电路原理课程线上线下混合式教学实践*

摘  要  依据专业认证毕业的目标要求，制定电路原理课程的课程目标。利用线上线下多平台支撑混合式教学，在理论教学方面加强课前、课中、课后的互补，多环节教学内容联动；在实践教学方面扩展深度和广度，注重能力培养的梯度，切实达成课程目标。

关键词  电路原理；Multisim；实验教学；混合式教学；慕课

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）09-0132-03

0  引言

近年来，教育部等主管部门加强了对工科专业的管理，积极推进工程教育改革，制定了高校工程教育本科专业认证标准。电子信息学科基础课程作为专业重要的工程基础类课程，其课程教学的顺利实施是达到认证基本要求的前提。对包括人工智能在内的这类新工科专业，尽管专业内容有区别，但工程基础类课程都需要学习电子信息学科基础课程。电路原理课程作为电类基础课程的第一门课，在学生从基础课程到专业课程的学习过渡中起着前后衔接、承前启后的关键作用。作为专业核心基础课程，该课程教学对专业毕业指标点的支撑作用明显，对于工科学生综合素质的提高，特别是创新实践能力的培养，具有不可或缺的重要作用。

1  电路原理课程的课程目标

按照工程教育专业认证的要求，在课程改革层面需要进行成果导向的教育（OBE）。依据专业认证毕业的目标要求，可以倒推出电路原理课程的课程目标。电路原理课程主要支撑的毕业能力指标点一般包括工程知识、问题分析、研究和使用现代工具等几个方面。

对于工程知识、问题分析的毕业要求，课程目标要求学生掌握足够的电路理论知识，教学方面的具体知识点包括：电路模型和电路定律，电阻电路分析、正弦稳态电路分析、非正弦周期稳态电路分析；线性动态电路的时域分析和复频域分析的方法，二端口网络等。

对于研究和使用现代工具的毕业要求，课程目标要求学生具备和电路理论支撑关联的实验能力，教学方面的具体能力要求包括：通过实验教学，掌握仪器仪表的工作原理，掌握测试方法和测试技

能；综合运用所学知识、独立设计电路的能力；分析问题、解决问题的能力和科学创新精神；独立撰写实验报告书，准确地分析实验结果，正确地绘制实验曲线；使用Multisim等工具进行电路设计、仿真和测试，分析基本电路元件组成的直流、交流电路的电压、电流和功率；利用仿真工具辅助电路设计、参数计算和故障诊断，开展电路相关实验并验证设计参数，分析实验数据。

为适应发展新工科教育的要求，达成课程目标电路理论知识学习的要求，改变单一教学模式，构建多个理论教学平台，包括传统课堂、bb网络教学、腾讯课堂、腾讯会议和雨课堂等；为达成课程目标实验能力培养的要求，构建计划内实验、课后延续实验和开放实验、实验教学网站等实验教学平台。

2  线上线下混合式理论教学

传统课堂中教师整节课讲PPT课件，这种单一的讲解方式很容易让学生觉得乏味无趣，留给学生的印象不够深刻。一节课填鸭式的密集讲解下来，学生往往疲于应付各种新名词新知识点，对课程的系统构架没有概念，对知识内涵缺乏深入理解，更无法实现对创新思维的训练。因此，基于多个理论教学平台，开展线上线下混合式理论教学，一方面组织学生进行线上学习，另一方面同时保持正常线下学习，线上学习和线下学习行为同步进行。依据课程目标要求，设计具体教学实施过程步骤，考核目标的达成度，根据达成度反馈再持续改进教学过程。改变单一教学模式，依托传统课堂、BB平台进行线下教学；依托腾讯课堂、腾讯会议和雨课堂等互动性强的网络平台进行线上教学，加强课堂交互，提升学习成效。

在课前布置预习任务，把部分教学内容放到课外去进行。比如电阻串并联，数学中复数运算的相关知识可以直接在课前布置慕课视频学习任务，BB平台和雨课堂等方式都可以很方便地发布课程学习资源。让学生在课前完成预习任务，教师在课堂上对这部分内容就不需要再重复讲解，而是腾出时间来进行练习和考核。当然，对于大部分教学内容，特别是重难点的内容，教师仍然需要采用传统授课方式，只是在课堂中一方面可以加大讨论的比重，选择合适的内容让学生进行讨论，思维碰撞、课堂交流会带来不一样的体验和收获；另一方面可以设法丰富课程教学内容，渗透包含思政环节、竞赛环节、创新项目环节的多环节教学内容，增强教学内容的趣味性，紧密联系工程实际。

传统的课堂多媒体PPT教学模式更多地凸显了课程理论性强的特点，以单向知识传授为主要特征。虽然有BB网络教学平台作为补充，帮助学生预习复习，但互动性比较差。学生课前预习、课堂听讲、课外复习三者是重复关系。线上学习中可以充分利用以慕课为代表的在线开放课程等资源，许多优秀教师制作的教学资源都非常好，完全可以当作教学助力，节省教师个人很多精力。利用线上线下混合式教学，将传统的课堂讲授内容进行分解，减轻课堂教学时间上的压力，将整个教学过程分为课前、课中、课后三个部分，通过合理的教学设计，让这三个部分互为补充，教学方式更加灵活，也可以增强学习效果[1]。

