馮全 李青

[摘 要] 電路理論是電學(xué)類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其特點是概念方法多，理論抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。對照工程教育專業(yè)認(rèn)證對學(xué)生畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對課程教學(xué)過程進行改革，提出優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)、豐富教學(xué)方法、采取多層次的考核方式等措施。這些措施為實施工程教育認(rèn)證，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力提供了有力保障。

[關(guān)鍵詞] 工程教育認(rèn)證;電路理論;教學(xué)改革

[基金項目] 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)“農(nóng)業(yè)機械化及其自動化一流本科專業(yè)建設(shè)專項”

[作者簡介] 馮 全（1969—），男，四川隆昌人，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)電氣化與信息化研究;李 青（1973—），女，甘肅蘭州人，工學(xué)碩士，講師，主要研究農(nóng)業(yè)電氣化。

[中圖分類號] TU997 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0168-03 ? ?[收稿日期] 2019-12-28

一、引言

教育部于2006年對我國高校工科專業(yè)正式啟動了工程教育專業(yè)認(rèn)證試點工作。2013年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》簽約成員[1]，3年后成為《華盛頓協(xié)議》正式成員[2]，這標(biāo)志著我國高等工程教育與國際接軌，中國的高等教育進入了新階段。近年來，各高校工科專業(yè)以推進工程教育認(rèn)證為抓手，促進本科教學(xué)改革，不斷深化學(xué)校工程教育改革[3-5]。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”，對標(biāo)《華盛頓協(xié)議》和中國工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求[6]，修訂人才培養(yǎng)目標(biāo)，重構(gòu)課程體系，深化教學(xué)方式改革，明確任課教師責(zé)任，健全學(xué)生評價機制，完善條件保障，著力建立持續(xù)改進的質(zhì)量文化，最終促進人才培養(yǎng)質(zhì)量明顯提升。

電路理論是各種電類專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，有很強的理論性。該課程內(nèi)容多、概念多、方法多，具有高度的抽象性。從多年的教學(xué)經(jīng)驗看，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)較為困難。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，即便教師準(zhǔn)備再充分，教學(xué)內(nèi)容深入淺出，效果仍然不理想。在50分鐘的課堂上，大部分同學(xué)無法做到注意力始終高度集中，不能跟上教師的節(jié)奏對課堂內(nèi)容進行理解和吸收。

以工程教育認(rèn)證為契機，深化電路理論課程改革，采用先進教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果是任課教師的心愿。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容彰顯了以學(xué)生為本，以產(chǎn)出為引導(dǎo)，以持續(xù)改進為目標(biāo)的先進理念，將該理念應(yīng)用于電路理論課程教學(xué)中，在該課程培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)融入工程、實踐和創(chuàng)新的思想，使學(xué)生在熟知相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，能夠熟悉相關(guān)理論的應(yīng)用場景，將實踐和理論緊密結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程素養(yǎng)。

二、電路理論的教學(xué)目標(biāo)及其對畢業(yè)要求的支撐設(shè)計

本文針對甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院開設(shè)的電路理論課程，將該課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下：通過對電路理論課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握電路分析的基本理論、分析方法和基本電路形式，通過課程學(xué)習(xí)使學(xué)生初步具備電路的分析方法和設(shè)計方法，樹立理論聯(lián)系實際的工程觀點，為學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)和工程實踐奠定基礎(chǔ)。本課程支撐的畢業(yè)要求點及課程目標(biāo)權(quán)重如表1所示。

課程目標(biāo)1：直流電路。掌握電路基本模型（元件及受控源的VCR）和電路基本定律（KCL/KVL），線性電阻電路的等效變換、電阻電路一般分析方法和電路基本定理，初步具備對簡單實際電路進行工程建模和分析的能力。

課程目標(biāo)2：交流電路。熟悉正弦交流電路的基本概念，掌握利用相量法分析單相正弦電路、耦合電感電路、三相正弦電路和非正弦周期電流電路和正弦電路的頻率響應(yīng)的方法，初步具備解釋、分析電氣工程中交流問題的能力。

