“模拟电子技术”课程的教学改革与实践

马碧芳，吴瑞坤，张宏，张赛男

（福建技术师范学院电子与机械工程学院，福建福清 350300）

“模拟电子技术”课程是高等院校电子信息工程、通信工程和自动化等专业学生必修的核心课程，是开启电科学和引领学生深入电世界的启蒙技术基础课，其重要性不言而喻.但长期以来，由于课程研究对象是从工程实际抽象出来的模型，理论性和工程应用背景强，又涉及较多的数学知识，所以学习难度大，挂科率高，被学生称为“魔电”.

以某省属公办本科高校为例，该校主要培养高素质应用型、技术技能型人才和职业教育师资，学生是普通本科生，基础较弱.“模拟电子技术”课程作为连接基础课和专业课的一门桥梁课程，具有内容深、跨度大等特点.通过教学研讨，课程开设在大一下学期，其优点在于让学生尽快建立系统、发展、工程和创新的观念，学会从工程角度分析、解决问题，尽快培养起具有工程师的职业素养和能力.当然课程开设在大一下学期也存在缺点，最主要的问题是这些学生还具有明显的中学学习特征，尚未建立工程思维，学生虽然极其重视，但由于课程入门难，存在电路结构难掌握、工作原理难理解、计算公式难消化等问题，学起来倍感吃力，最后导致事倍功半.

课程是人才培养的核心要素之一，教学团队近几年结合该校基本情况，不断尝试教学改革，取得一定成效，但仍存在不足.主要体现在：课程资源不够丰富，课堂教学方法和手段单一，理论和实践融合不够，考核评定也不尽合理等.这些问题使人才培养难以符合新工科和新产业的发展需求.因此，为了不断提升学生的专业水平和专业素养，课程按照专业认证OBE( Outcomes-based Education) 教学模式，围绕要达成的教学目标，开展教学内容、教学方法和手段、考核方式方面的改革.

1 教学内容改革

1.1 课堂教学内容改革

1.1.1 适当精简教学内容，模块化教学

为帮助学生达成学习成果，对教学内容进行重构.适当精简教学内容以降低学习难度，理论知识以够用为度.基于该校人才培养的应用型和技术技能型定位，强化课程的实用性和实践性.教学内容分为“管”“路”“用”三大模块，强化“用”的要求.鉴于集成电路已成为主流工艺，突出“管路结合”的教学思路[1]，教学内容以集成电路及应用为主.应用模块融入真实案例，课程努力做到前拓后展，提升课程的高阶性[2].

1.1.2 完善学习资源内容，混合式教学

教学内容的网络化和教学资源的共享是基于工程教育专业认证的课程质量建设的必然趋势[3].基于学情分析，教学团队对课程的教学目标达成做好顶层设计后，投入大量精力建设和完善线上线下学习资源.这些资源内容包括授课视频知识点、线上线下课件、小测、习题、讨论、仿真案例和拓展阅读材料等.结合学生的特点，对每一节的教学内容进行精心设计.阶段性学习成果设计有单元测验、考试、小论文和实训报告等.在具体实施过程中，采用混合式教学方法，线上学习时间占比约为30%.

1.1.3 融入实物实例内容，案例教学

为了使教学内容更直观具象，提高教学效果，把身边的实物实例引入课堂，满足课程与专业的培养需求.例如把常用元器件场效应管、复合管和集成芯片等带入教室，让学生通过实物识别增强感性认识；再如讲到功率放大电路、直流稳压电源时，可通过拆解音箱、打磨机控制盒电路板等，实现教学做合一.另外，把生产厂家设计的电子线路、历届学生参加大学生创新训练、电子设计竞赛等案例引入课堂进行示范，教学效果也是立竿见影；把身边的真实案例融入教学，很容易把比较抽象的理论变为解决现实问题的实操，能够很好调动学生的学习积极性，实现理论与实践的融合.

