周曉華, 陳祖斌

(吉林大學(xué) 儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院， 吉林 長春 130061)

0 引言

“模擬電子技術(shù)”是電子、電氣和通信等電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容有“三多”(概念多、符號(hào)多、原理多)，教師難教，學(xué)生難學(xué)，素有“魔鬼電路”和“模糊電路”之稱[1]。學(xué)生普遍在實(shí)用電原理圖的理解、技術(shù)資料的分析、電路故障排除、簡單應(yīng)用電路設(shè)計(jì)及制作上存在困難。雖然經(jīng)過多年課程教學(xué)改革的探索和實(shí)踐，取得了一定成效，但依然還存在著一些不適應(yīng)之處，主要表現(xiàn)在：課程教學(xué)體系尚不完善、課程教學(xué)模式滯后于時(shí)代變革、課程教學(xué)資源亟待豐富、課程教學(xué)評(píng)價(jià)尚欠客觀。具體地說，目前在“模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)的價(jià)值取向上，忽略了學(xué)生專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力的培養(yǎng)；課程目標(biāo)缺乏對學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的明確要求及具體規(guī)定；教學(xué)模式缺乏多樣性和適應(yīng)性，教學(xué)方法上難以使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)到自主學(xué)習(xí)、從單純知識(shí)學(xué)習(xí)到綜合知識(shí)和復(fù)合技能學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變；教學(xué)資源存在缺乏整合和開放不足的缺陷，課程資源不能夠廣泛交流與共享；教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)機(jī)制存在單一性、不健全等問題。

CDIO( Conceive Design Implement Operate)是以構(gòu)思( Conceive) 、設(shè)計(jì)( Design) 、實(shí)施( Implement) 及運(yùn)作( Operate) 全過程為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐的方式進(jìn)行工程學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力及工程系統(tǒng)能力的一種先進(jìn)的工程教育模式[2]。迄今為止，已有幾十所世界著名大學(xué)采用了CDIO 工程教育理念和教學(xué)大綱進(jìn)行教學(xué)，并取得了良好效果，培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)歡迎[3]。

本文借鑒CDIO工程教育理念，以提升學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，依托我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、工程實(shí)踐教育中心等教學(xué)平臺(tái)、借助卓越工程師計(jì)劃、大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃開展的項(xiàng)目，構(gòu)建“理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐”四位一體的“模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)體系，構(gòu)建理論教學(xué)“前拓后展”、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)“虛實(shí)結(jié)合”、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn) “真題實(shí)境”、創(chuàng)新實(shí)踐“內(nèi)引外驅(qū)”等多元化的教學(xué)模式，構(gòu)建“結(jié)果性”和“過程性”并重的考核評(píng)價(jià)體系。從該課程的教學(xué)體系、教學(xué)模式、教學(xué)資源、評(píng)價(jià)機(jī)制等方面系統(tǒng)設(shè)計(jì)并全面實(shí)施改革，以期該課程能在電子技術(shù)類課程教學(xué)改革方面發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。

1 課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

新構(gòu)建的我?！澳M電子技術(shù)”課程教學(xué)模式如圖1所示。

基于先進(jìn)的CIDO工程教學(xué)理念，通過搭建理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐四位一體的教學(xué)體系，全面提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。針對課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，探索實(shí)施 “前拓后展”的理論教學(xué)模式、“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、“真題實(shí)境”的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)模式、“內(nèi)引外驅(qū)”的創(chuàng)新實(shí)踐模式，有效地解決學(xué)生校內(nèi)實(shí)驗(yàn)不愿意動(dòng)手，現(xiàn)場實(shí)習(xí)動(dòng)不了手，創(chuàng)新探索無從下手的被動(dòng)局面；改善了校內(nèi)學(xué)習(xí)內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合不緊密等問題。以虛強(qiáng)實(shí)，虛實(shí)結(jié)合，搭建系列化的模擬仿真平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)實(shí)訓(xùn)情境，學(xué)生不出校門即可接受工程認(rèn)知；虛擬實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)訓(xùn)、動(dòng)手操作四個(gè)層次的一體化訓(xùn)練，有效解決了實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)不系統(tǒng)、不完整的問題[4～5]；通過教考分離的考核方式，將課程的講授和上機(jī)考試相結(jié)合，克服個(gè)人命題中容易出現(xiàn)的片面性、隨意性，保證命題組卷的客觀性和科學(xué)性；完善試題和試卷的管理使之高效而便捷，從而提高工作效率，為教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)提供可量化的指標(biāo)，便于全面客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)態(tài)度。

