新工科背景下模擬電子技術課程立體化融合教學改革實踐

文章編號：1671-489X（2025）14-0083-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.083

0 引言

一流課程要求體現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度（簡稱“兩性一度”）[。在新工科建設背景下，如何采用多種渠道和方法全面提升課程質(zhì)量，如何基于課程建設和改革提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是各高校和廣大一線教師面臨的重要課題。國內(nèi)高校在建設一流課程方面做了很多有益嘗試[2-6，針對課程教學中存在的教學內(nèi)容陳舊、數(shù)字資源匱乏、教學模式傳統(tǒng)、實踐手段與方式滯后于行業(yè)現(xiàn)狀以及教學效果評價手段單一等問題進行了教學改革。

模擬電子技術課程是高等院校電類相關專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，是電子技術方面的入門技術基礎。課程具有理論性、實踐性和工程性均較強的特點。目前該類課程教學改革的入手點有基于豐富教學資源、改革教學手段或評價方式等方面，全面系統(tǒng)的闡述比較少見。本文基于系統(tǒng)化思想，從課程思政、專創(chuàng)融合和產(chǎn)學研協(xié)同育人等方面進行三維度立體化融合的模擬電子技術課程教學改革并闡述其實踐效果。

1模擬電子技術課程進行三維立體化教學改革的必要性

模擬電子技術課程內(nèi)容繁雜，知識點多，在學生背景不同、課時有限的情況下，學生學習常常感覺無從下手。學生的學習能力和基礎差異大，面對教師同樣的教學進度，理解能力存在明顯差異，動手實踐能力不足。因此，對模擬電子技術課程進行教學改革勢在必行。

1.1加強課程思政建設的必要性

為培養(yǎng)有理想、有道德、有文化、有紀律、有創(chuàng)新的新時代“五有”新人，加強課程思政建設尤為重要。專業(yè)課程和思政課同樣肩負著立德樹人的重要任務[]。2020年教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》提出，課程思政建設工作要圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這個核心點，在全國所有高校、所有學科專業(yè)全面推進[8]。同年，教育部高等教育司負責人表示：“全面推進課程思政建設，就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀?！币虼?，理工科專業(yè)課教師如何挖掘思政元素，如何將思政元素融入專業(yè)課程是當前的一個重要課題。

1.2專創(chuàng)融合的必要性

近年來，受到科技和工業(yè)界重視的TRIZ、可拓學等創(chuàng)新方法理論在教育領域的應用遇到落地實踐困難，將創(chuàng)新方法融入專業(yè)課程不僅能為專業(yè)課程的創(chuàng)新提供理論支持和指導，而且能為創(chuàng)新方法提供專業(yè)領域?qū)嵺`應用場景[9]。

TRIZ創(chuàng)新方法與理論是蘇聯(lián)學者阿奇舒勒先生在研究幾十萬份專利的基礎上總結的發(fā)明問題解決理論。TRIZ創(chuàng)新理論通過將一般問題轉(zhuǎn)化為標準問題，建立問題模型，然后運用相關的分析問題和解決問題的工具得到通用解，再將通用解轉(zhuǎn)化為領域解，通過方案論證得到解決方案。該理論幾十年來在全球著名大型企業(yè)中得到應用并取得顯著的創(chuàng)新效果，近幾年在世界各國高校教學中逐步受到重視[10]。

1.3產(chǎn)學研協(xié)同育人的必要性

工程能力和工程技術創(chuàng)新能力直接決定著一個國家的發(fā)展水平。受多種因素影響，目前我國仍然存在人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)在結構、質(zhì)量、水平上不完全適應的“兩張皮”問題。為了提升本科人才培養(yǎng)質(zhì)量，深化產(chǎn)教融合、校企合作，教育部高等教育司組織有關企業(yè)支持高校共同開展產(chǎn)學研合作協(xié)同育人項目。我國先后出臺了相關文件和政策促進與保障產(chǎn)教融合協(xié)同育人機制建設和運行效果[11-12]?？梢圆捎门c企業(yè)工作需求同步教學，引入第三方考評認證和提供優(yōu)質(zhì)的服務體系等方式，校企協(xié)同育人，推進學校教育教學改革和發(fā)展。

