新工科背景下电子类基础课程教学模式的改革与实践

[摘 要]新工科背景下的电子类基础课的教学成效直接影响着后续专业课的教学。为此，文章根据新工科专业的教学层次和教学理念的特点，对电子类基础课进行教学模式的改革，提出从教学内容体系、课堂教学、实践教学以及课程考核方式等方面进行教学改革，以适应新工科复合型人才培养模式的需要。

[關键词]新工科;电子类基础课;教学模式

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）12-0067-03

自2017年教育部提出“新工科”概念之后，全国各高等院校纷纷加入了新工科各专业人才培养研究的行列。新工科的历史使命，就是要为国家培养出海量的、满足未来新产业新技术需要的，具有实践创新能力、动态适应能力、高技能高素质的交叉复合型科技人才。

电子类基础课主要包括电路原理、模拟电子技术、数字电子技术，是新工科机器人工程应用、软件工程、数据科学与大数据技术应用、物联网工程应用、智能科学与技术应用等专业的专业基础课，是学好后续课程的重要保障，在培养学生的电子分析能力、电子系统设计能力、工程应用能力等方面都具有非常重要的作用。但是，目前高等教育中还存在很多与新工科人才培养不匹配的“旧”教学模式，使教学内容老旧、教学手段单一等。因此，如何结合本校实际，对电子类基础的教学模式进行改革与研究，显得尤为重要和迫切。

一、电子类基础课程教学模式改革的目的及意义

（一）教育层次的改变

新工科带来的一系列教育改革浪潮，正在把我们每个人带入一个新时代——教育大融合的时代。这种大融合，首先体现为产业分工的大融合，多领域融通现象将会日趋普遍;其次体现为学科专业的大融合，跨学科研究中心、专业集群建设也会越来越普遍;再次是人才能力的大融合，跨界、整合、集成、创新将成为新一代国家人才的标准能力。在这个层次的改变中，电类基础课不可以孤立地还是原来的教育知识，而应该有所融入与侧重。

（二教学理念的转变

传统工科对电子类专业基础课的需求已经固化，而这些基础课在新工科各专业也大都需要开设。但是我们要明白，新工科建设不只要求开设一些新的专业，也要求改造老专业。对老工科专业，不是放弃了，而是专业开设的体系改变了，即随着新工科的发展，原有的理念、知识、应用等已不再适合新的转变，这迫使人们在该领域中做出根本性的改变，反映到教学体系上，就是对教学理念、教学内容、教学模式进行改革。如教学理念上要“以立德树人为引领”，体现“以学生学习为中心”“以能力培养为导向”;在学生能力培养方面，要注重知识的应变能力和创新能力的培养;特别是在课程建设方面，要注重知识的更新，注重交叉融合。正因为教学侧重点不同，以及学时的限制等，电子类专业基础课的教学模式的改革就显得尤其迫切与重要。

二、重构教学内容体系，强调培养“厚基础、宽口径”的复合型人才

新工科电子类专业强调与大数据、智能制造、人工智能、大数据、机器人等技术的多学科融合，而电子类基础课是所有这些学科的学习基础，只有“厚基础”了，才能实现“宽口径”复合型人才的培养目标。

而目前电子类基础课的教学内容体系存在的主要问题是：学时紧缩，同时内容又偏多，缺乏实用性，时效性差，无法反映电子技术行业最新的学术动态、新成就、新应用;最重要的是，很多内容缺乏承上启下的作用。因此，如何为后续课程服务，如何实现课程之间的关联与融会贯通，从而让学生少走很多弯路就显得非常重要。

由此，我们首先梳理了课程体系的脉络，构建课程架构之间的联系，对课程内容体系进行了整合，构建与新工科发展同步和匹配的电子类基础课课程体系，特别是对一些老化的、与实际脱节的教学内容进行了重新调整，比如以“MOSFET技术”取代较老旧的“晶体三极管技术”;增加了一些前沿知识的介绍，并不定时地邀请行业专家、教授开展讲座，或进课堂进行教学指导等，以拓宽学生的眼界，让学生深刻理解目前的所学知识与前沿领域的相关性，这对专业思维能力训练和知识体系构建都起到了积极的作用。

