基于OBE理念的《光纖通信》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

齊艷 齊舒暢 高闖 張新賀

摘? 要：《光纖通信》課程是電子信息工程、通信工程等本科的專(zhuān)業(yè)課程，涉及的知識(shí)面廣，需要較強(qiáng)的實(shí)踐能力，因此課程難度大，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握要求比較高，并且需要學(xué)生有更好的應(yīng)用理論能力、創(chuàng)新意識(shí)與工程實(shí)踐的能力。結(jié)合筆者校通信專(zhuān)業(yè)和電子專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，引入OBE教育理念，針對(duì)《光纖通信》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，基于OBE理念，將教學(xué)課程、教學(xué)教材、教學(xué)實(shí)踐、學(xué)生活動(dòng)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE模式? 光纖通信? 改革與實(shí)踐? 教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）07（c）-0021-04

Teaching Reform and Practice of Optical Fiber Communication Course Based on OBE Concept

QI Yan? QI Shuchang? GAO Chuang? ZHANG Xinhe

（School of Electronic and Information Engineering， University of Science and Technology Liaoning， Anshan， Liaoning Province， 114051 China）

Abstract： The optical fiber communication course is a professional course of Electronic Information Engineering， Communication Engineering and other undergraduate courses. It involves a wide range of knowledge and requires strong practical ability. Therefore， the course is very difficult and requires students to master basic knowledge， and needs students to have the ability to better apply theory， innovation awareness and engineering practice. Combined with the actual situation of communication and electronic major in our university， due to the current teaching situation of optical fiber communication course， the OBE education concept is introduced. Based on the OBE concept， the teaching course， teaching materials， teaching practice， student activities and other links are comprehensively reformed to improve the teaching quality.

Key Words： OBE mode; Optical fiber communication; Reform and practice; Teaching

OBE是一種新的教學(xué)理念和教學(xué)模式，以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為基礎(chǔ)，逆向制定教學(xué)計(jì)劃，持續(xù)改進(jìn)評(píng)估體系，最終培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)的教育理念[1]。這是一種新的課程體系構(gòu)建方法，它強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以最終學(xué)習(xí)結(jié)果為基礎(chǔ)，徹底摒棄傳統(tǒng)“堆砌式”教學(xué)方法，關(guān)注的是所有學(xué)生，不僅僅是優(yōu)秀的前5%的學(xué)生。在理念上，OBE是一種以生為本的教育哲學(xué)，包括各種非專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，例如與人溝通、團(tuán)隊(duì)合作等在傳統(tǒng)教學(xué)中很難得到提高的方面，而OBE模式在關(guān)注教與學(xué)的同時(shí)，也偏重非專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)[2]。

學(xué)生通過(guò)教育過(guò)程最后能取得的學(xué)習(xí)成果，不僅是教材中的知識(shí)，也包括對(duì)整門(mén)學(xué)科甚至整個(gè)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)的理解和掌握，還包括對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、多角度考慮問(wèn)題，通過(guò)所學(xué)知識(shí)去解決較為復(fù)雜的任務(wù)，獲得創(chuàng)造性思維和不斷積極進(jìn)取學(xué)習(xí)的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力，這些也是提高教學(xué)質(zhì)量的體現(xiàn)，是OBE教學(xué)模式所要評(píng)估的對(duì)象[3]。該文關(guān)于如何利用OBE教學(xué)理念持續(xù)改進(jìn)光纖通信課程教學(xué)進(jìn)行了深入的探討，并對(duì)引入OBE教學(xué)模式之后的學(xué)生的實(shí)際效果進(jìn)行分析，從而把學(xué)生在畢業(yè)時(shí)培養(yǎng)成有工程理論知識(shí)、個(gè)人工作能力、團(tuán)隊(duì)合作能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，為社會(huì)的需要指明方向[4]。

