新工科背景下模擬電子技術課程“N+1”改革實踐探索

摘 要：新工科為中國高等工程教育改革提供中國方案，它是繼產(chǎn)教融合之后，中國高等教育由注重技術與科學向關注實踐轉變的重要舉措。該文結合教學改革實踐探索，構建基于“N+1”考核方案的模擬電子技術課程改革應對模式，從基本思路、組織實施、目標達成評價等多維度進行理論凝練和案例研究，提出網(wǎng)絡課堂、科技作品、團隊合作、課后作業(yè)與實驗的“五部分、四環(huán)節(jié)”等多項應對策略，制定完整、規(guī)范的“N+1”過程考核形式、課程大綱、考核設置等具體細則。通過豐富教學內容和優(yōu)化教學方法，顯著提高學生的學習能力和創(chuàng)新能力，提升人才培養(yǎng)的質量。該研究可為高等院校工科專業(yè)課程改革和建設提供借鑒參考。

關鍵詞：新工科；課程改革；過程評價；模擬電子技術；工程教育

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）34-0143-05

Abstract： New engineering is an important measure for China's higher education to change from focusing on technology and science to focusing on practice after the integration of production and education， which provides a Chinese plan for the reform of higher engineering education in China. Combined with the practical exploration of teaching reform， this article constructs a reform response model of analog electronic technology curriculum reform based on the "N+1" assessment scheme. Theoretical refinement and case studies are conducted from multiple dimensions such as basic ideas， organizational implementation and goal achievement evaluation. Multiple response strategies such as online classrooms， scientific and technological works， team cooperation， homework and the "five parts and four links" for experiments are proposed. The article also develops complete and standardized "N+1" process assessment forms， course outlines， assessment settings， and other specific details. By enriching teaching content and optimizing teaching methods， students' learning and innovation abilities have been significantly improved， and the quality of talent cultivation has been improved. This study can provide reference for curriculum reform and construction of engineering majors in higher education institutions.

Keywords： new engineering; curriculum reform; process evaluation; analog electronic technology; engineering education

工程教育占據(jù)高等教育的重要地位，根據(jù)中國教育部統(tǒng)計，目前工科學生在大學生的比例為50%左右，遠高于美國、日本等其他國家[1-2]，其中，電類專業(yè)學生數(shù)占工科生總數(shù)的50%左右。麥肯錫曾經(jīng)對83個跨國公司做過調查：如果需要100個工程師，有100個相應學歷的人來應聘，按照公司用人標準，統(tǒng)計能夠錄取的各國學生數(shù)量。結果錄取中國人數(shù)量為10名，在歐洲、亞洲以及拉美中排名墊底，甚至低于菲律賓。這是對我國高等教育，特別是高等工程教育培養(yǎng)評價的現(xiàn)實反映。2018年8月，《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8號），要求高等學校嚴格本科教育教學過程管理，全面整頓教育教學秩序，梳理課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，切實提高教學質量，應切實加強對學生學習過程的考核，加大過程考核在課程總成績中的比重，嚴格考試紀律、嚴把畢業(yè)出口關，堅決取消“清考”制度[3]。本次教育工作會議為全國高校開展新一輪課程改革吹響“沖鋒號”和指明前進方向[4-5]。當前，新工科建設為我國高等工程教育注入了新動力，專業(yè)工程認證和國家一流專業(yè)建設珠聯(lián)璧合、相得益彰[6-7]。新工科背景下“雙萬”建設已進入到全面深化階段，而專業(yè)人才培養(yǎng)成效與社會需求之間的匹配度還不夠、師資力量相對較弱、產(chǎn)教融合校企合作不深入和質量文化建設不完善等短板亟需得到重視和有效解決[8]。

模擬電子技術作為高等院校工科專業(yè)學生一門重要的專業(yè)基礎課，是電子電力技術的基礎，在模擬信號放大、整流穩(wěn)壓、反饋和信號變換電路等領域具有不可代替的作用[9-10]。然而由于其晦澀難懂，經(jīng)常被學生戲稱為“魔電”。為適應信息科學技術的高速發(fā)展和21世紀對高素質創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，結合新工科背景，模擬電子技術課程迫切需要加大教學內容、方法、手段的改革力度，以一流課程建設為目標，努力打造高水平“金課”，加強過程性考核實踐探索，全面推行“N+1”課程考核方式，提升學生滿意度。

