面向“金課”的電路分析課程“閉環開放” 特色教學改革探索與實踐

［摘 要］為推進本科教學改革、打造專業基礎“金課”，文章以電路分析課程教學為研究對象，遵循特色辦學、內涵式發展方向，研究探索“閉環開放”特色教學改革實踐。教學改革以閉環式課程設計、開放式課程資源、閉環式教學管理、開放式實驗任務為抓手，形成線上與線下混合、理論與實踐融合、資源與特色整合的課程教學體系，注重過程性考核。改革后學生的平均考核成績大幅提高，課程教學質量得到了提高，學生工程實踐能力得到了提升。

［關鍵詞］電路分析；“閉環開放”；教學改革；“金課”標準

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）11-0059-05

2018年8月，教育部發布的《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》指出，各高校要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”[1]。電路分析課程是本科高等院校電氣工程及其自動化、電子信息工程、通信工程等專業的重要專業基礎課之一。因此，如何開展以“兩性一度”為遵循的深度課程教學改革，打造電路分析“金課”，是當前電路分析課程建設面臨的緊迫問題。

一、電路分析課程教學改革現實背景

（一）成果導向教育要求

成果導向教育（Outcome?Based Education，OBE）關注的核心問題是教育投入的產出效益，采用正向支撐、反向設計的思路，通過分析學習者學習后能夠達到的最大能力（學習成果），確定教學策略、構建課程體系、制定評價標準。問題驅動教學（Problem?Based Learning，PBL）是以學生為中心、以實際工程問題為學習起點、以問題的解決為核心來規劃學習內容，讓學生圍繞問題尋求解決方案的教學方法。課程教學和工程實踐緊密結合是提高教育產出的有效方法。將基于OBE的工程教育理念和基于PBL的具體實施方式相結合，對提高學生的動手能力和創新意識有顯著作用。為此，筆者結合OBE和PBL開展電路分析課程“閉環開放”特色教學改革，對課程的教學目標、教學內容、教學設計、實驗設計和考核方式等進行全面而深入的改革與探索，以提高課程教學效果和人才培養質量，促進專業發展[2]。

（二）特色辦學探求

《湖南省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》明確指出，要推動高等教育分類發展，鼓勵具備條件的普通本科高校向應用型轉變[3]。地方本科院校要實現建設具有鮮明特色的高水平大學的目標，人才培養是重要的任務；課程開發是人才培養的重要組成部分，而特色教學則是特色辦學的關鍵抓手。近年來，一些高等院校對基于OBE和PBL的實驗課程教學改革進行了相關研究，初步形成了自制實驗教學儀器設備推動應用型人才培養的模式，但對電路分析課程教學改革的研究不足、對特色教學內容提煉不夠。因此，筆者以所在院校為例，嘗試開展基于OBE和PBL的電路分析課程 “閉環開放”特色教學改革實踐研究。

（三）改進現狀訴求

在過去的三十年里，電路技術的應用領域不斷擴大，電路分析課程教學也應該隨著這些變化做出適當的調整和改革。但是目前電路分析課程仍存在一些問題，如前置專業課前沿性不足，電類專業的前置專業課開設的目的之一就是讓學生理解相關學科和產業發展的前沿，但電路原理課程內容沒有結合前沿進行相應的調整。又如啟蒙課不啟發，啟蒙課的授課對象基本是大一下學期或大二上學期的學生，其工程實踐能力相對較差，而傳統課程實驗內容大多局限于對已知定義的檢驗，一般較少涉及學生自主思考，更別提自主設計和制作了。

（四）理論與實踐結合的需求

電路分析課程作為基礎課程，涉及領域較廣，授課面向的群體大，參與研究的教育工作者也多，取得了一系列研究成果。

陳宏等提出將理論教學與實驗教學相結合的一體化混合式教學模式[4]。莊慧敏等從教材設計、教學方法、考核方式三個方面進行了教學改革探討，以提高學生分析和解決工程問題的能力[5]。劉喆提出了基于MOOC的多元教學模型，通過對MOOC后臺數據分析等手段對該教學模型的不足進行了分析，并針對現有教學模型的不足，提出基于多種互聯網技術和資源的深層次多元教學模型[6]。可見，對電路分析課程教學改革的理論研究是比較充分的。白揚博等提出要促進課程教學和工程實際結合，以培養適應電子電路技術發展需求的人才[7]。陳麗霞等以學生為中心，對虛擬仿真、網絡平臺、課程實驗三個方面進行了教學改革探討[8]。朱桂萍等利用“翻轉課堂”讓學生自學，將理論教學與實驗操作有機結合，取得較好的效果[9]。可見，很多高校在電路分析課程教學改革實踐上進行了一系列具有特色的探索。

較多學者對電路分析課程教學進行了研究與改革，但在實際教學中，理論聯系實驗、工程等方面還存在不足。因此，把電路分析課程教學改革的重點和方向放在理論與實踐結合上，是非常必要的。

