【金课育英才③】“自主学习”式金课让挑战性学习成为可能

——记国家级一流课程“模拟电路与数字电路”

2024-05-08来源:宣传部作者:李英审核人:卢晓云编辑:曹佳音阅读:1116

编者按20241,学校印发强基拓新创新人才培养实施方案,围绕创新人才培养,推进南京、江阴两校区资源一体化,搭建育人平台,进一步构建全员、全过程、全方位的育人格局。作为强基拓新教育教学改革的核心,课程建设的地位与作用至关重要。为此,党委宣传部推出“金课育英才”栏目,通过对部分入选国家级一流本科课程的介绍,宣传和展示南理工在专业教育中弘扬“哈军工”精神,培养具有强基础、重创新特色人才的生动实践。第三期推出《“自主学习”金课让挑战性学习成为可能——记国家级一流课程“模拟电路与数字电路”》。

“Hi,我是小电,欢迎加入模电大家庭。在这里,你可以随时随地接收到模电学习的资料、方法、经验等。课前浏览PPT、课后巩固重难点、课间刷刷选择题,分分钟让你成为大学霸!”2017年3月4号,由电子工程学院与光电技术学院的吴少琴老师创办的公众号“吴少琴的模电课”正式上线,公众号创办的初衷就是能够让专业知识的学习变得触手可及。

“模拟电路”又被戏称为“魔鬼电路”“魔法电路”,从这些称呼不难揣测其学习难度“非同一般”。 “模拟电路”与“数字电路”两大部分组成了学校国家级一流课程“模拟电路与数字电路”的主要教学内容,是一门为非电专业学生开设的技术基础课程。

1998年,学校对不同模式的非电类课程进行整合,设立“模拟电路与数字电路”课程。作为一门实践性很强的专业核心课程,该课程为兵器类、材料科学类、能源与动力工程类、机械类、测控技术与仪器等多个国家一流专业在内的学生提供电学基础。经历20多年的发展,课程建设与教材建设取得多项成果:2023年课程获评国家级线下一流课程;2021年课程获评首批省级一流本科课程;2018年寇戈教授主编的教材《模拟电路与数字电路》(第3版)入选“十三五”江苏省重点建设教材;2008年寇戈教授主编的教材《模拟电路与数字电路》(第2版)入选教育部“十一五”国家级规划教材,2009年获评普通高等教育国家精品教材……

如何上好这门课?课程主持人——电子工程与光电技术学院寇戈老师带领团队成员黄琳、吴少琴、薛文、刘光祖进行了积极探索。

在“学中问”,在“问中学”,让学生真正“忙起来”

课堂是教学的第一阵地。怎样把知识点讲清楚、讲明白,激发同学们的学习兴趣,让课堂气氛不沉闷?团队独创了ADA(ASK-DISCUSS-ANSWER)教学模式,将讨论式、启发式、互动式教学等模式融入课堂教学,让每个学生学会提出问题,在“学中问”,在“问中学”,让学生敢于质疑,培养学生的创新性和批判性思维,提高了他们学习的积极性和主动性。

卢同学说,“我是个喜欢挑战的人,怀着好奇和略微忐忑的心态来到模电课堂。没想到,模电课的氛围非常轻松愉悦,让我不再那么紧张了。一开始学习模电时压力非常大,后来逐渐掌握学习方法后就不觉得难了。现在传说中最难学的一门居然变成了我感觉最轻松的一门。”

“将学生培养成自主的学习者,使他们学会学习,并学到合作技巧”,在寇戈老师眼中,这才是师者应当传授给学生的“渔”。在这一理念的指引下,团队推行了PBL(Problem-Based Learning)问题式教学,精心设计基于教学内容且具有一定难度和挑战性的选题,让同学们以小组合作模式完成任务,并进行反馈和成果展示,让学生“忙起来”。在解决问题的过程中,同学们深切体会到交流表达和团队合作的重要性,终身学习能力、探究能力、表达沟通、团队合作等综合素质显著提升,实现了知识、能力、素质的有机融合,教与学形成良性互动。此教改成果获南京理工大学教学成果二等奖。

在讲解“卡诺图的降维”这个知识点的时候,课题小组谭阔同学专门制作了PPT,希望用清晰明了的PPT来向同学们阐述卡诺图该如何降维,“只有对知识理解得更加透彻,我们才能将知识点讲解给别人听。所以这种小组探索方式,让我们真正掌握了知识。”程堂杰同学说,“通过自主学习,我了解到了许多课本之外的内容。以小组开展实验活动,大家各司其职,互相学习,是一个不断提升自我的过程。”

全方位教学资源平台,让随时随地学习触手可及

团队始终秉持以学生为主体的教育理念,卓有成效地开展以创新人才培养为目的各种新型教学模式的探索与改革。充分发挥线上学习资源丰富、学习方式灵活等优势,利用微信公众号、学习通、雨课堂等现代信息技术平台,进行主题讨论、抢答、小测验等教学活动,实现师生之间的实时互动。

为了让学生在学习基础知识的同时,能够了解电子技术发展的最新动态和趋势,任课老师会提前布置任务,要求学生查阅电子技术的最新技术和成果,并利用课前五分钟,让学生进行汇报,分享他们所查阅到的最新技术信息。同时,为了拓宽学生的视野,还会不定期邀请企业导师来校与学生共同探索跨学科融合的可能性。