三、贯彻OBE理念，实行线上线下混合式教学

新工科专业多学科交叉融合的特点势必导致大学生课程科目、数量和内容急剧增加。但是总的课时数量有限，要把大量的课程知识传递给学生，如果还采取以往的传统课堂教学及“灌输”式教育模式，已经无法达成课程目标了。2019年10月30日，教育部颁布了《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》（教高〔2019〕8号），明确指出一流本科课程建设的总体建设内容是：转变观念，理念新起来;目标导向，课程优起来;提升能力，教师强起来;改革方法，课堂活起来;科学评价，学生忙起来;强化管理，制度严起来;政策改革，教学热起来。可见，如何“让课堂活起来”是教学质量的重要保障。

莆田学院是应用型本科院校，我们的办学定位是：立足莆田、面向福建、辐射全国，服务地方经济建设和行业发展。电子类基础课的适用对象是大学一、二年级学生，他们的学习主动性和终身学习意识差，工程经验少，实践技能比较薄弱，缺乏创新意识。电子类基础课的培养方案中的OBE毕业要求主要是：“2.2 掌握自然科学基础知识及其应用”和“2.3 掌握解决电子信息工程问题所需的工程基础知识”。为此，我们制订了电子类基础课的课程培养目标：使学生掌握电子技术的基本理论知识，掌握电子电路的基本分析和设计方法;具有分析和设计电子电路的能力;具有发现问题、解决问题的思维能力;具有利用标准集成电路构成数字系统的能力;具有良好的职业道德和社会责任感以及创新创业创造意识。

根据OBE毕业要求，为了解决课时紧缩造成的学时不够的尴尬局面，同时兼顾“让课堂活起来”，让学生从被动学习转变为主动学习，真正实行“以学习为中心”的教育理念，我们从2016年开始，果断地实行线上线下混合式教学。我们把部分内容实行线上教学，这样既可以让教师从繁重的教学任务中解脱出来，还可以把更多的课堂时间还给学生，以学生的“学”为本，进行翻转课堂等教学设计，同时兼顾每个学生的学习情况进行因材施教。

经过5轮的混合式教学经验总结，我们得出结论：理工科课程许多的知识点相对抽象和难懂，这些内容不适宜采取翻转课堂的教学模式，而比较适合结合线上资源进行传统课堂教学;相反的，对于一些较易理解的内容以及知识的应用性环节，可以实行线上教学，然后线下翻转。

由于“分析”和“设计”是电子技术类课程的两条应用主线，所以我们的混合式教学设计主要采取“基于案例式”和“基于项目式”的两种教学模式。“基于案例”的混合式教学模式，主要是让学生通过分析工程实际案例，引导学生独立思考，培养学生分析问题、解决问题的能力，这解决了专业基础课中理论课教学与工程实际应用脱节的问题;“基于项目”的翻转课堂教学模式，主要是将项目引入课堂教学，引导学生探究设计电子电路，并通过软件仿真、实验板验证，调动学生学习的积极性、锻炼学生的工程实践能力。

课堂组织的不足，将影响翻转课堂的实施，影响学生的学习效率。因此，课中教师的“剧本”如何设计，甚至是学生要讨论什么问题或完成什么任务、以什么形式完成任务、如何促进学生新知识的构建与升华、如何评价本次翻转课堂中每个学生的成绩等问题，都要提前安排，至关重要。我们采用的互动教学法主要有：生讲生练、生问生答、案例点评、项目探究等。我们通过学生自主探究、小组合作等学习形式進行案例功能分析、电路的分析与设计、仿真电路测试、知识点应用等的教学，同时激活旧知、示证新知，帮助学生搭建知识结构，通过应用新知，达到知识的内化。步步紧扣的课堂环节，让学生不知不觉地参与到课堂学习中来。