1? 目前《光纖通信》課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

《光纖通信》課程是電子專(zhuān)業(yè)和通信專(zhuān)業(yè)的核心課程，其主要特點(diǎn)是技術(shù)發(fā)展迅速，知識(shí)更新速度快，理論知識(shí)應(yīng)用方法變換靈活，因此就需要及時(shí)更新課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。目前該課程主要存在以下問(wèn)題。

第一，教學(xué)過(guò)程大多依照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，按照書(shū)本上的章節(jié)分布，按部就班地進(jìn)行講解。專(zhuān)業(yè)所學(xué)的學(xué)科之間的橫向鏈接和課程的縱向延伸較少，造成成果導(dǎo)向不足、課程體系與指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不夠?qū)Φ鹊囊幌盗袉?wèn)題，導(dǎo)致了教師只關(guān)心本學(xué)科的課程內(nèi)容，對(duì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科體系連接講解較少，學(xué)生吸收的知識(shí)片面，缺乏發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與實(shí)際解決問(wèn)題的能力。學(xué)生只整理教師課上提到的知識(shí)，難以對(duì)光纖通信形成完整的認(rèn)識(shí)。

第二，教學(xué)內(nèi)容有待優(yōu)化和更新，光纖通信科技發(fā)展速度快，所授新知識(shí)的更新速度慢，老舊的教學(xué)大綱跟不上畢業(yè)生需要達(dá)到的水平，并且教學(xué)理念過(guò)多以學(xué)科需求為導(dǎo)向，不夠關(guān)注就業(yè)需求，忽視工程就業(yè)需求。教學(xué)過(guò)程中涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)，大多進(jìn)行課上推導(dǎo)，容易使得學(xué)生產(chǎn)生枯燥乏味的學(xué)習(xí)思想，久而久之失去了對(duì)課程的興趣。

第三，成績(jī)考核方式主要采用平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)相結(jié)合，過(guò)于單一，體現(xiàn)不出學(xué)生能力的綜合評(píng)價(jià)。學(xué)生只是按照老師布置的課后作業(yè)完成課后復(fù)習(xí)，缺少相互討論解決問(wèn)題的過(guò)程，這也制約了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。以上問(wèn)題都直接影響到教學(xué)質(zhì)量與人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2? 改革與實(shí)踐

《光纖通信》作為通信和電子信息相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課，是一門(mén)既需要熟悉掌握理論知識(shí)又需要熟練的動(dòng)手操作的課程，該文建立了“OBE教學(xué)模式—實(shí)例結(jié)合—成績(jī)分析—修改教學(xué)方式”的OBE教學(xué)理念動(dòng)態(tài)模型[5]?；贠BE理念教學(xué)模式，使學(xué)生達(dá)到熟練運(yùn)用光纖通信基本原理和主動(dòng)查閱課外文獻(xiàn)，進(jìn)行調(diào)研并分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于新問(wèn)題選擇科學(xué)的研究方法，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備，構(gòu)建光纖通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確采集，并關(guān)聯(lián)、分析和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的水平。相應(yīng)具有設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、調(diào)測(cè)、應(yīng)用光纖通信系統(tǒng)和光纖通信網(wǎng)的能力，能夠借助文獻(xiàn)尋求光纖通信工程及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論的結(jié)果導(dǎo)向，從而提高教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)社會(huì)科技發(fā)展的需求。

2.1 修改教學(xué)大綱 細(xì)化教學(xué)目標(biāo)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合學(xué)校教學(xué)方式改革，結(jié)合OBE中的目的學(xué)習(xí)模式，重視學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果，并根據(jù)本科生的計(jì)劃方案，制定該課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容如下。

2.1.1 優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)

