面向“金课”的电路分析课程“闭环开放” 特色教学改革探索与实践

［摘 要］为推进本科教学改革、打造专业基础“金课”，文章以电路分析课程教学为研究对象，遵循特色办学、内涵式发展方向，研究探索“闭环开放”特色教学改革实践。教学改革以闭环式课程设计、开放式课程资源、闭环式教学管理、开放式实验任务为抓手，形成线上与线下混合、理论与实践融合、资源与特色整合的课程教学体系，注重过程性考核。改革后学生的平均考核成绩大幅提高，课程教学质量得到了提高，学生工程实践能力得到了提升。

［关键词］电路分析；“闭环开放”；教学改革；“金课”标准

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）11-0059-05

2018年8月，教育部发布的《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》指出，各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”[1]。电路分析课程是本科高等院校电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程等专业的重要专业基础课之一。因此，如何开展以“两性一度”为遵循的深度课程教学改革，打造电路分析“金课”，是当前电路分析课程建设面临的紧迫问题。

一、电路分析课程教学改革现实背景

（一）成果导向教育要求

成果导向教育（Outcome⁃Based Education，OBE）关注的核心问题是教育投入的产出效益，采用正向支撑、反向设计的思路，通过分析学习者学习后能够达到的最大能力（学习成果），确定教学策略、构建课程体系、制定评价标准。问题驱动教学（Problem⁃Based Learning，PBL）是以学生为中心、以实际工程问题为学习起点、以问题的解决为核心来规划学习内容，让学生围绕问题寻求解决方案的教学方法。课程教学和工程实践紧密结合是提高教育产出的有效方法。将基于OBE的工程教育理念和基于PBL的具体实施方式相结合，对提高学生的动手能力和创新意识有显著作用。为此，笔者结合OBE和PBL开展电路分析课程“闭环开放”特色教学改革，对课程的教学目标、教学内容、教学设计、实验设计和考核方式等进行全面而深入的改革与探索，以提高课程教学效果和人才培养质量，促进专业发展[2]。

（二）特色办学探求

《湖南省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》明确指出，要推动高等教育分类发展，鼓励具备条件的普通本科高校向应用型转变[3]。地方本科院校要实现建设具有鲜明特色的高水平大学的目标，人才培养是重要的任务；课程开发是人才培养的重要组成部分，而特色教学则是特色办学的关键抓手。近年来，一些高等院校对基于OBE和PBL的实验课程教学改革进行了相关研究，初步形成了自制实验教学仪器设备推动应用型人才培养的模式，但对电路分析课程教学改革的研究不足、对特色教学内容提炼不够。因此，笔者以所在院校为例，尝试开展基于OBE和PBL的电路分析课程 “闭环开放”特色教学改革实践研究。

（三）改进现状诉求

在过去的三十年里，电路技术的应用领域不断扩大，电路分析课程教学也应该随着这些变化做出适当的调整和改革。但是目前电路分析课程仍存在一些问题，如前置专业课前沿性不足，电类专业的前置专业课开设的目的之一就是让学生理解相关学科和产业发展的前沿，但电路原理课程内容没有结合前沿进行相应的调整。又如启蒙课不启发，启蒙课的授课对象基本是大一下学期或大二上学期的学生，其工程实践能力相对较差，而传统课程实验内容大多局限于对已知定义的检验，一般较少涉及学生自主思考，更别提自主设计和制作了。

