以学生素质培养为中心的《电路》课程教学改革探索实践

余晶晶

摘要：电路分析是电类相关专业的重要基础先导课程，其不仅要求学生掌握电路知识，也是学生培养专业性、建立工程应用思想的重要开端。以培养学生工程素质为中心，建立立体化、个性化的电路教学模式，配合多维度、多层次、全过程的综合考核方式，将引导学生着重工程能力的培养，强化解决问题的能力和创新能力，使学生最终能够将学到的理论知识应用到工程实践中来，建立起解决实际工程问题的思维模式。

关键词：工程素质培养；立体式教学；探究式实践；多维度全过程考核

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）37-0096-02

电路分析是电类相关专业的基础先导课程，它要求学生掌握电路的基本理论，解决直流、动态和正弦交流电路的常见分析问题，培养工科思维与计算能力。其所涉及的概念、分析方法和解决问题的思路具有一定的普适性，可广泛应用于电子技术、信号处理等专业邻域，为后续专业课程的学习和工程思想的建立奠定必要的基础。与数学、物理等理科基础课程相区别，除了学习和掌握相关知识体系，本课程更重要的是使学生首次建立起工程应用的思想，利用所学到的抽象理论知识去分析实际应用问题，提高工程素质和解决问题的能力。然而，传统的授课模式和单一的考核方式仅着重于理论知识，而忽视了在学习的过程中学生自主解决问题能力的培养和思维方法的建立。因此，本文结合近几年在实际教学中所遇到的问题和需求，借鉴国内外高校的先进经验，探索改变以教师为主体的传统教学和单一考核模式，以过程学习、知识掌握、工程素质培养为核心，针对教学模式、考核方式、反馈机制等进行了多样化的探索和实践。

一、目前存在的问题

针对传统教学手段的局限性和新的高等教育形势的变化，目前电路教学改革存在一些问题。首先，传统授课模式与能力素质培养目标不符。由于电路课时的缩减和内容的繁多，传统授课模式多以教师为主体，采用例题讲解的方式来快速有效地传递知识，而学生往往只关注理论知识的背诵和公式的套用，形成思维定式来解题应付考试，忽视了面对未知问题自主思考，提取模型，寻找合适解题方案的能力。即学生仅学到了知识的内容，却不知道“怎么用”、“如何用”这些知识去解决工程实际问题。或是在面对实际工程开发问题时，不知道该如何思考寻求解决方案，无法与所学到的理论知识相结合。其次，考核方式单一不利于学生的素质培养。以期末笔试为主的单一考核模式忽视了学生在学习过程中知识的积累和归纳考察，忽视了学生实际动手能力、团队协作能力等工程素质能力的考核。学生往往为了应付考试突击复习，浅尝辄止，只着重背诵解题方法而忽略了平时思考归纳等知识吸收过程。此外，还应建立覆盖各层级学生的多维度考核方式。最后，学生自主学习主动性不足，难以激发兴趣。随着近几年MOOCs、翻转课堂、微课等多种新兴授课方式的兴起，高等教育正尝试由教师为主体的填鸭式教学向学生主动式自发学习进行转换。这就要求学生有很强的自主学习意愿和自觉性。然而，由于电路分析的授课目标为低年级本科生，他们对于本专业领域的应用还没有清晰的认识，没有在实践中遇到过相关电路问题，往往带着“为什么学”的困惑，因此缺少学习电路课程的原动力。

二、立体化、个性化的教学内容与方法

1.多种教学方法有机结合。教学方法主要有以教师讲解为核心的例题分析法、比较归纳法和以学生探究式解决工程问题为核心的案例法、提问讨论法。传统教学着眼于知识的掌握，常用以教师为主导的前两种方法，可以最快速清晰地传递大量知识内容。而以学生为核心的探究式教学方法弥补了对学生解决问题能力培养的不足。以实际工程问题为导向，使学生由实践中遇到的问题自主进行相关知识的探索和思考，完成由被动学习到主动式自发学习的转换，学生真正成为教学的中心和学习的原动力。另外，也使学生提前了解理论知识的应用范围，激发了学生的学习兴趣，提高了学习主动性。因此，在实际电路教学中，应将教师讲解和学生探究两类教学思路进行有机结合，在保证理论授课内容的情况下，让学生有机会独立思考工程应用问题的解决方案，带着问题去学习理论知识，自主讨论总结归纳。例如，在动态元件章节，通过在课堂演示相机闪光灯电路和继电器电路的电压变化，引发学生对动态元件应用和充电时间的分析讨论，引出电容、电感特性及三要素法的应用。