圖1 “模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

2 課程教學(xué)改革實(shí)施

2.1 構(gòu)建立體化教學(xué)體系

將“以人為本、能力本位”作為價(jià)值取向的依據(jù)，把“模擬電子技術(shù)”、“模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”和“電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐”等課程進(jìn)行有效整合。結(jié)合人才需求、結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)、結(jié)合學(xué)生特征、結(jié)合課程課時(shí)、結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，從簡單到復(fù)雜，從單項(xiàng)到綜合，涵蓋整個(gè)知識(shí)體系，建立起理論、實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新四位一體互不分離的立體化教學(xué)課程體系(如圖2所示)，加強(qiáng)學(xué)生的理論專業(yè)知識(shí)、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力的全面培養(yǎng)。

圖2 立體化課程教學(xué)體系

2.2 推動(dòng)教學(xué)模式改革

針對課程教學(xué)模式滯后于時(shí)代變革的現(xiàn)狀，我們構(gòu)建了理論教學(xué)“前拓后展”、實(shí)驗(yàn)教學(xué)“虛實(shí)結(jié)合”、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)“真題實(shí)境”、創(chuàng)新實(shí)踐“內(nèi)引外驅(qū)”等多元化的教學(xué)模式(如圖3、圖4、圖5所示)。在教學(xué)內(nèi)容方面，結(jié)合課程本身的內(nèi)在聯(lián)系，在涵蓋課程基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模塊式教學(xué)，并注重模塊之間內(nèi)容的交叉與融合，將基本理論、分析設(shè)計(jì)、操作技巧等融為一體；在教學(xué)方法方面，根據(jù)課程的教學(xué)規(guī)律和特點(diǎn)，注重應(yīng)用啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，通過課堂提問、質(zhì)疑、答辯等教學(xué)方式，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。課外，通過 “新技術(shù)專題講座”、“實(shí)驗(yàn)方法講座”、“創(chuàng)造發(fā)明講座”等講座提供富含時(shí)代氣息的教學(xué)內(nèi)容，通過開展“大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃”項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

圖3 課程理論教學(xué)模式

圖4 課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

圖5 課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式

2.3 建設(shè)優(yōu)質(zhì)化的教學(xué)資源

針對課程教學(xué)資源亟待豐富的需求，依托網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)的教學(xué)改革項(xiàng)目，基于“共享教學(xué)資源、交流教育信息、互動(dòng)網(wǎng)上教學(xué)”的教學(xué)理念，建設(shè)了 “立體、交互、開放”的“模擬電子技術(shù)”網(wǎng)絡(luò)課程(如圖6、圖7所示)。

圖6 網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的主要模塊

圖7 網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)主頁

網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)資源本著教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的原則，以師生交互為線索的思路，按照“誰來教(教學(xué)隊(duì)伍)—教什么(課程介紹)— 怎么教(網(wǎng)上課堂)—怎么學(xué)(學(xué)生實(shí)踐)—課程補(bǔ)充資料(網(wǎng)絡(luò)資源)—教得怎么樣(教學(xué)評(píng)價(jià))”的順序?qū)嵤┙虒W(xué)過程?，F(xiàn)代化、多樣化的教學(xué)資源豐富了課程的教學(xué)資源，有助于滿足學(xué)習(xí)者多層次學(xué)習(xí)需要，有助于滿足時(shí)代對人才培養(yǎng)的要求。

2.4 建立客觀的評(píng)價(jià)體系

針對課程教學(xué)評(píng)價(jià)尚欠客觀的不足，不僅將期中、期末考試、平時(shí)表現(xiàn)及實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成績等作為教學(xué)質(zhì)量評(píng)估的依據(jù)，同時(shí)注重本科生培養(yǎng)的持續(xù)性發(fā)展，依托教考分離的教學(xué)改革項(xiàng)目，將模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)納入研究生“高等電路”課程的講授和上機(jī)考試中。如圖8所示，該考核方法克服了個(gè)人命題中容易出現(xiàn)的片面性、隨意性，保證命題組卷的客觀性和科學(xué)性，使試題和試卷的管理變得高效而便捷，從而提高工作效率，為教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了可量化的指標(biāo)，全面客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能和學(xué)習(xí)態(tài)度。