（四）理论与实践结合的需求

电路分析课程作为基础课程，涉及领域较广，授课面向的群体大，参与研究的教育工作者也多，取得了一系列研究成果。

陈宏等提出将理论教学与实验教学相结合的一体化混合式教学模式[4]。庄慧敏等从教材设计、教学方法、考核方式三个方面进行了教学改革探讨，以提高学生分析和解决工程问题的能力[5]。刘喆提出了基于MOOC的多元教学模型，通过对MOOC后台数据分析等手段对该教学模型的不足进行了分析，并针对现有教学模型的不足，提出基于多种互联网技术和资源的深层次多元教学模型[6]。可见，对电路分析课程教学改革的理论研究是比较充分的。白扬博等提出要促进课程教学和工程实际结合，以培养适应电子电路技术发展需求的人才[7]。陈丽霞等以学生为中心，对虚拟仿真、网络平台、课程实验三个方面进行了教学改革探讨[8]。朱桂萍等利用“翻转课堂”让学生自学，将理论教学与实验操作有机结合，取得较好的效果[9]。可见，很多高校在电路分析课程教学改革实践上进行了一系列具有特色的探索。

较多学者对电路分析课程教学进行了研究与改革，但在实际教学中，理论联系实验、工程等方面还存在不足。因此，把电路分析课程教学改革的重点和方向放在理论与实践结合上，是非常必要的。

二、电路分析课程“闭环开放”特色教学研究与改革目标、内容

（一）研究与改革目标

探索电路分析课程“闭环开放”特色教学改革实践，首先应明确研究与改革目标，逐个击破教学难点。因此，电路分析课程“闭环开放”特色教学改革的关键点为通过闭环式课程设计、开放式课程资源、闭环式教学管理、开放式实验任务，形成线上与线下混合、理论与实践融合、资源与特色整合的课程教学体系。课程研究与改革目标如图1所示。“闭环开放”特色教学改革对“两性一度”标准的支撑关系如表1所示。

（二）研究与改革内容

1.闭环式课程设计

针对电路分析课程教学中存在的理论与实践脱节、线上与线下“分家”等问题，充分利用项目团队自制的实验教学仪器设备等资源，研究构建“开放式课程资源+闭环式教学管理+开放式实验任务”的闭环式课程设计，创新构建“在线资源库+精准化管理+任务式驱动”的组合型教学体系，以“闭环式”设计提升“高阶性”水平，促进知识能力素质的有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高阶思维。

2.开放式课程资源

针对电路元件结构特征变化快与电路分析课程基础知识稳定的现实矛盾，研究建设在线精品课堂资源库和在线前沿课堂资源库，为学生搭建层次递进的知识体系，提供具有前沿特征的开放资源，支持不同层次的学生开展个性化学习。在线精品课堂资源库包含与教材内容同步的慕课（MOOC）、小规模限制性在线课程（SPOC）及其他在线课程资源；在线前沿课堂资源库涵盖了分离与集成、模拟和数字、无源和有源、双向和多向、受控源和开关、线性和非线性、功率和信号处理等电路特性，紧跟行业发展，适时将工程实际中的最新进展纳入教学，以“开放式”获取提升“创新性”水平，提升课程内容的前沿性和时代性。

3.闭环式教学管理

针对电路分析课程内容多、课时少、学科融合度高和涉及信息量大等特点，为适应不同层次学生的学习需求，研究构建“在线精确记录难点+学习行为数据量化+线下精准解决问题”的闭环式教学管理，创新构建基于能力培养的个性化和精准化教学模式，通过在线学习平台精确记录学生学习和实践的难点与痛点，基于学习行为数据量化分析班级整体、学生个体知识建构和实践训练的过程与效果，精准了解学生是否“学会”、能否“做到”，支撑线下教学有针对性地开展理论讲授、疑难解答、实验任务和综合应用，力求实现“在线能力培养”与“线下综合运用”的精准闭合对接，以“精准化”闭合对接支撑“闭环式”教学管理，以“闭环式”管理提升“创新性”水平，提升教学形式的先进性和互动性。

4.开放式实验任务

针对部分学生在课前工程能力较差、课中“听懂了”却“不会做”、课后“会做了”仍“不会用”等问题，充分利用项目团队自制的实验教学仪器设备资源，研究形成“开放式问题+自制式设备+研究型实验”的创新开放式任务驱动，整合设计“‘黑盒子’实验+电磁式继电器特性测量实验+简单无源网络‘特性之最’实验+任选元件测量等效阻抗实验+自选无源器件搭建简单电路实验+低通高通滤波器幅频特性实验”的设计型实验任务，紧贴应用问题设计开展研究型实验，结合无预设答案的开放式问题开展工程实践教学，提高学生工程思维能力，以“开放式”任务提升“创新性”“挑战度”。

