顧梅園+++劉圓圓

【摘要】我校電路與模擬電子電路課程組在“電路與電子線路”課程的教學改革中，從教學內容的調整、教學手段的改革與創(chuàng)新、實踐環(huán)節(jié)的探索、教學評價和考核方式等方面進行了探索和實踐。通過對課程的建設、改革與實踐，提高了學生自主學習能力，實踐動手能力和團隊協作能力，培養(yǎng)了學生初步具有作為一個電子工程師必需具備對現代電路進行分析和研究的能力。

【關鍵詞】電路與電子線路 教學改革 自主學習 團隊協作

【基金項目】杭州電子科技大學“電路與電子線路”課程教學改革項目，杭州電子科技大學“模擬電子電路”基于MOOCs/SPOC的翻轉課堂改革資助項目。

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）35-0224-02

一、“電路與電子線路”課程教學改革的背景分析

“電路分析”和“模擬電子電路”是國內電子信息類專業(yè)的基礎課?！半娐贩治觥眰戎赜陔娐纺Ｐ?、電路定理和分析方法的介紹，而“模擬電子電路”主要介紹半導體器件、放大器、波形產生和信號變換以及負反饋技術等內容。從教學內容和形式來看，“電路分析”研究的對象比較抽象，涉及的概念、定理較多，要用到數學推導技巧[1]。它注重理想電路模型的分析和計算，對電路模型的抽象過程，實際電氣元件的建模背景和工程應用極少涉及。初學者往往會感覺“電路分析”課程枯燥無味，與實際的工程應用和后續(xù)的專業(yè)課程之間很難建立緊密的聯系。學生在學習“電路分析”時往往不知為何而學，不知學為何用[2]?！澳M電子電路”課程研究的對象是實際的電子系統(tǒng)，其教學內容結合了大量的工程實例和應用背景，能激發(fā)學生探求知識的欲望，但是這門課程深受教學內容偏多且課時緊張的困擾，在教學過程中無法深入，只能淺嘗輒止。學生在學習“模擬電子電路”時，由于“電路分析”的基礎不夠扎實，不能熟練地運用電路的分析方法，這無疑給“入門難”的“模擬電子電路”課程的學習又增添了難度。長期以來，這兩門課程各自形成了比較完整且又相對封閉的知識體系，采用的電路分析方法在風格上也不同?？偟膩碇v是各講各的，聯系不是很緊密。

為了解決課程銜接和工程應用等實際問題，國內部分高校在電子電路類課程的改革中，打破了原有的課程體系，將“電路分析”和“模擬電子電路”，或“電路分析”和“信號與系統(tǒng)”的課程內容進行整合。無論哪種組合，均可以避免兩門課程在內容上的重復，有利于重新構建課程體系的整體知識脈絡，使課程與課程之間做到無縫銜接。

相比之下，國外的電子電路類課程具有寬口徑、重基礎、重能力等特點。麻省理工學院（MIT）EECS系的“電路與電子學”課程包含了我國“電路分析”、“模擬電子電路”和“數字電子技術”等課程內容。它是電氣科學與工程、計算機科學與工程和電氣工程與計算機科學三個研究方向的公共基礎課。除此之外，MIT的“電路與電子學”課程在物理學和電路理論，電子學和數字系統(tǒng)以及計算機科學之間利用抽象的方法建立了聯系。它將三門專業(yè)課程的基本單元同時討論，交叉進行[3]。在教學內容中加入了大量的工程應用背景，使教學的內容涉及更多的實際的問題，彌補了課程知識與最新研究之間的斷層。

二、“電路與電子線路”課程教學改革的探索與實踐

杭州電子科技大學借鑒了麻省理工學院的做法，弱化經典理論體系的完整性，根據知識更新和實際應用的需求，對電子電路類課程進行探索和實踐，并在3屆學生中進行了教學改革試點。課程的教學改革主要體現在以下4個方面。

1.更改課程名稱，將兩門專業(yè)課程的內容進行適當調整

將“電路分析”和“模擬電子電路”分別更名為“電路與電子線路1”和“電路與電子線路2”?！半娐放c電子線路1”課程著重介紹了常用電子器件的電路模型、端口特性、模型的抽象過程以及電路應用。在“電路與電子線路2”課程中，對半導體器件的內部物理特性，放大器的電路結構和工作原理進行深入學習。強調電路的分析方法在各類放大器、振蕩器、濾波器和電源電路中的應用。培養(yǎng)學生查閱數據手冊和對復雜電路的讀圖能力，加強對實際電路的仿真與設計，以及MOSFET在數字電子技術中的應用。對“電路與電子線路”課程內容的調整主要包含以下三個方面：

