新工科背景下“电子技术”课程教学改革探索

王 伟

(东南大学 电气工程学院，江苏 南京210096)

0 引言

为应对新一轮科技革命和产业变革的挑战，主动服务国家创新驱动发展和“一带一路”、“中国制造2025”等重大战略实施，我国于2017年正式启动新工科建设。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征[1]。新工科既指针对新兴产业的专业，如人工智能、机器人，又指传统工科专业的升级改造[2]。

电子技术对很多非电类传统工科专业升级改造起到了重要的推动作用[3～4]。在新工科背景下，电子技术对于非电类工科专业愈发重要。因此，国内多数非电类工科专业开设了“电子技术”课程。按照电子信号的类型不同，电子技术又可以进一步细分为模拟电子技术和数字电子技术。对于电类专业，通常设置“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门独立课程进行相关内容讲解；而对于非电类专业，则通常只开设一门“电子技术”课程，但是内容同样涵盖模拟电子技术和数字电子技术。作为一门面向非电类专业开设的理论性和实践性并重的技术基础课程，“电子技术”课程的任务是使学生获得电子技术相关的基础理论、基本知识和基本技能、为学习有关后续课程和电子技术在本行业的应用打好基础[5]。

然而，传统的“电子技术”课程教学方法在实践中出现了两个比较棘手的现实问题。首先，传统“满堂灌、填鸭式”授课方式在课时显著压缩的背景下大大增加了学生学习的难度。以我校为例，“电子技术”课程只有48个学时，而电类专业“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门课程合计有128个学时。其次，非电类专业在“电子技术”课程结束后普遍没有大量的后续课程进行衔接，学生难以获得解决本专业实际工程问题的成就感。上述两个现实问题使得许多非电类专业学生对本课程的学习缺乏兴趣，从而影响了课程教学质量。

“电子技术”课程传统教学方法显然无法满足新工科人才培养的要求。为此，本文以作者三年来“电子技术”课程的教学经验为基础，介绍了在应对上述两大现实问题时所采取的相关做法，以期为国内同行提供新的思路、参考与借鉴。

1 优化课程教学内容

在课时显著压缩的情况下，如果还是延续以往在课堂上讲解全部知识点的传统授课方式的话，只能对所有知识点采取蜻蜓点水的方式，难以做到重难点突出，从而大大增加了学生对于相关知识点的理解难度，进而打击学生学习的积极性。优化课程教学内容的首要任务是给课堂减负，使得教师可以有更从容的课堂时间去讲解相关知识点。但是，减负并不意味着大幅削减课程教学内容。优化课程教学内容主要从两方面着手：一方面，压减与其他课程类似或者重复的内容；另一方面，课堂仅讲授主要知识点，一般知识点留给学生自学。

1.1 压减课程教学内容

如图1所示，我校“电子技术”课程教学大纲原先包含十章授课内容。考虑到“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的主干课，而“存储器和可编程逻辑器件”一般会在电类专业的计算机相关课程中进行系统讲解，故上述两章内容不再列入“电子技术”教学大纲。作为补充，引导学生通过中国大学MOOC、学堂在线等在线视频资源自学。将有限的课时集中在电子技术的核心内容上。

图1 课程教学内容调整示意图

1.2 知识点分级

针对非电类专业的特点，将与专业关联性较大且自学难度较大的知识点设为主要知识点，其他内容设为次要知识点。主要知识点在课堂上予以重点讲解，而次要知识点根据授课时间做一定取舍。例如，在集成运算放大器这一章，原本加法运算、减法运算、积分运算和微分运算都要讲解。但是，考虑到加法运算与减法运算、积分运算与微分运算具有一定的类似性，故最后在课堂上只讲解加法运算和积分运算，而减法运算和微分运算留作学生课后自学。借助微信群等手段对次要知识点的课外学习进行指导。需要指出的是，不管是主要知识点，还是次要知识点，都是要求学生掌握的课程教学内容。