2.引入前沿技术和创新教学手段。科技发展的日新月异造成了现有电路授课内容与实际应用技术之间的差异，学生往往将学习的基础理论知识束之高阁，没有与生活中的实际案例联系起来，不会学以致用。因此，在授课过程中教师不断更新教学内容，引入国内外相关的科技前沿技术，如无线充电技术、超导技术、片上系统等，并针对实际工程实验手段与教学实验手段的区别，进行误差分析、模型近似提取等工程思想的补充，使学生在学习基础理论点的同时，清楚地知道其来源、应用范围、技术瓶颈、最新发展方向。其次，针对学生普遍存在的不敢与不会创新、理论知识与实际生活问题脱节等思想，在课堂中介绍如2014年在美国举行的Intel可穿戴设备挑战赛等一些国外本科生科技比赛的获奖视频、产品，如3D打印仿生手、飞去来自拍神器、智能技师手套等，引导学生认识生活中的科技前沿技术产品，激发学习相关基礎理论和动手实践的兴趣，开阔创新思维。另外，将多媒体教学手段、先进教学方法与科研工具的渗透结合，除多媒体课件、视频、仿真软件外，利用NI公司的My DAQ虚拟仪器，在学习理论知识的同时，实时在教室中进行直观的案例演示、现象比较等，使学生感受电子设备的神奇，完成多种“不可能”的系统。

三、多层次、多维度、全过程的考核方式

考核方式的改革是推动教学内容、教学方法改革的内在动力。本课程以过程学习、知识掌握、工程素质培养为核心，以考查学生解决实际问题的能力、工程思维能力为导向，建立起一套可覆盖不同层次学生、多维度、可跟踪学生整个学习过程的综合考核方式。其中，分维度是指不仅考查学生的做题解题能力，同时考核学生自主学习态度、总结归纳、解决实际应用问题、团队协作等多种工程素质，引导学生注重能力的培养和专业素质的全面发展。全过程主要包括随堂小测验的引入，平均1—2周通过课上10分钟左右1—2道题的独立练习，形成有效监督，引导学生把功夫下在平时，也减少了因作业抄袭而引起的不公平现象。分层次是指针对普通学生和学习能力强的学生，在测验、作业、考试等环节，设置基础题和附加思考题的分类，引导学生在学习过程中进行深层次的思考。endprint

四、以学生为中心的教学资源整合和实时反馈

通过在线课程平台的应用和本课题组各位老师之间、国内外各高校之间的线上优秀教学资源共享，以学生自主学习需求为核心，提供多样化的教学资源。针对本电路分析课程，在线平台上载了本课程组MOOCs视频微课和国内外相关精品课程的资源链接、自测题、易错题详解、仿真软件教程、工程实践项目视频、技术比赛視频、电路新技术演讲等，满足了不同层次学生自主学习的需求，有效补充了课堂教学的多样性和灵活性。另外，为了进一步对不同专业、不同学习程度的学生采用个性化的多元教学方法，在教学过程中的第一周、期中、期末周进行在线课程调查问卷，实时跟踪学生的反馈情况，进行教学内容、随堂测验频率、题型的调整。同时，通过在线课程平台的班内论坛、邮件、定时答疑等手段，为学生之间、学生和老师、助教提供多种实时沟通途径，有效辅助学习。

通过教学模式的多样化、全过程考核体系的建立，成功引导学生勤思考，把功夫下在平时。调查显示，学生在课堂提问环节、考试环节都取得了一定的进步。通过研究性教学项目、课堂实验展示、技术比赛视频播放、课余兴趣小组等多种方式开阔学生思维、激励创新，约50%—80%的学生对电路设计、电路发明等相关领域产生兴趣，愿意花费课余时间进行相关尝试。另外，利用在线课程平台进行教学资源提供、教学成果公布的学生调查满意度均为100%，为学生的自我提升提供了多样性的选择和有效便捷的辅助。

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