新工科背景下电路类课程模块化线上线下教学改革探究＊

张变莲，范 璟，张晓丽，董少飞

（西安文理学院机械与材料工程学院，陕西 西安 710065）

电路类课程主要包括“电路分析基础”“模拟电子技术基础”“数字电子技术基础”，这些课程面向大多数工科专业开设，比如光电类专业、控制类及电子信息、通讯类等相关专业。电路类课程具有较强的理论性，同时也具有很强的工程性和实践性[1]。传统的教学方法已经不适用与目前的大环境，特别是在新工科建设如火如荼开展的现如今，并且结合目前的大环境，要求教师能够灵活地将课堂搬移至线上线下，因此在新工科背景下改变传统的线下教学模式已成为当务之急[2]。将课程体系进行优化组合，拆分成不同的模块，构建“理论教学线上线下、实践教学线上线下、结合工程实践、融合学科竞赛”的教学模式，建立以学生为中心的教学模式，多维度围绕育人思想，构建探索多种反馈机制的电路类课程模块化教学模式。作为一名任教多年的专业课一线教师，通过在近几年开展的灵活多样的大规模线上理论及实践教学环节的经历，以“电路分析基础”课程为例，探索线上线下理论及实践环节的教学模式，从而实现理论教学和线上教学的有机结合，并且引用适当的线上线下教学激励模式，鼓励学生开展多种形式的自学以及谈论方式，通过课程积分的形式，提高学生的学习积极性。以下从模块化教学改革、理论与实践教学设计及实际应用案例分析、学科竞赛因素融入、线上线下教学考核和评价等方面进行分析和研究。

1 线上线下理论与实践教学的设计

“电路分析基础”课程的理论性及实践性都较强，并且该课程的开课学期为第二学期，是学生首批接触的专业类课程，并且如果学生的数学知识不扎实，学习该课程会有一定的难度及抵触情绪。如果该课程的知识体系不扎实，对于后续的课程，如“模拟电子技术基础”“数字电子技术基础”“信号与系统”等课程的学习都会造成比较严重的后果。并且如果学生想要参加学科竞赛，亦需要掌握一定的电路类知识，所以学好“电路分析基础”会对后面整个专业课程体系的学习打下良好的基础。考虑到学生的实际情况，整个课程体系的设置按照“由浅入深、循序渐进、先直流后交流”的模式设置。理论学习环节先从学生熟悉的元器件及分析方法着手，逐渐过渡到学生不熟悉的列方程、各种定理及动态电路分析、正弦稳态电路分析。

实践环节包括在线仿真及实验室实际操作2 个环节。在线仿真是利用Multisim 软件对一些学习过的理论知识进行仿真，比如学习电位的概念时，学生可能理解的不够透彻，利用软件仿真可以实时地将接地点改变，实时地将各点的电位随之改变的现象直观地呈现出来，同时电压这个绝对量不会改变这个现象也会直观地呈现出来。电路仿真可以作为实践环节的有机补充，根据内容的需要以作业的形式或者练习的形式布置，不占用有限的课堂教学环节。利用这部分实验仿真补充，可将枯燥的理论知识可视化、生动化，从而调动学生的学习积极性。

通过上述课程体系设置，可以将整个课程的理论部分分割成电阻性电路分析、动态电路分析及正弦稳态电路分析3 个大的环节，以及电路元件、KL 等一些分支性的重要内容。理论部分的线上线下授课内容可以实时地根据环境的改变进行调整，比如说某一段时间当前形势要求封闭管理学生，全部进行线上授课，主讲教师就可以根据建设好的网络课程资源以及各种直播形式将课堂转移至线上，这种转移是非常快速迅捷的。再比如说形势允许若干人可以进行线下授课，则可以将大班拆分成小班进行线下授课。教育教学形势的改变是线上线下授课的一种主导因素。在一般情况下，确定线上线下授课方式的主导因素也可以是课程内容的难易程度。比如前面的电阻性电路分析的内容相对来说比较简单，学生接受起来也比较轻松，那么就可以将电阻性电路分析的章节放置在线上，可以采用教师下达任务，学生自学加上任务型导读，结合网络直播点评、谈论等环节完成教学任务。而对于动态电路分析以及正弦稳态电路分析这些授课章节，学生整体感觉比较陌生，学生理解也往往不到位，所以这些内容可以安排在线下面对面进行，并且结合理论授课，课前测、课中测、课后测、作业及讨论完成教学任务。灵活多样的线上线下授课方式既可以及时地适应教学环境，还可以在不影响课程进度的情况下提高学生的学习积极性及学习效率。

课程的教学环节的具体实施可以分为线下课堂授课环节、线上理论授课环节、课外学生自学及电路仿真环节、线下实践环节。每个教学环节都可以独立进行，也可以和其他环节有机融合，根据教学环境要求，线上线下教学可以随时灵活切换。目前课程网站已经大致完成了课程建设，授课教案、习题库及作业库已经建设完毕，关键章节内容的授课视频的录制已经完成，下一步审核完毕可以进行上传。

2 实际应用案例融合、学科竞赛驱动机制[2-4]