了解數(shù)字信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)原理，構(gòu)建數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，了解全過(guò)程的語(yǔ)音信號(hào)及電話通過(guò)光纖傳輸，掌握數(shù)字電話光纖、模擬電話傳輸?shù)墓ぷ髟?，了解?shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成原理，掌握各個(gè)模塊在整個(gè)系統(tǒng)中的作用，了解光纖接入網(wǎng)中波分復(fù)用原理，掌握波分復(fù)用技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法。能夠運(yùn)用光纖通信的基本單元電路組合起來(lái)完成工程實(shí)際要求的光通信系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)光發(fā)射與光接收的完整通信過(guò)程，并能夠?qū)φ{(diào)試中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障，進(jìn)行分析與處理。正確選擇使用儀器設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確分析。對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)制課程目標(biāo)具體見(jiàn)表1。

2.1.2 豐富教學(xué)方法

為實(shí)現(xiàn)OBE中的目的學(xué)習(xí)模式，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。多樣化教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的興趣，自覺(jué)主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)習(xí)效果可以提升到依靠學(xué)生的自我約束和上進(jìn)心。教師要重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性的培養(yǎng)，提供更多的問(wèn)題交流機(jī)會(huì)，提高小組內(nèi)探討解決問(wèn)題的課堂比例。把教師關(guān)注課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生關(guān)注的知識(shí)點(diǎn)整理相結(jié)合，從而提高學(xué)生的各方面能力。將國(guó)家最新的研究成果和全球前沿光纖通信的技術(shù)帶入到課堂中，轉(zhuǎn)化為課堂中的教學(xué)案例。使學(xué)生掌握光纖通信的相關(guān)原理與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，以此激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的科研興趣。在教學(xué)過(guò)程中遇見(jiàn)新問(wèn)題，老師可以將新問(wèn)題作為課后任務(wù)布置下去，以小組為單位驗(yàn)收，評(píng)比驗(yàn)收結(jié)果。對(duì)從模擬電話、數(shù)字電話光纖傳輸?shù)秸麄€(gè)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成以及各個(gè)模塊在整個(gè)系統(tǒng)中的作用，利用光纖接入網(wǎng)中波分復(fù)用技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行光纖傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。通過(guò)解決學(xué)生自己的發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)記憶深刻，對(duì)課程結(jié)構(gòu)有更深入的理解，同時(shí)也加強(qiáng)了學(xué)生小組之間的學(xué)習(xí)興趣以及交流能力。每個(gè)小組完成自己實(shí)驗(yàn)之后，可以相互走動(dòng)，對(duì)未解決問(wèn)題的小組提出意見(jiàn)共同解決問(wèn)題。每組同學(xué)查閱文獻(xiàn)、通信單位實(shí)習(xí)考察，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源比如進(jìn)行中國(guó)大學(xué)MOOC里不同院校開(kāi)設(shè)光纖通信及相關(guān)課題介紹研究等多種學(xué)習(xí)途徑來(lái)完成課題任務(wù)。

2.2 完善教學(xué)考核達(dá)成度評(píng)價(jià)

目的學(xué)習(xí)模式是OBE理念中的具體實(shí)行方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果，對(duì)比預(yù)定的畢業(yè)要求對(duì)學(xué)生進(jìn)行檢驗(yàn)，從而考核對(duì)于畢業(yè)要求設(shè)計(jì)的考核點(diǎn)達(dá)成情況進(jìn)行比較。這環(huán)形成考核環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)有平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末成績(jī)按照1∶2∶7的比例組成。評(píng)價(jià)項(xiàng)目、評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)和相對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)具體要求見(jiàn)表2。

針對(duì)OBE目的學(xué)習(xí)模式，關(guān)于本科生培養(yǎng)方案制定的學(xué)習(xí)目標(biāo)、計(jì)劃的學(xué)習(xí)成果，從理論知識(shí)的掌握到，課程實(shí)驗(yàn)的操作能力，以及小組間交流能力，多方面制訂計(jì)劃，多方面培養(yǎng)能力。該文提出了基于OBE理念的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目評(píng)分細(xì)則，引入了考查學(xué)生分析問(wèn)題能力、解決問(wèn)題能力，報(bào)告成果展示等技能操作的多項(xiàng)評(píng)分點(diǎn)，對(duì)于光纖通信課程實(shí)驗(yàn)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，不再僅憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行給分，注重在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生動(dòng)手能力和交流能力的考核評(píng)價(jià)，注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