特别是在疫情暴发造成线下教学停摆时，线上教学能够及时顶上，保质保量地完成教学任务。图1所示为雨课堂平台内的限时练习题统计情况，限时练习题是雨课堂中非常受学生欢迎、对学习十分有帮助的互动功能之一。学生在线答题，教师和学生都可以非常方便地了解到全班学生对知识点的掌握程度。

3  线上线下混合式实验教学

线上教学中以慕课为代表的互联网在线开放课程提供了丰富的教学资源，不仅可以用于理论教学方面，在实验教学中也是大有可为的。利用线上实验教学视频，可以帮助学生尽快熟悉仪器使用，尽快上手电路设计，完成从简单电路到复杂电路、从单元电路到系统电路的过程，最终实现实际电路作品的完整呈现。实验教学中需注重“三结合”，即虚实结合、软硬结合、线上线下教学相结合。充分利用Multisim软件进行设计仿真，虚拟仿真与实物操作并行，软件模拟和硬件实操并行，线上网络学习和线下实验探究并行。在实验教学改革中，一方面对基础实验加以改革，扩展实验的深度和广度；另一方面打破课程界限，推陈出新，在电路原理这样的低年级课程中引入综合实验项目，尽早进行学生创新能力的培养。

如基尔霍夫定律验证实验是电路原理课程中的传统实验项目，原为直流验证性实验，将它变为直流和交流自主设计性实验，实验涉及基尔霍夫定律、仪器仪表的使用、Multisim仿真软件的使用等相关知识和方法。通过仿真实验与实物实验的结合、直流电路和交流电路的对照，加深学生对直流电路和交流电路特性的理解，帮助学生更好地掌握基尔霍夫定律。设计性实验增加了学生的自主性，方便不同层次的学生自由发挥，激发学生的学习积极性。图2所示为基尔霍夫定律验证（交流电路部分）的仿真实验和实物实验。

再如在电路原理课程中让学生做“产生±5 V，±12 V多路直流电源”这样的综合性设计题目，线上教学中让学生自主学习实验仪器讲解介绍视频，上传Multisim仿真实验结果数据；线下教学中在实验室动手进行实践操作，图3所示是学生做实验的照片。

产生多路直流电源这个题目其实不光综合了电路知识和仪器仪表的使用，还涉及后续课程模拟电子技术基础课程的知识。学生需要认识元器件，熟练使用仪器，充分利用Multisim仿真平台进行设计，综合性实验题目为他们后面参与创新实践活动打下良好的基础[2]。虽然看起来难度比较大，但学生通过努力完全能够完成，实践锻炼的过程提升了学生的动手能力和分析解决问题的能力，也为后续模电课程中直流电源部分的学习做了铺垫。

在网络教学平台的支撑和保障下，打破课程内容界限，实现从基础实践规定项目到自主创意实践项目的迈进。有了电路原理课程打下的良好基础，后续课程的实验教学会更加便利。在后续模拟电子技术和数字电子技术类课程的实验教学中，学生掌握了更多电子技术知识，电子设计可选择题目的范围更加宽广，在教师审核之后就可以根据自己的兴趣来选择题目，综合运用所学知识内容，围绕该题目进行相关电路设计研究。

线上线下混合式实验教学弥补了传统教学模式的不足，综合运用不同教学手段，丰富了教学内容，扩展了实验教学的深度和广度。学生通过实践，对理论知识的理解更加深刻，对课程学习更有兴趣，实践能力和创新精神都得到很好的培养。

4  结束语

电路原理作为电类专业的重要专业基础课，对学生打好电类理论基础，培养实践电路设计能力有重要作用，在教学过程中，他们的思维能力、分析计算能力和实验动手能力都会得到锻炼。利用线上线下多平台开展混合式教学，丰富了教学形式和教学方法，增强了教学效果。低年级学生就开始参与竞赛，参加全国、北京市大学生电子设计竞赛，获奖等级和奖项数目大幅提高。除了完善教学内容和手段，教学考核也是非常重要的环节，做好过程考核是以后的实践中需要努力改进的方面。

参考文献

[1] 于歆杰.论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学，2019（5）：14-18，28.

[2] 付扬.电路原理课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2019（17）：90-91.

*项目来源：2020年北京高等教育“本科教学改革创新项目”（173）；2020年度电子信息类专业教指委教学改革研究项目（2020-YB-09）；2020年北京工商大学教育教学改革研究立项项目（jg205105）；人才培养质量建设—北京高校优质本科教材课件建设—电工电子技术基本教程（19008021070）。

作者：陈媛媛，北京工商大学计算机与信息工程学院，副教授，博士，主要从事半导体光电子器件研究（100048）。