（1）隨著超大規(guī)模集成電路技術的日趨成熟，電路設計的理念產生了巨大的改變。MOSFET、BJT和集成運算放大器在集成電路設計中扮演了重要的角色。將有源器件的電路符號、端口特性、電路模型及電路應用調整至“電路與電子線路1”的課程中進行學習，可以大大提高該課程的起點，也有利于激發(fā)學生專業(yè)學習的興趣。有源器件的引入，不僅可以將抽象的電路模型具體化，讓學生了解受控源的實際應用，也有助于理解器件的放大和開關特性，為建立模擬和數字系統(tǒng)的概念創(chuàng)造了條件。

（2）傳統(tǒng)的電路課程在介紹RLC串并聯諧振時，由于涉及到頻率響應的概念，初學者往往會感覺理解困難、抽象枯燥。為了更好地幫助學生解釋諧振現象，在“電路與電子線路1”的課程中，從傳遞函數和頻率特性的基本概念出發(fā)，討論了一階RC低通和高通電路的幅頻和相頻特性；并在提出了系統(tǒng)的零極點概念之后，介紹了利用傳遞函數繪制直線波特圖的方法；隨后對RLC串并聯諧振電路進行分析和探討，并結合集成運放，介紹有源無源濾波器以及LC振蕩器等電路應用。

（3）在數字集成電路芯片中集成了大量的模擬器件，例如TTL數字集成電路內部的輸入級和輸出級是晶體管，而CMOS數字集成電路的內部是NMOS管和PMOS管。當這些器件工作在開關狀態(tài)時，可以設計出各種邏輯門電路，如“或門”、“與門”、“非門”等，利用這些邏輯門可以實現二進制算術運算和邏輯運算。將邏輯門作為模擬器件在開關狀態(tài)下的電路功能進行介紹，有助于學生建立起模擬系統(tǒng)和數字系統(tǒng)之間的聯系。

2.教學手段的改革與創(chuàng)新

“電路與電子線路”課程是電子信息類專業(yè)的基礎課。通過該課程的學習可以培養(yǎng)學生扎實的電路理論基礎和解決復雜工程問題的能力。該課程的學習過程是學生形成適合個人的工程學習方法的過程，也是培養(yǎng)硬件工程師的必經之路。在“電路與電子線路”課程試點的過程中采用了翻轉課堂的授課方式。翻轉課堂是一種顛覆傳統(tǒng)課堂的教學方式，它將傳統(tǒng)課堂講授知識的部分放到課前進行，課堂中需要對教學過程重新設計。具體的實施過程如下：endprint

首先，教師根據大綱的要求制定教學目標，然后針對學生的具體情況進行分析，制定出相應的教學方案。課前，教師在網絡教學平臺中發(fā)布和教學有關的視頻、資料和習題，指導學生進行課前任務的自主學習。學生根據自己的步調掌握自身的學習進度，從而形成個性化的學習方法。教師通過布置課前任務可以大致了解學生的掌握程度，以便在課堂教學中有針對性進行個性化輔導。在課堂上，教師根據學生課前的信息反饋適當地調整和組織課堂的教學活動。例如，（1）解決課前任務單中學生提出的疑惑和未能解決的問題；（2）讓學生總結歸納知識的重點和難點；（3）通過課堂練習鞏固和加深學生對基本概念和分析方法的認知和理解；（4）組織案例教學，引導學生進入特定環(huán)境和問題中，去探索和處理實踐中的問題，培養(yǎng)學生利用現有的知識解決實際工程問題的能力；（5）在教師的引導下，以小組為單位展開形式多樣的課堂教學活動，經過思考、相互討論，共同得出問題的解決方案。

