基于OBE理念的應(yīng)用型課程教學(xué)改革研究

王 強(qiáng) 田宏偉

(蘇州大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院， 蘇州 215325)

2015年10月國家有關(guān)部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，強(qiáng)調(diào)要引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，推動高校轉(zhuǎn)型發(fā)展[1]。建設(shè)應(yīng)用型課程是應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，不少地方高校轉(zhuǎn)型效果并不理想，主要原因是課程體系目標(biāo)定位與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)，課程內(nèi)容與生產(chǎn)實際脫節(jié)，難以滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求[2]。應(yīng)用型課程建設(shè)需要行業(yè)企業(yè)共同參與合作辦學(xué)，引入企業(yè)真實項目或案例開展教學(xué)，形成產(chǎn)教融合協(xié)同育人的人才培養(yǎng)模式[3]。

工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是以貫徹“以人為本”的評價理念，以“能力導(dǎo)向”為指導(dǎo)思想、以“工程專業(yè)執(zhí)業(yè)”為目標(biāo)、“以學(xué)生為中心”而制訂的。圍繞培養(yǎng)“高級工程技術(shù)應(yīng)用型人才”，以畢業(yè)要求為出發(fā)點，要求畢業(yè)生具有工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團(tuán)隊、協(xié)作與溝通、項目管理、終身學(xué)習(xí)等十二個方面的知識、技能和素養(yǎng)[4]。

蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院屬于應(yīng)用型本科院校，近年來積極響應(yīng)教育部提出的新工科建設(shè)口號，以工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)開展專業(yè)建設(shè)，加快應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。電子信息產(chǎn)業(yè)是蘇州制造業(yè)發(fā)展的名片，也是蘇州融入全球價值鏈體系的重要載體。經(jīng)過幾十載積累沉淀，蘇州電子信息產(chǎn)業(yè)已擁有較為深厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但在高技能人才需求方面仍有缺口。如何結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，全面提高學(xué)生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，對于滿足蘇州電子信息產(chǎn)業(yè)高技能人才的需求具有重要意義。學(xué)院電子信息專業(yè)教師根據(jù)蘇州地區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求和技能人才需求特點，基于OBE教育理念通過平臺化、模塊化的校企合作積極開展應(yīng)用型課程建設(shè)，改革教學(xué)方法，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 教學(xué)改革內(nèi)容

成果導(dǎo)向教育OBE(Outcome-Based Education)是以預(yù)期學(xué)習(xí)所達(dá)到的目標(biāo)為中心來組織、實施和評價教育的結(jié)構(gòu)模式，圍繞“定義學(xué)習(xí)目標(biāo)→實現(xiàn)學(xué)習(xí)成果→評價學(xué)習(xí)成果→使用學(xué)習(xí)成果”4個步驟展開實施[5]，是一種目標(biāo)導(dǎo)向的教育[6]。OBE教育強(qiáng)調(diào)知識、能力、素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，首要任務(wù)是制定課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評估過程都要建立在課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的基礎(chǔ)上[7]。電子信息類專業(yè)課程實踐性比較強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)過程中主要采用“教師講學(xué)生做”的教學(xué)模式，教學(xué)目標(biāo)以驗證理論知識和掌握實驗技能為主，課程設(shè)計缺乏與工程實際相結(jié)合的實踐項目訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不夠明確，主動性不高，綜合應(yīng)用能力不強(qiáng)[8]。如何讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，是應(yīng)用型課程改革需要解決的關(guān)鍵問題。

基于OBE理念的應(yīng)用型課程改革以學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，以工程實踐項目為載體，通過線上線下、虛實結(jié)合的方法驅(qū)動學(xué)習(xí)理論知識，掌握實踐技能，構(gòu)建立體化遞進(jìn)式的實踐教學(xué)體系，課程教學(xué)與工程應(yīng)用接軌，學(xué)生職業(yè)能力大大加強(qiáng)。具體內(nèi)容主要包含4個方面：

(1)引入課程項目案例。通過校企合作引入工程實踐項目，開發(fā)工程應(yīng)用案例，內(nèi)容涉及課程多個知識點，知識點之間相互交叉融合，使課程教學(xué)實現(xiàn)由單一知識技能學(xué)習(xí)向綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。

(2)調(diào)整課程教學(xué)模式。合理利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，借助“超星”“藍(lán)墨云”“慕課”等教學(xué)平臺，通過翻轉(zhuǎn)課堂加強(qiáng)師生互動，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立“自助餐式”學(xué)習(xí)模式。

(3)改革課程教學(xué)方法。通過“線上線下自主學(xué)習(xí)→電子電路仿真設(shè)計→實驗環(huán)境虛實結(jié)合→課外實踐拓展訓(xùn)練”的教學(xué)過程[9]，使學(xué)生掌握專業(yè)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高綜合能力素養(yǎng)。

(4)創(chuàng)新課程考核機(jī)制。課程教學(xué)過程中改革考核機(jī)制，加強(qiáng)過程化考核，通過項目匯報、師生點評、成果展示等方式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，另外，加入獎勵措施，提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的參與度[10]。

