基于工程認證的“電路理論”教學改革探索與實踐

周軍妮 王燕妮 江莉 董惠

[摘 要] 以國家工程教育認證為契機，探索以學生為中心的教學理念。根據(jù)工程認證標準規(guī)定的有關(guān)專業(yè)的七個方面要求，針對“電路理論”課程，從教學目標、教學設(shè)計、思想政治教學設(shè)計及過程考核幾個方面進行討論。關(guān)注課前、課中、課后及其他時段的各個環(huán)節(jié)，重視學生的整個學習過程，并進行相應(yīng)的質(zhì)量評價與考核，通過線上線下混合模式充分調(diào)用學生的學習主動性及老師對教與學的全局觀。

[關(guān)鍵詞] 工程教育認證;以學生為中心教學;線上線下混合模式

[基金項目] 2020年度西安建筑科技大學一流專業(yè)課程建設(shè)類重點項目“線上線下混合課程建設(shè)——電路理論”（YLZY20K13）;2019年度西安建筑科技大學一流專業(yè)子項目建設(shè)“課程建設(shè)——電路理論”（YLZY0603K01）

[作者簡介] 周軍妮（1977—），女，陜西西安人，碩士，西安建筑科技大學信息與控制工程學院講師，主要從事電子科學與技術(shù)研究。

[中圖分類號] G642 ? [文獻標識碼] A ? [文章編號] 1674-9324（2021）48-0109-04 ? ?[收稿日期] 2021-09-18

一、引言

2015年4月中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會成（www.ceeaa.org.cn/），該協(xié)會致力于通過開展工程教育認證，提高我國工程教育質(zhì)量，為工程教育改革和發(fā)展服務(wù)，為工程教育適應(yīng)政府、行業(yè)和社會需求服務(wù)，為提升中國工程教育國際競爭力服務(wù)。同期發(fā)布了工程教育認證標準（2015版），該標準不斷更新修訂，目前最新為2020版標準。該標準由通用標準和專業(yè)補充標準兩部分構(gòu)成，內(nèi)容覆蓋了《華盛頓協(xié)議》提出的專業(yè)畢業(yè)生素質(zhì)要求，具有國際實質(zhì)等效性[1]。通用標準中規(guī)定了七個方面的要求，主要倡導了三個基本理念，分別為“學生為中心”的教育理念、“產(chǎn)出導向”的教育體系、“持續(xù)改進”的質(zhì)量觀[2]。

為了響應(yīng)國家的教育政策，2017年開始我校很多專業(yè)也開始了工程教育專業(yè)認證，我院是電類專業(yè)為主的學院，“電路理論”是電子信息類、自動化類專業(yè)的首門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是后續(xù)“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”“信號與系統(tǒng)”“高頻電子線路”等課程的基礎(chǔ)，在電子信息類及自動化類專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程體系中具有承上啟下的重要作用。

二、“電路理論”課程與工程認證的關(guān)聯(lián)

我國工程教育認證標準規(guī)定了專業(yè)在“學生”“培養(yǎng)目標”“畢業(yè)要求”“持續(xù)改進”“課程體系”“師資隊伍”“支持條件”等七個方面的要求，圖1 所示為工程認證標準這七個方面的關(guān)系。學生是整個工程認證的中心，即評價的核心是通過對學生表現(xiàn)和是否獲取相應(yīng)的素質(zhì)能力進行評價;畢業(yè)時的素質(zhì)要求以及畢業(yè)后一段時間應(yīng)該具備的職業(yè)能力應(yīng)該圍繞著學生培養(yǎng)目標設(shè)定;課程體系的安排、師資隊伍和支持條件的配備要以是否有利于學生達到培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向;各種質(zhì)量保障制度和措施的目的是推進專業(yè)質(zhì)量的持續(xù)改進和提高，最終的目的是要保證學生培養(yǎng)質(zhì)量滿足從事相應(yīng)職業(yè)的要求。

筆者承擔我院電子信息類“電路理論”課程教學多年?！半娐防碚摗弊鳛楣こ陶J證中課程體系的重要組成單元，課程能否有效支持相應(yīng)畢業(yè)要求的達成是衡量課程體系是否滿足認證標準要求的主要判據(jù)。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域。校教師發(fā)展中心多次開展工作坊，組織教師學習“微助教”“雨課堂”“學習通”等教學App平臺。從最初的傳統(tǒng)式線下教學，到2020年春天疫情突襲，不得不進行的線上教學，再到2021年春季的線上線下混合式教學，目前從教學大綱、課程體系、教學設(shè)計、課程考核、課程資料方面都進行了許多探索與實踐。

三、“電路理論”課程以學生為中心的教學探索

中國工程教育專業(yè)認證的核心是真正地以學生為中心，教育部2017年發(fā)布的“天大行動”也重申了以學生為中心的理念。但是電路理論在傳統(tǒng)的線下教學方式下有以下幾方面的不足：首先課程內(nèi)容多，重要的知識點紛繁龐雜，需要經(jīng)過大量練習才能掌握，授課方式也大多是“填鴨式”教學，教師很少思考培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力。另外，傳統(tǒng)的高校中學生也習慣沿用初高中時代的學習方法來學習工程知識，習慣于死記硬背，題海戰(zhàn)術(shù)，思考分析問題時脫離工程背景，忽視學生能力的培養(yǎng)。最后，傳統(tǒng)方式總評成績很難評價學生整個學習過程，平時成績最終淪為提高總評成績的手段，并沒有體現(xiàn)字面該呈現(xiàn)的意義。針對線下教學的不足和線上教學的空間距離，主要有以下幾個方面的改革。

