1. 引言

《电路》是航天自动化、电气工程及自动化、仪器科学与技术、电子科学与技术及其他电类相关专业学生必修的重要专业基础课，是电类后续相关专业课程学习的关键，对树立学生严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力、科学归纳能力及综合应用能力都具有重要的作用。

以电路课程为载体，坚定学生“不忘科学报国初心，牢记科技强国使命”的理想信念，培养学生“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神， 弘扬航天精神、哈工大“八百壮士”精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

2. 课程融合式教学模式

以“创新性”设计教学活动，多措并举激发学生学习兴趣，提升课程教学 质量。采用雨课堂进行课堂互动教学，设计课程研讨内容，创新教学方法，融 入课程思政，打造以学生为主体、教师为主导的“题问知新、备秀论学”的教 学范式，构建“直播+MOOC+雨课堂+翻转课堂+远程实验”的教学融合新模式， 如图 1 所示。课前教师布置课程内容的研讨题目，学生线上线下准备；课中学生讲解讨论、分享收获，教师提问启发总结；课后学生快乐巩固、创新思考。让学生在学习电路基础知识的同时，了解电路发展历史、发展趋势、研究热点、 科学创新及前沿应用，培养学生科学思维方法、批判性思维能力，提高学生正 确认识问题、分析问题和解决问题的能力。

3. 课程考核方式

以“挑战度”制定考核标准，深化过程性评价体系改革，分类考核如图 2 所示。建立集知识技能、过程方法、思政态度等多维度多元评价考核体系，无论小班研讨还是大班混合，期末试卷都占 50%，其余 50%包括线上测试、线下创新、课堂翻转、课后报告等过程性多元化考核。

4. 无损传输线教学设计

4.1 知识结构

4.2 教学目标

知识目标：推导无损耗线方程、分析产生驻波的条件。掌握无损均匀线上的入射波、反射波、波的多次反射、反射系数及匹配等概念。计算无损线正弦稳态下沿线上电压和电流的分布。

能力目标：应用 PSpice 或 Multisim 软件对分布参数电路进行仿真分析，观察沿线电压电流的变化规律；构造无损线创新实验，完成线下实验测量。通过工程实例—电缆和电力传输线的故障定位理解行波，加强理论联系实际，培养学生解决复杂工程问题的能力。

思政目标：培养学生发现问题、积极思考、探索创新的科学家精神；引导个人理想要和祖国发展相统一，培养学生大国工匠精神；通过创新实验，引导学生意识到集中力量办大事的制度优势。

4.3 重点难点

(1) 教学重点：

① 推导无损线沿线正弦稳态解的形式；

② 分析终端开路、短路和接纯电抗负载时沿线电压、电流表达式；

③ 掌握终端在不同状态下，距离终端不同位置处无损线的集中参数等效模型。

(2) 教学难点：

① 驻波含义、波腹波节的理解；驻波对能量传输的影响；

② 利用集中参数等效电路设计无损线创新实验。

4.4 思政融入

(1)科学家精神：讲解无损线波的发出、反射和反射系数时，对比大学物理的光学现象，引导学生展开联想，使知识学习达到融会贯通。培养学生发现问题、积极思考、探索创新的科学家精神。

(2)大国工匠精神：讲解终端开路、短路和接纯电抗负载时，沿线电压-电流的分布可以等效为串联和并联谐振电路，引导个人理想要和祖国发展相统一，培养学生大国工匠精神。

(3)集中力量办大事航天精神：讲解无损线终端开路、短路状态，距离终端小于 λ/4 的集中参数等效时，通过设计无损线创新实验，使学生在实验室能够通过实际器件进行分布参数电路的模拟实验。引导学生通过创新设计，意识到集中力量办大事的航天精神。

(4)不畏艰难勇攀高峰：讲解工程实际应用-电力传输线故障定位时，介绍教研室徐承斌老师曾带领团队在大庆冒着生命危险亲自测量解决实际工程问题，不畏艰难，彰显了哈工大“八百壮士”精神。

5. 无损传输线教学实施

5.1 教学引入

通过图 4 导入本节无损线分布参数电路的学习。图中看似学生在玩手机，而实则是手机在通过高频天线控制学生的意志力。由此引入当实际电路尺寸不是远远的小于其工作频率下的电磁波波长时，就要采用分布参数电路理论进行分析。

5.2 教学过程

2.1师讲生学讲练结合

在教学过程中首先要考虑的是哪些内容适合于网上教学，哪些内容适合于线下教学。本例无损线通过接正弦激励，使学生建立起波的发出、反射及行波概念， 了解电压和电流沿线分布规律，分析无损线终端开路、短路和接纯电抗负载时传输线上沿线电压电流的分布规律，明确驻波形成条件。通过线下课堂师讲生学(如图 5 所示)，学生应掌握无论终端开路还是短路，输入阻抗是纯电抗性的，输入电抗 Xi 的值随 x¢ 而变动的曲线如图 6 所示。

终端接纯电抗负载时无损线的等效分析如图 7 所示。满足驻波形成条件波形如图 8 所示。这些知识在哈工大的 MOOC 上均有视频，课堂上老师也可通过讲练结合进行重点知识巩固，如图 9 所示。

