电气信息类电子技术系列课程多维度交互融合教学模式改革与实践

李忠文 苏士美 彭金柱 连昊宇 妙珊 霍本岩

基金项目：郑州大学2022年度教育教学改革重点项目“电气信息类‘电子技术多维度交互融合教学模式的研究与实践”（2022ZZUJG041）；郑州大学2023年度课程思政教育教学改革示范课程“模拟电子技术”（2023ZZUKCSZ025）；河南省优秀青年科学基金项目“高度电力电子化新型电力系统多时空尺度频率稳定控制方法研究”（232300421094）

第一作者简介：李忠文（1989-），男，汉族，河南郑州人，博士，副教授，博士研究生导师。研究方向为电力系统控制及优化。

*通信作者：苏士美（1965-），女，汉族，河南永城人，硕士，教授，硕士研究生导师。研究方向为信号检测与处理。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.12.038

摘  要：电气信息类电子技术系列课程具有深厚的理论基础和实践性，在专业课程体系中发挥关键作用。为解决电子技术系列课程教学模式单一、授课效果欠佳的问题，该文提出多维度交互融合的教学模式改革与实践方案。基于线上线下多维度交互融合教学模式改革，不断丰富课程资源，将实验实践以问题导向与课程理论交叉融合，通过任务驱动、子项目递进实现“学中做”“做中学”的混合式教学。相关改革措施可以增强学生学习主动性，有效提高课程挑战度和教学质量。改革形成的一流课程资源和教学模式具有较强的可复制性和可操作性，可以促成同类课程在不同学科间的资源共享。

关键词：电子技术；教学模式改革；以学生为中心；互联网+教育；一流课程

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）12-0158-04

Abstract： The Electronic Technology course in the Electrical Information major has a profound theoretical foundation and practical relevance， playing a crucial role in the professional curriculum. To address the issues of a monotonous teaching mode and less-than-optimal teaching effectiveness in the Electronic Technology course， this article proposes a multidimensional interactive integrated teaching mode reform and practical solution. Building upon the continuous enrichment of course resources through the reform of a multidimensional interactive integrated teaching mode both online and offline， the approach integrates experimental practices with problem-oriented and course theoretical intersections. This is achieved through task-driven， progressively structured sub-projects， enabling a blended learning approach of "learning through doing" and "doing while learning." The proposed reform measures aim to enhance students' proactive learning， effectively raise the course's level of challenge， and improve teaching quality. The resulting first-class course resources and teaching modes show strong replicability and operability， fostering resource sharing across similar courses in different disciplines.

Keywords： electronic technology; teaching mode reform; student-centered; internet plus education; top-notch curriculum

电子技术包含数字电子技术、模拟电子技术、电子基础实验、电子技术课程设计和电子综合实践等系列课程。这些课程是电气信息类（电气工程及其自动化、自动化、通信工程、电子、生物医学工程和轨道交通信号与控制等專业）的核心基础课程，自成体系，难度较大。然而，电气信息类各专业电子技术系列课程课时少、内容多、难度大，传统的教学模式比较单一，授课效果不理想。

近年来，党中央、国务院高度重视“互联网+教育”的发展[1]，如何利用信息化的教学平台，多维度深入融合电子技术理论与实践教学内容、改革教学模式，激发学生对课程的学习热情，培养其自主学习的能力和兴趣及工程实践创新应用能力，成为老师必须面对的问题。为此，本文提出了电气信息类电子技术系列课程多维度交互融合教学模式改革与实践。

一  电气信息类电子技术系列课程特点及现状

国家在关于“互联网+教育”的部署工作中强调深化教育教学模式深层次的变革，从而推动教育实践创新发展，助力教育高质量发展。目前，我国正处于从教育大国向教育强国迈进的关键时期，提升教育教学质量成为高等教育内涵式发展的核心要求，而教育教学质量的根本落脚点在于课程。因此，亟需課程教学内容体系优化重构，教育教学中更需要重视创新思维和协作能力的培养，而信息技术的发展也能为学生提供个性化、定制化的学习方案[2-4]。

电子技术系列课程的任务是使学生获得电子技术相关的基本概念、基础理论、基本分析设计能力、基本实验技能及工程应用创新能力，同时为后续相关课程的学习和电子技术在本行业的应用打好基础。电气信息类各专业电子技术系列课程传统教学模式以老师为中心，以讲授课程内容为中心，老师一般在讲台上完成教学任务，课程实验、实践环节以老师讲解并演示、学生验证为主。整个授课过程忽视学生自主学习能力的培养及学生的主体性和创造性，客观限制了学生潜能的充分发挥。课程评价单纯以期末一张试卷成绩来确定，没有结合过程评价，出现学生学习的积极主动性不够，学习兴趣不高，学生期末突击复习考试，知识掌握不牢，数字电子、模拟电子挂科率较高等现象。另外，实验实践及课程设计与理论教学没有统筹规划，造成理论与实践相对脱节、间隔时间长、课程设计创新性不够和效果不理想等情况。