一 基本思路

“N+1”是指課程考核方案包含教學過程中開展的N種過程性考核和在課程結束后實施的1次期末考核。根據(jù)教育部通知，結合相關課程考核管理辦法（修訂）文件精神，全面推行“N+1”課程考核方式，進一步推行學業(yè)評價改革，加強教學過程管理，著力培養(yǎng)學生解決問題的思路與方法，科學構建多元化、重過程的課程考核評價體系，凸顯過程評價在課程考核評價中的重要性，全面、科學地評價學生學習過程，提高課堂教學質量。

模擬電子技術是一門在介紹半導體器件的基礎上，重點要求學生掌握信號放大的各種基本電路、放大器中的負反饋、運放的應用和直流電源等低頻電子線路的工作原理，以及分析、設計方法，培養(yǎng)學生的實踐技能和應用能力的課程。該課程傳統(tǒng)考核方法是期末考試，但單一通過期末考試評價，不僅讓學生喪失主觀能動性和創(chuàng)造能力，也令課程學習枯燥無味。因此，及時采取必要的課程改革，推廣“N+1”過程考核評價，是模擬電子技術課程適應新工科發(fā)展的必然要求。

基于教育部加強過程性考核的精神與學校出臺的“N+1”課程考核實施辦法，架構模擬電子技術“N+1”課程考核基本思路。“N+1”過程考核中，“N”指課后習題作業(yè)、單元測驗、期中測試、調研報告、課程論文、課外創(chuàng)新作品、案例分析、活動作品、小設計、實驗報告、主題演講、小組討論、團隊合作項目、面試和網(wǎng)絡課堂學習等考核類型，其中2≤N≤5，即至少采用2類但不超過5類考核形式。若課后習題作業(yè)作為一類過程考核形式，則次數(shù)應不少于3次。平時考勤原則上不能單獨作為一類過程考核形式?！?”表示該課程必須進行一次期末考核，期末考核的方式可根據(jù)課程特點由課程組商討決定。

形成課程“N+1”過程考核基本思路后，制定過程考核實施主體以及課程大綱相關要求。任課教師（課程負責人或教學團隊）是實施“N+1”課程考核方式的直接責任人，在課程教學開始前，根據(jù)專業(yè)和課程特點設計“N+1”課程考核方案，確定過程考核形式和考核評分標準，充分做好課程考核方式設計，重點著眼于考核形式、考核內容及每項考核占總評成績比例的安排，圍繞教學大綱，科學、合理的設計課程考核目標。以相關專業(yè)畢業(yè)要求指標點達成作為目標，制定課程教學大綱，圍繞課程目標組織課程的知識要點和教學內容，在綜合考慮前后課程、并行課程的要求后，合理設計課程教學環(huán)節(jié)、教學方法和具體教學要求、考核方式等，通過課程目標關聯(lián)相關二級指標點與教學、考核環(huán)節(jié)。

正式開課前，任課教師提交模擬電子技術課程“N+1”考核審批表，并由二級教學單位審核通過?！癗+1”考核審批表應在課程組充分討論的基礎上形成統(tǒng)一的書面文件，作為后續(xù)課程實施的基本準則。表1為模擬電子技術“N+1”課程考核設置細則（部分）。就模擬電子技術這門課程而言，“N”包括課后作業(yè)、網(wǎng)絡課堂、科技作品、團隊合作及實驗項目共五個部分，其中網(wǎng)絡課堂學習又包含微課視頻、討論、單元測驗和期中測驗四個環(huán)節(jié)。“五部分、四環(huán)節(jié)”貫穿于課程各個教學章節(jié)。任課教師研究課程各章節(jié)的重難點，充分挖掘過程性考核元素，使每位學生都能夠積極參與其中?？己思殑t的優(yōu)化體現(xiàn)出課程考核方式的變化，任課老師是課程設計者，需要課前設計好考核細則和實施辦法，根據(jù)制定好的“劇本”組織實施教學。這樣的課程設計對教師提出了更高要求，教師不但需要科學、合理地設計考核形式，還必須更加規(guī)范、及時地引導和梳理過程性考核。

實驗項目作為“N+1”考核中關鍵部分，對培養(yǎng)工程師教育顯得尤為重要。實驗項目包括4個課內實驗內容。實驗名稱、實驗學時及實驗目的見表2。為充分體現(xiàn)過程性考核特點，每個實驗分為預習、操作和報告“三步驟”。學生只有在完成實驗預習任務，了解實驗基本原理的前提下，方能進入實驗操作的第二個步驟。課內實驗操作的完成，并不代表實驗的結束，學生還要及時完成實驗數(shù)據(jù)的分析、思考及心得體會和實驗報告的撰寫等。教師精心設計實驗過程的每個環(huán)節(jié)，是嚴把工程類學生質量關的重要舉措，充分體現(xiàn)了“N+1”過程性考核的特色。實踐探索發(fā)現(xiàn)，在教師堅持不懈地引導下，學生參與實驗的積極性有了很大改觀，更加愿意主動思考和解決實驗中存在的問題。

