，方便學生系統化地去學習。通過一維課堂教學法讓學生做到學而不厭。

二維實驗教學：傳統實驗以驗證性實驗居多，可以添加綜合性實驗，引入仿真實驗，預留探究題，引導學生自主探索發現，解決實際問題，激發學生的創新思維。通過二維實驗教學法讓學生做到學以致用。

三維多樣化考核教學：大多數課程考核以作業試卷為主，課前預習后及課堂結束后分別進行線上考核，每節內容結束后進行階段化考核，課程接近尾聲后進行項目式考核，綜合考量學生學習情況，鍛煉學生動手實操能力。通過三維多樣化考核教學法讓學生做到融會貫通。整體三維立體式課堂模式如圖2所示。

3?理論·實踐·綜合——三維立體式模電課堂的構建舉措

3.1?利用視頻導入，接地氣教學，思維導圖總結三步法教學

首先，學生層次的不同，教學方法也要做出相應的變化。清華大學的教師甚至可以雙語授課，但是對于普通學生來說專業過強的課堂會讓他們頭暈腦漲，完全提不起興趣，甚至會產生厭學的想法。因此課程會根據課程難易程度的變化去引入生活中常見的有趣的樣例，例如在講解模擬電子晶體三極管放大電路時，純講解公式推導過程，雖然大部分學生可以接受并理解，但是存在一些學生他們基礎較差，對于理論性的推導有抵觸心理，此時可以引入生活中常見的三通來進行講解，樣例如圖3所示。在沒有引入示例前為學生簡單講解如下：

引入生活中樣例后如圖4所示：

以上兩種講法，第一種雖然復雜，但講解后可以讓大部分學生懂得其中原理。第二種雖然簡單，學生并不能懂得其內部原理，但可以讓一小部分學生迅速掌握推導出來的最終結果。所以可將兩種講授方法進行結合，去適應所有學生，這樣做更加有利于講解本堂課的內容，在提高授課效率的同時，還能解決學生的畏難情緒。

其次，目前的課堂教學以及教材內容安排都普遍存在“開篇直入理論，課堂導入不夠”的共同缺點，這些共同造成了教師難教、學生難學的局面。因此團隊教師建立了模擬電子課程視頻庫，針對不同的授課內容搜集課前、課中、科技、生活等不同階段不同層次的相關視頻融入課堂，在激發學生學習興趣的同時潛移默化地達到思政育人的效果。例如在講授反饋放大電路時，引入導彈發射的視頻，如圖5所示，與此同時讓學生思考如此遠的距離導彈是如何精準擊中目標的？看完視頻共同探討后給出其中一種答案，得出結論是因為衛星在進行不斷的反饋，導彈根據反饋不斷的在調整方向。

最后，大多數學生上完課都有一個共同的感受：一團亂麻，完全不知道本次學習內容與之前學習的內容有什么關系，聯系不到一起，導致學生所學的知識點變成了獨立的，成不了系統，因此引入階段性思維導圖總結法，將學生所學習的內容前后串聯在一起，形成系統化教學—系統化學習的“雙系統一體化”模式，可以在保證授課質量的同時提高學生的學習效率。

3.2?添加綜合性實驗，引入仿真實驗，引導學生自主探索

本門課程開設的大多數實驗都是驗證性實驗，無法激發學生的創新思維，因此，可以利用現有的實驗設備，開發具有綜合性、與實際項目相結合的實驗，幫助學生跳出僅學習理論知識的局限性，達到學以致用的效果。另一方面，還可以將學科競賽、工程案例與實驗相結合開展實驗，鍛煉學生動手實操、團結協作的能力。

目前學校的實驗條件具有一定的局限性，一些綜合性、創新性比較強的實驗還是無法完成，因此以雨課堂為平臺、以仿真軟件為基礎開展翻轉課堂教學，實現線下互動、隨堂練習、討論交流、分組匯報等環節，在完成仿真實驗的過程中鼓勵學生在問題解決中學習和探索，也能激發學生的學習興趣，引發他們對問題解決的深層理解。通過問題解決使學生建構起對知識的理解，還能更好激發學生的學習興趣，以仿真軟件為基礎開展設計，既能鍛煉學生的軟件應用能力，還能培養學生分析設計能力。例如：在講授反饋放大電路時即可引入仿真實驗，搭建的電路圖如圖6所示。

課前拋出預習問題，學生利用各種手段去搜集資料，形成自己對問題的理解，教師授課時針對預留的問題對本節課進行詳細的講解，從而與學生的問題形成對比，課后學生再將答案進行修改，最后進行提交。探索與授課相結合的教學模式可以更好地培養學生的自學能力與探索精神。兩種模式相結合能夠更好滿足不同層次學生的學習需求，保證課程教學質量。如圖7和圖8所示。

3.3?課前課后同步考核，階段化考核，項目式考核結合的多方位考核

目前很多教師在授課前都有預習內容，但缺乏自學后的測驗，即使有測驗，大多數學生也會去搜索答案進行作弊，達不到預習想要的成效，引入綜合性發散思維的測驗題可以有效的避免作弊的情況出現。課后題要與課前預留的題同步進行，同樣的題第二次再作答，就要結合課程內容進行，這樣既鍛煉了學生自主學習的能力，又可以保證課堂的授課質量。

課程體系過于龐大，導致大多數學生學了后面的內容忘了前面的內容，為了引導學生在平時的學習過程中重視知識的積累和能力的培養。教學內容分階段進行測驗，測驗題題型采取拉力賽式任務點管理，每位學生必須在規定時間節點內完成任務點。以在線測試為例，截止時間前提醒兩遍并通報未完成學生名單，督促學生準時完成。且題型隨著授課內容的增加難度也要逐級遞增，起到督促學生進行階段性復習，梳理分散講述的知識點，形成一個完整的知識框架的目的。例如，如圖9所示為學生完成的思維導圖，在學習運算放大器的內容時，包含了加法、減法、積分、微分等不同類型的運算放大器，需要進行總結和歸納。

一學期下來，學生的知識儲備已經達到相對飽和的狀態，為了檢驗學生的學習成果，以及鍛煉大家解決實際問題的能力，引入項目式考核，將項目要求下達給學生，學生分組進行不同的項目，小組內部做好分工，項目任務包括項目書的書寫、原理圖的設計、實物的制作、匯報等幾個方面。項目式考核的引入既能實現理論與實踐的結合，又可以鼓勵學生在問題解決中學習和探索，也能激發學生的學習興趣，參加學科競賽的積極性，為學生的進階學習提供可能。

4?結語

基于“新工科”理念和培養應用型人才的前提下，構建理論·實踐·綜合——三維立體式課堂，可以充分調動學生學習積極性，開發學生思維想象力，培養學生綜合創新能力，實操動手能力，能夠利用所學的知識去解決一些生活當中常見的問題。

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