基于OBE理念的“電子技術(shù)”課程教學改革研究

謝慧明，覃陽，常博學

（1.桂林航天工業(yè)學院 工程綜合訓練中心，廣西 桂林 541000；2.桂林電子科技大學 機電綜合工程訓練國家級實驗教學示范中心，廣西 桂林 541000）

0 引言

在新經(jīng)濟背景下，我國提出“新工科”建設(shè)方案，即我國工程教育需要提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培育出工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型“新工科”人才[1-2]。在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的教育實踐中，我國各高校進行了多種形式的工程教育人才培養(yǎng)模式探索，其中工程教育專業(yè)認證對培養(yǎng)“新工科”人才具有實質(zhì)性的作用，是“新工科”背景下培養(yǎng)高質(zhì)量人才的有效途徑。2016年6月2日，我國成為《華盛頓協(xié)議》的正式成員國，意味著由我國工程教育專業(yè)認證協(xié)會認證通過的工程專業(yè)本科學位，將得到所有《華盛頓協(xié)議》正式成員國的承認，我國人才培養(yǎng)質(zhì)量評價標準與國際接軌。

工程教育認證的三大理念如下[3]：（1）以學生為中心（SC，Student Centering）的認證理念。（2）產(chǎn)出導向教育（OBE，Outcome-based Education）的教學理念。（3）持續(xù)改進的質(zhì)量保障機制（CQI，Continuous Quality Improvement）。其中OBE理念在工程教育過程堅持以學生為中心，同時對教育過程進行持續(xù)改進，貫穿于工程教育專業(yè)認證標準的始終，引導著工程教育的不斷改革。因為OBE理念是指設(shè)計和實施教學的最終目的是確保學生獲得在未來生活中取得實質(zhì)性成功的經(jīng)驗，所以在OBE理念引導下的教學設(shè)計與實施主要需要考慮以下三點：學生要取得的最終學習成果是什么？怎樣讓學生有效地取得這樣的學習成果？如何了解學生是否取得了這樣的學習成果？

1 課程建設(shè)思路

通過對相關(guān)課程研究成果的梳理、分析，結(jié)合“電子技術(shù)”課程教學的現(xiàn)狀，以O(shè)BE教育理念為導向[4-5]，為回答學生需取得最終學生成果是什么這一問題：明確課程定位、重構(gòu)課程目標，幫助學生明確學習目標；為回答怎樣讓學生有效地取得這樣的學習成果這一問題：以學生為中心，對學生進行知識與能力一體化培養(yǎng)，設(shè)計提升課程達成度的教學方法，讓學生在學習好理論知識的同時，自主學習能力、綜合應(yīng)用能力、知識遷移能力、工程思維能力等各項能力也得到相應(yīng)提高；為回答如何了解學生是否取得了這樣的學習成果這一問題：改革考核方式，設(shè)計綜合性的考核機制，教學質(zhì)量和學生學習成果進行全方位、綜合性地考核。主要的改革思路如圖1所示。

圖1 以O(shè)BE為導向的課程改革思路

2 課程建設(shè)實施方案

2.1 明晰課程定位，重構(gòu)課程目標

“電子技術(shù)”課程具有理論性強、課程內(nèi)容豐富、對實踐動手能力要求高等特點。在OBE理念的指導下，本門課程的定位為：通過各種電路來闡明電子技術(shù)中的基本概念、基本原理和基本分析方法，重點培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，同時以實驗教學輔助理論教學，培養(yǎng)學生的實驗和設(shè)計技能，在實踐中加強學生對理論的理解，以提高學生的專業(yè)素質(zhì)，為學生在使用和維護電子設(shè)備、進一步學好專業(yè)課程和將來從事電子技術(shù)相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。并將“電子技術(shù)”課程目標重構(gòu)，列成表（表1）。