二 組織實施

“N+1”課程考核最終成效關鍵在于組織實施。過程考核形式多種多樣，對學生的評價更加綜合和客觀，也對教師在實際教學中的組織和實施提出更高的要求。這里以過程性考核中的主要環(huán)節(jié)為例，闡述教學過程中實施情況。

（一） 網(wǎng)絡課堂

網(wǎng)絡課堂基于MOOC平臺完成，教師借助平臺可以隨時觀測、查閱所有學生參與微課視頻學習、討論、單元測驗和期中測驗的成績。為避免出現(xiàn)學生將學習作為突擊任務集中完成的情況，教師應將日常教學、預習、鞏固和復習作業(yè)與網(wǎng)絡課堂學習緊密相聯(lián)系，合理安排和組織。通過設置視頻學習、單元測試等環(huán)節(jié)的完成時間，提醒學生安排好時間，讓網(wǎng)絡課堂學習成為學生學好課程的重要工具。

課前，教師對課程目標和學情進行研究，設計學生在線學習任務并實時發(fā)布，完成指引性、擴充性在線資源平臺的建設，滿足學生在線自主預習使用。學生根據(jù)需要選擇在線網(wǎng)絡資源自主學習和自我測評，明確每個章節(jié)學習的重難點。課后，教師及時發(fā)布隨堂測驗及單元測試等，收集學生在線學習數(shù)據(jù)，精準掌握學生每一堂課、每一個單元的知識掌握情況，有針對性地提出改善方法。此外，學生也可以根據(jù)個人學習需求，選擇在線資源進行知識拓展，拓寬學習的知識面。

（二） 科技作品

模擬電子技術是工科院校電氣電子信息類專業(yè)的一門重要技術基礎課，在“N+1”課程考核方案中設計“科技作品”，可以培養(yǎng)學生定性分析能力、綜合應用能力和創(chuàng)新意識。

“科技作品”環(huán)節(jié)實施中，教師應充分尊重學生想象力，同時設置合理規(guī)范的考核要求，比如：

1）該項目是開放性作業(yè)，不限課題，但必須與模擬電子技術有關，可以是實際制作完成的作品，也可以是設計和改進的電路。最終以報告形式提交，報告中應包含目的、設計任務和要求、基本原理、制作工藝、電路檢測與結果分析、結論共六個方面內容。

2）所有電路設計均需要采用Multisim軟件進行仿真驗證。

3）科技作品必須由學生單獨完成，科技作品的評價應重點突出作品的創(chuàng)新性。

（三） 團隊合作

實施“N+1”課程考核方法，為模擬電子技術課程培養(yǎng)鍛煉學生團隊合作能力提供了可能。一個電子產(chǎn)品的開發(fā)，從電路設計、分析、模擬、制作、測試和應用等等，包含多套環(huán)節(jié)和工序，需要多人合作，各環(huán)節(jié)相互配合才能完成。下面以“動態(tài)心電記錄儀”團隊項目為例，詳細說明該評價與考核實施的主要步驟與方法。

1 項目引入

利用線上或線下方式，引導學生主動了解、查閱與項目相關背景。心血管疾病是人類死亡的主要疾病之一，許多患者發(fā)病后由于錯過最佳治療時間而死亡。由于通常使用的心電圖機等短程分析方法不易發(fā)現(xiàn)偶發(fā)性的心律失常，因此，當前采用較為有效的方法是記錄分析2小時以至更長時間的心電圖，從而捕捉心律失常波形。

2 項目內容

設計一種低功耗、結構簡單、性價比高的心電放大器，在此基礎上研制出便攜式動態(tài)心電記錄儀。心電放大器電路主要包括前置放大電路、高通濾波電路、陷波電路、低通放大電路和主放大輸出電路五個部分。

3 項目要求

教師提出具體性能要求，如：①測量過程不能影響正常的生理過程；②測得生理信號不發(fā)生變形失真；③最大可能地分離信號與各種干擾；④可以在出現(xiàn)電擊事故等危險情況下有效保護病人。其中，①②④直接與前置放大器設計的性能優(yōu)劣有關，③主要靠后級濾波電路實現(xiàn)，但是同樣依賴前置級的成功設計。

