摘 要:文章針對“電路分析基礎”課程傳統(tǒng)實踐教學中存在的教學模式單一、實踐學時少、考核評價體系不完善等問題,探索在新工科背景下,“電路分析基礎”課程的教學改革,采取線上線下相結合的教學模式,增強師生之間的互動,提高課堂教學效率;開展虛實結合的實踐教學,豐富實驗項目,促進學生學習的主動性;建立多元化的考核評價體系,有效反映學生的學習效果。實踐數據表明,改革舉措可以提高課程教學效果,有助于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
關鍵詞:新工科 電路分析基礎 教學改革
1 緒論
為支撐服務好創(chuàng)新驅動發(fā)展、“中國制造2025”“一帶一路”“互聯(lián)網+”等一系列重大國家戰(zhàn)略,自2017年2月以來,教育部積極推進新工科建設,先后形成了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等指導性文件[1]。新工科的內涵是,以立德樹人為引領,以應對變化、塑造未來為建設理念,以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調與共享為主要途徑,培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[2]。建設“新工科”的一個關鍵任務是學與教,這就要求在人才培養(yǎng)的過程中,要打破原有的傳統(tǒng)教學模式,創(chuàng)新教學方式,注重學生創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)。
“電路分析基礎”課程是高等學校電子與電氣信息類專業(yè)的重要學科基礎課。課程主要研究電路中的電磁現(xiàn)象、基本規(guī)律及電路的分析方法,其特點是理論嚴密、邏輯性強,有廣闊的工程背景。課程的學習對樹立學生嚴肅認真的科學作風和理論聯(lián)系實際的工程觀點,培養(yǎng)學生的科學思維能力、分析計算能力、實驗研究能力和科學歸納能力都有重要的作用。因此,在新工科背景下,探索“電路分析基礎”課程教學改革對培養(yǎng)科創(chuàng)人才具有重要意義。
2 課程教學現(xiàn)狀與問題
通過調研分析“電路分析基礎”課程實踐教學過程發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)教學模式存在如下問題:
(1)教學模式單一,師生互動少,學生學習缺乏主動性。“電路分析基礎”課程教學內容多,包含線性電阻電路分析、動態(tài)電路時域分析、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析和耦合電感電路分析等,知識點廣泛且關聯(lián)性強。傳統(tǒng)的課堂教學主要采用以多媒體為主,板書為輔的教學模式開展,師生之間互動少,課堂氣氛沉悶,ZICP4+9y3/Hh5GASMT15oQ==學生學習的積極性不高。同時,這種“滿堂灌”的教學方法,學生處于被動學習的狀態(tài),難以很好地理解和掌握重難點知識,更難以建立起全面系統(tǒng)的知識體系。
(2)實踐學時少,實驗條件有限,學生能力培養(yǎng)效果不佳。學校2021版本科電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案修訂后,刪減掉了實踐教學環(huán)節(jié)中的“電路分析專題實驗”課程,僅在“電路分析基礎”理論教學課程中設置了8學時的課內實踐,實踐學時嚴重不足,不利于學生工程實踐能力的培養(yǎng)。學校實驗教學條件有限,主要采用實驗箱作為實驗對象,驗證性實驗多設計性實驗少,學生通常是按照實驗說明步驟機械性地完成實驗,不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(3)考核評價體系不完善,學生學習效果評價不足?!半娐贩治龌A”課程的考核評價主要以期末考試的終結性評價結果為主,雖然也有平時成績,但平時成績的重要組成部分是課后作業(yè)的完成情況。這種主要以期末考試為主的考核方式手段單一,重結果,輕過程,重理論,輕實踐,對學生的考核不全面、不客觀,無法真實有效評價學生學習效果,考核評價體系不完善,不能滿足對學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需求。
針對“電路分析基礎”課程傳統(tǒng)教學中存在的問題,已有很多高校教育工作者根據自己學校的課程特點,提出了教學創(chuàng)新改革措施,何雨辰[3]構建基于MOOC的“雙線融合、雙課聯(lián)動”混合式教學模式,對教學內容與教學方法進行了改革實踐;李杏梅等[4]提出了以問題引導為主,其他編程工具為輔的教學新方法;蒙倩顏[5]提出了教學內容模塊化、多元教學等改革策略;徐利娜[6]進行了基于SPOC的線上線下混合式教學模式改革;李曉冬[7]等探索構建了電路分析基礎實驗線上線下教學有機融合的混合式教學模式;唐甜[8]針對電路分析基礎實驗中存在的問題,提出了創(chuàng)新實驗內容、改進實驗報告模板、引入仿真實驗、開展層次教學等改革方案。
以下基于我校學情,針對“電路分析基礎”課程傳統(tǒng)教學模式中存在的問題,從課程教學模式、實踐教學、考核評價三個方面進行教學改革探索。
3 教學改革探索
3.1 教學模式改革探索
針對“電路分析基礎”課程教學模式單一,師生互動少,學生學習缺乏主動性的問題,利用“中國大學MOOC(慕課)”在線學習平臺上的優(yōu)質免費課程資源、教師自制微課視頻和“學習通”智慧教學工具,進行線上線下相結合的教學模式改革。
