基于“SPOC教學—虛擬仿真—產教融合”結合的模擬電子技術課程創新改革

郭仁甲 卞月根 仇成群

鹽城師范學院-物理與電子工程學院 江蘇鹽城 224007

SPOC教學是小規模的在線課程，其中“small”是指學生規模在幾十人到幾百人；“private”是指特定的具備一些約束條件才能進入學習的某些具體的SPOC課程。對于符合準入條件的人群可以對這些特定課程進行學習，有學習時長、學習足跡等學習記錄，可以參與討論、測驗和考試。

SPOC在線學習集成了大學MOOC的線上資源豐富的特點，又可以針對性地設置小規模限制準入條件的課堂，不僅在形式上創新了傳授知識的模式，在具體內容上，還可以將不方便去實驗基地但必須進行的實踐項目采取線上虛擬仿真實訓。這是實踐項目新型化在傳統實訓領域的深度應用，打破傳統實訓模式，基于虛擬環境中的沉浸式實驗體驗。有效解決場地受限、實訓場景單一、實訓內容抽象、高危行業存在安全隱患等各項難題。融合授課、實訓、演練、考核為一體的虛擬仿真實訓，有效提升實訓效果，保障高品質技工人才輸出。虛擬仿真可以使學生在線上進行動手操作，其在線上的操作過程可以立足工業產品原型設計、仿真驗證、生產管理、虛擬培訓的全生命周期，助力工業領域用戶提高勞動生產率，降低生產成本，保證產品質量。

產教融合的合作方式可以充分發揮優秀地方企業的優勢，與高校開展長期合作，建立有效的合作機制，充分發揮雙方的優勢，使得經濟效益和教育效益雙豐收，促進雙方的人才隊伍建設，產教合作機制建設，達到雙贏的模式。

這三種方式的結合，可以區分具有不同特點的學生，采取多種多樣的因時而異、因生而異的教學手段和教學方式，并且不斷與時俱進，創新實踐教學模式，滿足各種場景下的特殊需求，從各個方面培養大學生的實踐動手能力和自主創新能力。

1 傳統課程模式面臨的問題

在“新工科”教育盛行的背景下，對工科專業學生的動手實踐能力提出了更高的要求。這不僅需要學生有扎實的理論功底，同時需要學生能夠解決實際工程應用中的具體問題。當今社會，電子信息技術飛速發展，電子信息的關鍵技術在各種科技領域都得到廣泛應用，為人民的生活以及文化帶來了各種便利和優越條件，更是在科技領域起到引領的作用，例如測控、通信系統等。“模擬電子技術”是高校里電類專業的一門專業基礎課，即使是非電類的工科專業也常常作為選修課學習其中的部分內容，其主要介紹各種半導體元器件，如各種類型的二極管、金屬氧化物場效應三極管(MOSFET)、半導體三極管(BJT)、運算放大器等，研究分析這些器件組成的各類功能放大電路，如何對輸入信號進行處理和運算。為了提高學生的動手實踐以及創新能力，該課程還涉及了很多工程實際計算問題和工程設計的案例。旨在使學生獲得電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養學生的工程實踐、分析問題和解決問題的能力，提高學生創新意識，為以后深入學習電子技術具體領域的內容打好基礎。而傳統的“模擬電子技術”課程建設中存在著幾個比較突出的問題：(1)教材抽象，案例集少，缺少實際科研實踐案例；(2)實驗設備落后，很多高校的實驗室多年沒有更新，里面的實驗器材和儀器儀表等相對陳舊，不能緊跟時代潮流；(3)由于地域偏僻或者經費有限，師資隊伍不能參加最新的論壇以及講座，導致思維定勢，理念陳舊，無法創新設計，不能跟上前沿消息，無法與時俱進；(4)考核方式單一，采取傳統的線下試卷考試，考試內容固化，考核形式缺乏創新，不能體現新時代下需要學生掌握解決實際工程問題的動手實踐能力的要求。

圖1 傳統模擬電子技術教學中的問題

2 利用MOOC、SPOC等線上課程資源

基于傳統模擬電子技術課程的建設模式面臨的問題，在“新工科”創新理念及“互聯網+”背景下，本文提出構建線上線下混合式理論教學模式加利用虛擬仿真的線上線下混合式實踐教學模式，可以將模擬電子技術課程以微課、MOOC、SPOC課程等形式上傳至網絡平臺，打破了地域的限制，利用互聯網云平臺將教學資源或者仿真項目發布在線上，設置準入條件篩選申請者進入課堂的方式進行學習；創建云班課、雨課堂等模擬電子技術學術交流公眾平臺，采用多名指導教師在線上進行指導，并且聯合企業或者行業的具有實際操作經驗的高級工程師共同指導學生的學習和實踐，并在線上布置作業和任務。通過互聯網+實踐平臺的建設，形成“SPOC教學、虛擬仿真、產教融合”三種形式結合的模擬電子技術課程虛擬實驗室，各高校之間可以通過網絡平臺實現互利共享，減少投入和提高利用率；依托“挑戰杯、機械創新設計大賽、大學生電子設計大賽、數學建模大賽”等各類比賽和項目提升學生的動手能力和創新意識，同時可以加強學校、教師以及學生對外交流。

為了體現創新性的實踐教學模式——實際開放型實驗室結合線上虛擬仿真的教學模式，需要依據所授課程特點，以項目化教學的方式，加強項目實踐鍛煉，提高動手操作能力，與之對應的協同人才培養方案、教學大綱也應進一步完善，加強企業導向，實現產業、教學和科研相結合，促進各個部分的銜接，提高教學的質量。