表1 “電子技術(shù)”課程目標

2.2 以學生為中心，開展理實一體化教學

以O(shè)BE為導向，以學生為中心，研究如何做到在教學中對學生進行知識與能力一體化培養(yǎng)，以此達到學生在學習好理論知識的同時，自主學習能力、綜合應(yīng)用能力、知識遷移能力、工程思維能力等各項能力也得到提高。

2.2.1 以學生為中心，構(gòu)建多樣化的教學模式

目前“電子技術(shù)”課程教學模式以教師講授為主，授課重點在知識點的講解上，沒有做到以學生為中心，容易讓學生只是機械地接受知識，從而失去學習興趣，難以培養(yǎng)學生的知識遷移能力和綜合應(yīng)用能力。結(jié)合學生接受新事物的潛能，利用新媒體技術(shù)，突出以學生為本的理念，采用多樣化的教學形式改進課程教學。從以下幾個方面著手：

（1）采用課堂教學+網(wǎng)絡(luò)資源的形式進行基本知識的傳授，篩選整合網(wǎng)上對“電子技術(shù)”課程或與課程相關(guān)知識點進行講授的優(yōu)秀慕課、微課資源，推送給學生，打破時間和空間的限制，便于學生進行課前預習和課后復習和總結(jié)。

（2）課堂教學過程采用預習、討論、提問、反轉(zhuǎn)、答疑等對學生進行啟發(fā)、引導學生學習，提高學習效率。同時要多給學生設(shè)置空白區(qū)域，留給學生充分想象的空間和自主建構(gòu)的區(qū)域，引導學生積極參與到學習過程中，獲得相應(yīng)的經(jīng)歷和體驗，自己把空白區(qū)域填滿。如分別測量出三極管在3個工作狀態(tài)下的電流值與電位值，讓學生歸納總結(jié)三極管在三個工作狀態(tài)電位與電流的大小關(guān)系，并分析原因，提高學生歸納總結(jié)的能力，加深學生對這一知識點的印象。

（3）在課堂教學中對一些與課程相關(guān)的工程案例（如電子閃光電路）進行講解，通過對工程案例的剖析，使學生理解電子領(lǐng)域的實際問題，培養(yǎng)學生的工程意識，同時了解當前課程與交叉學科的聯(lián)系，強化課程和交叉學科思維的培養(yǎng)。

2.2.2 設(shè)置虛擬仿真實驗

目前“電子技術(shù)”課程實驗學時較少，且都為驗證性實驗，難以真正提升學生的實踐和創(chuàng)新能力。在OBE理念的指導下，認真分析研究課程內(nèi)容，結(jié)合工程應(yīng)用情況，應(yīng)用Labview和Multisim軟件平臺設(shè)計一些實驗[6-7]。既可應(yīng)用于課堂教學演示：對課程中較為重要和難懂的知識點（比如三極管的工作狀態(tài)、由運放構(gòu)成的反相比例電路、同相比例電路等）進行虛擬仿真展示，通過簡單直觀的鼠標操作，現(xiàn)場改變參數(shù)，讓學生觀測數(shù)據(jù)的變化，實現(xiàn)電路的動態(tài)分析，加深對課程知識的理解，充分調(diào)動學生學習的自主性；又可應(yīng)用于實驗教學中，緩解實驗設(shè)備不足、實驗學時緊張和實驗危險性大難以實現(xiàn)等問題。

由運放構(gòu)成的反相加法電路仿真實驗，如圖2所示。通過改變Vin2的值可以直觀地感受不同輸入情況下，輸出信號的情況，以利于學生對反相加法電路有更直觀的認識。

