1. 引言
当前，中国高等教育正处于深刻变革与快速发展的关键阶段。随着国家创新驱动发展战略的深入实施和产业结构的转型升级，社会对高素质、创新型工程技术人才的需求日益迫切。教育部提出的“新工科”建设，正是应对这一需求的重要举措，旨在推动工程教育从传统模式向多学科交叉、创新能力培养、实践能力提升的方向转变[1] [2]。在新工科背景下，高校课程教学改革成为人才培养的核心任务之一，必须紧密结合产业发展趋势，优化教学内容与方法，以培养具备扎实理论基础、突出实践能力和创新思维的新时代工程技术人才。
在新工科建设的推动下，课程教学改革的重要性愈发凸显[3]。传统的工科教育模式往往偏重理论知识的传授，而忽视学生实践能力与创新思维的培养，导致人才培养与社会需求之间存在一定脱节。因此，如何通过课程改革实现理论与实践的结合、知识与能力的并重，成为当前高等工程教育亟待解决的问题。作为电子信息类、电气工程类等专业的核心基础课程，《电路基础》不仅是后续专业课程的重要支撑，更是培养学生电路分析能力、工程思维和实践技能的关键环节。然而，传统的《电路基础》教学大多以教师讲授为主，实验环节相对薄弱，且教学内容与新兴技术结合不足，难以满足新工科背景下对学生综合素质的高要求。因此，探索《电路基础》课程的教学改革，对于提升教学质量、适应新工科人才培养需求具有重要意义。
近年来，国内外学者在工程教育改革方面进行了广泛探索。例如，项目式学习(PBL)、翻转课堂、线上线下混合式教学等新型教学模式被引入课堂，有效提升了学生的主动学习能力和实践能力。同时，随着信息技术的发展，虚拟仿真、人工智能辅助教学等现代化手段为课程改革提供了新的可能性。然而，针对《电路基础》这类理论性强、实践要求高的课程，如何合理整合这些教学方法，构建适应新工科需求的教学体系，仍需进一步研究和实践。此外，课程改革还需关注学生的个性化学习需求，强化工程伦理与社会责任教育，以培养全面发展的高素质工程人才。
2. 传统《电路基础》课程教学的现状和存在的不足
2.1. 教学内容与工程实践脱节，前沿性不足
传统的《电路基础》课程通常以理论推导和经典电路分析为主，教学内容较为固定，未能及时融入现代工程技术的发展趋势[4] [5]。例如，在半导体器件、电力电子、嵌入式系统等领域，新技术不断涌现，但课程仍以电阻、电容、电感等基础元件的稳态分析为核心，缺乏对高频电路、智能硬件、新能源系统等新兴领域的拓展。这种滞后性导致学生难以将所学知识与实际工程问题相结合，降低了知识的迁移能力[6] [7]。此外，教材案例多以理想化电路为例，而实际工程中的电路往往涉及非线性、噪声、温度漂移等复杂因素，传统教学却较少涉及此类问题的分析，使得学生在面对真实工程挑战时缺乏解决能力。因此，如何更新教学内容，增强其工程适用性和时代性，成为课程改革的重要方向。
2.2. 教学方法单一，学生参与度低
目前，《电路基础》课程的教学模式仍以“教师讲授 + 习题训练”为主，课堂互动较少，学生被动接受知识，缺乏主动思考和探索的机会。这种单向灌输式的教学方式虽然能保证理论体系的完整性，但容易导致学生思维僵化，难以激发其创新意识。同时，由于课程理论性强、概念抽象，部分学生在学习过程中容易产生畏难情绪，而传统的板书或PPT讲解难以直观呈现动态电路行为(如瞬态响应、频率特性等)，进一步降低了学习效果。近年来，尽管部分高校尝试引入多媒体辅助教学，但多数仍停留在静态演示层面，未能充分利用虚拟仿真、交互式实验等现代教育技术提升课堂活力。因此，如何优化教学方法，增强课堂互动性，提高学生的自主学习能力，是教学改革的关键之一。
2.3. 实验环节薄弱，创新实践能力培养不足
实验教学是《电路基础》课程的重要组成部分，但传统实验课往往以验证性实验为主，即学生按照既定步骤连接电路、测量数据并完成报告，缺乏自主设计和探索的空间。这种模式虽然能巩固理论知识，但难以培养学生的工程思维和创新能力。此外，由于实验设备有限，部分高校的实验课仍以面包板、示波器等传统硬件为主，而现代工程中广泛应用的仿真工具(如Multisim、PSpice、MATLAB/Simulink等)未能充分融入教学，导致学生缺乏计算机辅助分析与设计的经验。另一方面，实验内容与理论课程的衔接不够紧密，部分实验项目过于简单，未能体现复杂工程问题的解决过程，如电路优化、故障诊断等。因此，如何优化实验体系，引入开放式、项目式实验，并加强虚拟仿真与硬件实验的结合，是提升学生实践能力的重要途径。
3. 新工科背景下《电路基础》课程教学改革的几点构想