依托行業(yè)優(yōu)秀公司企業(yè)的先進技術和平臺，與高校建立專業(yè)、課程、培養(yǎng)方案、實踐實習基地、師資培訓等合作項目，目前部分高校存在畢業(yè)生就業(yè)難的問題，其主要原因之一就是學校培養(yǎng)的學生偏于基礎理論，而企業(yè)需要應聘者具備與市場直接對接的實用性和實踐性強的技術，希望應聘者是理論基礎知識扎實，且能快速適應崗位的人才。這就需要應聘者在大學階段就能了解本專業(yè)所對應的崗位要求，并能有機會進行實踐鍛煉。因此，高校進行校企合作，對學生就業(yè)能力的培養(yǎng)具有十分重要的意義。

2模擬電子技術課程進行三維立體化融合教學改革的實施路徑

2.1課程思政教學設計與實施

2.1.1 課程思政教學設計

模擬電子技術課程以元素半導體材料為基礎，進行模擬電子元器件、基于分立元件的放大電路、集成運算放大電路、信號發(fā)生與處理電路、功率放大電路與直流電源的講解與實驗，課程的理論性和實踐性都很強，同時還具有較強的工程性。

在模擬電子技術課程中融入思政元素，將知識傳授與價值引領相結合，對提升課程品質(zhì)具有重要作用。在習近平新時代中國特色社會主義思想的指引下，認真落實相關政策文件的要求，深入挖掘該課程的思政元素，形成系統(tǒng)化、潤物細無聲的教學模式，通過在模擬電子技術課程教學的課前預習、課堂教學、課后作業(yè)和課程實驗等環(huán)節(jié)融入思政典型案例，激發(fā)和培養(yǎng)學生的道德素養(yǎng)、創(chuàng)新意識、科學精神、家國情懷和工匠精神，同時幫助他們形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。

2.1.2 課程思政教學實施路徑

在系統(tǒng)挖掘模擬電子技術課程的思政點后，在課程的各個教學環(huán)節(jié)有效融入思政元素。表1描述了模擬電子技術課程的課程思政融合點及其與課程教學環(huán)節(jié)的融合。

2.2專創(chuàng)融合教學設計與實施

基于OBE理念，在模擬電子技術課程與TRIZ創(chuàng)新方法與理論融合方面進行多輪專創(chuàng)融合的教學改革實踐。

2.2.1 專創(chuàng)融合教學設計

教學目的：旨在通過TRIZ創(chuàng)新方法理論的引入，在模擬電子技術課程的理論和實驗教學過程中引導學生系統(tǒng)化思考遇到的專業(yè)問題，在應用TRIZ理論進行案例分析時，注意結合電信專業(yè)特點，融入模擬電子技術相關的案例。

專創(chuàng)融合的課程設計注重引入TRIZ創(chuàng)新方法與理論來分析模擬電子器件發(fā)展歷程，模擬電子電路分析和設計思維，模擬集成芯片的發(fā)展，集成運放電路、負反饋放大電路、信號的發(fā)生和處理電路、電源電路的分析和設計，特別是在電路故障的解決環(huán)節(jié)融入TRIZ創(chuàng)新方法的解題工具。

專創(chuàng)融合教學設計的思路是知識專題為主，應用為導向，問題或創(chuàng)新標桿為切入點。根據(jù)具體的知識模塊進行三種專創(chuàng)融合教學分類設計，分別是需求型：以進化趨勢引導；問題型：適當融入功能分析、因果鏈分析、矛盾分析和物場模型；混合型：綜合使用進化趨勢和TRIZ分析問題、解決問題的工具。具體融合用到的TRIZ理論創(chuàng)新工具和融合類型如表2所示。

表1模擬電子技術課程思政融合點及其與課程教學環(huán)節(jié)的融合

表2模擬電子技術課程與TRIZ理論融合的工具和融合類型

2.2.2 專創(chuàng)融合教學實施

在模擬電子技術課程知識體系的各個模塊知識講解過程中，融入TRIZ創(chuàng)新理論中的功能分析、因果鏈分析、剪裁、技術進化路線、技術矛盾、物理矛盾等方法，對模擬電子器件和技術、設計方法和解決問題方法等發(fā)展規(guī)律進行剖析；運用TRIZ創(chuàng)新理論指導綜合性和創(chuàng)新性作業(yè)的布置，促進知識綜合運用，啟發(fā)學生高階思維，提升學生的綜合能力。