2.3 實(shí)踐成績(jī)分析

采用“OBE教學(xué)模式—實(shí)例結(jié)合—成績(jī)分析—修改教學(xué)方式”的動(dòng)態(tài)模型方式進(jìn)行教學(xué)，在恰當(dāng)學(xué)時(shí)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，驗(yàn)收學(xué)習(xí)成果和實(shí)驗(yàn)操作，針對(duì)在測(cè)驗(yàn)結(jié)果上的反饋，隨時(shí)修改教學(xué)大綱、教學(xué)方法，改進(jìn)解決問(wèn)題之后，一段學(xué)時(shí)之后再次進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，并且針對(duì)下一次測(cè)驗(yàn)中的薄弱項(xiàng)，再次改進(jìn)，形成反饋系統(tǒng)，隨時(shí)問(wèn)題的隨時(shí)解決。因此、在教學(xué)過(guò)程中，可以根據(jù)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行有效的持續(xù)改進(jìn)。如表3所示，可以看出近3學(xué)年，引入了OBE模式之后的《光纖通信》期末驗(yàn)收成績(jī)。

根據(jù)近3年學(xué)生成績(jī)分布情況分析，70分及以上人數(shù)所占比例明顯增加，學(xué)生成績(jī)總體呈上升趨勢(shì)，平均分從80.7提高到86.6。2016—2017學(xué)年中，首次采用OBE教學(xué)模式之后，不及格人數(shù)減少，高分人數(shù)增加，普遍分?jǐn)?shù)集中在70～80分，2017—2018學(xué)年，分?jǐn)?shù)普遍集中在80～90分，說(shuō)明學(xué)生對(duì)課程的基本知識(shí)掌握熟練，對(duì)課程結(jié)構(gòu)也有一定的理解，面對(duì)學(xué)校的期末考試已經(jīng)游刃有余，取得較高分?jǐn)?shù)，光纖通信不再成為學(xué)生眼里復(fù)雜繁瑣的專(zhuān)業(yè)課，2018—2019學(xué)年，期末驗(yàn)收平均分依然呈現(xiàn)上升模式，但增幅較小，教學(xué)模式可以繼續(xù)優(yōu)化，第三次采用OBE教學(xué)模式之后，教師應(yīng)用熟練，學(xué)生課堂積極活躍的反饋對(duì)知識(shí)理解更為深刻，對(duì)于學(xué)習(xí)過(guò)程中遇見(jiàn)的問(wèn)題更加有積極性地去解決，擺脫了刻板的書(shū)面知識(shí)，對(duì)科學(xué)原理的理解應(yīng)用更加靈活。

3? 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)多年《光纖通信》課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合筆者學(xué)校專(zhuān)業(yè)課程培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生畢業(yè)時(shí)達(dá)到的學(xué)習(xí)水平狀態(tài)等的實(shí)際情況，分析了教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出以結(jié)果為導(dǎo)向的教育理念，以理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享平臺(tái)，開(kāi)展線上線下自主學(xué)習(xí)研究以及探索相結(jié)合的方式，結(jié)合學(xué)校教學(xué)新模式、執(zhí)行學(xué)校新教學(xué)大綱改革的方式來(lái)完成教學(xué)，通過(guò)課程考核、實(shí)驗(yàn)和總評(píng)成績(jī)以及學(xué)生反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)基于OBE模式的全面教學(xué)改革和實(shí)踐。培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力、獨(dú)立分析能力、綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力，為學(xué)生畢業(yè)時(shí)能綜合應(yīng)用以前所掌握的通信系統(tǒng)基本知識(shí)、數(shù)字通信基本知識(shí)解決復(fù)雜的光纖通信等問(wèn)題，也為以后的其他科目學(xué)習(xí)和從事光纖通信研究和開(kāi)發(fā)等奠定一定的基礎(chǔ)。

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