王 鳳

(中山大學(xué)新華學(xué)院 信息科學(xué)系，廣州510520)

2011 年教育部《關(guān)于國家精品開放課程建設(shè)的實(shí)施意見》指出:加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)和普及共享，進(jìn)一步提高高等教育質(zhì)量，服務(wù)學(xué)習(xí)型社會建設(shè)［1］，拉開了新一輪的精品課程建設(shè)序幕，早在2007 年教育部《關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》當(dāng)中就明確指出:在以往的基礎(chǔ)上面，進(jìn)行重點(diǎn)改革和建設(shè)，提升課程建設(shè)水平和教學(xué)質(zhì)量［2］。2012 年MOOCS 風(fēng)潮席卷全球，Udacity、Coursera、edX 三大MOOCs 網(wǎng)站平臺相繼成立運(yùn)營，因此被稱為“慕課元年”［3］，這2 年的快速發(fā)展，對傳統(tǒng)教學(xué)提出了很大的挑戰(zhàn)，同時(shí)國內(nèi)也相繼開始了MOOCS 平臺的建設(shè)，不論是高等學(xué)校還是公司機(jī)構(gòu)都加入到這個(gè)博弈的舞臺，以此理念來建設(shè)重點(diǎn)課程和精品課程是很有必要的，精品資源開放課程以開放共享優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源為理念與其思想不謀而合，本文以《電路理論基礎(chǔ)》這門課程重點(diǎn)探討怎么建設(shè)高質(zhì)量的精品開放課程。

1 《電路理論基礎(chǔ)》課程教學(xué)的難點(diǎn)

《電路理論基礎(chǔ)》課程一般采用的教材是邱關(guān)源的《電路》［4］，作為工科專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)必修課，具有非常重要的地位，此門課程在專業(yè)學(xué)習(xí)中是承前啟后，承接高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等公共基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論。本書一共18 章，主要全面講述電路的基本定理定律，基本概念還有分析的典型例題，分為理論部分和實(shí)驗(yàn)部分，理論部分大部分采取的挑選講授，很難把18 個(gè)章節(jié)在課堂上授課完，針對不同專業(yè)但屬于同一大類的學(xué)生教學(xué)難易度又不能一樣，電子電氣方向的學(xué)生的難度要大，計(jì)算機(jī)方向的學(xué)生難度要小，選擇的重點(diǎn)也不一樣，那么此課程作為專業(yè)公共基礎(chǔ)必修課要全面考慮各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況，采取不同教學(xué)方式和方法。

理論教學(xué)方面，針對不同專業(yè)的學(xué)生所制定的教學(xué)計(jì)劃根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，還需要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容調(diào)整上課學(xué)時(shí)，在課堂上授課時(shí)根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生采用不同的進(jìn)度，側(cè)重重難點(diǎn)，主要以啟發(fā)式與引導(dǎo)式學(xué)習(xí)方式，循序漸進(jìn)讓學(xué)生學(xué)的懂，聽的明白，能思考，在原有的基礎(chǔ)理論上面進(jìn)行延伸。實(shí)踐教學(xué)方面，作為電路理論基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)課，基本都是驗(yàn)證書本上面的定理定律，都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，很多人提出要減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這里有個(gè)誤區(qū)，并不是把驗(yàn)證性改成綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就是提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和進(jìn)行了必要改革，其實(shí)在電路實(shí)驗(yàn)里面，大部分依然還是基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只是我們應(yīng)該怎么做，怎么提出問題，設(shè)計(jì)問題，把驗(yàn)證性衍生一樣可以起到綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的效果。以上都是從傳統(tǒng)教學(xué)方面指出存在的問題，作為電路理論基礎(chǔ)的精品課程建設(shè)，具有一定的啟示作用，精品課程的建設(shè)旨在提高課程學(xué)習(xí)質(zhì)量，從多方面對傳統(tǒng)課堂延伸，并在傳統(tǒng)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)課程建設(shè)。

2 精品開放共享資源課程建設(shè)