在新工科建设和科技快速发展的背景下，传统的《电路基础》课程教学模式已难以满足新时代工程人才培养的需求。针对前文提出的三大问题(教学内容与工程实践脱节、教学方法单一、实验环节薄弱)，结合当前教育技术发展和产业需求，现提出以下三点创新改革构想，以推动课程教学模式的优化升级。
3.1. 构建“基础理论 + 工程案例 + 学科前沿”的模块化教学内容体系
传统的《电路基础》课程偏重理论推导，缺乏与工程实践的结合。在新工科背景下，课程内容应打破传统章节限制，采用模块化设计，将基础理论、典型工程案例和学科前沿技术有机融合[8] [9]。具体措施包括：1) 引入真实工程案例：在讲授基本电路定律(如基尔霍夫定律、戴维南定理)时，结合新能源系统、智能硬件、物联网设备等实际工程问题，设计分析任务。例如，在讲解动态电路时，可引入电动汽车电池管理系统(BMS)中的充放电电路分析，让学生理解理论在工程中的应用场景[10]。2) 融入新兴技术内容：增加对高频电路、功率电子、嵌入式系统等现代技术的介绍，如结合5G通信中的射频电路、人工智能边缘计算设备的低功耗设计等，拓宽学生的工程视野。3) 采用“问题导向”的教学设计：每模块设置开放式工程问题，引导学生通过理论分析、仿真验证和方案设计，培养解决复杂工程问题的能力。通过模块化重构，课程内容将更具时代性和实用性，帮助学生建立“理论–实践–创新”的知识链，适应新工科对复合型人才的需求[11]。
3.2. 推行“线上线下混合式 + 项目驱动”的互动教学模式
为解决传统课堂单向灌输的弊端，可结合信息化教学手段，构建“线上自主学习 + 线下深度研讨 + 项目实践”的混合式教学模式[12]：1) 线上资源建设：利用MOOC、虚拟仿真平台(如CircuitJS、LTspice)搭建线上学习库，提供微课视频、交互式电路仿真工具和自适应习题系统，帮助学生课前预习和课后巩固。例如，学生可通过仿真工具自主探究RC电路的暂态响应，再在课堂中讨论实验结果。2) 线下翻转课堂：采用“学生主讲 + 教师点评”的形式，例如在讲解放大器电路时，让学生分组调研实际应用，并在课堂展示设计方案，教师侧重引导和纠偏。3) 项目驱动教学(PBL)：围绕实际工程问题(如“设计一个低噪声信号采集电路”)，组织学生以小组形式完成从理论分析、仿真优化到原型制作的完整流程，培养团队协作和创新能力。该模式通过信息化手段增强互动性，同时以项目为载体，将被动学习转化为主动探索，契合新工科“学生中心、产出导向”的教育理念。
3.3. 打造“虚实结合 + 开放创新”的多层次实验体系
针对传统实验课验证性为主、创新性不足的问题，可构建“基础实验–虚拟仿真–综合创新”三层次实验体系[13] [14]：1) 基础实验层：保留必要的验证性实验(如欧姆定律验证、戴维南定理验证)，每个实验增设2~3个拓展探究环节。例如，在基尔霍夫定律实验中增加“元件参数漂移对测量结果影响”的拓展任务，与此同时，引入现代化测量工具(如智能示波器、LabVIEW数据采集)，提升实验效率。2) 虚拟仿真层：利用Multisim、MATLAB/Simulink等工具搭建虚拟实验平台，预先配置10~15个典型电路案例库(如5G射频前端电路、光伏逆变器等)，实施“3 + 3”训练计划(3次必修仿真实验 + 3次选修项目)，学生需完成电路设计→参数扫描→蒙特卡洛分析的全流程。例如，在运算放大器仿真中，要求进行增益带宽积与功耗的Pareto优化，以此来弥补硬件实验的局限性[15]。3) 开放创新层：设立“电路创新实验室”，提供FPGA、嵌入式开发板等设备，鼓励学生结合学科竞赛(如电子设计大赛)或教师科研项目，完成综合性设计(如基于STM32的智能家居控制电路) [16]。实验室采用预约制，支持课外自主探索。此外，引入“企业导师进课堂”机制，邀请行业工程师参与实验案例设计，通过虚实结合与开放创新，实验教学将从“照单操作”迈向“自主设计”，真正提升学生的工程实践能力[17]。
4. 结束语
在新工科背景下，《电路基础》课程的教学改革是适应新时代工程人才培养需求的必然选择。通过重构教学内容、创新教学方法、优化实验体系，课程教学从传统的理论灌输转向能力导向，更加注重学生工程实践能力和创新思维的培养。改革后的教学模式将理论知识与前沿技术、产业需求紧密结合，同时借助信息化手段和虚实结合的实验平台，提升学生的自主学习和问题解决能力。未来，随着科技的持续发展，《电路基础》课程仍需不断迭代，以更好地服务于新工科建设，为培养高素质、复合型工程技术人才提供有力支撑。这一探索不仅对电子信息类专业教学具有示范意义，也为其他工科基础课程的改革提供了可借鉴的思路。
基金项目
本文由金华高等研究院(金华理工筹建办)教育教学研究课题(项目编号：B2024JY01)资助。