為建設新工科背景下，具體創新特色的課程服務體系，結合大學生實踐能力和創新能力的培養，建立“SPOC課程、虛擬仿真、產教融合”相結合的培養體系。體系要求課程組內專業老師聯合企業導師開展教研討論活動，對模擬電子技術課程的教學內容進行編排，更改培養計劃、教學大綱、授課形式、實驗項目、課程評價考核等。

在“新工科”創新理念及“互聯網+”背景下，將模擬電子技術課程以微課、MOOC、SPOC課程等形式上傳至網絡平臺，如圖2所示，構建學生第二課堂，建立不同層次的實踐項目教學模式，形成“虛擬仿真、產教融合”結合的虛擬和實際相結合的實驗室。

圖2 互聯網+開放型創新實驗室模式

3 深化產教融合，注重動手實踐

高校與地方優秀企業合作的模式是校企之間互惠共贏、資源最大化的一個雙贏模式，能夠促進高校的教學發展，同時對企業減少開支、擴大收益都具有重要意義。電子信息是目前很多城市的主導產業之一，為了深化本專業產教融合，學院以資源整合為基礎，建立專門的校企合作組織機構，宣傳最新產教融合政策，提供固定溝通交流場所，保障校企合作的穩步推進。同時，為了激發校企參與積極性，建立項目共建與利益共享機制。在人才培養上，高校為企業培養符合企業實際需求的人才，為企業減少人才培養成本；對學校而言，教師可以定期到企業掛職鍛煉，在車間、研究所帶領學生和企業科研人員一起參加企業生產和項目研究，這樣可以有效提升實踐教學，加深理論知識的理解，促進師資能力提升，可以實現經濟效益與教育效益的雙贏。高校還可以與企業協商，在了解雙方的需求和特色之后，出臺各項監督管理條例，使雙方的管理規范化、制度化；形成雙師隊伍培養的長效機制，高校導師和企業導師共同對學生進行指導，學生實行“校企育人雙主體，學生學徒雙身份”，培養優秀的電子信息技術人才，為社會和產業服務。

為了獲得更多的該課程線下實踐資源，需要與本地優秀的電子信息類企業開展合作，協同開發由學校課程和企業課程共同支撐的人才協同培養方案，切實滿足現代畢業生培養目標。校企協同開發課程，協同制定課程標準，協同實施課程考核，協同組織人才培養質量評價。整合利用校內實訓資源、企業實習等教學資源，以深化工學交替、分段育人為手段，以學校課程和企業課程教學內容為支撐，以校企協同雙導師為保障，切實推進畢業生學校企業一體化人才培養工作。鼓勵現有校企人員雙向兼職的基礎上，以試點專業為標桿，不斷深化校企合作，建立健全雙導師的選拔、培養、考核、激勵制度，進一步明確雙導師職責和待遇。將學校導師的企業實踐和技術服務、企業導師承擔的教學任務納入考核，并作為晉升專業技術職務的重要依據。不斷深化校企雙向掛職鍛煉、校企協同技術研發、校企協同專業建設的等方面的激勵制度和考核獎懲制度。

在校企雙導師共同授課實施前，高校教師與企業導師需要多次溝通，根據實際教學任務，優化課程內容，增加實踐教學模塊，共同制訂教學計劃，旨在實現理論學習和實踐鍛煉無縫對接。具體課程內容及教學形式如表所示。

模擬電子技術課程教學內容及對應教學形式表

在企業導師選擇上，選取實踐經驗豐富的專業技術人員甚至高級工程師。在授課方式上，采用校企雙導師協同授課，根據課程具體內容，企業導師可以進入校園課堂教學，如果課程內容需要結合實際工程案例，學生可以到企業工廠進行上課。去企業實踐時，高校專職教師可以全程參與并且協助企業導師的教學和指導工作，保障良好有序的課堂秩序。對于課程考核的制定，高校專職教師和專企業導師需要共同商討，研究統一的課程考核標準。當然，這個考核標準應該包含在不同的階段、不同的場所，針對不同內容的不同考核方式。比如，在企業時，應該側重實踐動手能力，強調實際操作和制作工藝，可以用某幾個實際操作案例來評價；而在學校時，應該注重理論知識的完整性和連貫性，注重知識的分析和理論的推導。雙方按照這個標準，并且根據大綱，各自評價自己教學階段時學生的表現，兩者按照既定的權值求和，最終結果就是學生該門課程的綜合得分。

結語

“互聯網+”是課程改革創新下互聯網發展的新形態。為提升高校學生的實踐能力和創新能力，構建內容豐富、形式多樣、開放共享的模擬電子技術課程體系，圍繞地方院校創新能力人才培養需求，對正在運行的培養方案、課程設置、教學內容等進行重構，形成科學合理的適合地方院校新工科創新能力人才培養的課程體系，在滿足工程教育專業認證標準基礎上，更突出新工科建設要求，強化學生模擬電子技術專業創新能力的培養。針對工科學生的實踐課程，以模擬電子技術為例，本文提出了一種基于“SPOC教學—虛擬仿真—產教融合”三者相結合的一種課程創新改革思路，對該課程的理論知識學習和實踐內容學習提出了具體的教學方式。并且密切結合區域經濟和社會及行業發展需求，提升教學水平，學生的動手能力、綜合素質，努力培養出一批具有創新意識和實踐能力的應用型專業能力強的高級技術人才，以人才振興地方產業發展。