基于新工科人才培养的电工电子课程导学体系构建

2023-10-18史雪飞李希胜

科教导刊 2023年22期

尤佳，王宏，薛燕，史雪飞，李希胜

（北京科技大学自动化学院北京 100083）

教学需要坚持“以学生为主体”的理念，将教师的“辅导”与学生的“自学”有机融合，既要调动学生的学习主动性，也要方便学生自主学习，真正让学生学得轻松、有意义，让教师教得有效果、有成就感。“导学”是指以学生的主体地位为基础，教师采用多种方式来调动学生学习的自主性，引导学生自主学习和发挥创造力，最终完成教学任务，实现教学目标的教学行为[1]。这种教学模式能充分体现教师的引导作用和学生的主体地位，教会学生怎样学习、怎样思考，培养学生的研学习惯，提高学生分析问题、解决问题的能力，使其更好地适应“新工科”时代。

近年来，教研组认真研究网络时代大学生的思维方式、行为方式、学习目标和方法，依托多项教研项目和研究型课程建设项目，在电工电子课程中构建导学体系，以导促学，使学生学会学习的方法，形成以学生为中心的教学模式，在一定程度上满足学生的个性化需求，提高工程教育的效率和教学效果。

1 电工电子课程导学体系须解决的主要问题

1.1 引导专业爱好和学习兴趣

电工电子课程知识点丰富庞杂，通常的讲授过程比较强调系统性，增加了学习难度，阻碍了学生对知识的获取和掌握；尤其对于非电专业的学生，会认为课程与自己将来的工作无关，学习目的不明确，兴趣不浓厚，主动性不强。如果依然是以教师为主体的教学模式，学生被动听讲，缺乏参与度，自我思考的空间小，很容易注意力涣散，影响学习效果。所以引导学生的专业爱好，激发学习兴趣，使学生能够跟随教师的思路进入思维过程，是导学体系构建的首要目标。

1.2 指导学习方法和思考能力

部分学生厌烦学习，成绩差，表面上看来是自己没有领会知识、没有学懂，实则是不会运用正确的学习方法，不会思考。勤于思考，实质就是能否发现问题、提出问题，思考的深度决定工作的力度。传统的学习往往以教师讲授为主，以通过考试或完成某项任务为目的，更重视学生对知识的记忆并用其来解题，是一种以知识为中心的学习；而新一代的学习应该是以人为中心的学习，主要强调解决自己的问题、提升自己的能力。学习方法和思考问题的能力是一种终身能力，教师指导学生尽快掌握合适的学习方法，提高思考能力是构建导学体系的主要内容。

1.3 倡导工程意识和科学精神

大学教育带给学生最宝贵的财富应该不只是课堂上学到的知识，更多的是一种思维方法和发现规律，勇于实践，向真理接近的精神[2]。对于工科学生，倡导工程意识和科学精神应是导学体系构建的重要内涵。

2 电工电子课程导学体系的具体构建

2.1 通过MOOC 课程建设，提供良好的自主学习环境

“导学”的核心是以学生的自主学习为主体，将教师的“辅导”与学生的“自学”有机结合，师生共同合作完成教学任务。既要调动学生的学习主动性，也要方便学生自主学习，所以，首先要为学生创设良好的自主学习条件和环境。

MOOC作为一种颠覆性的创新模式，为个性化学习和交互式教学提供了良好的支持。本教研组在学校开展MOOC课程建设之初就积极跟进，陆续进行了5 门电工电子课程的建设，部分内容进行了翻转课堂的尝试，取得了较好的效果。今年上半年本教研组承担的3 门主要课程均开展了慕课辅助教学形式，惠及26 个讲台总约2360 名学生。学生反馈，MOOC 中讲解细致、查询方便，对预习复习帮助很大。

MOOC平台不仅能作为课堂教学的有益补充，方便学生预习和复习，还加强了对学生学习过程的管理；通过每单元的单元测验，及时检查和督促学生掌握相关知识。而且，使用MOOC 节约了部分内容的课堂讲解时间，可以利用这些时间来安排学生完成更综合的电路设计或补充扩展内容，学生感觉更有意义和价值。

2.2 依托研究型教学进行学习方法和思考能力训练

学习方法和思考能力的培养是一个循序渐进的过程，需要在平时的教学过程中不断渗透、潜移默化。研究型教学模式是指学生在学习过程中，通过教师的引导，能够运用已有知识，自我发现问题，并进一步探究和解决问题[3]；它可以使学生在掌握知识的同时学会知识的应用，完成思维的锻炼。经过研究型教学的锻炼，学生能够依靠获取的知识和经验逐渐成长为具有创新能力的高素质人才。

