基于新工科人才培養的電工電子課程導學體系構建

尤 佳，王 宏，薛 燕，史雪飛，李希勝

（北京科技大學自動化學院 北京 100083）

教學需要堅持“以學生為主體”的理念，將教師的“輔導”與學生的“自學”有機融合，既要調動學生的學習主動性，也要方便學生自主學習，真正讓學生學得輕松、有意義，讓教師教得有效果、有成就感。“導學”是指以學生的主體地位為基礎，教師采用多種方式來調動學生學習的自主性，引導學生自主學習和發揮創造力，最終完成教學任務，實現教學目標的教學行為[1]。這種教學模式能充分體現教師的引導作用和學生的主體地位，教會學生怎樣學習、怎樣思考，培養學生的研學習慣，提高學生分析問題、解決問題的能力，使其更好地適應“新工科”時代。

近年來，教研組認真研究網絡時代大學生的思維方式、行為方式、學習目標和方法，依托多項教研項目和研究型課程建設項目，在電工電子課程中構建導學體系，以導促學，使學生學會學習的方法，形成以學生為中心的教學模式，在一定程度上滿足學生的個性化需求，提高工程教育的效率和教學效果。

1 電工電子課程導學體系須解決的主要問題

1.1 引導專業愛好和學習興趣

電工電子課程知識點豐富龐雜，通常的講授過程比較強調系統性，增加了學習難度，阻礙了學生對知識的獲取和掌握；尤其對于非電專業的學生，會認為課程與自己將來的工作無關，學習目的不明確，興趣不濃厚，主動性不強。如果依然是以教師為主體的教學模式，學生被動聽講，缺乏參與度，自我思考的空間小，很容易注意力渙散，影響學習效果。所以引導學生的專業愛好，激發學習興趣，使學生能夠跟隨教師的思路進入思維過程，是導學體系構建的首要目標。

1.2 指導學習方法和思考能力

部分學生厭煩學習，成績差，表面上看來是自己沒有領會知識、沒有學懂，實則是不會運用正確的學習方法，不會思考。勤于思考，實質就是能否發現問題、提出問題，思考的深度決定工作的力度。傳統的學習往往以教師講授為主，以通過考試或完成某項任務為目的，更重視學生對知識的記憶并用其來解題，是一種以知識為中心的學習；而新一代的學習應該是以人為中心的學習，主要強調解決自己的問題、提升自己的能力。學習方法和思考問題的能力是一種終身能力，教師指導學生盡快掌握合適的學習方法，提高思考能力是構建導學體系的主要內容。

1.3 倡導工程意識和科學精神

大學教育帶給學生最寶貴的財富應該不只是課堂上學到的知識，更多的是一種思維方法和發現規律，勇于實踐，向真理接近的精神[2]。對于工科學生，倡導工程意識和科學精神應是導學體系構建的重要內涵。

2 電工電子課程導學體系的具體構建

2.1 通過MOOC 課程建設，提供良好的自主學習環境

“導學”的核心是以學生的自主學習為主體，將教師的“輔導”與學生的“自學”有機結合，師生共同合作完成教學任務。既要調動學生的學習主動性，也要方便學生自主學習，所以，首先要為學生創設良好的自主學習條件和環境。

MOOC作為一種顛覆性的創新模式，為個性化學習和交互式教學提供了良好的支持。本教研組在學校開展MOOC課程建設之初就積極跟進，陸續進行了5 門電工電子課程的建設，部分內容進行了翻轉課堂的嘗試，取得了較好的效果。今年上半年本教研組承擔的3 門主要課程均開展了慕課輔助教學形式，惠及26 個講臺總約2360 名學生。學生反饋，MOOC 中講解細致、查詢方便，對預習復習幫助很大。

MOOC平臺不僅能作為課堂教學的有益補充，方便學生預習和復習，還加強了對學生學習過程的管理；通過每單元的單元測驗，及時檢查和督促學生掌握相關知識。而且，使用MOOC 節約了部分內容的課堂講解時間，可以利用這些時間來安排學生完成更綜合的電路設計或補充擴展內容，學生感覺更有意義和價值。

2.2 依托研究型教學進行學習方法和思考能力訓練

學習方法和思考能力的培養是一個循序漸進的過程，需要在平時的教學過程中不斷滲透、潛移默化。研究型教學模式是指學生在學習過程中，通過教師的引導，能夠運用已有知識，自我發現問題，并進一步探究和解決問題[3]；它可以使學生在掌握知識的同時學會知識的應用，完成思維的鍛煉。經過研究型教學的鍛煉，學生能夠依靠獲取的知識和經驗逐漸成長為具有創新能力的高素質人才。

本教研組積極參加研究型教學示范課程建設項目，從多角度尋找研究型教學的切入點和實施方案。目前已結題完成研究型教學示范課程5 門，主要做法如下。

①提煉課程理論內核，優化各課程之間的銜接與過渡，實現課程在深度、廣度、高度上的延伸。比如在“電路分析基礎”的學習中，受控源模型引入晶體三極管的介紹，為后續“模擬電子技術”的學習打下感性認識基礎；電阻的星―三角變換可以引出“檢測技術”中的電橋；傳遞函數可以聯系到“信號與系統”的分析……通過和后續課程的聯系，增加了學生對基礎知識價值的認同，也體會到了知識結構體系之間的有序性。

