开放课程“电路与电子技术”分层教学改革——以开放物联网工程专业为例

卫丽娜

（宁夏理工学院，宁夏 石嘴山 753000）

0 引 言

伴随着物联网技术的蓬勃发展[1]，宁夏理工学院电气信息工程学院提出人才培养5A能力，物联网工程专业自2017年实现全校学生开放选修。在教育信息技术日新月异的今天，教育教学现场的主阵地课堂要达到教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化等目标[2]。鉴于创新创业型人才需求，同时提升学生的综合竞争力，开放物联网工程专业开放课程模块课程，向全校所有专业开放选修课程，面对不同专业学生的背景，必须要进行教育教学改革。

作为开放物联网工程专业开放课程模块之一课程—电路与电子技术，其经典知识体系包括电路理论的基本概念与定理、电子电路理论的基本分析方法、半导体器件组成的基本放大电路、集成电路及其应用、基本逻辑运算规则以及集成数字电路的工作原理和主要分析方法等[3]。本课程为学生从事跨专业融合相关硬件和软件开发奠定了重要基础。

1 选修开放物联网工程专业的基本情况

物联网工程专业开放课程“电路与电子技术”实现了全校学生开放选修，选修“电路与电子技术”的学生将涉及电气信息工程类、经济管理类、安全工程应用化工类、计算机科学类、数据科学及数字媒体类等专业。学生不同的专业背景对“电路与电子技术”课程教学将提出严峻的挑战，教学内容的广度和深度需谨慎探讨确定。

1.1 开放课程“电路与电子技术”学生跨专业分布情况

学校自2017级实行开放专业的探索发展，从图1中我们看到两个方面的变化。一方面，因每年学校开放专业数量增加，学生总量变化不大，因此选修物联网工程专业的学生总人数减少。另一方面，对于选修开放物联网工程专业的学生，其专业2017级主要分布在制药工程、机械工程、计算机科学类、电气工程及其自动化，2018级专业主要分布在计算机科学类、电气工程及其自动化、自动化；2019级专业主要分布在能源与动力工程、机械工程、工商管理大类、计算机科学类；2020级专业主要分布在交通运输、自动化。

图1 选修开放物联网工程专业学生人数及分布情况

1.2 开放课程“电路与电子技术”学生学习情况分析

全校选修物联网工程专业开放课程“电路与电子技术”的有电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、机械工程及其自动化、能源与动力工程、工业设计、安全工程、应用化学、制药工程、计算机科学与技术、网络工程、数据科学、数字媒体技术、电子商务等专业的学生。以2017级为例，15个专业共399人分成6个班级分别教学。在“电路与电子技术”教学过程中，发现电气工程及其自动化、机械工程其及其自动化、自动化、能源与动力工程等工科类专业学生对知识的掌握程度相对较好，计算机科学与技术、数字媒体技术等计算机类专业学生对知识点的理解相对稍慢，而电子商务、国际贸易等经济管理类专业学生对电路知识的理解相对较难。鉴于此，我们必须对选修物联网专业开放课程“电路与电子技术”的学生进行基于专业大类的教育教学改革[4]。

2 开放课程“电路与电子技术”分层教学思路

2.1 调研实施具体做法

检索宁夏回族自治区内外不同层次院校“电路与电子技术”课程改革相关论文，借鉴其适应我校可取的部分经验[5-6]。对相关“电路与电子技术”课程教学改革的资料进行调研，通过分析比较，借鉴成功经验，形成初步开放的物联网专业“电路与电子技术”教学改革思路。以宁夏理工学院2017级学生选择开放物联网专业“电路与电子技术”课程为试点，向学生和专业教师做调查并分析、总结问卷结果。在教课过程中不断分析观察，总结可行性经验。最后对所有选修“电路与电子技术”课程的不同专业学生进行相关内容权衡，确定更为合适的授课体系和教授内容。

2.2 基于专业大类分层教学改革目标

开放物联网工程专业课程“电路与电子技术”进行分层次培养，以期符合创新创业型人才培养中对电路与电子技术人才的培养要求；研讨开放物联网专业课程“电路与电子技术”分层次教学内容，提高与选修学生的专业融合度；制定开放物联网专业课程“电路与电子技术”分层次教学大纲和教学日历等教学基本材料，确保课堂教学组织过程流畅并且知识严谨有序。

2.3 开放课程“电路与电子技术”分层次教学模式

基于学生选修物联网工程开放课程“电路与电子技术”的学生专业特点，将专业大类组合成电气信息工程类、机械工业能源类、计算机科学类、安全化工制药类、国际贸易商务类、数据与数字媒体类等。电气信息工程类和机械工业能源类为“电路与电子技术”A层次教学；计算机科学类和安全化工制药类为“电路与电子技术”B层次教学；国际贸易商务类和数据与数字媒体类为“电路与电子技术”C层次教学。具体见表1所列。

表1 选修开放物联网工程专业开放课程“电路与电子技术”的分层教学表

同时，“电路与电子技术”开放课程面对全校学生开放选修，借鉴一些同层次学校的成熟经验做法，探索合适的分类架构课程内容框架和讲授方式方法，需要我们共同思考课程融合专业学科的知识点重叠点群。