圖2 反相加法電路仿真

2.2.3 搭建實踐教學平臺

為培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、綜合應(yīng)用能力以及知識遷移能力，同時培養(yǎng)學生的團結(jié)協(xié)作意識和工程思維方式。本研究對Arduino主板進行二次開發(fā)，搭建實踐教學平臺，該實踐教學平臺的設(shè)計思路如下：硬件電路具有可控性、簡易性與高兼容性[8]，軟件程序?qū)崿F(xiàn)模塊化?？煽匦允侵笇嵺`教學平臺可以根據(jù)不同的需求靈活地更改電路參數(shù)，觀察實驗現(xiàn)象；簡易性是指學生能夠使用普通電烙鐵對電路板進行焊接和使用常規(guī)的儀器儀表（萬用表、示波器、信號源等）對電路進行檢修；高兼容性是指該平臺根據(jù)不同需求選用不同的器件，更換相應(yīng)器件后電路按預期正常工作，讓學生自主實現(xiàn)自己的設(shè)計。軟件程序的模塊化是指不同功能的模塊程序獨立編寫，然后封裝成相應(yīng)的函數(shù)，如ADC模塊、定時器模塊、DAC輸出模塊和中斷處理模塊等，在使用相應(yīng)模塊時調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)即可，便于學生編程的同時節(jié)省調(diào)試時間。基于以上設(shè)計思想，筆者所開發(fā)的實踐教學平臺主要由主板GDuino UNO、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、藍牙模塊和智能手機組成，并給學生預留了自主設(shè)計的空間。整個系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 實踐教學平臺系統(tǒng)框圖

在學期的中后期，對學生進行分組，讓學生選取或自己設(shè)計跟課程相關(guān)的微課題或者微項目，根據(jù)不同的應(yīng)用場景對實踐教學平臺進行靈活設(shè)計并進行編程，并通過觀察實驗現(xiàn)象不斷改進設(shè)計方案，最終確立一個正確并合理的方案。針對學生提交的設(shè)計方案，組織學生進行分組討論，現(xiàn)場匯報，培養(yǎng)學生的表達能力和協(xié)作意識。實踐結(jié)果表明，該平臺不僅鍛煉了學生的焊接以及檢修技能，而且培養(yǎng)了學生系統(tǒng)開發(fā)、電路設(shè)計、軟硬件聯(lián)合調(diào)試以及團隊合作能力。

2.3 改革考核方式，綜合性考核學習成果

目前“電子技術(shù)”課程以卷面成績作為主要衡量學生學習成果的標準，評價不夠全面，難以充分調(diào)動學生實踐的積極性和主動性。以O(shè)BE理念為導向，研究構(gòu)建完善的考核機制，以達到全方位、綜合性考核教學質(zhì)量和學生學習成果，并建立反饋機制，持續(xù)提升教學效果。

（1）對學生學習成果進行多元化考核，細化考核指標點。通過課堂表現(xiàn)（課堂觀察+課堂提問+課堂練習）、階段性考試表現(xiàn)、分組討論表現(xiàn)、實物完成情況、報告撰寫情況、期末考試情況等學生學習過程中各階段的表現(xiàn)來綜合考察學生的學習成果。并通過對各個考核點乘以不同的權(quán)重達到側(cè)重學生能力考核的目的。

（2）采取教學過程評價和教學效果評價相結(jié)合的方式對教學質(zhì)量進行考核。對于教學過程考核評價：通過課堂表現(xiàn)、階段性考試、與學生溝通及答疑形成知識掌握情況反饋；通過實驗完成情況形成技能掌握情況反饋。通過學生評教、督導評教、同行評教、試卷剖析以及問卷調(diào)查形成教學效果評價。最后通過評價結(jié)果督促教師進行教學反思，不斷改進教學設(shè)計、調(diào)整教學策略、優(yōu)化教學過程。

3 結(jié)語

探究基于OBE理念的“電子技術(shù)”課程建設(shè)。在OBE理念的指導下確立了課程目標，根據(jù)課程現(xiàn)狀并研究提升達成度的教學方法，以學生為中心，構(gòu)建多樣化的教學模式、設(shè)置虛擬仿真實驗、搭建實踐教學平臺以及構(gòu)建多元化考核機制。從教學效果看，基于OBE理念的“電子技術(shù)”課程建設(shè)不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，夯實基礎(chǔ)知識，提升理解能力及創(chuàng)新能力，而且能有效提升達成度。