“新工科”背景下《电路基础》课程改革与实践研究

玄子玉 薛佳楣 苏晓光

摘要：新工科背景下的課程改革要求以学生为中心，把学生能力培养水平和就业质量作为评价课程建设成败的决定因素。《电路基础》课程作为本科院校机电类专业的专业基础课程，虽然逐步引入混合式教学模式，但效果不尽如人意。为了提高新工科背景下《电路基础》课程的改革效果，该文围绕教学内容、教学方法、教学评价和教学持续改进等方面的改革内容展开研究，分析了目前《电路基础》课程改革中存在的问题，介绍了四个方面的课程改革方案和实践效果。

关键词：新工科;教学改革;电路基础;课程改革方案和实践效果

中图分类号：G424      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）22-0161-03

新工科这一概念是在“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等工程教育研究与实践活动基础上提出的我国领跑全球工程教育的中国模式和中国经验。新工科教育的人才培养目标是在工程教育领域培养实践能力强、具有创新意识和国际竞争力的高素质复合型人才。新工科背景下的教学改革必须围绕以上人才培养目标开展研究，对相关学科和专业的课程进行改革创新。《电路基础》课程是佳木斯大学电子信息类专业的一门专业基础课，也是电子信息类研究生的入学考试科目。为了进一步提高《电路基础》课程的教学质量，以解决现有教学问题为出发点，在教学内容、教学方法、教学评价和持续改进4个方面开展教学改革与实践建设活动。

1 《电路基础》课程教学改革中存在的问题

《电路基础》课程是一门理论性较强的基础课，课程教学重点是电路的基本概念和定理、直流电路和动态电路的分析与设计、正弦稳态电路的分析等，课程教学难点是一阶动态电路微分方程的求解和三相电路分析。在不断的教学改革中，《电路基础》课程逐步形成了理论与实践教学相结合的课程体系，但仍存在以教师为中心、观念固化、教学手段单一、信息化教学资源共享不足等问题[1]。

从学校生源和教学场地资源来看，学生的知识基础相对薄弱，普遍自学能力不佳，《电路基础》课程开展混合式教学模式的效果不佳，对学生的自学过程数据收集不及时，部分学生观看视频不认真，整体教学效果一般。《电路基础》课程的网络教学资源丰富，但由于缺乏统一的在线学习系统，教师对学生的线上学习环节掌控不足，线下环节并不能针对线上环节提出的问题开展，而是对线上教学内容的重复讲授，最终导致教学进度滞后。

2 教学内容改革

新工科教育改革的基本思路是应对新一轮科技革命和产业变革挑战，服务制造强国等国家战略，持续深化工程教育改革，加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才，打造世界工程创新中心和人才高地，提升国家硬实力和国际竞争力。以此为依据，结合“立德树人”根本任务和“三全育人”教学模式，《电路基础》课程教学内容改革可以从以下几个方面展开：

2.1 全面推进课程思政建设

《电路基础》课程是电子信息类本科专业的基础课程，开设在第一学年，通过将课程思政元素引入教学内容有助于帮助学生坚定理想信念，塑造正确的人生观和价值观，培养对中国特色社会主义制度和中华民族伟大复兴中国梦的认同感。《电路基础》课程思政建设主要体现在思政元素的潜移默化融入，结合实际案例介绍我国自有知识产权的技术、产品和工程成就，如我国电网建设中80%的继电保护产品完全实现自研自产，世界上第一个微机距离保护装置由我国研制等[2]。这些能引起学生家国情怀和民族自豪感的生动案例是培养“四个自信”信念的生动教学内容。教研组根据《电路基础》课程教学内容章节为每个授课要点的思政映射设计切入点，见表1所示。