二、電路分析課程“閉環開放”特色教學研究與改革目標、內容

（一）研究與改革目標

探索電路分析課程“閉環開放”特色教學改革實踐，首先應明確研究與改革目標，逐個擊破教學難點。因此，電路分析課程“閉環開放”特色教學改革的關鍵點為通過閉環式課程設計、開放式課程資源、閉環式教學管理、開放式實驗任務，形成線上與線下混合、理論與實踐融合、資源與特色整合的課程教學體系。課程研究與改革目標如圖1所示。“閉環開放”特色教學改革對“兩性一度”標準的支撐關系如表1所示。

（二）研究與改革內容

1.閉環式課程設計

針對電路分析課程教學中存在的理論與實踐脫節、線上與線下“分家”等問題，充分利用項目團隊自制的實驗教學儀器設備等資源，研究構建“開放式課程資源+閉環式教學管理+開放式實驗任務”的閉環式課程設計，創新構建“在線資源庫+精準化管理+任務式驅動”的組合型教學體系，以“閉環式”設計提升“高階性”水平，促進知識能力素質的有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高階思維。

2.開放式課程資源

針對電路元件結構特征變化快與電路分析課程基礎知識穩定的現實矛盾，研究建設在線精品課堂資源庫和在線前沿課堂資源庫，為學生搭建層次遞進的知識體系，提供具有前沿特征的開放資源，支持不同層次的學生開展個性化學習。在線精品課堂資源庫包含與教材內容同步的慕課（MOOC）、小規模限制性在線課程（SPOC）及其他在線課程資源；在線前沿課堂資源庫涵蓋了分離與集成、模擬和數字、無源和有源、雙向和多向、受控源和開關、線性和非線性、功率和信號處理等電路特性，緊跟行業發展，適時將工程實際中的最新進展納入教學，以“開放式”獲取提升“創新性”水平，提升課程內容的前沿性和時代性。

3.閉環式教學管理

針對電路分析課程內容多、課時少、學科融合度高和涉及信息量大等特點，為適應不同層次學生的學習需求，研究構建“在線精確記錄難點+學習行為數據量化+線下精準解決問題”的閉環式教學管理，創新構建基于能力培養的個性化和精準化教學模式，通過在線學習平臺精確記錄學生學習和實踐的難點與痛點，基于學習行為數據量化分析班級整體、學生個體知識建構和實踐訓練的過程與效果，精準了解學生是否“學會”、能否“做到”，支撐線下教學有針對性地開展理論講授、疑難解答、實驗任務和綜合應用，力求實現“在線能力培養”與“線下綜合運用”的精準閉合對接，以“精準化”閉合對接支撐“閉環式”教學管理，以“閉環式”管理提升“創新性”水平，提升教學形式的先進性和互動性。

4.開放式實驗任務

針對部分學生在課前工程能力較差、課中“聽懂了”卻“不會做”、課后“會做了”仍“不會用”等問題，充分利用項目團隊自制的實驗教學儀器設備資源，研究形成“開放式問題+自制式設備+研究型實驗”的創新開放式任務驅動，整合設計“‘黑盒子’實驗+電磁式繼電器特性測量實驗+簡單無源網絡‘特性之最’實驗+任選元件測量等效阻抗實驗+自選無源器件搭建簡單電路實驗+低通高通濾波器幅頻特性實驗”的設計型實驗任務，緊貼應用問題設計開展研究型實驗，結合無預設答案的開放式問題開展工程實踐教學，提高學生工程思維能力，以“開放式”任務提升“創新性”“挑戰度”。

三、電路分析課程“閉環開放”特色教學改革措施

（一）建立閉環式課程運行機制

閉環式課程設計是后續三個研究與改革目標的頂層框架。筆者結合電路分析課程特點和項目團隊現有資源條件，考慮課程全方位和教學全過程，把在線資源庫、精準化管理和任務式驅動組合起來，建立有針對性、操作性、應用性、推廣性的運行機制，切實提升電路分析課程的“高階性”水平。

（二）構建開放式課程資源庫

開放式課程資源包括在線精品課堂資源庫和在線前沿課堂資源庫。在線精品課堂資源庫已經有了豐富生動的慕課（MOOC）和小規模限制性在線課程（SPOC）等在線課程資源，而在線前沿課堂資源庫卻點多面廣、不成體系、尚無先例。筆者結合電路分析課程內容實際，及時掌握工程實際中的最新進展，將其有機融入課程教學中，引導學生運用所學的基本知識分析和解決實際問題，切實提升電路分析課程內容的前沿性和時代性。

（三）優化閉環式教學管理

閉環式教學管理的關鍵在于精準解決在線能力培養與線下綜合運用的閉合對接問題。筆者通過在線能力測評系統，準確記錄學生對知識體系的掌握情況，破解了傳統線上與線下混合教學對課程實踐支撐不足的難題，切實提升了電路分析課程教學形式的先進性和互動性。