对于电子技术系列专业基础核心课程，如何通过教学改革提高学生的工程应用和实践创新能力成为一项至关重要的课题。许多国内外高校已经就这一问题展开了广泛的研究与讨论[5-6]，其中，借用“互联网+信息技术平台”，以老师主导、学生主体来体现以学生为中心的教学理念、线上线下深度融合混合式的教学方式、理论与实践相结合和课程综合评价的机制等教学策略，极大地促进了学生自主学习的积极性，有效提高了教育教学质量[7-8]，而以问题为导向，采用项目驱动式的教学方法更能够很好地调动学生学习的积极性[9-10]，激发学生的创新思维，进而提高学生灵活运用知识和工程实践的能力。

受国内院校对该课程教学研究的启发，近几年，电子技术教学团队借助“互联网+信息技术平台”，积极开展课程教学内容及教育教学模式的改革，探讨线上与线下深度融合的混合式教学模式实施课程教学，打破了传统单一的教学方式，极大地调动了学生学习的积极性及潜能，满足了学生求知、探索和创新欲，为学生的主动学习和个性化发展创造了优质的环境，体现了以学生为中心的教学理念。经过几年的建设，本团队模拟电子技术课程已于2020年获得首批国家级一流本科课程（线上线下混合式）的认定[11]。后续将使课程建设、教学模式不断完善，同时需要把课程打造成可复制应用模式的“金课”，实现课程资源的优质共享。

二  电子技术系列课程改革拟解决的关键问题

针对电气信息类电子技术系列课程，通过本文提出的多维度交互融合教学模式改革与实践拟解决如图1所示的五个方面的关键问题。

（一）  电子技术系列课程教学内容优化整合及一体化的资源建设问题

改革目前电气信息类电子技术系列课程“数字电子-模拟电子-电子实验-电子实训-电子课程设计”与课程内容“元器件-电路-应用”这种传统的教学过程，从内容和时间两个维度优化整合课程教学内容，把理论与实践深层次融合，借助于仿真与实操，把实验实践及课程设计内容以子项目的形式由浅入深、逐级递进融入课程教学中，构建理论、实践、实际工程应用交叉融合的一体化教学设计，激发学生学习的兴趣，深化对课程内容的领悟，发展学生工程应用和创新思维的潜力。借助“互联网+信息技术”，丰富课程资源，打破时间和空间的限制，满足学生个性化、多元化的学习需求。

图1  拟解决的关键问题

（二）  一流课程线上线下混合式教学以问题为导向理论与实践交叉融合问题

线上线下混合式教学，不是简单的网络教学和传统教学的叠加，是切实进行多种教学策略的深层次交互融合，并且把实验操作与虚拟仿真和理论教学结合起来的教学模式。模拟电子技术虽然已经获得国家级一流本科课程的认定，但仍需继续贯彻落实国家关于互联网+教育”的要求，依托信息化教学平台，对课程线上、线下交互融合的混合式教学模式进行深层次的研究与实践，遵循以学生为中心的教学理念，赋予课程混合式教学课前、课中、课后闭环教学设计新的内涵，解决好课程的前沿性，及时把电子技术新器件、新应用及新发展动态引入课程教学内容，切实解决理论和工程实践相结合的问题，做到基础理论、实践操作、虚拟仿真并重。

（三）  一流课程教学资源及混合式教学模式的优质共享问题

把一流课程混合式教学模式打造成可复制应用模式的“金课”，实现课程资源及教学模式的优质共享。电子技术是电气信息类电气工程、自动化、电子通信、生物医学工程和轨道交通信号与控制等电类专业的核心基础课程，授课老师众多，如何把一流课程的教学资源及教学模式创新应用到各学科的课程中去，同时结合学科特点，打造高素质、复合型的教师队伍，提升信息化教学运用的能力，制定适宜的课程教学方式及教学案例，提高各学科课程教育教学质量，是一个需要解决的关键问题。

（四）  任务驱动，课程设计项目递进融入混合式的教学设计与实践问题

高层次工程应用及实践创新型人才的培养需要“知识-能力-素质”同步培养，因此，以理论验证为主的传统实验实践教学模式需要进行优化改革，转变为任务驱动、项目融入式的教学模式。任务驱动，项目递进融入式的教学方式，是一种把理论与实践紧密结合、“学中做”与“做中学”交互融合的教学模式。把课程设计、实验实践项目以问题为导向，把大一些的项目进行模块划分形成子项目，融入理论教学中去。鼓励学生通过讨论交流、团队协作等，以仿真或实验操作的方式去寻找答案，激发学生的创新思维，使知识、能力、素质得到有效培养。但项目的融入还需要结合课程内容，子项目难度适当，由浅入深，逐级递进，给学生以信心及挑战的勇气。