4 其他說明

為凸顯“N+1”過程考核的特點，此項目由學生分小組，團隊完成，學生在團隊中應有明確的分工和合作；考核方式采用小組答辯形式，各組按照順序分別將項目設計和制作的實物進行現(xiàn)場演示和講解匯報；評審老師由模擬電子技術課程組老師組成，依據(jù)電路設計、電路實物、匯報和項目合作等方面綜合打分，并記入“N+1”考核。

該項目是“N+1”考核五大部分中指定課題，也是“N+1”考核中唯一由團隊共同完成項目。由于其特殊性，其過程性考核實施和組織顯得尤為重要。團隊合作的過程性考核，讓學生團結在一起，在獲取知識、培養(yǎng)能力的同時，體會團隊合作的重要性，感受團隊的凝聚力。

（四） 課后作業(yè)

課后作業(yè)作為一項傳統(tǒng)的評價方式，其實施并不簡單。根據(jù)“N+1”課程考核實施方法，教師要圍繞學校專業(yè)人才培養(yǎng)目標、學生畢業(yè)要求、課程教學大綱、課程目標和學生實際，設計布置需要學生通過查閱文獻、閱讀書籍、動腦思考、動手實踐、討論探究才能完成的高質量的作業(yè)，原則上不能布置簡單抄寫式作業(yè)。過去作業(yè)以教材后的習題為主，主要目的是鞏固課堂所學理論知識，提高學生的解題能力。在信息化發(fā)展的今天，必須不斷更新這個傳統(tǒng)的課后作業(yè)模式，如設計調查報告、文獻綜述、個人作品、讀書心得、創(chuàng)新實踐和學術論文等多樣化的作業(yè)呈現(xiàn)方式。原則上，48學時及以上的理論課程，作業(yè)次數(shù)一般不少于5次。其他情況下，作業(yè)次數(shù)一般不少于3次。實踐證明，減少傳統(tǒng)以抄寫為主的課后作業(yè)，并沒有削弱學生的解題能力。以查閱、動手、實踐等為主要內容的課后作業(yè)，不僅為教師提供了豐富、多樣的評價手段，更有利于激發(fā)學生學習興趣，充分展現(xiàn)了過程性考核的優(yōu)勢。

三 目標達成評價

模擬電子技術課程目標達成度評價必須充分體現(xiàn)“N+1”課程考核方式，根據(jù)課程教學大綱設計要求，實現(xiàn)三個課程目標?！癗+1”考核方式能夠從不同維度支撐起這三個課程目標。如圖1所示，此圖定性地展示了課程目標與“N+1”考核方式的關系。

圖1 “N+1”課程考核與課程目標

實行“N+1”課程考核方式的課程各分項成績按百分制計分，期末考核分數(shù)占總評成績的比例原則上不高于50%。N部分過程考核平均分數(shù)占總評成績比例，過程考核形式和各項分數(shù)占比等，由課程負責人（或教學團隊）根據(jù)專業(yè)和課程特點確定。表3從定量角度給出了課程目標與考核環(huán)節(jié)的關系。

根據(jù)表3的定量關系，結合學生各部分的實際得分情況，就可以計算出本課程三個目標的評價值，見表4。

其中，課程目標1的評價值計算說明如下：■Ai為目標1各考核環(huán)節(jié)平均得分之和，■A0i為目標1考核環(huán)節(jié)目標總分， Ai為總評成績中支撐該課程目標相關考核環(huán)節(jié)平均得分，A0i為總評成績中支撐該課程目標相關考核環(huán)節(jié)目標分值。

四 結束語

模擬電子技術作為高校電類專業(yè)的核心基礎課程，占據(jù)著十分重要的地位。在新工科背景下，貫徹落實教育部高等學校本科教育工作會議精神，將淘汰“水課”、打造“金課”作為重要舉措和落腳點，從加強課程過程性考核實踐改革著手，深化推行“N+1”課程考核方式，可以有效提高課堂教學質量，實現(xiàn)對學生學習過程全面化、科學化的評價。模擬電子技術“N+1”課程改革實踐探索，進一步完善了課程體系，豐富新工科建設內涵，為提升高等學校工程教育質量和水平提供了堅實保障。

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DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.34.034

基金項目：江蘇省教育廳高校自然科學研究重大項目“基于擾動磁場的高鐵牽引電機缺陷檢測關鍵技術研究”（21KJA470003）；無錫學院引進人才科研啟動專項經(jīng)費資助項目“基于交變磁場測量的金屬缺陷無損評價研究”（2023r022）

作者簡介：蔣峰（1981-），男，漢族，江蘇鹽城人，博士，副教授。研究方向為工業(yè)裝備材料多模態(tài)復合感知、電磁熱傳感檢測及機電一體化、控制技術的教學。