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摘要：新工科教育背景下，传统电路课程的教学面临新的机遇和挑战。为适应新时代产业发展和技术变革，电路课程需要在内容、方法、实践环节和教学资源方面进行全面改革。本文从新工科教育的核心特征出发，分析了电路课程改革的必要性，提出了更新教学内容、创新教学方法、加强实践环节及优化教学资源的策略。通过案例研究与数据分析，验证了改革措施在提升学生创新能力、实践能力和综合素质方面的显著成效。最后，文章总结了改革过程中的经验与教训，并提出未来优化建议，为推动电路课程的教学质量提升和新工科人才培养提供理论和实践支持。

关键词：新工科；电路课程；教学改革；创新能力

引言

随着信息技术、人工智能和物联网的快速发展，传统工科教育模式难以满足现代工程领域对复合型、创新型人才的需求。作为工科核心基础课程之一，电路课程长期以来侧重于理论教学，实践内容相对薄弱，与实际工程应用的脱节问题日益凸显。新工科教育背景下，培养能够解决复杂工程问题的创新型人才成为教育改革的重点[1]，电路课程的改革成为高等教育实现这一目标的关键环节。

本文旨在探讨新工科背景下电路课程教学改革的必要性和具体实施策略，通过理论分析、案例研究与数据分析，为电路课程的优化与创新提供参考。

1 新工科背景下的教学改革需求

1.1 新工科教育的特征与使命

新工科教育提出以应对第四次工业革命带来的挑战，其核心理念包括：

●跨学科融合：整合多学科知识，提高学生的系统性思维能力和创新能力。

●产教融合：加强校企合作，将产业需求与教学内容相结合。

●工程实践导向：强调真实项目的参与与实践能力的培养。

1.2 电路课程改革的紧迫性

电路课程的传统教学模式以理论为主，实验内容较少且单一，缺乏与现代工程技术的结合。学生在课程学习中普遍面临以下问题：

●内容滞后：未能反映嵌入式系统、物联网等新兴技术的发展。

●方法单一：教学以讲授为主，学生被动接受，缺乏主动思考与实践。

●实践不足：实验内容局限于基本操作，无法培养实际问题解决能力。

因此，电路课程的教学改革迫在眉睫。

2 教学改革的理论基础

电路课程的改革需要以教育学和心理学理论为基础，结合现代教学技术，进行系统的设计与实施。

2.1 课程内容更新的理论依据

布鲁姆的认知领域分类理论（Bloom’s Taxonomy）提出教学应从“知识记忆”向“应用创新”过渡[2]。电路课程改革中，更新内容应注重：

●理论与实际结合，突出知识的工程应用价值。

●引入新兴领域内容，如人工智能电路设计、智能设备电路分析等。

2.2 教学方法创新的理论支持

基于问题学习（PBL）和项目式学习（PjBL）强调通过实际问题和项目的解决促进学生的深度学习[3][4]。这些方法能够：

●激发学生的学习兴趣和主动性。

●提升学生团队合作与实践能力。

2.3 跨学科融合的理论基础

跨学科学习理论指出，整合多学科知识有助于培养学生的系统思维和创新能力。电路课程的跨学科融合包括与计算机科学、数据科学、物联网技术的结合，打造更全面的课程体系。

3 电路课程的教学改革策略

3.1 更新教学内容

课程内容更新需要紧跟时代发展，注重理论与实际的结合。

●基础内容优化：简化传统冗长的理论推导，增强实际应用部分的比重。

●引入新兴领域：增加嵌入式系统、物联网和智能控制的相关内容。

●强调实践案例：以实际工程案例为依托，培养学生解决工程问题的能力[5]。

3.2 创新教学方法

电路课程教学方法的创新有助于提升学生的学习积极性与综合能力：

1.基于项目的学习（PjBL）：通过完成电路设计项目，学生在实践中学习理论知识。

2.混合式教学：结合线上资源与课堂互动，学生可以随时随地进行个性化学习。

3.翻转课堂：课前自学基础内容，课堂集中解决难点，促进深度互动[6]。

3.3 增强实践环节

实践教学的增强是电路课程改革的重要一环：

●虚拟仿真实验：利用仿真软件进行电路设计和验证，降低实验成本，提高学习效率[7]。

●真实工程项目：与企业合作，提供真实的工程项目，让学生在实际应用中提升能力。