1.2 实验教学内容改革

传统实验以验证性实验为主，学生按部就班地完成实验指导书要求，由于内容简单，学生得到的训练不够，无法达到依据 OBE 理念制定的创新实践型人才培养的实验教学目标.改革实践中，适当压缩理论课时，增加实验课时，将原来16 学时实验扩大到28 学时，实验内容从单项转换为综合，其中设计性和综合性实验占比50%.并建立基于 EDA 工具的虚拟仿真实验、基于实验箱的硬件电路实验和基于开放实验室的实训实践三个模块，形成层次递进的实践教学体系[4]，如图1 所示.

图1 模拟电子技术实验教学体系

虚拟仿真实验实现教材电路仿真全覆盖.把虚拟仿真软件 Multisim 引入作业和实践环节，与教学内容融为一体，学生的训练量加大，训练的结果都能熟练地操作软件与搭建电路.仿真训练也特别锻炼学生查错与纠错眼力，学生在做中学，学中做，学会思考，分析问题和解决问题的能力也自然而然得到提高.

实验箱实验主要完成验证性实验和设计性实验，学生必须在课前完成仿真后才能进入实验室进行实验箱实验.验证性实验与理论教学内容同步，由于预先做好仿真，所以在实验箱上完成既定的任务时，上手很快，完成也很快.验证性实验一般一次时间安排3 个实验，如单管放大电路实验，一次性完成共射、共集和共基电路的搭建、调试、静态与动态的测量.设计性实验涵盖模块对应的知识点，内容有：LED 捕蛾灯电路、多级负反馈电路、音频功率放大器、函数信号发生器、直流稳压电源，以及图2 所示的收音机DIY 组装（实训室组装）实验.这些实验帮助学生提高设计开发和研究能力，对培养他们的创新能力起到了一定的作用，但在学生自主学习、引导学生研究创新方面还有不足[5].创新能力是高质量人才的灵魂，因此，应鼓励学生开展科学研究，引导学生自主进行电子电路设计研究和应用创新，开展项目实训.校内安排为期2 周的电子设计实训，不占模拟电子技术课程计划课时.校外与对口企业开展为期4 周的综合实训.每年暑假，组织和培训学生参加“全国大学生电子设计竞赛”，开展开放式创新创业项目训练.这些实训项目均需要学生小组通过查阅资料、自主学习、探究讨论、动手实践、发挥创造性才能完成，所以极大地培养和锻炼了学生的综合实践能力与创新能力.另外，不定期地把专家、企业工程师、优秀毕业生请到讲台，开展专题讲座、分享技术经验，也是培养研究创新能力和职业素养的好方法.

图2 模拟电子技术收音机组装实验

2 教学方法和教学手段改革

2.1 采用线上线下混合式教学方法

根据专业认证培养要求，贯彻以学生为中心的教学理念，采用图3 所示的混合式教学方法.为帮助和培养学生内化教学内容以达到教学目标，线上采用国防科技大学杜湘瑜教授的“模拟电子技术基础”学习视频与资源包、辅以教学团队录制的教学视频和资源包，依托中国大学mooc 平台，引导学生课前开展预习，通过线上讨论、在线测试，培养学生自主学习.线下采用多样化教学方法，如问题导向法、案例教学法、课堂讨论法等，启发和调动学生的学习兴趣，引导学生积极思考，发挥主体作用.课后巩固知识点，实现知识的内化和迁移.另外，在拓展阅读这块，向学生分享思政案例和前沿科技论文，拓展学生科技视野，激发科创报国热情.这种教学方法将“课前教学要素组织”“课上教学交互实施”“课后考核与评价”每一个环节有机接合[6]，充分发挥混合式教学的优势，最终实现教学目标.

图3 课程混合式教学方法

2.2 一体化的教学方法和多种教学手段的融合

理实一体化教学是以真实案例、真实任务和实训项目为驱动，通过任务分解细分模块来实施教学.先讲清模块对应的理论知识点，再进入实践环节，在实践中发现问题，再反馈提高认识，实现认识与实践的辩证统一.这种教学针对性强，是学生最喜欢的学习方式，通过边讲边练、讲练结合，突出了职业能力训练和职业素质培养.