前面探討了《電路理論基礎(chǔ)》課程教學(xué)中存在的一些問題，作為工科專業(yè)的必修課，此門課程的內(nèi)容基本上很多年都不變，這對電子信息這樣大類的課程群來說有點(diǎn)格格不入，隨著科技的發(fā)展，很多技術(shù)都日新月異，總的學(xué)時(shí)并沒有改變，但是教學(xué)計(jì)劃，新技術(shù)新課程的出現(xiàn)，一直都在做大的調(diào)整，然而電路的權(quán)威教材最新的也才是06 版的，電路課程沒有更新沒有改變也是正常的，畢竟都是最基礎(chǔ)的東西，那么這樣就提出了個(gè)新問題，既要改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，也要建設(shè)精品課程，同時(shí)要符合時(shí)代和社會的需求，那么需要新的理念來建設(shè)精品開放共享資源課，這里剛好借用MOOCS 的理念來提升其質(zhì)量。

首先，從精品課程到精品資源共享課程是質(zhì)量工程中的建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)都是按部就班，按照各種規(guī)則和條件來建設(shè)，具體規(guī)劃其屬于什么類型的課程，教學(xué)方法，教學(xué)手段，教學(xué)大綱，教學(xué)資源，教師隊(duì)伍，建設(shè)效果，以及課程的特色等，通過建立相關(guān)的網(wǎng)站，把相應(yīng)的材料上傳，然后上傳部分視頻，就算建設(shè)好結(jié)題，之后就很少更新和擴(kuò)展，僅僅作為一個(gè)項(xiàng)目，從精品課程升級到精品資源共享課程無非增加了一些指標(biāo)和要求，在這里以MOOCS 的理念建設(shè)《電路理論基礎(chǔ)》的精品開放共享資源課，那么除了完成相關(guān)重點(diǎn)課程和精品課程的指標(biāo)外，建設(shè)怎么樣的學(xué)習(xí)平臺是非常重要的。這里建設(shè)學(xué)習(xí)平臺就要吸引學(xué)生訪問，學(xué)生能持續(xù)從平臺中獲得自身需要的資源，使用對象是學(xué)生，不能僅僅只注重效果，還要看能否吸引學(xué)生的興趣，確實(shí)能幫助到他們加深知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和奠定好后續(xù)課程的基礎(chǔ)。平臺的建設(shè)就是把網(wǎng)站建設(shè)，以往的網(wǎng)站都是按照要求分門別類，更像是一個(gè)堆資料的地方，按照現(xiàn)在的方式，以簡潔為主，可以在線實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)，知識點(diǎn)細(xì)化講授，還可以進(jìn)行討論和問題求解。依據(jù)這種方式，就需要認(rèn)可教師花時(shí)間用在錄制相關(guān)的知識點(diǎn)視頻上，形成全面的知識點(diǎn)體系視頻，可以借鑒網(wǎng)絡(luò)上的在線學(xué)習(xí)課堂方式。既然是針對一門課程，那就形成這門課程從易到難的知識點(diǎn)完整視頻，并且要標(biāo)注每個(gè)視頻適合什么專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，通過這種方式區(qū)分不同專業(yè)，對傳統(tǒng)課堂是有益的補(bǔ)充。讓教師團(tuán)隊(duì)齊心協(xié)力錄制整本書所有的知識點(diǎn)，可以每學(xué)期根據(jù)實(shí)際的進(jìn)度和采用的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)逐步補(bǔ)充內(nèi)容到平臺中，并可以分初級，中級，高級，采取分級的形式完善課題體系，甚至可以讓剛?cè)胄５膶W(xué)生提前學(xué)習(xí)。從建設(shè)平臺開始以教師團(tuán)隊(duì)為主，從基礎(chǔ)理論授課視頻開始，逐步錄制逐步上傳，先從知識點(diǎn)開始，最后形成體系，理論教學(xué)和試題分析視頻等分成不同的欄目，隨著平臺的不斷完善，錄制的視頻逐漸增多，可以擴(kuò)展其知識點(diǎn)，可以與后續(xù)課程進(jìn)行關(guān)聯(lián)，把網(wǎng)站建設(shè)成理論學(xué)習(xí)互動平臺。這是基本的平臺開放式教學(xué)資源建設(shè)，如圖1。