課前,教師向學生發(fā)布預習任務,給學生推薦“中國大學MOOC(慕課)”上的優(yōu)質免費課程和教師自制微課視頻作為預習資料,同時在“學習通”上布置預習測驗題檢測學生預習效果;學生根據教師布置的任務,自學相關內容,完成預習測驗。課中,教師根據學生預習效果,靈活調整教學重難點和教學方法,確保教學活動不偏離預定教學目標;同時,秉承“以學生為中心”的教育理念,通過任務驅動、探究討論等教學方式,提高學生學習的積極主動性,深化學生對知識點的理解和掌握。課后,教師在“學習通”上布置課后作業(yè)和上傳拓展資料,學生通過完成布置的作業(yè),鞏固強化課堂所學知識;同時學生可以選擇自主學習拓展資料,拓寬學習的知識面,提高對所學知識的應用能力,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和實踐動手能力。
線上線下相結合的教學模式改革,通過課前、課中和課后讓線上線下學習形成閉環(huán),在學習的過程中強調學生學習的主動性和自律性,能夠更好地使學生掌握知識并加以應用。同時,線上線下相結合的教學模式改革增強了師生之間的互動,在教學過程中強化了學生綜合能力素質的培養(yǎng),教學方式更具互動性和系統(tǒng)性,能夠有效提高課堂教學效率,取得較好的教學效果。
3.2 實踐教學改革探索
針對“電路分析基礎”課程實踐學時少,實驗條件有限,學生能力培養(yǎng)效果不佳的問題,利用Multisim電路仿真軟件開展虛實結合的實踐教學改革。
Multisim是一款能完成原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。該軟件上手操作方便,仿真功能強大,擁有上千種元器件,虛擬測試儀器儀表種類齊全,非常適合應用于電路實驗中[9]。利用Multisim電路仿真軟件開展虛實結合的實踐教學,教師可于實踐教學課前,向學生發(fā)布實驗內容并提供相關學習資料,學生首先利用Multisim軟件進行虛擬實驗,理解實驗原理,熟悉實驗過程,確保課堂實操實驗的教學效率。同時,對于一些學校不具備實驗條件的探索性、設計性實驗,鼓勵學生自行設計實驗方案,利用Multisim軟件進行虛擬仿真實驗。
虛擬實驗與實操實驗相結合,使實驗不受時空和器材的局限,豐富的實驗項目內容,能夠有效激發(fā)出學生學習的興趣,促進學生學習的主動性,提升實驗教學質量,增強學生對所學知識的理解和掌握,為學生提供了一種全新的學習環(huán)境和學習方式,有利于學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.3 考核評價改革探索
針對“電路分析基礎”課程考核評價體系不完善,學生學習效果評價不足的問題,以培養(yǎng)學生綜合能力為導向,注重學生學習過程的動態(tài)監(jiān)控,建立多元化的考核評價體系。
多元化的考核評價體系主要從三個方面進行改革,一是將課程總成績改革為由過程性考核成績和期末考試成績組成,不再以期末考試的終結性評價結果為主;二是在考核中加大對學生能力素質的考核,做到學生的理論考核與能力考核并重;三是細化考核指標,量化考核分值,科學設置評價標準。過程性考核成績包括平時考核成績、期中考核成績和實驗實踐成績。平時考核包括預習任務、課后作業(yè)、隨堂測驗、學習討論等。期中考核是學生學習情況的階段性測試,有利于更系統(tǒng)地對學生學習情況進行檢驗。實驗實踐考核包括學生實驗操作過程情況、實驗結果、實驗報告和創(chuàng)意設計等,在評定標準中引入創(chuàng)新設計分,在一定程度上考查學生的創(chuàng)新能力。期末考試考核中加大對學生應用實踐的考核,在試卷命題時增加應用型題目的比例。
多元化的考核評價體系改革,能夠多維度、全過程管理學生學習過程,除考核學生的基本知識點掌握情況以外,還考核了學生的能力素質,能夠真實有效地反映出學生的學習效果。同時,多元化的考核評價體系改革將考核融入整個教學過程中,能夠充分調動學生學習積極性,促進教師教學水平不斷提高,有利于促進學生綜合能力的培養(yǎng)。
4 教學改革成效
“電路分析基礎”課程教學改革在學校2022級電子信息工程專業(yè)進行了初步嘗試。學期課程結束后,統(tǒng)計對比了同一教師授課的2022級和2021級學生課程成績和課程目標達成情況。從對比分析結果看,課程教學改革取得了一定成效。
同一教師授課的2022級和2021級學生具體課程成績分布情況見表1。從表1中可以看到,不及格率2022級為18.37%,2021級為26.09%;成績良好的學生2022級占比為18.37%,2021級占比為10.87%;成績優(yōu)秀的學生2022級占比為4.08%,2021級為2.17%。對比分析2022級和2021級學生課程成績,可以證明實施的教學改革措施對提升學生學習效果是明顯的。
“電路分析基礎”課程學期結課后,會通過學生調查問卷的方式定性對課程目標達成情況進行分析。從同一教師授課的2022級和2021級學生課程目標達成情況看,學生在課程能力目標和素質目標方面的達成度明顯提高,可以證明實施的教學改革措施對培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力是有促進作用的。
5 結語
本文通過分析梳理“電路分析基礎”課程傳統(tǒng)實踐教學中存在的問題,結合實際教學學情,從教學模式、實踐教學、考核評價三個方面進行了教學改革探索,采取了線上線下相結合的教學模式,開展了虛實結合的實踐教學,建立了多元化的考核評價體系。教學改革實踐數據表明,實施的教學改革創(chuàng)新舉措可以提高課程教學效果,有助于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
基金項目:貴州大學人民武裝學院2022年度本科教學工程項目“電路分析基礎課程教學改革與實踐”(YJJG2022005)。
參考文獻:
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[9]王磊.Multisim仿真在電工電子實驗中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用,2022(7):179-181.