從實踐的結果來看，翻轉課堂為課堂教學“增加”學時、為知識的加深和拓展提供了可能。它倡導的互助學習的方式，可以培養(yǎng)學生積極思考和探討問題的習慣，并在團隊協作的過程中，根據自身的特長找到自己的定位。由于翻轉課堂教學形式的多樣化，使得學生最大程度地參與到課堂的教學中，成為教學的主體，也成為知識的主動構建者，而不再是被灌輸者。調查發(fā)現大多數學生表示翻轉課堂中與教師和同學的交流互動會更加頻繁，可以得到個性化的指導，學習、訓練和討論的機會很多，因此學生樂于參與其中。

3.實踐環(huán)節(jié)的探索

PBL即Problem-Based Learning，是以問題為導向的教學方法，是一種以學生為主體的教育方式。它把學生置于一個真實或有意義的情境中，從一個待解決的問題出發(fā)，以小組為單位，通過文獻檢索、歸納總結，與同伴的交流探討等方式，由團隊共同解決問題，得出結論。PBL可以幫助學生學習隱含于問題背后的科學知識、提高他們交流互助、自主學習和解決問題的能力。

在“電路與電子線路”課程中要求學生以小組為單位，利用Multisim或Cadence仿真軟件完成PBL任務。為了更好地展現學生的學習效果，提升學生自主學習的意識，促進學生之間的交流互助，試點班在課堂中組織了PBL答辯。學生選擇其中的一個任務，以PPT的方式介紹電路仿真、設計和分析的過程，并由其他組的同學向答辯者進行提問。所有參與答辯和提問的同學根據其表現，將得到相應的附加分，并計入平時成績。PBL答辯的效果出乎教師意料，學生能積極參與其中，并為此做足了充分的準備，包括思路的整理、PPT的制作、以及對未知問題的預測等。學生在提問和回答、辯論和討論過程中感受到學習的樂趣，并加深了對知識的理解和掌握。

4.教學評價和考核方式的改革

傳統(tǒng)的教學評價往往只重視結果，不注重過程。它是以學生期末考試成績的高低來評價學生對該門課程的掌握情況。有些學生平時不努力，考試前突擊學習就能輕易過關。有些學生平時很努力，但考試發(fā)揮失常導致成績不理想。這種教學評價方式對平時努力但未獲得理想成績的學生有失公平，讓臨時“抱佛腳”的學生心存僥幸。這不僅不利于學生掌握知識和技能，還助長了不良的學習風氣。

在電路與電子線路課程教學改革試點的過程中，采用了翻轉課堂的教學方式。相比傳統(tǒng)的教學評價方式，翻轉課堂加強了對學生過程學習的考核。過程考核是對學生學習過程中所表現出來的學習狀態(tài)、以及階段性成果等多方面、多形式的考核。它不僅關注學生學習能力的發(fā)展過程和階段性的學習成果，也關注學生的智力因素和非智力因素在學習過程中所起的作用。通過過程考核，可以改善學生的學習態(tài)度，培養(yǎng)學生自主學習的能力，激發(fā)學生探究知識的興趣。讓學生覺得“通過自己的努力就有收獲，評價是公平的，是合理的。”自信心的產生會在學習過程中起到正向的促進作用。

三、總結語

我校對“電路與電子線路”課程進行了三輪教學改革試點，并取得了較好的反響?！半娐放c電子線路”課程的教學改革是一個不斷總結、不斷探索、持續(xù)改進的過程。我們的探索與實踐尚有許多不足和問題有待解決。比如如何制作一個精彩的教學視頻，如何激發(fā)學生的求知欲望；如何在教學過程中幫助學生建立自信和滿足感，讓他們覺得經過自己的努力能夠完成、能夠達到；如何將所學新知與已有的經驗或現實問題進行關聯，使教學設計與學生的需求匹配。今后，我們會繼續(xù)對該課程的教學內容、方法和手段進行深入研究與探討，和國內外同行之間進行廣泛交流，從而推進“電路與電子線路”課程的建設進程。

參考文獻：

[1]李海娜，陳源，劉祥民.“電路”課程教學改革的探索與實踐[J]. 中國電力教育，2014，21（316）：8-9.

[2]于歆杰，朱桂萍，陸文娟編著.電路原理[M].北京：清華大學出版社. 2007.8-10.

[3]鄭君里，于歆杰.美國MIT EECS 系本科生課程設置簡介[J]. 電氣電子教學學報，2006，28（2）：9-11.

作者簡介：

顧梅園（1979-），女，浙江舟山人，講師。

劉圓圓（1978-），女，湖北鄂州人，副教授。endprint