一流专业建设背景下课程教学改革探索——以电类专业基础“金三角”课程为例

高国琴，李长杰，方志明，叶梦阳

（江苏大学 电气信息工程学院，江苏 镇江 212013）

引言

中国特色社会主义进入了新时代。在新的历史时代，高等教育应有新理论、新思维、新战略、新部署、新任务。全面实施教育部提出的一流本科专业建设“双万计划”、一流本科课程“双万计划”，是全国高校如火如荼开展的一场“质量革命”。

实施一流课程建设“双万计划”，也就是金课建设计划。所谓“金课”，其内涵可以用“两性一度”来概括，即高阶性、创新性和挑战度。高阶性是对学生综合能力和高级思维的培养；创新性是要求课程内容、教学形式和学习结果等具有前沿性和时代性；挑战度是指加强教学深度和难度。淘汰“水课”、打造“金课”，是已获批教育部国家级一流本科专业建设点的重要任务，对于有效提升本科人才培养质量具有重要意义。

一流专业离不开一流课程的支撑。高校专业的课程设置通常分为公共基础课程、专业基础课程和专业课程。专业基础课程在专业课程体系中处于承上启下的核心地位。在电类专业培养方案中，“电路原理”“模拟与数字电子技术”“微型计算机原理与接口技术”通常为专业必修课程，且一般列为专业核心课程，对电类专业学生尤为重要。针对三门课程在一流专业建设新形势、新要求下面临的新问题，如何统一按照“金课”内涵，重点改革打造鼎力一流专业建设的“金三角”课程，对地方高校一流专业建设，特别对省属高水平大学电气信息类学院国家级一流本科专业建设点，具有重要支撑作用。

一、新形势下三门课程教学需关注的新问题

“电路原理”通常是电类专业的首门专业基础必修课程；“模拟与数字电子技术”是处理模拟电信号与数字电信号的电子电路；“微型计算机原理与接口技术”是电类各专业必不可少的重要应用工具。这三门课程联系紧密，且均为后续专业课程的重要基础，其教学效果直接影响专业发展和学生的专业学习兴趣；因此，其教学质量对学生高阶能力的培养作用举足轻重，不可忽视。在一流专业建设新形势、新要求下，这三门电类重要专业基础课程的教学需关注以下问题。

（一）提升高阶性的教学理念需贯通

综合能力和高级思维能力集中体现了新时代对人才素质的新要求，是适应新时代发展的关键能力。培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，对提升专业基础课程教学高阶性来说，重点是培养学生的系统观、全局观，为此，需要三门课程教学打破自设目标与各自封闭的教学孤岛状态。

传统的专业基础课程建设理念，使三门课程教材编排及其课堂教学内容对基本概念、基本定理和经典分析方法给予了足够重视，但对它们在后续课程中的应用，包括电路原理在电子技术课程、电子技术在微机原理课程中的应用却涉及较少。同时，教师在授课环节多习惯于遵从教材和基本教学大纲，例题和习题几乎都来自教材和配套的习题集，且绝大多数都与后续课程毫不相关，也鲜有工程意义和价值，只能起到对所讲定理进行理论训练及对基本原理进行了解掌握的目的。三门课程之间不能相互贯通，导致学生易陷入知识孤岛，知识层次停留在单元电路上，系统观不强，不能把握全局，不能抛开具体课程的约束，解决复杂问题的能力受到一定限制，难以达到高阶能力培养的要求。为此，三门课程的课程教学需建立融合贯通理念。

（二）提升创新性的教学内容需设计

课程内容的时代性和前沿性要求，是“金课”创新性的主要内涵，其本质是指课程教学要有基于时代性和前沿性的反映创新性的内容，即创新性教学。对于课程创新性教学的实施，与专业课程教学相比，专注于讲授经典知识和理论的专业基础课教学是课程改革的难点。