圖1 《電路理論基礎(chǔ)》精品開放課程學(xué)習(xí)平臺的結(jié)構(gòu)圖

其次，《電路理論基礎(chǔ)》課程的實(shí)驗(yàn)課，前面提到，電路實(shí)驗(yàn)課多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，在實(shí)驗(yàn)室采用的是儀器驗(yàn)證填數(shù)據(jù)方法，主要是對定理定律和分析方法的驗(yàn)證，因缺少綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)被作為改革的重點(diǎn)，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必須的，但是不能因?yàn)楦母锞头穸?yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)同樣重要，在這里重點(diǎn)要改革的是教學(xué)方法，怎么更好的去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。前面依然是采用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生有直觀的認(rèn)識，并設(shè)計(jì)不同的方法和相關(guān)的問題，讓學(xué)生用不同的辦法去解答，后面采用前面的基礎(chǔ)構(gòu)建復(fù)雜的電路，這種方法也是沿用普通的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，這里可以利用平臺，簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)完全可以通過錄制相關(guān)的講授和操作視頻，提供學(xué)生進(jìn)行自學(xué)簡單部分，把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課時(shí)留給難度較大的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)教師可以聯(lián)合學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)問題，并以錄制視頻的方法放到平臺，這里可以分提出問題的視頻，關(guān)聯(lián)講授的視頻，操作的視頻。這都是基于實(shí)際的儀器，目前教學(xué)大量使用仿真，可以使用MATLAB 把所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，同樣可以把MATLAB 解決問題和分析問題的程序還有仿真通過錄制放入到平臺作為實(shí)踐仿真部分，形成一種開放式精品資源體系，實(shí)物操作和軟件仿真相結(jié)合的教學(xué)辦法，學(xué)生可以以軟件仿真也可以以實(shí)物來驗(yàn)證和設(shè)計(jì)，有效輔助了傳統(tǒng)課堂，個(gè)人可以根據(jù)需要上平臺自主學(xué)習(xí)。在平臺要標(biāo)注出難易度和適合某專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，以期做到共享平臺“因材施教”，適合各類不同層次和不同專業(yè)的學(xué)生。

《電路理論基礎(chǔ)》的實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證的是基爾霍夫定律、疊加定律和等效定律等簡單的基本電路定律。下面舉例用MATLAB 對電路進(jìn)行分析和求解。

如圖2 所示電路，已知:Us=10V，R1=7Ω，R2=9Ω，R3=10Ω，R4=5Ω，R5=4Ω，R6=8Ω。求流過R4 的電流ir 和電壓U6。

圖2 例題電路圖

(1)建模。根據(jù)基爾霍夫電壓定律(KVL)，設(shè)i1，i2，i3 的方向如圖所示，列出圖中網(wǎng)孔方程:

(R1+R2)i1－R2i2=Us

－R2i1+(R2+R3+R4)i2－R4i3=0

－R4i2+(R4+R5+R6)i3=0

方程組寫成矩陣形式為:

R1+R2－R2 0i11

－R2 R2+R3+R4－R4i2=0Us

0－R4 R4+R5+R6i30

方程組的矩陣形式可簡寫成X I=Y Us 這種形式，因?yàn)橐阎娫碪s 和電阻的值，根據(jù)基爾霍夫電壓定律很容易求出i1，i2 和i3 的回路電流，即可求解ir=i2－i3，U6=R6i3 的值。

(2)MATLAB 上機(jī)仿真。建立一個(gè)M 文件，輸入程序代碼:

Us=10;

R1=7;R2=9;R3=10;R4=5;R5=4;R6=8;

X11=R1+R2;X12=－R2;X3=0;X21=－R2;X22=R2+R3+R4;X23=－R4;X31=0;X32=－R4;X33=R4+R5+R6;%計(jì)算系數(shù)矩陣并賦值

Y1=1;Y2=0;Y3=0;

X=［X11，X12，X13;X21，X22，X23;X31，X32，X33］;

