開放課程“電路與電子技術”分層教學改革
——以開放物聯網工程專業為例

衛麗娜

（寧夏理工學院，寧夏 石嘴山 753000）

0 引 言

伴隨著物聯網技術的蓬勃發展[1]，寧夏理工學院電氣信息工程學院提出人才培養5A能力，物聯網工程專業自2017年實現全校學生開放選修。在教育信息技術日新月異的今天，教育教學現場的主陣地課堂要達到教學決策數據化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化等目標[2]。鑒于創新創業型人才需求，同時提升學生的綜合競爭力，開放物聯網工程專業開放課程模塊課程，向全校所有專業開放選修課程，面對不同專業學生的背景，必須要進行教育教學改革。

作為開放物聯網工程專業開放課程模塊之一課程—電路與電子技術，其經典知識體系包括電路理論的基本概念與定理、電子電路理論的基本分析方法、半導體器件組成的基本放大電路、集成電路及其應用、基本邏輯運算規則以及集成數字電路的工作原理和主要分析方法等[3]。本課程為學生從事跨專業融合相關硬件和軟件開發奠定了重要基礎。

1 選修開放物聯網工程專業的基本情況

物聯網工程專業開放課程“電路與電子技術”實現了全校學生開放選修，選修“電路與電子技術”的學生將涉及電氣信息工程類、經濟管理類、安全工程應用化工類、計算機科學類、數據科學及數字媒體類等專業。學生不同的專業背景對“電路與電子技術”課程教學將提出嚴峻的挑戰，教學內容的廣度和深度需謹慎探討確定。

1.1 開放課程“電路與電子技術”學生跨專業分布情況

學校自2017級實行開放專業的探索發展，從圖1中我們看到兩個方面的變化。一方面，因每年學校開放專業數量增加，學生總量變化不大，因此選修物聯網工程專業的學生總人數減少。另一方面，對于選修開放物聯網工程專業的學生，其專業2017級主要分布在制藥工程、機械工程、計算機科學類、電氣工程及其自動化，2018級專業主要分布在計算機科學類、電氣工程及其自動化、自動化；2019級專業主要分布在能源與動力工程、機械工程、工商管理大類、計算機科學類；2020級專業主要分布在交通運輸、自動化。

圖1 選修開放物聯網工程專業學生人數及分布情況

1.2 開放課程“電路與電子技術”學生學習情況分析

全校選修物聯網工程專業開放課程“電路與電子技術”的有電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、機械工程及其自動化、能源與動力工程、工業設計、安全工程、應用化學、制藥工程、計算機科學與技術、網絡工程、數據科學、數字媒體技術、電子商務等專業的學生。以2017級為例，15個專業共399人分成6個班級分別教學。在“電路與電子技術”教學過程中，發現電氣工程及其自動化、機械工程其及其自動化、自動化、能源與動力工程等工科類專業學生對知識的掌握程度相對較好，計算機科學與技術、數字媒體技術等計算機類專業學生對知識點的理解相對稍慢，而電子商務、國際貿易等經濟管理類專業學生對電路知識的理解相對較難。鑒于此，我們必須對選修物聯網專業開放課程“電路與電子技術”的學生進行基于專業大類的教育教學改革[4]。

2 開放課程“電路與電子技術”分層教學思路

2.1 調研實施具體做法

檢索寧夏回族自治區內外不同層次院?！半娐放c電子技術”課程改革相關論文，借鑒其適應我校可取的部分經驗[5-6]。對相關“電路與電子技術”課程教學改革的資料進行調研，通過分析比較，借鑒成功經驗，形成初步開放的物聯網專業“電路與電子技術”教學改革思路。以寧夏理工學院2017級學生選擇開放物聯網專業“電路與電子技術”課程為試點，向學生和專業教師做調查并分析、總結問卷結果。在教課過程中不斷分析觀察，總結可行性經驗。最后對所有選修“電路與電子技術”課程的不同專業學生進行相關內容權衡，確定更為合適的授課體系和教授內容。

2.2 基于專業大類分層教學改革目標

開放物聯網工程專業課程“電路與電子技術”進行分層次培養，以期符合創新創業型人才培養中對電路與電子技術人才的培養要求；研討開放物聯網專業課程“電路與電子技術”分層次教學內容，提高與選修學生的專業融合度；制定開放物聯網專業課程“電路與電子技術”分層次教學大綱和教學日歷等教學基本材料，確保課堂教學組織過程流暢并且知識嚴謹有序。

2.3 開放課程“電路與電子技術”分層次教學模式

基于學生選修物聯網工程開放課程“電路與電子技術”的學生專業特點，將專業大類組合成電氣信息工程類、機械工業能源類、計算機科學類、安全化工制藥類、國際貿易商務類、數據與數字媒體類等。電氣信息工程類和機械工業能源類為“電路與電子技術”A層次教學；計算機科學類和安全化工制藥類為“電路與電子技術”B層次教學；國際貿易商務類和數據與數字媒體類為“電路與電子技術”C層次教學。具體見表1所列。

表1 選修開放物聯網工程專業開放課程“電路與電子技術”的分層教學表

同時，“電路與電子技術”開放課程面對全校學生開放選修，借鑒一些同層次學校的成熟經驗做法，探索合適的分類架構課程內容框架和講授方式方法，需要我們共同思考課程融合專業學科的知識點重疊點群。