三、电路分析课程“闭环开放”特色教学改革措施

（一）建立闭环式课程运行机制

闭环式课程设计是后续三个研究与改革目标的顶层框架。笔者结合电路分析课程特点和项目团队现有资源条件，考虑课程全方位和教学全过程，把在线资源库、精准化管理和任务式驱动组合起来，建立有针对性、操作性、应用性、推广性的运行机制，切实提升电路分析课程的“高阶性”水平。

（二）构建开放式课程资源库

开放式课程资源包括在线精品课堂资源库和在线前沿课堂资源库。在线精品课堂资源库已经有了丰富生动的慕课（MOOC）和小规模限制性在线课程（SPOC）等在线课程资源，而在线前沿课堂资源库却点多面广、不成体系、尚无先例。笔者结合电路分析课程内容实际，及时掌握工程实际中的最新进展，将其有机融入课程教学中，引导学生运用所学的基本知识分析和解决实际问题，切实提升电路分析课程内容的前沿性和时代性。

（三）优化闭环式教学管理

闭环式教学管理的关键在于精准解决在线能力培养与线下综合运用的闭合对接问题。笔者通过在线能力测评系统，准确记录学生对知识体系的掌握情况，破解了传统线上与线下混合教学对课程实践支撑不足的难题，切实提升了电路分析课程教学形式的先进性和互动性。

（四）整合运用开放式实验任务

经过多年的教学实践，湖南理工学院已经探索出“自制仪器设备+自主设计制作”的实验任务模式。就电路分析课程而言，考虑到目前存在课程集成度低、师生使用率低等现实问题，笔者将现有师资和设备资源整合起来，把已有的6个实验任务融入教学过程，使“自主设计”发展成“自发设计”，切实提升电路分析课程的“创新性”“挑战度”。

四、电路分析课程“闭环开放”特色教学改革效果及分析

（一）考核指标和评价体系的确定

电路分析课程围绕相关专业的5个毕业要求中的7个指标点，研究制订以下7个课程考核目标：

目标1为可以专业表述电路工程问题，目标2为可以识别和判断电路工程问题，目标3为可以通过推理及分析获得解决电路工程问题的多种思路，目标4为可以提炼电路工程问题，目标5为可以开展电路实验，目标6为可以使用现代工具开展电路工程实践，目标7为了解电路工程背景和影响。

电路分析课程考核目标和考核成绩计算方法如表2所示。考核总分为100分，分为平时成绩和考试成绩两大部分，分别占比40%和60%。平时成绩分为作业部分和实验部分，其中，实验部分占比30%。

（二）教学改革前期准备及实施

为了解教学改革实践效果，笔者开展了对比实验。实验选取了2020—2022届通信20-1BF、通信21-1BF、通信22-1BF三个班级学生的学习数据进行分析。其中，通信20-1BF班采用传统的教学方式进行教学，作为对照组。通信21-1BF班、通信22-1BF班采用面向“金课”的电路分析课程“闭环开放”特色教学改革方式进行教学，作为实验组。三个班级总人数分别为37人、38人、37人。

（三）教学改革效果分析

1.考核情况分析

通过计算三个班级的学生成绩平均分、优秀率、及格率等可以看到，实验组学生考试及格率较高，三个班的学生成绩平均分分别为65.43分、72.88分、 86.12分。通过面向“金课”的电路分析课程“闭环开放”特色教学改革实践，在学生水平接近的前提下，实验组学生的成绩和及格率普遍提高，平均分也大幅提升，优秀率有所提高但变化不明显，大部分学生集中在良好和中等水平。考核结果如表3所示。

2.考核目标达成情况