②倡導團隊合作學習，培養開放式的學習態度。團隊合作學習是學生以學習小組為單位進行思考和自我學習的方式[4]，整節課的過程就是學生自己去積極主動地思考問題，解決問題，而逐漸樹立起主體意識。經過多年的探索，目前團隊合作學習模式已經成為本教研組模電和數電課程的常態規模化的教學環節，形成了循序漸進的、較為系統的實施方案，包括課堂即時討論、基于口袋設備的project應用實例設計、presentation 答辯環節、有效的評價考核體系等流程豐富的教學內容。

③建立設計案例、仿真案例和錯誤案例集，案例驅動教學，深化對理論知識的理解。設計案例是和教學內容相結合的實際電路應用資源，也包括一些易于復現的小制作、小發明，能更好地激發學生的學習熱情和對原理的認識。仿真案例主要是通過EDA 電路仿真分析軟件對一些難于理解或變化復雜的電路過程進行展示，使學生能加強對電路分析和電路規律的理解。錯誤案例是把課程的難點和學習過程中易出現的錯誤有針對性地編輯成集，讓學生能夠對關鍵知識點快速入門并加強注意。

2.3 基于綜合設計實踐，滲透工程意識和科學精神

“學以致用”在新工科教學改革中得到更多的重視。要培養學生解決復雜工程問題的能力，就需要在課程教學過程中更多地培養學生自己動手、勇于實踐的能力。電工電子課程是實踐性非常強的工科課程，作為基礎課，還擔負著啟蒙工程思維的任務。

從2017 年起，本課程組在各類教學教研資金的支持下，陸續購買了硬木課堂口袋實驗套件和依元素公司的FPGA 口袋實驗平臺以及一些元器件，并設計積累了基于口袋平臺的開放式實驗選題69 個。學期初，將口袋實驗套件發放給學生，讓學生利用課余時間在宿舍里去實踐探索，從而擴展了實驗的空間和時間，提高了學生的動手能力和積極性，更是促進了很多同學進一步進行科技實踐，提高參加科技競賽的熱情和信心。

2.4 運用多種信息手段，加強過程評價與考核

信息技術的普及和發展，使學習環境和學習體驗更豐富了。學生可以在傳統課堂之外，利用網絡，通過手機和電腦等，在任何時間、任何地點，進行任何形式的學習活動[5]。

為更好地發揮導學體系的引導作用，學校還要建立合理可靠的監督考核體制，以促進學生在教學過程中的認真投入，按照導學方向前進。我們主要是借助各種新的信息技術軟件平臺，進行教學過程的全程考核記錄，并將統計結果按一定比例折算在最終課程成績中；多門課程的平時成績占比已經達到50%，避免了學生依靠考前突擊復習的功利性學習。

3 電工電子課程導學體系的實施效果

3.1 適應知識的快速更新和課程學時的壓縮

隨著傳統課程教學學時的不斷壓縮，教師越來越難以在課堂上細致地傳授知識。電類基礎課程導學體系的建立，在細枝末節和重復性知識上解放了教師，使得教師能夠在現有課堂容量和學時的條件下更充分地利用課堂時間、提高學習效率。節省下來的時間安排學生進行綜合電路設計實踐，真正做到學以致用。

其中在線開放課程的建設與研究，讓適應碎片化學習、從網絡中成長起來的一代學生能更好地融入課堂，汲取知識。方便學生隨時對知識進行復習整理，在系統學習與逐個知識點突破中獲得統一，在線上自學與線下交流中做好互動，還能夠因材施教，滿足學生的個性化學習需求。

3.2 增強學生的學習主體意識，培養學生的學習主動性和實踐能力

“新工科”需求的是工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才。而用人單位對工科生的要求是上手快、能力強，能夠獨立解決問題。

在我們構建的導學體系的引導下，課前MOOC 預習培養了學生發現和思考的能力，也增強了學生的主體意識；課上的實例引入、器件剖析、電路思考，從應用到理論再到應用，幫助學生建立了良好的工程思維和科學思考方法，提高了學習能力；課后的仿真實驗觀察和口袋平臺實際電路搭建，鍛煉了學生的研究與實踐能力以及團隊合作意識。這些都讓我們的學生更加適應時代的要求，成為合格且優秀的畢業生。

3.3 充分利用信息技術和網絡資源的便利

信息時代的資源豐富，科技發展迅速，作為信息前沿學科的重要基礎，電基礎課程教學更要及時將新技術引入教學，使科技服務于教學。

我們使用到的信息技術平臺和網絡資源主要有微助教、雨課堂、學習通、QQ 群等，通過這些平臺對學生學習的全過程進行監督和記錄，并依據記錄信息的大數據分析，精準把握學生的學習情況，進而實現具有針對性的輔導和改進。

4 結語

電工電子課程是工科專業的基礎必修課程，涉及的學生面廣，不光自動化、智能、計算機、通信等專業需要學習，土木工程、冶金、機械、能源、環境、礦業等工科專業也要學習；因此，電工電子課程導學體系的受益學生面寬，對各專業學生后續的發展都十分有益。

該教學體系對學生科技實踐能力的促進，也對后續課程有很好的輻射和幫助作用，利于學生的創新創業和長久發展。

社會的發展越來越快，新技術、新理念不斷涌現并迅速更新換代，積極探索和跟進新的教學改革不僅是潮流，也是教師自身素質提升的需要。只有不斷加強對教學和研究的理解，才能更好地把握課堂，引領學生完成知識的傳承發展。