（五）  课程混合式考核评价体系改革与实践的问题

改变传统的“期末一张考卷定成绩”的课程考核方式，解决传统考核方式下学生学习积极主动性不够、兴趣不高、期末突击复习、知识掌握不牢和课程挂科率高等问题，采用过程考核与期末考试相结合的综合考核评价方式。过程考核中，将课程参与度、主题讨论、作业、测试、任务完成度、项目参与度和课程思政等纳入考核指标，调动学生主动学习的积极性，提升学生的综合素质及综合能力，使课程评价更加公平公、正合、理。

三  多维度交互融合教学模式改革与实践

改革目标1：多维度优化整合电子技术系列课程教学内容，建成线上理论教学与实验实践一体化的课程资源，满足学生个性化、多元化的在线学习需求。

改革内容：从“元器件-电路-应用”教学过程，优化整合电气信息类电子技术系列课程教学内容及方式，建立数字电子技术、模拟电子技术、电子技术实验、电子综合实践和电子课程设计系列课程线上一体化的课程资源，打破教学过程中时间、空间的限制，满足不同学生个性化的学习需求。

改革目标2：以问题为导向，形成理论教学与实验实践交互融合的教学模式。

改革内容：把理论验证为主的传统实验实践教学模式进行优化改革，借助虚拟仿真、实验操作，转变为以问题为导向，把理论与实践结合起来实现“学中做”与“做中学”交互融合的教学模式。以模拟电子技术甲乙类互补对称功率放大电路为例，老师讲授甲乙类互补对称功率放大电路的分类和组成、输出功率和管耗的计算方法、交越失真的概念，以问题为导向提出任务——什么情况下发生交越失真？如何减小或消除交越失真？三极管如何选择？学生用Multisim虚拟仿真实验寻找答案，从而更进一步理解甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理及三极管管耗计算和选型依据。

改革目标3：把一流课程线上线下混合式教学模式课前、课中、课后闭环教学环境打造成可复制应用模式的“金课”。

改革内容：我们提倡线上线下混合式教学，不仅仅是将网络教学和传统教学简单叠加，更是通过深层次的交互融合，充分利用多种教学策略和课程教学资源。在课程中，我们整合仿真实操及理论视频、课件、题库、讨论主题和知识拓展等资源，实现课程在课前、课中、课后三个阶段的闭环教学环境。基于国家一流课程线上线下混合式教学模式，我们强调教师的主导作用，同时加强学生的主体地位。深入研究与实践线上线下混合式教学模式，将电子技术新器件、新应用及新发展动态引入课程教学内容。以问题为导向，促使理论与实践相互融合，赋予混合式教学新的内涵，致力于打造可复制应用模式的“金课”。

在课前，老师会提供学习材料和要求，学生在线上进行课前预习、学习、自测，记录重要内容并发现问题，与老师和同学进行交流和讨论。在课中，老师会面对面进行答疑解惑，重点讲授和总结，学生则进行练习、测试和讨论，并自愿在讲台上分享和展示特定知识点或重点内容。课后，老师会在线上进行答疑解惑和反馈交流，学生则进行复习、提交作业、相互评价，同时在线上进行问题讨论和预习新任务。整个学习过程形成闭环，平台会自动记录学生的学习情况，作为课程过程考核的一部分。

改革目标4：设计并实施任务驱动，项目递进式融入的混合式教学模式。

改革内容：传统的课程理论教学模式是以“元器件-电路-应用”教学过程进行的，课程设计是在理论教学内容全部完成之后按照“项目任务-设计-验收”的教学方式进行的，二者没有交叉融合，时间跨度大，相关知识大多遗忘，造成设计对付、方案单一、生搬硬套和创新思维不够的问题。为改变这种现象，教学模式转为任务驱动、项目融入式教学模式。课程设计项目任务作为线上课程资源共享，教学中以任务驱动，把较大的项目按照模块划分为子项目，由浅入深、逐级递进融入课程理论教学中去，鼓励学生通过讨论交流、团队协作等，以仿真或实验操作的方式寻找答案，同时融入课程思政，把我国集成电路芯片“卡脖子”的问题、民族产业的振兴紧密联系起来，培养学生的家国情怀，激发学生的创新思维，使知识、能力、素质得到有效培养。需要说明的是，项目的融入需要结合课程内容，子项目難度适当，由浅入深，逐级递进，给学生以信心及挑战的勇气。图2为医学心电信号采集系统任务驱动项目融入式教学设计示例。