通过上述两方面对课程教学内容进行优化调整，使得在有限课时条件下对课程教学内容的讲解更加从容，也在一定程度上调动了学生自主学习的积极性。

2 提升学习获得感

非电类专业学生对“电子技术”课程普遍兴趣不高的一个重要原因是难以将该课程与其所学专业直接关联，难以直接感受该课程对所学专业的支撑作用。另一方面，目前通常是电类专业教师在给非电类专业学生讲授“电子技术”课程，二者专业背景上的差异进一步割裂了“电子技术”课程与学生所学专业之间的联系。针对这一问题，本课程主要从两方面进行了改革。一方面，与学生的专业教师加强沟通，基于学生的专业方向建立微课题资源库，通过研究性学习增强“电子技术”课程与学生专业的关联度；另一方面，通过流动助教制度营造班级争先进位的良好氛围，用优秀学生影响其他学生。

2.1 基于微课题的研究性学习

作者属于电气工程及其自动化专业，授课对象为热能与动力工程专业。不同的专业背景显然不利于教师通过专业引导提升学生的学习兴趣。

为了激发学生的学习兴趣和提升学习获得感，作者在我校热能与动力工程专业教师的协助下，根据学生的专业背景建立了相应的微课题资源库，并在此基础上开展了研究性学习的探索，以期让学生能够直观感受到本课程对于他们专业的支撑作用。截止到目前为止，本课程已经建立了如图2所示的微课题资源库。

图2 微课题资源库

在每学期开始的时候，全体学生(大概50～60人)自由组成若干个研究小组，每个小组包括6～8名同学，并推举出一名同学作为组长。每个研究小组从微课题资源库中选择一个自己感兴趣的微课题，并制定详细的研究方案。每月提交一次研究进展月报。在期末的时候，每个研究小组结合课程所学内容进行微课题结题答辩。最后，结合研究月报、结题答辩等情况评定微课题成绩。具体流程如图3所示。

图3 研究性学习实施方案

2.2 流动助教制度

为了进一步提升学生的学习获得感，同时也为了让优秀学生激励其他学生，本课程每次课后作业批改完成后均会邀请作业完成情况最好或者进步最显著的一位学生作为流动助教，在课堂上向全体学生讲解课后作业。为了鼓励流动助教，在考核给予一定的附加分奖励。

3 改革考核方式

结合研究性学习、流动助教、平时考勤、课后作业、期末考试等环节，本课程对考核方式进行了如表1所示的改革。将期末考试的比重从90%降到80%，保持课后作业和平时考勤5%的比重不变，增加了10%的研究性学习比重和一次1分的流动助教附加分。通过考核方式的改革，增加了过程考核的比重，尤其是增加了研究性学习和流动助教的激励作用。

表1 考核方式改革前后对比

4 效果评估

为了写出高质量的微课题研究报告，各个研究小组在整个课程学习过程需要经常讨论，加强了互帮互助的学习氛围，培养了学生的团队意识。因为所研究的微课题都是紧密结合相关专业进行设计的，所以学生普遍表现出了比较大的兴趣。(王 伟等文)

另一方面，流动助教制度提高了学生课后作业的完成质量，对于巩固课程教学效果起到了较大作用。在上述两方面的共同作用下，课程教学效果得到了明显提升。教学改革前，2016-2017年的课程平均分为61分，课程不及格率为28%。教学改革后，2017-2018学年和2018-2019学年的课程平均分分别为78分和71分，课程不及格率分别为11%和17%。上述数据表明，“电子技术”课程的教学改革取得了较为明显的效果。

5 结语

本文介绍了新工科背景下“电子技术”课程的教学改革方法，阐述了研究性学习的实施方案和流动助教制度，并对考核方式进行了改革，通过三年的教学效果对比证明了该方法的有效性。本文对其他工科课程的教学改革具有借鉴意义。