（四）整合運用開放式實驗任務

經過多年的教學實踐，湖南理工學院已經探索出“自制儀器設備+自主設計制作”的實驗任務模式。就電路分析課程而言，考慮到目前存在課程集成度低、師生使用率低等現實問題，筆者將現有師資和設備資源整合起來，把已有的6個實驗任務融入教學過程，使“自主設計”發展成“自發設計”，切實提升電路分析課程的“創新性”“挑戰度”。

四、電路分析課程“閉環開放”特色教學改革效果及分析

（一）考核指標和評價體系的確定

電路分析課程圍繞相關專業的5個畢業要求中的7個指標點，研究制訂以下7個課程考核目標：

目標1為可以專業表述電路工程問題，目標2為可以識別和判斷電路工程問題，目標3為可以通過推理及分析獲得解決電路工程問題的多種思路，目標4為可以提煉電路工程問題，目標5為可以開展電路實驗，目標6為可以使用現代工具開展電路工程實踐，目標7為了解電路工程背景和影響。

電路分析課程考核目標和考核成績計算方法如表2所示。考核總分為100分，分為平時成績和考試成績兩大部分，分別占比40%和60%。平時成績分為作業部分和實驗部分，其中，實驗部分占比30%。

（二）教學改革前期準備及實施

為了解教學改革實踐效果，筆者開展了對比實驗。實驗選取了2020—2022屆通信20-1BF、通信21-1BF、通信22-1BF三個班級學生的學習數據進行分析。其中，通信20-1BF班采用傳統的教學方式進行教學，作為對照組。通信21-1BF班、通信22-1BF班采用面向“金課”的電路分析課程“閉環開放”特色教學改革方式進行教學，作為實驗組。三個班級總人數分別為37人、38人、37人。

（三）教學改革效果分析

1.考核情況分析

通過計算三個班級的學生成績平均分、優秀率、及格率等可以看到，實驗組學生考試及格率較高，三個班的學生成績平均分分別為65.43分、72.88分、 86.12分。通過面向“金課”的電路分析課程“閉環開放”特色教學改革實踐，在學生水平接近的前提下，實驗組學生的成績和及格率普遍提高，平均分也大幅提升，優秀率有所提高但變化不明顯，大部分學生集中在良好和中等水平。考核結果如表3所示。

2.考核目標達成情況

針對7個課程考核目標指標點，筆者對三個班級的目標達成情況進行了分析，每個指標點的分數達到60%即視為實現學習目標，具體如圖2所示。

通過考核發現，學生實驗開展能力和電路工程實踐能力有了顯著的提高，問題表述能力也得到一定程度的提升。但是，學生對電路工程背景和影響的了解還不夠，導致這種情況發生的原因可能與教師不夠重視教學過程、學生對學習不夠重視等有關。

五、總結和展望

通過開展面向“金課”的電路分析課程“閉環開放”特色教學改革實踐，提高了教學質量，提升了學生的學習主動性、積極性、實踐動手能力以及探索創造能力；深化了課程內涵，形成了良好的示范作用，并進一步證明了課程改革的有效性和可行性。但是還有一些需要進一步改進和優化的地方，比如對于在校學生無法很好地掌握電路的工程及社會知識的問題，可以加大與高校、企業的合作，讓學生進入企業參與實習，鼓勵學生動手操作。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 中華人民共和國教育部.教育部發布《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》[EB/OL］.（2018-09-03）[2023-11-03］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201809/t20180903_347079.html.

[2］ 竇巖，薛金召，張曉磊.基于OBE理念的高職院校金課建設路徑探究[J］.教育教學壇，2023（1）：157-160.

[3］ 湖南省人民政府.湖南省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要[EB/OL］. （2021-04-30）[2023-11-03］.http：//www.hunan.gov.cn/szf/hnzb_18/2021/202108/szfwj_98718_88_?

1rdehshdhnksrcethtptpbuggr/202104/t20210430_16?

521827.html.

[4］ 陳宏，鄧元龍，費躍農，等.新工科背景下混合式創新實踐教學研究：以“電路分析”課程為例[J］.教育教學論壇，2021（10）：33-36.

[5］ 莊慧敏，張紹全，劉興茂，等.面向CDIO工程教育模式的電路分析基礎教學改革探究[J］.教育教學論壇，2020（30）：176-177.

[6］ 劉喆.“互聯網+”時代電路課程教學探索[J］.電氣電子教學學報，2020，42（4）：72-76.

[7］ 白揚博，李斌，張海偉，等.電路分析基礎課程教學模式的研究與改革[J］.創新創業理論研究與實踐，2020，3（20）：88-90.

[8］ 陳麗霞，李敏，范士勇，等.工程教育專業認證背景下虛實融合的電路分析基礎實驗教學改革[J］.中國現代教育裝備，2020（15）：104-106.

[9］ 朱桂萍，于歆杰，陸文娟.“電路原理”課程深度改革的實踐探索[J］.電氣電子教學學報，2013，35（5）：6-10.

［責任編輯：蘇祎穎］