三门课程作为电类专业的重要课程，学时比其他专业课课时要多，授课学期较早，但每门课程本身的理论性较强，学习难度较大。在专业基础课程的教学实践中，教师往往偏重于理论知识的传授，对课程的创新性教学重视不够，在体现创新性的课程教学方面，缺乏教学设计，不利于激发学生的创新思维，未能通过紧跟时代步伐激发学生更强的学习动力，难以更好地达成新时代对高素质人才培养的新要求。

（三）提升挑战度的教学模式需改革

高等教育发展走进一个新的时代。这个时代对高等教育的需要、对科学知识和优秀人才的需要，比以往任何时候都更为迫切。提升课程学习的挑战度，有利于培养大批有理想、有本领、有担当的高素质人才。从学生方面，可通过多举措合理增加学业挑战度，如合理控制本科生初次毕业率、增加课程考核次数和考核难度、严格落实毕业设计答辩淘汰机制等，以对学生进行合理增负，促使学生将有限的精力投入有难度、有深度的学习。

从教师方面，局限于书本和课堂，形式单一的授课和考核方式，不能很好地调动学生的学习积极性，难以把学生的学习引向深度学习，更难以结合实际工程应用和高阶能力培养有效实施提升挑战度的支持性教学。为此，需改革三门课程的教学模式。

二、“金三角”课程教学改革方案

为构建鼎力国家一流专业建设的“金三角”课程，针对新形势、新要求下三门课程教学目前存在的问题，提出“金三角”课程教学改革方案。

（一）驱动“金三角”课程融合贯通，提升教学高阶性

以“金三角”课程为研究对象，深入研究三门重要专业基础课程的内在联系。将微型计算机应用系统合理拆分成若干个具有单一功能的模拟或数字单元电路，从工程应用的角度安排至模拟和数字电子技术课程；合理选择具有代表性的单元电路，在“电路原理”课程中对这些单元电路在基本原理层面进行建模和分析，从而实现对复杂微型机应用系统的解构与建模；通过创新性挑战环节实现由基本的电路原理，到功能单元电路的设计，再到以微型计算机为主体的复杂电路应用系统的构建，从而完成由电路到系统的构建与设计。

如在实际教学实践中，可发布汽车后挡风玻璃除霜电路设计任务。在“电路原理”课程的电阻电路等效变换中，要求学生根据指定的功率指标完成一个具体除霜电阻栅格网络的设计任务；在“模拟与数字电子技术”课程中，进一步要求对这一电路增加温度检测和延时电路，使之能够实现在一定温度下的自动除霜功能；在“微型计算机原理与接口技术”课程中，将温度读取、除霜控制及延时功能交给CPU实现，并要求实现除霜控制功能的智能化。

基于上述三门课程融合贯通的教学理念，以“应用驱动”为主线，将“理论—设计—应用”贯穿于三门课程学习的全过程，打通了三门课程之间知识的内在联系，不仅解决了如何多课递进贯通以提升课程高阶性的教学方法问题，而且体现了电类基础知识从原理到实践、从微观到系统的一个完整体系链；不仅利于学生筑牢专业基础，建立系统观和全局观，提升学习的高阶性，而且能使三门课程相互支撑，夯实电类专业的关键基石，为电类专业构建起鼎力国家一流专业建设的稳固“金三角”。

（二）实施启发性教学，提升“金三角”课程教学创新性

根据地方高校国家一流专业高素质人才培养目标，针对专业基础课实施创新性教学的新问题，做好顶层规划，通过加强教学设计，将前沿高新技术与三门课程内容有机结合，以提升创新性教学的教学质量。针对创新性教学的教学设计，主要包括授课选题、授课内容、授课方式等。

在授课选题上，以学生关注的前沿技术热点为切入点，优选具有重大应用背景的技术问题，以调动学生的学习兴趣。一方面，使学生了解前沿高新技术；另一方面，引导学生将对某个具体问题的兴趣扩展到对整个专业领域和外延知识的兴趣。