（一）支撐畢業(yè)要求達成的教學目標設(shè)計

針對西安建筑科技大學電子信息類電路理論課程，具體教學目標為如下，其中課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

目標1.掌握基爾霍夫定律、電阻的Y形聯(lián)結(jié)和Δ聯(lián)結(jié)的等效變換、支路電流法、回路電流法、結(jié)點電壓法、戴維寧定理和諾頓定理、最大功率傳輸定理、三要素法分析一階動態(tài)電路、電路定理的向量形式、相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路及含耦合電感電路的分析。（支撐電子信息類本科人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求1.2）

目標2.能應(yīng)用歐姆定律、基爾霍夫定律、列方程的方法、重要的電路定理分析求解直流電路和交流電路的重要物理量，并能進行電路測量及簡單的電路設(shè)計。（支撐電子信息類本科人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求2.1）

目標3.能夠?qū)㈦娐防碚撝R與系統(tǒng)知識有機結(jié)合，對實際工程問題能應(yīng)用Proteus等專業(yè)的電路仿真軟件進行建模、仿真，進而對實際應(yīng)用問題提出合理的解決方案。（支撐電子信息類本科人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求3.4）

（二）支撐畢業(yè)要求達成的教學設(shè)計

“電路理論”是一門理論性和實用性較強的課程。在教學方法中，重視理論教學和實踐訓練，啟發(fā)學生獨立思考，積極主動參與到各個教學環(huán)節(jié)中。通過電路實驗，引導學生將理論與實際電路相結(jié)合，提升學生解決復雜問題的能力。因此，結(jié)合實際問題，讓學生自己動手，充分實踐，積極尋求解決問題的辦法，以體驗科學探索的過程，培養(yǎng)具有開拓意識和創(chuàng)新精神的人才。

本課程主要采用以學生為中心的教學，打破課上和課下的界限，促進學生課上思考、課下自學，主動學習掌握知識技能。以理論學習為主結(jié)合實驗環(huán)節(jié)的教學方法使學生掌握系統(tǒng)的科學知識。在教學過程中，采用“多媒體引導”“仿真演示”“實驗平臺”等多種教學手段相結(jié)合，重視課堂教學和課外教學、理論教學和實踐教學、實用教學和拓展教學等有機結(jié)合，突出教學重點和難點，提高課堂教學質(zhì)量。

針對課程目標設(shè)計教學環(huán)節(jié)，對不同的教學內(nèi)容采用的教學方法和手段進行有針對性的設(shè)計。比如講授戴維寧定理這一節(jié)的內(nèi)容時，（1）首先課前在學習通上發(fā)布課前預習內(nèi)容：二端口網(wǎng)絡(luò)及電源變換相關(guān)知識，課前測時可以通過投票、單選題等方式考核預習情況;（2）其次課堂講授時，特別注意應(yīng)用戴維寧定理和第三章的列方程的電路分析方法，從分析思路和應(yīng)用背景的不同;（3）課后除了課后檢測及作業(yè)檢查外，同時布置戴維寧定理的實驗預習并計算出理論數(shù)據(jù);（4）通過電路仿真軟件搭建實驗電路，為下一步實驗室動手環(huán)節(jié)做準備;（5）實驗室電路搭建并測量驗證戴維寧定理結(jié)論，最后對比實驗數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)的誤差，進行誤差分析。通過查閱資料、預習、課上學習、課下仿真及實驗環(huán)節(jié)，形成學習閉環(huán)，不但積累了基礎(chǔ)知識，還通過仿真和實驗建立了工程應(yīng)用經(jīng)驗。具體過程詳見后續(xù)研究成果。

（三）課程思政設(shè)計

課程思政不僅是案例和情感教育，課程思政是通過課上和課下的內(nèi)容，實現(xiàn)價值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授“三位一體”的育人過程。表2所示為電路理論課程的思想政治教學設(shè)計。

（四）強調(diào)過程評價的線上線下混合模式

工程認證強調(diào)以學生為中心的理念，培養(yǎng)學生終身學習的意識，提高工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是新形勢下教學改革的出發(fā)點。傳統(tǒng)的線下教學，教與學的主戰(zhàn)場在教室，而線上線下混合教學模式能更好地實施以學生為中心理念。筆者于2021年春季承擔我校電子信息類2020級電路理論課程，采取線上線下混合模式，使用學習通App，作為線上互動和資源分享及過程考核平臺。

圖2所示為電路理論課程從線下教學到線上線下混合教學，這兩種模式下的成績分配。線下模式很難評價過程成績，更沒法定量、定性給出合理成績;而線上線下模式通過圖3考核學生學習的全過程，并且通過評分規(guī)范、反饋環(huán)節(jié)及圖示量化，清晰明了哪個環(huán)節(jié)還需改善。我們在課前、課中、課后及其他時段以不同的方式使學生參與學習，圖4分別展示了課前學習通分享的知識擴展資料，并引導學生觀察校園里隨處可見的電路實例。

四、改革之路任重道遠

筆者2021年第一次采用混合模式教學，按照工程認證的要求及規(guī)范對整個電路理論的教學環(huán)節(jié)進行了改革與實踐，相比以往線下教學，從教學大綱、教學過程、考核方式等方面都進行了改革，取得了不錯的反饋。下學期著重繼續(xù)完善過程考核，并注意在教學中強化學生工程能力的培養(yǎng)。

參考文獻

[1] 中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會.中國工程教育正式加入《華盛頓協(xié)議》[EB/OL].（2016-06-04）[2021-05-15].https：//www.ceeaa.org.cn/.

[2] 中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會.工程教育認證標準（2015版）[EB/OL].（2015-03-15）[2021-05-16].https：//www.ceeaa.org.cn/.