圖8 “高等電路”課程中“模擬電子技術(shù)”部分機(jī)考題庫

3 課程教學(xué)改革成效

學(xué)院于2013年順利通過國際工程教育認(rèn)證，基于CDIO理念對我院課程體系的所有教學(xué)環(huán)節(jié)，如涉及的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)等內(nèi)容，都進(jìn)行了優(yōu)化。具體地，在“模擬電子技術(shù)“課程改革方面，依托 ”電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科人才培養(yǎng)方案和課程結(jié)構(gòu)綜合改革的研究與實(shí)踐”教學(xué)改革項(xiàng)目，構(gòu)建并實(shí)踐了“四位一體”的課程教學(xué)體系；建設(shè)了“立體、交互、開放”的“模擬電子技術(shù)”網(wǎng)絡(luò)課程，開發(fā)了一套仿真教學(xué)演示系統(tǒng)；依托“教考分離”改革研究項(xiàng)目，將本科課程基礎(chǔ)知識(shí)延伸到研究生課程中，通過基礎(chǔ)知識(shí)的上機(jī)考試使教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)更加客觀、公平，全面促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容的修訂和改進(jìn)。

3.1 課程教學(xué)改革成效

1)建設(shè)成效

以“電子技術(shù)基礎(chǔ)系列課網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)”和“電氣工程宏觀縱覽與微觀仿真教學(xué)演示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”的教學(xué)改革項(xiàng)目為基礎(chǔ)，整合了教學(xué)資源，突破了資源的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化、多樣化教學(xué)資源的開放和共享；“模擬電子技術(shù)”課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已運(yùn)行近六年，僅學(xué)院受益學(xué)生就有1200余人；開發(fā)的系列教學(xué)演示系統(tǒng)，供學(xué)生進(jìn)行每年的短學(xué)期實(shí)訓(xùn)；建設(shè)的基礎(chǔ)知識(shí)題庫，供研究生“高等電路”課程上機(jī)考核，實(shí)現(xiàn)了課程綜合性改革的持續(xù)性發(fā)展。

2)培養(yǎng)成效

主講“模擬電子技術(shù)”課程的青年教師們分別獲得學(xué)校青年教師競賽二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)，均獲得東北地區(qū)電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子線路課程授課競賽初賽一等獎(jiǎng)和全國高等學(xué)校青年教師電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子線路課程授課決賽的二等獎(jiǎng)，為教學(xué)模式的改革起到了示范作用，學(xué)生對“模擬電子技術(shù)”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評(píng)價(jià)滿意度均在90%以上。近三年，學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目覆蓋率為100%；(如圖9所示)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目優(yōu)秀結(jié)題率41%，遠(yuǎn)超學(xué)校10%的平均優(yōu)秀率，(如圖10所示)課程目標(biāo)達(dá)成值高，畢業(yè)要求達(dá)成度好。

圖9 2013-2016年大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

圖10 國家級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目優(yōu)秀結(jié)題率

3)應(yīng)用成效

2013年學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)順利通過了工程教育認(rèn)證，基于CDIO工程教育理念組建了“卓越工程師”班級(jí)，現(xiàn)已貫徹落實(shí)了四年。探索CDIO工程教育理念的實(shí)施路徑，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考與自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題、合作研究、交流表達(dá)能力，確保學(xué)生解決復(fù)雜工程問題素養(yǎng)的達(dá)成。在2016年工程教育認(rèn)證的現(xiàn)場考查中，專家對“CDIO”理念的實(shí)施成效給予了充分的肯定。

4 結(jié)語

借鑒CIDO的工程教育理念，在“模擬電子技術(shù)”課程的教學(xué)改革中，把學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神培養(yǎng)作為人才培養(yǎng)的重要任務(wù)。從課程教學(xué)的內(nèi)容體系、教學(xué)模式、資源建設(shè)、評(píng)價(jià)機(jī)制等方面開展了教學(xué)綜合改革。主講教師在青年講課比賽中的出色表現(xiàn)和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐、電子競賽中學(xué)生獲得的佳績，表明了課程教學(xué)的改革成效顯著?；贑DIO工程教育理念組建的“卓越工程師”班級(jí)作為改革案例，學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力普遍提高，具有強(qiáng)的推廣價(jià)值和示范輻射作用。