在課程的綜合實驗設計過程中，采用TRIZ理論中解決矛盾的工具對電子技術系統(tǒng)進行分析、設計和調(diào)試，提高學生解決復雜工程問題的能力。

在模擬電子技術課程教學的課堂練習、課后作業(yè)設置、課程實驗、階段性測驗等環(huán)節(jié)，注意引導學生利用TRIZ創(chuàng)新方法進行問題分析，培養(yǎng)學生用創(chuàng)新工具解決專業(yè)問題的意識。從問題出發(fā)，總體思路是先進行問題識別和定義，再是問題分析、問題解決，方案轉(zhuǎn)換和方案評價。

首先，引導學生先利用TRIZ創(chuàng)新方法進行問題定義，可以適當采用功能導向搜索等創(chuàng)新工具，確立創(chuàng)新標桿。

其次，進行問題分析，在問題分析階段，很重要的一步是對技術系統(tǒng)進行功能分析。之后在功能分析的基礎上，結合資源分析，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題進行因果鏈分析，結合進化法則，可以進行剪裁分析，得到關鍵問題后就可以使用問題的解決工具如技術矛盾和矛盾矩陣，物理矛盾和分離原理，還有物場模型等工具，得到TRIZ標準解后再轉(zhuǎn)換到模擬電子技術領域得到問題的領域解。

最后，進行方案評價。

2.3產(chǎn)教融合教學設計與實施

2.3.1 課程產(chǎn)教融合教學設計

按照圖1所示的流程進行模擬電子技術課程產(chǎn)教融合教學設計。

2.3.2 課程產(chǎn)教融合教學實施

基于教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目的支持，依進行輔助設計和該項目對應的理論知識點，全方位促進學生將理論知識應用于實踐，為將來在工作崗位上進行設計開發(fā)打好基礎。

3課程三維立體化融合教學改革的效果

為落實立德樹人根本任務，將思政元素有機分解細化融入模擬電子技術課程的理論講解和課程實踐，立足課程對學生進行思想道德、科學素養(yǎng)和團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)，在教學設計、教學案例、實踐要求等方面進行系統(tǒng)化教學設計和實施，使思政元素有效融入課程，達到潤物細無聲的效果。

圖1模擬電子技術課程產(chǎn)教融合教學設計

依托產(chǎn)教協(xié)同育人的軟硬件平臺和行業(yè)先進企業(yè)的技術支撐，在模擬電子技術課程中融入創(chuàng)新方法理論，幫助學生理解電子器件的發(fā)展歷程，把握電子技術的發(fā)展規(guī)律，幫助學生創(chuàng)新性地解決專業(yè)課程理論分析、設計和實驗實踐過程中的問題。

在2021一2024年的教學實踐中，學生的科技創(chuàng)新及實踐動手能力明顯提升。自動化學院本科學生在2020年獲得與電子信息類相關的省級以上學科競賽獎數(shù)量為67項；而2021—2024年獲得該獎項的數(shù)量分別為106項、165項、128項和140項，學生參加學科創(chuàng)新類比賽的獲獎比例與教學改革前相比有明顯提升。

4結束語

托建設的課程創(chuàng)新實踐教學平臺一模擬電子技術聯(lián)合實驗室，公司提供先進模擬電子器件、實驗開發(fā)板和軟件平臺。課程實踐內(nèi)容與綜合實驗依托該平臺進行教學改革和創(chuàng)新，讓學生在掌握理論的基礎上，結合電子技術行業(yè)新發(fā)展的軟硬件平臺進行實踐與創(chuàng)新。

同時，結合全國大學生電子設計競賽往屆實際項目對學生進行實踐指導，在項目指導過程中，有意識地引導學生學會如何發(fā)現(xiàn)模擬電子電路的問題，如何分析問題和解決問題，如何根據(jù)項目設計的目標和要求進行分析與設計，如何采用EDA工具模擬電子技術課程教學改革實踐效果表明，本次改革有效提高了教學質(zhì)量，使課程理論教學與實踐聯(lián)系更加緊密。有效提升了學生的實踐能力，對培養(yǎng)有理想信念、有道德情操、有責任擔當?shù)男聲r代好青年起到積極推動作用。

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