作为课程学习的有力助手,微信公众号“吴少琴的模电课”公众号上线7年间,发表原创推文107篇。每次在课程结束后,公众号就会及时推送课程内容重难点,并巧妙融入抢答题环节,极大提升了同学们的参与热情。此外,公众号还定期推送课外知识扩展,陆续推出小电科普版块、小电DIY版块、小电访谈版块以及原理图仿真版块,有效拓宽学生知识面。为了更好评估学生的学习效果,公众号还利用问卷星平台制作在线测试,学生可以直接查看成绩、标准答案和排名情况。公众号开通7年来,累计关注人数7148人,推文后留言数共10000余条,累计点击阅读量达80万次,单日浏览量最高达3000多人次。

微信用户“橙z”在留言中说:“老师的推文真的很有帮助!可以从推文里补一补我漏掉的知识点。”推文里幽默的文字,加上各式有趣的配图,让略显“严肃”的教程也让人忍不住想要读下去。“Alnsi”留言说:“老师的表情包每次都能让我笑出声,文章造福了无数届模电学生。”

寇戈老师认为,学以致用是学习的最高境界。团队重视实践融合,开发创新实验,鼓励学生课外参加电子设计大赛,使学生理论联系实际,促进课程教学。同学们在各级各类电子设计竞赛中取得了可喜的成绩:获全国大学生电子设计竞赛国家一等奖3项,二等奖4项;江苏省电子设计竞赛一等奖5项,二等奖5项,全国大学生FPGA创新设计邀请赛一等奖1项,二等奖1项。

团队还进行了课程评价机制改革探索,不再一卷定分,采用70%笔试+20%PBL成绩+10%平时成绩,全过程多维度、更加科学地进行评价。徐琴同学觉得,这种学习方法更加注重学习过程,传递出的信号是“经历大于分数”,更加认可学生的努力和学习过程,让同学们“很有成就感”。团队的努力,获得了广泛的认可。课程教学获得了来自学生的肯定,也得到了同行的高度评价。

在传承中,让课程思政变得可以“触摸

如何在电子线路教学中挖掘课程蕴含的思政资源,将课程思政融合于不同专业,润物无声地将价值塑造、知识传授、能力培养融为一体,是团队一直在思考的问题。

团队将立德树人的观念贯穿于整个教学过程。面对不同专业,团队从“与自身的关系”“与专业的关系”“与国家的关系”三个层面出发,启发学生思考课程学习的重要性,使课程思政更加具体生动,变得可以“触摸”。

寇戈老师说,针对材料专业学子,课堂的讲述可以从古代青铜器延伸到灿烂的中华文明和大国工匠、从明城墙的糯米灰浆到能工巧匠和文化自信,再到半导体材料硅和锗以及强国使命。通过讲述南理工人身边的楷模——“独臂总师”祝榆生身残志坚、百折不挠的顽强意志,使弹药工程与爆炸技术等兵器类专业的学子对于献身国防有更深入的思考。面向钱学森学院的学生,可以从勇于创新、大胆质疑的“钱学森之问”开启他们的课程学习。

在培养具有家国情怀、高度社会责任感和良好道德的复合型工程人才的目标导引下,团队教师们倾尽全力,用心、用爱,为学生们打造“温暖课堂”。

吴少琴老师表示,培养学生工程思维非常重要。在分析工程问题时,比如探讨功率放大器的最大输出功率,存在多种求解途径:可以基于给定的电源电压进行计算,也可以通过功放管的最大耗散功率来推导,或是依据功放管的最大集电极电流得出。这些方法可能会得出不同的答案,因此,作为电路设计者,应具备工程思维,学会在各种可能结果之间进行权衡取舍。在课堂上,引导学生理解,追求电路工作效率的最大化的同时,还要兼顾成本和器件的使用寿命。

一名测控技术与仪器专业的学生说,“感谢老师提供了这样的学习机会,让我在学习现有知识的基础上,扩展了很多课外知识,对数字电路与模拟电路之间的关系有了进一步清晰的认识,深刻体会到了模拟电路与数字电路这门课程的重要性,坚定了我学好这门课的决心。”应用物理专业文同学认为,数字电路与他的专业学习内容具有很强的相关性。他说,芯片制造是半导体制造工艺、半导体器件等课程的重要学习目标之一,这些都离不开模拟电路和数字电路知识。

多年来的不懈耕耘让团队收获了累累硕果:课程配套教材累计印数达12万册,被中国科技大学、电子科技大学、北京航空航天大学、山东大学等国内80多所大学选用;团队教师获全国青年教师电子线路课程授课竞赛全国赛二等奖,华东赛区一等奖;获全国电工电子实验教学案例设计竞赛一等奖2项;获评全国大学生FPGA创新设计大赛一等奖指导教师;课程入选江苏省高等学校精品课程,获江苏省教学成果奖一项;团队获评大学生电子设计竞赛江苏赛区优秀辅导教师,江苏省“电工电子课程群”优秀教学团队;完成省级教改课题2项,教改论文5篇……

探索的脚步并不会因为取得的成绩而止步。在谈到课程建设规划时,寇戈老师表示,未来将在深化课程思政建设,完善线上课程资源,开展分层次、差异化、小班化试点教学,建立更加合理和科学的考核体系等方面,持续探索更科学的、更有效的路径,以期达到更好的教学效果。