另外，课堂的任务通常以问题的形式呈现给学生，问题的设计要注重难易程度及问题解决的递进性。例如：让学生做电路设计时，教师一般会给出部分电路，让学生通过小组协作补全电路;有些讨论任务会给出几个递进的小问题，学生可以通过问题的一步一步解决，进而获得知识，获得自信。

四、构建新工科电子类专业学生“重实践、强能力”的培养新模式

以往的电子类基础课程存在着实践知识与工程实际应用的结合度不高，学生的动手能力较差、创新能力不足等问题。要让学生的能力强起来，不但教师的整体素质需要提高，也需要加强学生的实践锻炼。

为此，我们进行了实践改革。首先，我们增强了实践环节的训练要求，加大实验、实训、课程综合设计的课时比例，并开放了电工电子工程实训中心和电子技术创新实训实验室，便于学生根据自身的学习情况、学习兴趣以及实验教学要求等，自己安排合适的学习时间，灵活参加实验锻炼及电子技术创新训练，以满足不同学生的个性化要求。鼓励学生带着问题来学习，在实践中得到能力的提升，以培养学生具有较强的动手能力和工程实践能力。

其次，我们采用“三位一体”（“三位”是指学科竞赛+三创+科研，“一体”是指提高学生学习兴趣、动手能力和创新能力）的教学模式。我们采用课赛结合、产教融合、校企合作和学生参与科研等方式来进行课后拓展。课程组每个学期都会定期开展校电子设计大赛，优秀获得者将被推荐参加省级，甚至全国电子设计大赛，此外，我们还指导学生参加光电设计大赛、机器人竞赛、“三创”竞赛等项目，极大地激发了学生的创作热情与创新意识。

再次，我们一方面将生产一线的资深工程师引进学校指导学生实践;另一方面让校内师生深入一线企业进行参观见习，了解企业的需求并进行科研合作，争取达到学生、企业和学校三方共赢的效果。

最后，课程思政也是电子类基础课程很重要的一个教学环节。具有良好的职业道德和社会责任感是课程的培养目标，因此要贯彻“立德树人”的教学理念。在课堂讲授和实践环节，我们有机地穿插介绍电子技术发展的历程、电子技术背后的故事，通过严格的实践技能训练，培养学生对科学心存敬畏，具有科学思维和科学解决问题的能力，养成良好的职业习惯，树立正确的价值观、人生观。

五、建立多元考核评价体系

传统的考核方式只重结果，不重过程;只重期末成绩，不重平时表现;考核方式单一，往往“一卷定终生”，很容易使学生产生急功近利、投机取巧的思想。故我们对电子类基础课程的考核方式进行了改革，去掉原来的“一卷定终生”的期末考试方式，建立了多元考核评价体系，改为过程性考核、阶段性考核和终结性考核三个阶段，综合评定学生的学习过程。过程性考核包括课堂互动表现（如：投票、问卷、抢答、选人、讨论、测验、小组任务等课程活动）、翻转课堂表现（小组表现分+个人贡献分）、课后作业情况、课程设计作业情况等。其中过程性考核占总评成绩的40%，阶段性考核占20%，期末考试占40%。

另外，如果学生参加电子设计等竞赛获奖，我们会额外给学生加分，以体现对学生动手能力、创新能力的重视。

六、结束语

新工科背景下，对电子类专业基础课教学来说，既是机遇又是挑战。在这专业基础课向专业课过渡的教学过程中，应抓住学生在这一阶段强烈的求知欲和好奇心，根据学生这一阶段的认知特点，提高专业技术基础课的培育能力，力求学生具有广阔的思路和视野;同时应兼顾每个学生的学习水平，让每个学生都能成为“知而有识、学而善用”的人才。

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[責任编辑：钟 岚]

[收稿时间]2020-07-17

[基金项目]迈向新工科的电类课程集群的改革与实践（莆田学院教育教学改革研究项目，编号：JG201931）。

[作者简介]黄黎红（1971-），女，福建莆田人，硕士，教授，研究方向：光学信息处理。