除了板书和多媒体课件使用外，多种教学手段有效融合更能调动学生的学习兴趣.课堂上适时引入实物、Multisim 仿真软件实操演示，帮助学生消化知识难点；利用智慧教学工具“慕课堂”助力教学实施，通过抢答、讨论、投票等功能，增加课堂互动；通过生讲生评、讨论辩论和论文汇报等，营造良好活跃的课堂氛围，保持学生对学习的高度热情.教学手段还体现在开放部分实验设备供学生自主开展第二课堂活动，培养兴趣和团队合作精神.

3 考核方式改革

根据 OBE 注重过程、多角度、开放式的评价机制[7]，课程对学生的评估考核采用过程性评价和结果性评价相结合的方式.积极探索以教学内容、教学方法提升考核质量，减少记忆性和概念性考核要求，把学生的自主学习、团队协作和创新能力等都纳入考核，兼具激励性、公平性和差异性[8].

改革以结果为导向的传统考核方式，强化平时学习过程的质量监控，注重学生对知识的掌握和能力发展的需要.考核成绩由平时成绩+线上成绩+期末考试成绩+相关竞赛成绩组成.平时成绩反映到课堂、课堂互动研讨、课后作业、课题研究报告和小论文等情况.线上成绩为平台学习数据，统计学生线上学习完成和掌握情况.以赛促学，相关竞赛成绩也纳入考核参考.

4 教学改革效果

通过教学改革，特别是课程2019 年获评省级一流混合式课程以来，在该校19、20 级电子信息工程专业开展混合式教学，师生关系融洽，学生学习积极性明显提高，与18 级电子信息工程专业传统教学相较，平均总成绩和优秀率均有提高，不及格率下降，如图4 所示，教学改革取得成效.学生对课程和授课教师问卷调查的满意度达到95%以上.

图4 2018、2019 和2020 级学生成绩情况

课程改革提升人才培养质量.学生电子线路基本功扎实，对电路的深入分析能力、对问题的创新性解决能力、自主研究与学习能力、个人素质与团队合作能力、动手实践和解决工程实际问题能力都得到一定程度的锻炼和提高.参加大学生电子设计竞赛和大学生创新训练项目覆盖面大，目标达成值高.参与各类学科竞赛的获奖人数和级别也是逐年提高.单以19 级电子信息工程专业学生为例，2020 年获得国家级奖项2 项、省级奖项10 项；申请大学生创新训练项目4 项；多人已参与到教师科研项目中，研究成果已申请发明专利以及实用新型专利多项，取得良好的育人效果.

为了进一步促进课程的持续改进，教学团队深入京东方、冠捷电子厂等企业调研了解行业需求，通过与用人单位交流和毕业生回访，调整培养方案，制定出更符合行业和该校学生实际的课程教学大纲.在提高团队教师的教学能力上，加强师资交流与培训，让老师“走出去”，把企业专家“请进来”，以“内外结合、校企结合、教学与实践结合”的方式提升教师教学创新能力，以保障指导学生创新应用落实到位.同时课程也非常重视教学质量评价，评价结果用于课程的持续改进，形成完整的闭环系统.通过问卷调查、座谈会和个别谈话等反馈，通过督导组、同行的听课以及学生评教等，重点聚焦学生课程学习效果和课程毕业要求的目标达成情况，通过不断地反思改进教学质量和效果，体现持续改进的价值.

目前，课程改革方案仍需持续改进，部分学生学习吃力，跟不上学习进度，无法有效利用线上线下资源学习的问题亟待解决，教师应照顾这类学生的基础和需求，设定层次化教学目标.另外，团队教师仍需进一步提升思政元素于课程教学中的融合度.

5 结语

综上所述，“模拟电子技术”课程贯彻OBE 教学理念实施改革，带来了教法和学法的变革，能充分调动学生主观能动性，有效培养和锻炼学生的能力，提升课程教学质量.对该校电子信息工程专业其他课程、相关专业课程改革也具有借鉴意义.当前，还需进一步深化教学改革，以工程教育认证标准为导向，细化培养目标，推动课程教学的持续改进，使理论与实践相结合，专业能力与职业能力并重发展，实现人才培养达到产业需求的目标.