2.4 开放课程“电路与电子技术”教学内容整合

“电路与电子技术”课程主要涉及电路基础、模拟电子技术及数字电子技术等。不同的专业需求略有不同，对于开放物联网工程专业，“电路与电子技术”开放课程的基础性知识点，如电路的基本概念与基本定律、电路的基本分析方法、单相正弦交流电路、三相电路、三相异步电动机及其简单控制、半导体二极管及整流电路、基本放大电路与集成运算放大器等，对于理工科专业，如电气信息工程类、机械工业能源类、计算机网工类及安全化工制药类的学生而言属于相对易学的内容，但对于国际贸易电商类和数据与数字媒体类的学生而言可能属于难学内容。在教学过程中，我们重点考虑“电路与电子技术”课程与三种层次学生专业的匹配性。

2.4.1 “电路与电子技术”A层次教学目标，突出创新创业人才

对于“电路与电子技术”A层次教学，教学内容应注重在理解电路与电子技术基础上掌握其内在的涵义。掌握电路的基本概念和定律，学会对电阻电路、动态电路和正弦电路进行逻辑分析。对基本放大电路学会分析，了解负反馈放大电路、集成运算放大电路、功率放大与直流电源工作过程。同时，积累数字逻辑基础知识，分析集成逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器及时序逻辑电路。另外，了解脉冲波形及现代电子电路分析与设计技术。注重实用性、适度性兼创新性，将我校“电路与电子技术”课程的教学内容与我校人才培养方案匹配，加强学生在就业岗位中对该门课程的知识应用反馈，并实现循环螺旋上升。

2.4.2 “电路与电子技术”B层次教学目标，培育科普专业教育人才

“电路与电子技术”B层次教学的教学内容注重在了解电路与电子技术知识的基础上进行简单应用。知悉电路的基本概念和定律，了解电阻电路、动态电路和正弦电路相关知识。清楚基本放大电路工作过程，认识负反馈放大电路、集成运算放大电路、功率放大与直流电源工作电路。同时，牢记数字逻辑基础知识，对集成逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器及时序逻辑电路进行分类。教学内容更合理、实用，可满足科普人才教育目标的基本要求，突出了地方高等教育的特点。

2.4.3 “电路与电子技术”C层次教学目标，培养通识专业教育人才

对于“电路与电子技术”C层次教学，教学内容应注重了解基本概念知识。学完该门课程后，了解电路基础、模拟电路及数字电路的主要内容。

2.5 “电路与电子技术”教学技术与方法

2.5.1 “云班课”“嘉课堂”等智慧教学软件

利用“云班课”[7]“雨课堂”[8]“嘉课堂”等智慧教学软件进行实时课堂测试与调查讨论，丰富课程的教育教学组织形式。课外时间可以随机推送课程相关图片、音视频及链接数字资源等。

2.5.2 教学评价方式

在继承传统的评价基础上设计一些创新型测试题型等。同时，将专业课程思政元素[9]渗透在不同类型的考核试题上。

3 教学效果试验分析

3.1 教师教学情况

在“电路与电子技术”教育教学过程中，教师采用词云图、知识图谱或思维导图等不同形式的教学技术小程序进行单元知识点总结，此举有利于不同专业背景学生对所教授知识的整体化理解。同时，教师对所讲授的知识进行测评，对电路的基本知识、单相正弦交流电路、半导体二极管、基本放大电路等知识单元设计章节测试题。教师通过章节测试题的完成情况对学生进行分析，了解学生对知识的掌握情况。

3.2 学生学习情况

通过“电路与电子技术”课程的学习，发现学生从理论上对电路的基本概念与基本定律、电路的基本分析方法、单相正弦交流电路与半导体二极管及整流电路章节掌握较好。在实践过程中，选修开放物联网工程专业的学生对电阻、电容、二极管、三极管等基本元器件实物做到识别分类，了解整流电路、放大电路、稳压电路等电路的运行原理。

3.3 学生成绩分析

我们选取选修开放物联网工程专业学生中电气工程及其自动化、计算机科学与技术这两个专业学生开放课程“电路与电子技术”的成绩。一方面，从平均分看，计算机科学与技术专业学生的“电路与电子技术”课程平均分为68.92分，电气工程及其自动化专业学生的平均分为69.6分，电气工程及其自动化专业比计算机科学与技术专业的平均分高0.7分，电气工程及其自动化专业比计算机科学与技术专业的平均分高，原因在于专业特色在“电路与电子技术”课程方面更有优势。另一方面，我们将“电路与电子技术”课程成绩按照不同分数段进行人数统计，具体见表2所列。大部分学生成绩分布在60～70分的分数段，60分以下与90分以上学生人数较少。因课程成绩合格分数线为60分，所以基本呈现正态分布趋势，如图2所示。

图2 “电路与电子技术”学生成绩分布

表2 “电路与电子技术”成绩分布（部分）

4 结 语

对我校物联网工程开放课程“电路与电子技术”，针对选修学生不同专业特点进行大类分层次教学改革，可以使不同类型的学生接受合适的教学。我们探索不同层次的教学大纲及教学日历、电子课堂教案等教学文件，期望在此过程中提高教师的教育教学研究水平。同时，我们探索开放物联网专业“电路与电子技术”课程分层次教学改革，为其他专业开放课程[10]提供可借鉴的经验。

我校开放物联网工程专业更突出人才培养的适应性和应用性，及学生专业能力和专业素养的培养，使我校物联网工程专业开放课程“电路与电子技术”教学既能满足不同专业对“电路与电子技术”课程知识的需求，又能满足我校人才培养方案的目标期望。开放物联网工程专业“电路与电子技术”课程教学体系构建，适合目前我校试行开放专业发展趋势要求，更符合地方类学校服务地方经济发展特色的要求。