图2  医学心电信号采集系统任务驱动项目融入式教学设计示例

改革目标5：实现一流课程教学资源及教学模式在电气信息类不同学科电子技术系列课程中的共享及创新应用，建立能熟练运用信息化教学技术，高素质、复合性的教学团队，有效提升课程教育教学质量。

改革内容：改变学院不同学科电子技术系列课程任课老师各自独立开展教学的局面，实现一流课程线上线下混合式教学资源及教学模式的优质共享。电子技术是电气信息工程学院电气、自动化、生物医学工程、轨道交通信号与控制和通信电子等学科共同的核心基础课程，授课老师众多，通过课程改革、“老带青”、课程讨论和经验交流分享等方式，实现课程老师间的资源互通与共享，把一流课程的教学资源及教学模式创新应用到各学科的课程中去，同时结合学科特点，制定适宜的课程教学方式及教学案例，提高各学科课程教育教学质量，打造高素质、复合性的教师队伍，共同提升老师信息化教学运用的能力。

改革目标6：纳入课程思政元素，建立能调动学生学习积极性的公平、公正、合理的线上线下混合的课程综合考核评价模式。

改革内容：彻底改变传统的“期末一张考卷定成绩”的课程考核方式，转为线上线下综合的课程考核评价模式。综合考核评价包含过程考核和期末考试，其中过程考核中，将课程参与度、主题讨论、作业、测试、任务完成度、项目参与度和课程思政等纳入考核指标，调动学生主动学习的积极性，提升学生的综合素质及综合能力，使课程考核评价更加公平、公正、合理。图3为课程综合考核评价模式设计。

图3  课程线上线下综合考核评价模式设计

四  结束语

为达到新时代创新型复合人才培养目标，本文结合电气信息类电子技术系列课程自身的特点，从多维度对课程教学内容体系进行优化重构，加强对学生创新思维和协作能力的培养。近年来，电子技术系列课程授课团队把一流课程教育教学模式创新应用到数字电子技术课程中，把电子技术课程设计、电子基础实验、电子综合实践等实验实践内容以问题为导向，采用项目任务驱动式的教学方法融入到课程理论教学中。相关改革成果荣获河南省教育厅教育信息化理论研究和创新应用一等奖1项。近年来，教学实践证明，通过多维度交互融合教学模式改革更好地调动了学生学习的积极性，激发了学生的创新思维，提高了学生灵活运用知识和工程实践的能力。本文介绍的改革方案具有良好的可操作性，有助于提升相关高校的电子技术系列课程教育教学质量，促进新时代创新人才培养目标的达成。

参考文献：

[1] 周科朝，魏秋平，蔡圳阳，等.“互聯网+”背景下材料学科大学生创新创业教育模式探究[J].高教学刊，2024，10（1）：55-58.

[2] 安康，王李冬，张慧熙.案例驱动线上线下混合教学设计与优化[J].电气电子教学学报，2022，44（1）：42-47.

[3] 于姗姗，傅曦琛.新一代信息技术赋能的高校外语智慧学习模式[J].河北能源职业技术学院学报，2023，23（4）：67-71.

[4] 陈则航，王蔷，孙引.信息技术支持的英语“评-学-教”一体化探究[J].天津师范大学学报（基础教育版），2024，25（1）：13-18.

[5] 孙伟，李海燕，巴雷，等.基于MOOC的生态学线上线下混合式教学模式构建[J].高校生物学教学研究（电子版），2022，12（1）：23-27.

[6] 康颖安，程玉兰，夏平，等.基于BOPPPS的线上线下混合式教学模式构建与实践[J].当代教育理论与实践，2022，14（2）：36-42.

[7] 杨园园，窦锡彬，黄世宁，等.线上线下混合教学模式在局部解剖学教学中的应用探索[J].科技风，2024（1）：111-113.

[8] 曲伟，邱成军，罗俊琦，等.线上线下+虚拟仿真混合教学模式在数字电子技术实验教学中的应用探索[J].时代汽车，2023（12）：65-67.

[9] 李忠文，程志平，苏士美，等.基于项目和计算机仿真驱动的智能微电网教学改革[J].大学教育，2022（10）：122-126.

[10] 张蓓，张粹玲，王新泽，等.“传感器及调理电路的设计与仿真”课程的项目实践理念探索[J].实验技术与管理，2021，38（3）：225-229，282.

[11] 苏士美，樊好义.一流课程模拟电子技术的建设与实践[J].高教学刊，2022，8（24）：74-79，84.