2.2 结合学校和学生实际选择教材内容

新工科背景下的《电路基础》课程教学知识体系是以基本概念、基本方法为主，教材和教学内容选择应满足知识为本源的职业技能训练需求，参考国内外知名院校的教材内容，选择符合本校实际情况和学生接受能力的教学内容。《电路基础》被选教材包括高等教育出版社出版的《电路》、清华大学出版社出版的《电路原理》、机械工业出版社出版的《电路基础》等，这些教材或是经典教材，内容翔实、完整，或为借鉴国外教材，内容新颖、贴近实际。《电路基础》课程组综合考虑上述教材的优缺点，结合课程教学大纲和后续课程体系进行有效增减[3]。

2.3 通过科研实践教学培养学生的创新创业能力

传统的《电路基础》课程实践教学环节是组织学生使用实验箱进行“照图连线”的模拟实验，学生按照预设的实验目标和实验步骤完成实验和撰写实验报告。新工科背景下的《电路基础》课程实验环节要面向学生的创新创业能力培养，在原有基础验证性实验的基础上，开发和增设“自主设计—自行搭建”的开放性实践环节。教师在指导学生实验的同时，还要启发学生的科研思维，主动思考解决一般性问题的设计思路，有助于增强学生课程参与度，为今后的科研学习也打下坚实的基础。

2.4 多语种教学提升学生的国际视野

2017年2月，在复旦大学召开的综合性高校工程教育发展战略研讨会中，提出了新工科教育的发展路径，其中明确指出相关教育改革要借鉴国际经验、加强国际合作、国际前沿立标准，增强工程教育国际竞争力。在新工科背景下，通过教学内容引导提升学生的国际视野和交流能力是《电路基础》课程教学改革的重要举措。现有的本科课程体系中的跨文化课程教学是以科技外语、专业英语等此类交叉学科课程形式开展的，教学内容也是外语教学听说读写译的模式，对专业英语文献阅读和写作能力的培养不足。《电路基础》课程引进国外原版教材《Fundamentals of Electric Circuits》作为跨文化辅助教材，以知识体系为主线开展多语种教学尝试。学生自主组成学习小组，通过课上互动、课下学习活动和网上交流等形式开展多语种学习，学生学习课程知识的同时，通过英语学习提高了阅读和协作能力，培养了他们的团队合作意识和创新创业能力[4]。

2.5 加強课程体系之间的教学内容关联

《电路基础》课程是电子信息类专业的基础课程，同时也是课程体系中承上启下的重要一环。《电路基础》课程教学内容改革不仅要提高课程本身的教学水平，还要充分加强课程体系之间教学内容关联。《电路基础》课程的大部分知识点会在后续课程中频繁出现，每当出现这种情况时，要鼓励和引导学生描绘知识脉络，通过自我构建知识体系来提高自学能力。《电路基础》课程中还应为后续课程做好铺垫：例如加入“电路”和“电子线路”的历史发展和研究现状等教学内容，通过《电路基础》课程讲授来让这两门课程的概念和知识提早产生关联，这样学生在后续学习中就可以融会贯通，做到举一反三了[5]。

3 教学方法改革

《电路基础》课程采用了基于SPOC的线上线下混合式教学方法，利用信息化教学平台加强教师对所教班级课前、课中和课后的管理。学生按照教师的安排在平台中自主完成学习任务，将遇到的问题和解决预案带到课堂和实验室进行反馈和讨论。课堂教学中也可以借助多媒体设备和移动设备进行随机点名、投票、讨论等辅助课堂操作，提高教学成效。授课教师通过集体备课建立课程信息化资源共享库和题库，将慕课、微课、仿真软件、教学PPT、任务指导书和习题作业等上传至备课区供教学使用[6]。

《电路基础》课程的线上线下混合式教学模式流程如下：课前环节，授课教师在SPOC平台中发布学习任务和布置教学资源，学生线上自主学习，在讨论区发布讨论话题和互动;课堂教学环节，教师关注讨论区的互动话题，在课上结合学生遇到的问题进行重点难点问题的讲解，并预留学生答疑时间进行个性化辅导;实验环节，学生分组按照优势互补原则组队，共同讨论实验指导书，根据实验目的和实验步骤进行分工，对于设计类实验则由成绩好的学生负责总体设计，指导和帮助成绩不好的学生解决问题，教师在实验环节主要承担示范和答疑的工作;课后环节，教师将课上内容总结汇总发送至SPOC平台供学生复习，学生在线完成作业或习题并学习下一节课的预习内容[7]。