5.2.2 翻转课堂实施

融合式教学的翻转课堂实施流程如图 10 所示。

(1) 课前准备

针对单纯 MOOC 模式下学生缺少约束以及难以从众多网络资源中选择出适合于自己课程的问题，混合式授课模式中采用教师辅助支持的方式。对于基本知识和核心理论，教师在各章节授课前一周统一发布各章的知识要点，知识结构框图，并推荐可供预习的 MOOC  资源；对于应用知识，教师在课堂上讲授一般方法后，推荐案例资源、布置案例分析任务；教师课下支持的基本目标是帮助学生从众多的 MOOC 及网络资源中，选择出适合学生使用的素材，并指定具体学习目标、设制约束，督促学生更好的完成课下自主学习。例如本节课前布置翻转课堂内容——无损均匀线的应用，学生查阅资料如图 11 所示。

老师讲解之后，学生掌握了在分布参数电路和高频电子技术中，可以用开路线和短路线来代替集中参数元件电感或电容。

(2) 课堂汇报与讨论

课堂汇报：首先在上课之前对每次汇报的同学进行随机分组，这样可使每个学生在每次汇报时都会在不同的组中，避免学生长期在一个组内，由于学生学习成绩的差异导致该学生成绩一直是低分或者高分的情况，同时也避免同学之间不好打分的局面。每次汇报时会在各小组中随机选中一个小组中的一个同学进行汇报，汇报题目由老师从指定的5个题目中进行指定，老师会按照课程知识点之间的关联关系和逻辑先后进行指定，每人汇报8-10分钟，然后线上讨论，如图12。

互问互答：这一环节主要是听课的学生要对进行汇报的学生进行提问。汇报的学生需要对同学提出的问题在课堂上进行讲解并与同学进行讨论。

解疑点评：在课堂讨论完成之后，教师对学生的讲解和问题的回答进行综合点评，同时梳理这次课中学生理解不是很好的知识点进行重点强调和讲解。如果学生问题较多，本次课时间不够的话，学生课后通过雨课堂、MOOC或微信进行提问，老师解答。

(3) 随堂测试

学生除了完成线上MOOC中的单元测试外，教师对学生进行线上测试，这部分我们采用 “雨课堂”来进行，通过“雨课堂”把测试题目发送到学生手机， 学生用手机发送答案。测试前老师也可以先进行知识回顾，通过“雨课堂”查看学生动态、随机点名等功能让老师快速掌握课堂学生学习情况。采用“雨课堂” 在线测试方式，将某一阶段的学习内容通过“雨课堂”进行测试，限定学生的答题时间，学生答完题后提交即可知道答题结果。通过“雨课堂”测试及时掌握学生对知识点的掌握情况，如图13所示。

(4) 课程报告

在课程进行中，老师布置课程报告，介绍教研室徐承斌老师带领团队当年冒生命危险亲自测量解决大庆实际工程问题，彰显了哈工大人不畏艰难，勇攀高峰的“八百壮士”精神。 根据最近学习的内容学生选择相关题目进行课程论文的撰写，教师给定一部分撰写题目，学生也可自行选择题目进行撰写，此部分综合考查学生应用知识的能力和论文整理及撰写能力。

教学案例可概括为：在整个教学知识体系的设计中，主讲教师以学生为中心， 始终贯彻学生学习成效驱动理念，着重培养学生利用电路理论的基础知识解决相应电类问题的能力，培养学生的研究能力和工程应用能力。主讲教师作为辅助者对电路理论的主要知识点进行相应的讲授和指导，并提供有效信息供学生完成布置的学习任务时参考。学生在教师的帮助下可积极主动，自我梳理知识，构建自己的学习模式，完成相应知识点的学习任务。通过这种模式实施的“教”与“学”，既能够使学生更好利用计算思维方法进行自主学习，又便于在掌握相应知识点之后，通过互评使学生之间可再次进行相互的学习与借鉴，拓展并内化了所学的知识，同时培养学生团队协作精神，锻炼学生通过创新设计，意识到集中力量办大事的航天精神。

(5) 实践创新

同学们通过线上 MOOC 学习，课堂上师讲生学过程中，老师突然间发现的新问题或一些即兴想法提出来，就会给一些有创意思想的同学提供实践创新的源泉，同学会先与老师讨论，寻找理论根源，探讨分析算法，教学相长，或是通过仿真验证，或是进入实验室操作，实现完全自主创新实验。2020 年疫情期间指导学生进行的《无损均匀传输线链形电路实物仿真》创新实验设计如图 14 所示，

其中一名就是翻转课堂代表小组进行汇报的海吉天同学。

6. 结语

融入课程思政的高阶混合式教学设计，坚持“以学生为中心，学生学习与发 展成效驱动”的教学理念，构建了“直播+MOOC+雨课堂+翻转课堂+远程实验” 融合式教学模式，通过精心筹划，借助先进信息技术教学手段，实现了“厚基础、 强实践、严过程、重创新”的教学特色。以高俊杰、海吉天为代表的同学，课后在老师指导下进行了自主创新实验设计，用集中参数元件模拟了短均匀无损线， 协助负责人参加 2020 年实验教学案例竞赛获全国一等奖，如图 15 所示。综上， 我们团队设计的融合式教学达到了培养学生工程实践能力和创新能力，提高了学 生综合素质，《电路》课程具备了高阶性、创新性、挑战度的金课标准。

（齐 超）