課程目標(biāo)3：動態(tài)電路。理解暫態(tài)過程發(fā)生的原理，掌握動態(tài)電路的時域分析方法（微分方程），熟悉典型直流和正弦交流的一階、二階動態(tài)電路的響應(yīng)規(guī)律，了解動態(tài)電路在電子電路和電氣工程中的應(yīng)用。

課程目標(biāo)4：線性電路的統(tǒng)一數(shù)學(xué)分析手段。掌握利用拉普拉斯變換對直流、正弦、非正弦動態(tài)電路的分析方法，了解拉普拉斯變換與傅立葉變換的關(guān)系，掌握兩種變換分析穩(wěn)態(tài)正弦交流電路的頻率響應(yīng)的方法，熟悉對典型網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）的分析方法。掌握利用拉普拉斯變換分析復(fù)雜線性電路（網(wǎng)絡(luò)）的全響應(yīng)過程和頻率響應(yīng)的能力。

課程目標(biāo)5：仿真工具。學(xué)會一種計算機仿真工具的使用（MultiSim、Matlab、AltiumDesinger等），對電路進行建模、仿真、分析和輔助設(shè)計。

三、電路理論的教學(xué)方法設(shè)計

工程教育認(rèn)證的目的是為了加強工程實踐教育，強化和培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，提高工程教育質(zhì)量。在工程教育認(rèn)證視角下，審視在傳統(tǒng)教學(xué)過程中電路理論課程中存在的不足，貫徹“以學(xué)生為中心”的先進理念。教師方面，通過優(yōu)化教學(xué)理念，改革教學(xué)方法，調(diào)整實踐環(huán)節(jié)和提升教師自身的素質(zhì)來提高教學(xué)質(zhì)量;學(xué)生方面，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，提高自學(xué)意識和能力，充分利用碎片化學(xué)習(xí)豐富學(xué)科知識，滿足工程應(yīng)用。

1.傳統(tǒng)課堂講授和MOOC相結(jié)合。近年來，MOOC作為一種新穎的教學(xué)模式，在高校教學(xué)中得到了廣泛推廣。MOOC以學(xué)生為中心，注重學(xué)生自主參與，能夠很好地滿足個性化學(xué)習(xí)的需求，但碎片化的學(xué)習(xí)不利于系統(tǒng)知識的掌握，而且MOOC能否真正發(fā)揮效用，嚴(yán)重依賴于學(xué)生的自我約束力，在很多課程的實際教學(xué)過程中，MOOC完成率普遍較低[7]。因此，MOOC不能取代課堂教學(xué)。在本課程教學(xué)過程中，將課堂授課與MOOC進行有機組合，使得教學(xué)過程既能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，又能保證教師的主導(dǎo)作用。在課堂教學(xué)中，教師主要任務(wù)包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、重難點知識的講授、作業(yè)及測試的反饋評價、對錯題相關(guān)知識點的針對性講解、單元小結(jié)、答疑總結(jié)等活動。課堂教學(xué)中，對部分適合討論的內(nèi)容，教師也可采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，由教師根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)和討論結(jié)果，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，把重難點、易錯點放到由教師主導(dǎo)的課堂教學(xué)中重新進行歸納、剖析，解決討論模式下遺留的問題。在MOOC學(xué)習(xí)時，為了保證在線學(xué)習(xí)的效果，教師可借助討論組，隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)并對實際教學(xué)進行調(diào)整，還可有選擇地組織學(xué)生完成MOOC課程發(fā)布的部分作業(yè)及章節(jié)測試，并進行必要的輔導(dǎo)。學(xué)生可以根據(jù)教師要求，合理安排學(xué)習(xí)時間，按時完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。遇到疑難時，學(xué)生可通過多種方式解決，如反復(fù)觀看相關(guān)視頻，在討論組中求助于教師或其他同學(xué)，也可借助MOOC平臺的討論社區(qū)求助于MOOC講授者及來自世界各地的MOOC學(xué)員。