在授课内容上，对选题所涉三门课程的知识点进行梳理和编排，围绕重要的教学内容梳理出知识点，并注意三门课程学习的层次性划分和组合，制定符合创新性教学特点和规律的三门课程专题教学计划，通过对三门课程间及其与相关专业领域间的内在联系进行提炼，以帮助学生建立系统完整的理论体系。

在授课方式上，针对创新性教学和前沿技术的特点，在教学过程中，综合运用问题教学、案例教学、研究性教学等方式，形成一种与实施创新性教学相适应的启发性教学方式，启发学生的创新思维，使学生了解开展前沿高新技术创新性研究的方法论，有效提升学生的创新能力和教师开展创新性教学的教学能力。

如在实际教学实践中，可引入神州系列飞船的舱内温度控制问题等。在三门课程之首的“电路原理”课程的首节课发布该研讨课题。首先询问“目前我国已有多少神舟号飞船飞上了太空”以引起学生兴趣，然后提出“在地面上如何实现对一个密封结构的温度控制”“神舟飞船自动控制舱内温度与在地面上实现对一个密封结构的温度控制有什么不同和技术难点”“如何实现神舟飞船舱内温度控制”等一系列问题。这些问题将随着三门课程教学的进行递进式逐步学习、研讨、解决。

（三）建立基于全程教学法的线上线下混合式教学模式

依托现有优质线上慕课教学资源和自建资源，从国家一流专业“金三角”课程体系的角度出发，以全程教学法为抓手，统筹研究三门专业基础课程的线上线下混合式教学实现，合理利用线上资源，精心设计线下环节，密切线上线下的联系，加强过程性评价，实现一种能够对地方高校国家一流专业建设普适的、能有效支持学生提升学业挑战度的全程教学法线上线下混合式教学模式。

在实际教学实践中，以“电路原理”课程为例，基于中国大学MOOC平台的江苏大学“电路原理”省级在线开放课程，结合雨课堂智慧教学工具，在电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程等专业实施了“中国大学MOOC+雨课堂+线下授课+企业微信群助学”的基于全程教学法线上线下混合式教学模式。在教学中引入Multisim、Matlab等现代工具，以虚实结合的方法，利用虚拟仿真引导学生对具体电路应用问题开展探究式学习，从而提升知识内化效果；将教学过程划分为“课前推送预习→预习前测与解惑→重难点讲解→交互式学习→归纳总结→课后作业”等环节，利用雨课堂的各种功能，将交互式教学深入教学过程的各个环节，确保学生能够在提升课程深度和难度的情况下获得教师的全程教学支持，达到预期的提升挑战度教学效果。

上述“金三角”课程教学改革方案，通过在江苏大学电气信息工程学院三个已获批国家级一流本科专业建设点采用平行班对照法进行比较研究，学生考核结果及问卷调查结果表明：三门课程授课班级在相同的考核内容和考核方式下，实施教改方案的班级考试成绩优良率、学生参加各种科技创新大赛获奖率及考研录取率等均有明显提升。

结语

为构建鼎力国家一流专业建设的“金三角”课程，针对新时代、新要求下地方高校电类专业“电路原理”“模拟与数字电子技术”“微型计算机原理与接口技术”三门重要专业基础课程教学目前需关注的新问题，提出“金三角”课程教学改革方案，经实际教学实践表明：基于符合“金三角”课程知识体系的工程应用，驱动“金三角”课程的融合贯通，能有效提升“金三角”课程教学的高阶性；通过加强教学设计，在三门课程教学中统一引入具有前沿性和时代性的高新技术问题，实施启发性教学，能有效提升“金三角”课程教学的创新性；建立基于全程教学法的线上线下混合式教学模式，能为专业基础课程建设提供一种与提升学生学业挑战度相适应的有效教学方法。教学改革成果对地方高校电类专业的国家一流专业及课程建设具有重要参考价值，其思路和方法也可推广应用于非电类专业课程群建设。