●跨学科合作项目：将电路课程与计算机科学、物联网等领域结合，提高学生的综合能力。

3.4 优化教学资源

教学资源的现代化与多样化可以显著提升教学效果：

●开放实验室：为学生提供自主设计与实践的平台。

●在线学习资源：建立课程资源库，包括微视频、课件、在线测试等内容。

●数据驱动反馈：利用在线平台的数据分析功能，实时了解学生学习情况并调整教学策略。

4 数据分析与改革效果

通过对比改革前后的学生成绩和问卷反馈，数据表明教学改革显著提升了学生的学习效果。

5 展望、结论与建议

在新工科背景下，电路课程改革承载着提升工科学生工程实践能力与创新能力的使命。结合当前教育改革的趋势及实践探索，未来的发展与建议集中在以下几个方面：

（1）深化课程内容的跨学科融合

未来电路课程内容应更加注重跨学科知识的渗透，特别是在信息技术、人工智能、物联网等新兴领域的交叉应用。

（2）推动教学模式的智能化与个性化

随着人工智能技术的发展，未来的教学模式应进一步向智能化和个性化方向迈进。通过学习分析平台收集学生学习数据，精准诊断学生在知识掌握中的薄弱环节，为每位学生量身定制学习方案。

（3）强化产教融合与实践教学

产教融合模式的深入实施将为课程改革提供更多资源支持。既能增强学生的实践能力，还能缩小课堂教学与产业需求之间的差距。此外，实践教学应更加注重多样性和创新性，培养学生在团队协作和创新设计中的综合能力。

（4）建设开放共享的资源平台

教育资源的开放与共享是促进教学质量全面提升的重要保障。不仅有助于弥合地区之间的教育资源差距，还能推动工程教育的全球化发展。

总之，新工科背景下的电路课程改革是一项系统性工程，需要课程设计、教学方法、实践环节及教学资源等方面的共同发力。未来的发展应以学生为中心，以提升工程能力和创新精神为导向，积极拥抱技术进步和产业变革。在政策支持、教育机构与企业协同努力下，改革必将在理论与实践的结合中走向深入，为培养高素质工程技术人才注入持续动力。

参考文献

[1]教育部高等教育司. 《新工科建设行动计划（“卓越工程师教育培养计划”2.0）》[M]. 北京： 高等教育出版社，2018.

[2]Bloom，B. S.，Engelhart，M. D.，Furst，E. J.，et al. Taxonomy of Educational Objectives： The Classification of Educational Goals. Handbook I： Cognitive Domain [M]. New York： David McKay Company，1956.

[3]Hmelo-Silver，C. E. Problem-based Learning： What and How Do Students Learn？ [J]. Educational Psychology Review，2004，16（3）： 235-266.

[4]Savin-Baden，M.，& Major，C. H. Foundations of Problem-Based Learning [M]. McGraw-Hill Education，2004.

[5]Prince，M. Does Active Learning Work？ A Review of the Research [J]. Journal of Engineering Education，2004，93（3）： 223-231.

[6]Felder，R. M.，& Brent，R. Active Learning： An Introduction [J]. ASQ Higher Education Brief，2009，2（4）： 1-5.

[7]郭军红，崔锦峰，杨保平.新工科背景下虚实结合虚拟仿真实验项目的建设[J].实验技术与管理，2019，36（08）：119-122.

[8]施晓秋，徐嬴颖.工程教育认证与产教融合共同驱动的人才培养体系建设[J].高等工程教育研究，2019，（02）：33-39+56.

作者简介：黄友新（1983-），副高，广东揭阳人，广东工业大学先进制造学院教师，主要研究方向：智能控制理论与应用、电磁兼容。

基金项目：广工大教字[2024]75号