2.仿真技術(shù)助力學(xué)生能力提升。由于電路理論具有概念抽象、原理多、解決方法靈活多樣等特點，許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在課能聽懂但是題不會做等問題。在教學(xué)中最好能結(jié)合工程實例，將復(fù)雜概念、方法具體化、簡單化，避免紙上談兵。而計算機仿真提供了一種方便、廉價的手段實現(xiàn)這個目標(biāo)。在課堂上，教師可以利用仿真軟件將抽象的理論分析通過直觀的仿真演示顯示出來，讓學(xué)生能夠切實感受到電路的變化規(guī)律和電路設(shè)計的過程，提高學(xué)生的理解度，有效提高課堂的教學(xué)效果。而學(xué)生在課后可自行選擇、設(shè)計感興趣的電路實驗和工程問題，通過軟件建模和仿真實驗，探究電路規(guī)律和電路現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)、自覺做，在做中學(xué)、在學(xué)中做，改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)現(xiàn)狀，同時也能鍛煉學(xué)生自主解決工程問題的能力。

四、多層次的考核方法

本課程以知識掌握、工程素質(zhì)培養(yǎng)、過程學(xué)習(xí)為核心，對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的考核以考查學(xué)生解決實際問題的能力、工程思維能力為導(dǎo)向，建立起一套可覆蓋不同層次學(xué)生，多維度跟蹤學(xué)生整個學(xué)習(xí)過程的綜合考核方式，將傳統(tǒng)的試卷考試為主的評價方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榭荚囋u價和過程性考核相結(jié)合，以過程性考核為主的評價方式。采用學(xué)習(xí)過程中學(xué)生表現(xiàn)來考查學(xué)生對本門課程的基本概念、方法、定理和定律的掌握和理解情況，這種方法有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

根據(jù)該課程性質(zhì)和特點，課程總成績由過程性考核與期末筆試成績兩部分組成，均采用百分制，總成績中過程性考核成績占60%，期末筆試成績占40%。過程性考核包括6個子項。①課堂出勤：按百分制打分，課堂隨機抽查點名，曠課一次扣20分，曠課3次者按學(xué)校規(guī)定取消期末考試資格;遲到和早退一次則扣除10分。此項按15%計入過程性考核成績。②學(xué)習(xí)態(tài)度：對課堂上或教學(xué)平臺學(xué)生提問、回答問題積極性、紀(jì)律等做出評價，以70分作為基礎(chǔ)分，積極回答問題1次加5～10分，加到100分則截止;違反課堂紀(jì)律1次，受到教師點名批評者扣10分。此項按15%計入過程性考核成績。③課后作業(yè)：每次作業(yè)全部完成并且正確的記100分，少做一道題扣20分，錯一道題扣10分，字跡潦草扣10分。最終此項總成績由所有上交作業(yè)打分進行平均，按15%計入過程性考核成績。④期中考試：采用閉卷測試，滿分100分，按20%計入過程性考核成績。⑤課堂測試：階段性地在課堂提出一些具有推理性、綜合性的小問題，要求學(xué)生限時寫出答案，時間10～15分鐘，滿分100分，教師根據(jù)學(xué)生解答情況打分。該項最終成績?nèi)《啻螠y試的成績?nèi)∑骄?，?5%計入過程性考核成績。⑥反轉(zhuǎn)課堂：將班級分為若干個小組，每個小組8～10個學(xué)生組成，教師給每個小組學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生在課堂上展示學(xué)習(xí)結(jié)果;個人成績=個人自評（15%）+組內(nèi)互評（25%）+組間互評（20%）+教師評價（40%）。此項滿分100分，按20%計入過程性考核成績。

五、結(jié)語

認(rèn)真貫徹實施工程教育認(rèn)證，打破傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為中心的做法，革新教育觀念，樹立以學(xué)生為中心的理念，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識，提高工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是新形勢下教學(xué)改革的出發(fā)點。在這一背景下，本文從電路理論課程特點和學(xué)生實際情況出發(fā)，提出優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)、豐富教學(xué)方法、完善考核方式等措施，將工程教育認(rèn)證要求融入日常具體的教學(xué)中，提高教學(xué)質(zhì)量，滿足用人單位需求和學(xué)生個人事業(yè)發(fā)展需要。

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