当前人才培养目标要求以能力为导向，以学生为中心。围绕着学院“全员、全过程、全方位”的育人要求，学院实行全程导师制，每位学生在入学之际都会分配一位全程导师，全程导师不仅要关注学生的学业，更重要的是关注学生的全方位发展，在负责学生的学习的同时，需要及时跟进学生的学科竞赛参与情况以及后续的就业与考研情况。在学科竞赛全员参与的情况下，“电路分析基础”课程在学科竞赛中地位举足轻重。比如国家级A 类竞赛中的电子设计竞赛、智能车、光电设计大赛以及工程训练大赛等都会用到该课程的内容。所以在平时授课中，将实际中的应用实例、相关学科竞赛中的题目及所用知识穿插与其中，一方面可以提高学生的学习兴趣，另外一方面也可以提前建立课程体系和学科竞赛及实际工程应用的联系，为后续学生参与学科竞赛及就业打下良好的基础。

通过对该课程进行科学合理的设计，可以分类别、分阶段对学生的通史能力与素质以及专业能力与素质进行系统性的培养。另外，再加上课程的在线仿真及实验室的具体实践环节，再结合社会实践及学科竞赛的有机嵌入与融合，可以真正地满足“新工科”教育教学背景下人才培养的要求。比如2021 年全国大学生电子竞赛试题A 题为信号失真度测量装置，要求设计信号失真度测量装置，对来自函数发生器的周期信号进行采集分析，测量输入信号的总谐波失真（THD），并且在手机上显示信息。该题目涉及的“电路分析基础”知识为周期电压或者电流的知识，周期信号的傅里叶级数展开以及失真度的计算等知识。其他学科竞赛也有很多题目需要用到“电路分析基础”课程的知识，所以学习好该课程的知识，可以为学生扩宽出路。

将实际应用实例和学科竞赛知识模块引入课程中，一方面可以充实课程的教学体系，课程目标统筹学科竞赛和社会实践；另一方面，可以让学生明确学习的目标及方向，对学生的学习起到激励作用。在授课过程中将实际工程案例分析引入课堂教学中，可以先引入一些比较简单、涉及理论知识内容较少的案例，比如分压电路的应用，从简单逐渐过渡到复杂，从直流到交流再到具体的滤波器的设计。该课程通过采用项目式教学的方法解决现有教学方法中学生积极主动性不足的问题。项目教学法以实用性、创造性的项目来激发学生的学习兴趣，提高学生对课程的理解及课程在工程实践中的应用。项目教学法需要教师通过充分分析课程内容的内在联系，选取与相关课程紧密联系的综合性项目，并按照“提出问题、分析问题、制定计划、实施计划、完成报告”来组织教学活动，学生在完成项目的同时建立完整的知识体系结构，并从宏观上理解和掌握不同课程之间的相互联系，避免学习单门课程而产生的孤立性和盲目性，最终达到提高学生对课程的理解力及其工程实践操作能力的目的。

3 多元化课程考核体系

采用灵活多样的理论环节与实践环节线上线下授课方式，并且结合工程实践及学科竞赛融入的教学方式，课程的考核要兼顾多方面的考核因素，需要将过程性考核纳入到整个课程考核与评价体系。“电路分析基础”的综合性考核成绩包括过程性考核成绩与结果性考核成绩，其中过程性考核成绩占比不低于50%。加大过程性考核成绩占比，从平时的学习过程来对学生进行综合性的评价，过程性和传统考核中的平时成绩有所不同，以往的平时成绩大致会包括考勤、作业及实验等完成情况，而现在的过程性考核考查的是学生的学习参与度以及掌握程度，还包括学生的实践能力与学习报告的撰写能力、课外自主学习能力和团队协作与沟通能力等方面。通过结合过程性考核与结果性考核，构建一个多元化的评价体系。过程性考核成绩既包括传统意义上的作业、考勤及实验实践情况，还包括课堂中的课前测、课中测以及课后测的答题情况，这部分的考核结果可以实时地反馈学生对每部分内容的掌握情况；此外，过程性考核成绩还包括线上视频的学习情况、线上参与讨论的情况、课堂参与程度（抢答、投票等）、期中考核情况、大作业完成情况，另外还包括布置的项目参与以及完成情况、实践环节的考核等。所有这些环节都属于过程性考核的内容，根据对学生进行多元化、全方位的过程性考核，结合结果性考核，从而形成一个比较客观、综合的评价。

新的实践环节教学模式，以学生为主体，在课内基础内容学习的基础上，要求学生利用软件进行实验前自主学习，引导学生对问题进行思考。同时，在实验实践过程中，通过实验成果展演、小组讨论，提升了学生团队合作意识和学习知识的主动性和积极性，完成了被动要我学到主动我要学的转变，进而实现了实验教学环节的重构。实践环节的考核成绩可以参照学生的项目完成情况进行评定。

4 结束语

针对目前新工科建设及国内外复杂多样的教学形势的要求，为了迎接新的挑战及改变传统教学方式的不足，对传统的线下教学模式进行了改革。本文以“电路分析基础”课程为例，将课程体系进行优化组合，拆分成不同的模块，构建“理论教学线上线下、实践教学线上线下、结合工程实践、融合学科竞赛”的教学模式，建立以学生为中心的教学模式，多维度围绕育人思想，构建探索多种反馈机制的电路类课程模块化教学模式。为了多维度、全方位考核学生，提出了多元化的课程考核体系，从而实现对学生的综合性评定，不仅仅考核学生的知识水平，还考核学生的综合素质与能力，真正实现育人的目的。