2.4 開放課程“電路與電子技術”教學內容整合

“電路與電子技術”課程主要涉及電路基礎、模擬電子技術及數字電子技術等。不同的專業需求略有不同，對于開放物聯網工程專業，“電路與電子技術”開放課程的基礎性知識點，如電路的基本概念與基本定律、電路的基本分析方法、單相正弦交流電路、三相電路、三相異步電動機及其簡單控制、半導體二極管及整流電路、基本放大電路與集成運算放大器等，對于理工科專業，如電氣信息工程類、機械工業能源類、計算機網工類及安全化工制藥類的學生而言屬于相對易學的內容，但對于國際貿易電商類和數據與數字媒體類的學生而言可能屬于難學內容。在教學過程中，我們重點考慮“電路與電子技術”課程與三種層次學生專業的匹配性。

2.4.1 “電路與電子技術”A層次教學目標，突出創新創業人才

對于“電路與電子技術”A層次教學，教學內容應注重在理解電路與電子技術基礎上掌握其內在的涵義。掌握電路的基本概念和定律，學會對電阻電路、動態電路和正弦電路進行邏輯分析。對基本放大電路學會分析，了解負反饋放大電路、集成運算放大電路、功率放大與直流電源工作過程。同時，積累數字邏輯基礎知識，分析集成邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器及時序邏輯電路。另外，了解脈沖波形及現代電子電路分析與設計技術。注重實用性、適度性兼創新性，將我校“電路與電子技術”課程的教學內容與我校人才培養方案匹配，加強學生在就業崗位中對該門課程的知識應用反饋，并實現循環螺旋上升。

2.4.2 “電路與電子技術”B層次教學目標，培育科普專業教育人才

“電路與電子技術”B層次教學的教學內容注重在了解電路與電子技術知識的基礎上進行簡單應用。知悉電路的基本概念和定律，了解電阻電路、動態電路和正弦電路相關知識。清楚基本放大電路工作過程，認識負反饋放大電路、集成運算放大電路、功率放大與直流電源工作電路。同時，牢記數字邏輯基礎知識，對集成邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器及時序邏輯電路進行分類。教學內容更合理、實用，可滿足科普人才教育目標的基本要求，突出了地方高等教育的特點。

2.4.3 “電路與電子技術”C層次教學目標，培養通識專業教育人才

對于“電路與電子技術”C層次教學，教學內容應注重了解基本概念知識。學完該門課程后，了解電路基礎、模擬電路及數字電路的主要內容。

2.5 “電路與電子技術”教學技術與方法

2.5.1 “云班課”“嘉課堂”等智慧教學軟件

利用“云班課”[7]“雨課堂”[8]“嘉課堂”等智慧教學軟件進行實時課堂測試與調查討論，豐富課程的教育教學組織形式。課外時間可以隨機推送課程相關圖片、音視頻及鏈接數字資源等。

2.5.2 教學評價方式

在繼承傳統的評價基礎上設計一些創新型測試題型等。同時，將專業課程思政元素[9]滲透在不同類型的考核試題上。

3 教學效果試驗分析

3.1 教師教學情況

在“電路與電子技術”教育教學過程中，教師采用詞云圖、知識圖譜或思維導圖等不同形式的教學技術小程序進行單元知識點總結，此舉有利于不同專業背景學生對所教授知識的整體化理解。同時，教師對所講授的知識進行測評，對電路的基本知識、單相正弦交流電路、半導體二極管、基本放大電路等知識單元設計章節測試題。教師通過章節測試題的完成情況對學生進行分析，了解學生對知識的掌握情況。

3.2 學生學習情況

通過“電路與電子技術”課程的學習，發現學生從理論上對電路的基本概念與基本定律、電路的基本分析方法、單相正弦交流電路與半導體二極管及整流電路章節掌握較好。在實踐過程中，選修開放物聯網工程專業的學生對電阻、電容、二極管、三極管等基本元器件實物做到識別分類，了解整流電路、放大電路、穩壓電路等電路的運行原理。

3.3 學生成績分析

我們選取選修開放物聯網工程專業學生中電氣工程及其自動化、計算機科學與技術這兩個專業學生開放課程“電路與電子技術”的成績。一方面，從平均分看，計算機科學與技術專業學生的“電路與電子技術”課程平均分為68.92分，電氣工程及其自動化專業學生的平均分為69.6分，電氣工程及其自動化專業比計算機科學與技術專業的平均分高0.7分，電氣工程及其自動化專業比計算機科學與技術專業的平均分高，原因在于專業特色在“電路與電子技術”課程方面更有優勢。另一方面，我們將“電路與電子技術”課程成績按照不同分數段進行人數統計，具體見表2所列。大部分學生成績分布在60～70分的分數段，60分以下與90分以上學生人數較少。因課程成績合格分數線為60分，所以基本呈現正態分布趨勢，如圖2所示。

圖2 “電路與電子技術”學生成績分布

表2 “電路與電子技術”成績分布（部分）

4 結 語

對我校物聯網工程開放課程“電路與電子技術”，針對選修學生不同專業特點進行大類分層次教學改革，可以使不同類型的學生接受合適的教學。我們探索不同層次的教學大綱及教學日歷、電子課堂教案等教學文件，期望在此過程中提高教師的教育教學研究水平。同時，我們探索開放物聯網專業“電路與電子技術”課程分層次教學改革，為其他專業開放課程[10]提供可借鑒的經驗。

我校開放物聯網工程專業更突出人才培養的適應性和應用性，及學生專業能力和專業素養的培養，使我校物聯網工程專業開放課程“電路與電子技術”教學既能滿足不同專業對“電路與電子技術”課程知識的需求，又能滿足我校人才培養方案的目標期望。開放物聯網工程專業“電路與電子技術”課程教學體系構建，適合目前我校試行開放專業發展趨勢要求，更符合地方類學校服務地方經濟發展特色的要求。