4 考核方式改革

《电路基础》课程是一门专业基础课，传统的考试形式就是“平时分+纸质试卷”，虽然可以有效评估和促进学生的学习积极性，但对学生工程思维训练、课程思政学习的情况并无涉及。在开展新工科背景下的课程教学建设时，要将线上、线下、实习实训、课程思政等多个元素纳入课程考核项中，真正体现学生在课程教学中的多方面表现考核[8]。《电路基础》课程线上线下考核方案如表2所示。

5 教学反馈改革

教师对课程的把握要通过学生的成绩和认可程度来体现，对反馈信息的收集也有助于教师对课程进行持续改进。传统的教学反馈制度为学生评教，该环节一般为课程结束后，学生只能从预设的问题中提出自己的想法和意见。对教学反馈制度的改革要以实事求是的原则，在教学过程中对教师、学生、课堂进行有效监督。除了传统的学生评教外，《电路基础》课程教学反馈制度新增以下几方面内容：

（1） 教学过程反馈

利用信息化教学平台的相关功能，教师获得每个阶段学生在线自学学习情况和作业完成情况，可以在讨论区发动匿名的课程建议区，让学生畅所欲言，提出课程需要改进的问题和建议。

（2） 作业习题反馈

在作业习题环节，教师可以设置不同难易程度的习题供学生选择完成，及时发现学生的实际学习状态，针对共性问题在后续教学环节中集中解决，针对部分学生出现“掉队、吃不饱”等现象进行课程节奏的及时调整。

（3） 问卷调查反馈

在开课之前、课中和结课以后进行2～3次问卷调查，调查涉及学生的知识基础、技能水平、学习状态、理解能力和创新意识等，统计出学生对于授课教师教学方法的接受程度、教学内容的掌握程度，以及是否有需要改进的地方。

（5） 座谈反馈

邀请应届学生、往届毕业生和高年级学生进行面对面座谈讨论（也可采用线上网络会议形式） ，拉近师生间距离进行无障碍沟通。教师在授课过程后可随机访谈几位学生，了解课程教学存在的问题和学生学习的难处，形成访谈记录为后续持续改进提供参考。

6 结束语

新工科背景下的《电路基础》课程教学改革立足“厚基础、宽口径、重实践、求创新”的人才培养指导方针，从优化课程内容体系、实施多元教学方法、深化考核模式改革、完善教学反馈机制四个方面进行全面课程建设，促进学生综合素质的培养和创新能力的提升，并有助于促进电路类基础课程体系建设，为今后进一步完善大类课程体系下的人才培养积累资料、经验，奠定相关基础。

参考文献：

[1] 殷惠莉，薛秀云，宋淑然.电路课程建设与教学改革探索[J].教育教学论坛，2019（33）：120-121.

[2] 胡燕群.混合教学模式在地方高校的实践与研究[J].黑龙江教育学院学报，2019，38（2）：48-50.

[3] 区雅文.基于信息化模式的《电路基础》混合式课程体系改革[J].教育现代化，2019，6（65）：50-51，63.

[4] 张应强，张洋磊.从科技发展新趋势看培养大学生核心素养[J].高等教育研究，2017，38（12）：73-80.

[5] 王曙鸿，段娜娜，张那明.“电路”课程翻转课堂设计与实践[J].电气电子教学学报，2020，42（5）：14-17.

[6] 汪源，王良成.电路基础课程中以学生为中心教育理念的探索与实践[J].实验室研究与探索，2018，37（10）：211-215，250.

[7] 沈凯.高职“电路基础”在线开放课程建设研究与实践[J].计算机产品与流通，2020（11）：111.

[8] 庞凯歌，刘晓芳，牛哲荟，等.创新和实践应用能力教育在《电路基础》课程中的研究和探索[J].科技视界，2020（29）：38-39.

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