Y=［Y1;Y2;Y3］;

I=XY*Us;%計(jì)算各個(gè)電流的值

i1=I(1);i2=I(2);i3=I(3);

ir=i2－i3;

U6=R6*i3;

程序運(yùn)行所得結(jié)果:

ir=0.2273

U6=0.7578

可見使用MATLAB 輔助進(jìn)行電路的求解計(jì)算相當(dāng)方便，能夠節(jié)省學(xué)生在進(jìn)行簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的計(jì)算時(shí)間。

最后，以上是從平臺開放式視頻資源建設(shè)為主進(jìn)行的探討，分為理論課程和實(shí)踐課程建設(shè)，相關(guān)的頁面要做到簡潔明了，學(xué)生可以很直觀方便的使用，其他的資源建設(shè)依據(jù)重點(diǎn)課程和精品課程還有精品資源共享課程的規(guī)范要求建設(shè)。精品開放課程建設(shè)的關(guān)鍵就是不斷更新和優(yōu)化，要更新相關(guān)聯(lián)的新知識和新技術(shù)，特別是關(guān)聯(lián)學(xué)科，優(yōu)化其理論和實(shí)踐教學(xué)，《電路理論基礎(chǔ)》全面講授的都是基礎(chǔ)理論，這些理論都會出現(xiàn)在后續(xù)的各學(xué)科當(dāng)中，如出現(xiàn)在模電，數(shù)電，信號與系統(tǒng)，通信原理等課程當(dāng)中，那么相關(guān)的知識點(diǎn)可以由老師結(jié)合后續(xù)的專業(yè)課進(jìn)行導(dǎo)入，要不斷更新和優(yōu)化視頻，以分級和分層的形式對視頻資源進(jìn)行歸類，實(shí)踐部分還可以加入課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路，采用所學(xué)的知識，作為擴(kuò)展部分，在教學(xué)方面要融入工程實(shí)踐當(dāng)中。很多人提出教學(xué)與科研相融合，精品課程與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育，在這個(gè)方面要求學(xué)生有完整的知識體系，可以讓學(xué)生去設(shè)計(jì)簡單電路和簡單應(yīng)用，比較難適應(yīng)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，這個(gè)需要后期課程進(jìn)行拓展，《電路理論基礎(chǔ)》精品開放課程重點(diǎn)以提升教學(xué)質(zhì)量為主，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和工程實(shí)踐的興趣，如圖3。

圖3 《電路理論基礎(chǔ)》精品開放課程的教學(xué)思路圖

3 結(jié)語

國家精品課程項(xiàng)目如火如荼的實(shí)施了多年，但是其應(yīng)用狀況、共享程度和影響效果還有待提高［5］。本文以《電路理論基礎(chǔ)》為例探討精品開放課程的建設(shè)，如何做到提高質(zhì)量，如何服務(wù)學(xué)生，如何改革實(shí)踐，重點(diǎn)以MOOCS 理念方式來加強(qiáng)課程的建設(shè)，優(yōu)化課程知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，避免課程網(wǎng)站平臺變成堆放資料的倉庫，以在線方式和流媒體方式輔助傳統(tǒng)的課堂教學(xué)改革，積累共享精品資源，在教學(xué)內(nèi)容方面不斷改進(jìn)優(yōu)化和開放，平臺內(nèi)容要持續(xù)更新和建設(shè)，要引入多種理念和方法，設(shè)計(jì)問題和分析問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，采用各種在線方法，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合人才。

［1］ 教育部.教育部關(guān)于國家精品開放課程建設(shè)的實(shí)施意見［S］.教高［2011］8 號.

［2］ 教育部.教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見［S］.教高［2007］1 號.

［3］ 馬若龍，袁松鶴.MOOCs:教育開放的模式創(chuàng)新與本土啟示［J］.中國高教研究，2013(12):20－62.

［4］ 邱關(guān)源，羅先覺.電路:第五版［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［5］ 秦?zé)槦?國家精品課程發(fā)展十年現(xiàn)狀調(diào)查［J］.中國遠(yuǎn)程教育，2013(8):53－96.