本教研组积极参加研究型教学示范课程建设项目，从多角度寻找研究型教学的切入点和实施方案。目前已结题完成研究型教学示范课程5 门，主要做法如下。

①提炼课程理论内核，优化各课程之间的衔接与过渡，实现课程在深度、广度、高度上的延伸。比如在“电路分析基础”的学习中，受控源模型引入晶体三极管的介绍，为后续“模拟电子技术”的学习打下感性认识基础；电阻的星―三角变换可以引出“检测技术”中的电桥；传递函数可以联系到“信号与系统”的分析……通过和后续课程的联系，增加了学生对基础知识价值的认同，也体会到了知识结构体系之间的有序性。

②倡导团队合作学习，培养开放式的学习态度。团队合作学习是学生以学习小组为单位进行思考和自我学习的方式[4]，整节课的过程就是学生自己去积极主动地思考问题，解决问题，而逐渐树立起主体意识。经过多年的探索，目前团队合作学习模式已经成为本教研组模电和数电课程的常态规模化的教学环节，形成了循序渐进的、较为系统的实施方案，包括课堂即时讨论、基于口袋设备的project应用实例设计、presentation 答辩环节、有效的评价考核体系等流程丰富的教学内容。

③建立设计案例、仿真案例和错误案例集，案例驱动教学，深化对理论知识的理解。设计案例是和教学内容相结合的实际电路应用资源，也包括一些易于复现的小制作、小发明，能更好地激发学生的学习热情和对原理的认识。仿真案例主要是通过EDA 电路仿真分析软件对一些难于理解或变化复杂的电路过程进行展示，使学生能加强对电路分析和电路规律的理解。错误案例是把课程的难点和学习过程中易出现的错误有针对性地编辑成集，让学生能够对关键知识点快速入门并加强注意。

2.3 基于综合设计实践，渗透工程意识和科学精神

“学以致用”在新工科教学改革中得到更多的重视。要培养学生解决复杂工程问题的能力，就需要在课程教学过程中更多地培养学生自己动手、勇于实践的能力。电工电子课程是实践性非常强的工科课程，作为基础课，还担负着启蒙工程思维的任务。

从2017 年起，本课程组在各类教学教研资金的支持下，陆续购买了硬木课堂口袋实验套件和依元素公司的FPGA 口袋实验平台以及一些元器件，并设计积累了基于口袋平台的开放式实验选题69 个。学期初，将口袋实验套件发放给学生，让学生利用课余时间在宿舍里去实践探索，从而扩展了实验的空间和时间，提高了学生的动手能力和积极性，更是促进了很多同学进一步进行科技实践，提高参加科技竞赛的热情和信心。

2.4 运用多种信息手段，加强过程评价与考核

信息技术的普及和发展，使学习环境和学习体验更丰富了。学生可以在传统课堂之外，利用网络，通过手机和电脑等，在任何时间、任何地点，进行任何形式的学习活动[5]。

为更好地发挥导学体系的引导作用，学校还要建立合理可靠的监督考核体制，以促进学生在教学过程中的认真投入，按照导学方向前进。我们主要是借助各种新的信息技术软件平台，进行教学过程的全程考核记录，并将统计结果按一定比例折算在最终课程成绩中；多门课程的平时成绩占比已经达到50%，避免了学生依靠考前突击复习的功利性学习。

3 电工电子课程导学体系的实施效果

3.1 适应知识的快速更新和课程学时的压缩

随着传统课程教学学时的不断压缩，教师越来越难以在课堂上细致地传授知识。电类基础课程导学体系的建立，在细枝末节和重复性知识上解放了教师，使得教师能够在现有课堂容量和学时的条件下更充分地利用课堂时间、提高学习效率。节省下来的时间安排学生进行综合电路设计实践，真正做到学以致用。

其中在线开放课程的建设与研究，让适应碎片化学习、从网络中成长起来的一代学生能更好地融入课堂，汲取知识。方便学生随时对知识进行复习整理，在系统学习与逐个知识点突破中获得统一，在线上自学与线下交流中做好互动，还能够因材施教，满足学生的个性化学习需求。

3.2 增强学生的学习主体意识，培养学生的学习主动性和实践能力

“新工科”需求的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。而用人单位对工科生的要求是上手快、能力强，能够独立解决问题。

在我们构建的导学体系的引导下，课前MOOC 预习培养了学生发现和思考的能力，也增强了学生的主体意识；课上的实例引入、器件剖析、电路思考，从应用到理论再到应用，帮助学生建立了良好的工程思维和科学思考方法，提高了学习能力；课后的仿真实验观察和口袋平台实际电路搭建，锻炼了学生的研究与实践能力以及团队合作意识。这些都让我们的学生更加适应时代的要求，成为合格且优秀的毕业生。