2 教學(xué)項目實施

以蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院“電子技術(shù)實訓(xùn)”課程為例，該課程是基于模擬電路與數(shù)字電路的實踐課程，其學(xué)習(xí)目標(biāo)為：要求學(xué)生掌握電子電路的分析方法，熟悉各類電子元器件和數(shù)字芯片的應(yīng)用，重點掌握電子電路的設(shè)計過程和仿真軟件的使用，完成電子電路的安裝、調(diào)試、故障排除以及性能測試。課程依托學(xué)院電子技術(shù)教學(xué)實訓(xùn)室，以工程實踐項目開展實施，學(xué)生組建團(tuán)隊(不允許超過3人)，通過指標(biāo)點分解完成電路設(shè)計、仿真、PCB制作、安裝和調(diào)試等目標(biāo)任務(wù)。具體實施過程如下：

(1)發(fā)布任務(wù)。為了保證課程的教學(xué)質(zhì)量，教師在課前一周發(fā)布學(xué)習(xí)資源，包括教學(xué)課件、設(shè)計方案、參考文獻(xiàn)等，同時要求團(tuán)隊成員提前安裝電子電路仿真軟件Multisim。通過課前學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動，提高課堂效率。

(2)視頻觀摩。合理利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，教師錄制項目教學(xué)視頻上傳至教學(xué)平臺上，視頻內(nèi)容包括仿真軟件的操作使用、工程實踐項目的重點難點講解、典型案例設(shè)計制作等。

(3)線上仿真。團(tuán)隊成員自主學(xué)習(xí)電路仿真軟件Multisim的使用，認(rèn)真分析工程實踐項目各指標(biāo)點并提出設(shè)計方案，借助電路仿真軟件驗證方案的可行性，通過翻轉(zhuǎn)課堂對設(shè)計方案進(jìn)行互動和答疑，教師給出指導(dǎo)性建議，然后電路優(yōu)化仿真完成電路方案設(shè)計。

(4)線下制作。團(tuán)隊成員自主學(xué)習(xí)電路板設(shè)計軟件Altium Designer的使用，掌握PCB電路板繪制的方法和技巧，PCB電路板制作完成以后由任課教師檢查并指出錯誤，修改無誤后，在電子焊接實訓(xùn)室進(jìn)行電路安裝調(diào)試，最終完成項目實物制作。

(5)項目考核。從團(tuán)隊成員分工、線上學(xué)習(xí)、電路仿真、實物制作、項目匯報以及成果展示進(jìn)行多方面考核。選派學(xué)生代表和教師組成評審小組，對團(tuán)隊項目進(jìn)行打分，在考核過程中注重對學(xué)生積極性、團(tuán)隊合作意識和創(chuàng)新能力的評價。

3 項目教學(xué)設(shè)計

在“電子技術(shù)實訓(xùn)”課程教學(xué)過程中，工程實踐項目由校企混編師資共同開發(fā)，包含模擬電路和數(shù)字電路多個理論知識，學(xué)生必須熟練掌握理論知識，才能完成項目方案設(shè)計和實物制作。目前，課程開發(fā)的工程實踐項目有“多人搶答報警器電路”“脈寬調(diào)制驅(qū)動電路”“倒計時交通燈顯示電路”“停車場車輛進(jìn)出計數(shù)電路”“數(shù)顯可調(diào)恒溫控制器電路”等，項目教學(xué)以實現(xiàn)功能要求為學(xué)習(xí)目標(biāo)，采用“先分解再整合”的方式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，教師引導(dǎo)學(xué)生把項目分解成不同指標(biāo)點，每個指標(biāo)點對應(yīng)一個功能電路，逐步完成各個功能電路設(shè)計，然后整合優(yōu)化電路完成項目實物制作，學(xué)生通過任務(wù)成果驅(qū)動完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計以倒計時交通燈顯示電路為例進(jìn)行闡述，具體設(shè)計過程如下。

3.1 使用知識地圖方法，分析項目知識關(guān)系

根據(jù)倒計時交通燈顯示電路功能要求，在課堂上通過知識地圖形式進(jìn)行展現(xiàn)，使學(xué)生掌握理論知識點以及知識點之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，完成電路功能設(shè)計。倒計時交通燈顯示電路知識地圖如圖1所示，包含4個功能電路：脈沖信號驅(qū)動電路、倒計數(shù)控制電路、紅綠燈控制電路、輸出顯示電路。各功能電路之間相互聯(lián)系，脈沖信號驅(qū)動電路為倒計數(shù)控制電路提供計數(shù)脈沖，計數(shù)器在計數(shù)脈沖作用下實現(xiàn)倒計數(shù)過程；倒計數(shù)控制電路為紅綠燈控制電路提供時鐘脈沖，觸發(fā)器在時鐘脈沖作用下實現(xiàn)紅綠燈切換；輸出顯示電路受到倒計數(shù)控制電路影響，倒計數(shù)過程正確，才能保證數(shù)碼管顯示正確。

圖1 倒計時交通燈顯示電路知識地圖

3.2 項目指標(biāo)點分解，完成電路實物制作

學(xué)生掌握工程實踐項目電路知識關(guān)系后，借助電路仿真軟件Multisim完成總體設(shè)計電路圖。倒計時交通燈顯示電路分解為6個指標(biāo)點，具體內(nèi)容如表1所示。學(xué)生團(tuán)隊明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，分工協(xié)作逐步完成各指標(biāo)點，驅(qū)動知識學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，從而提高職業(yè)技能。

學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成工程實踐項目指標(biāo)點1～4后，對各個功能電路進(jìn)行整合，得到工程實踐項目總體設(shè)計電路圖，如圖2所示。倒計時交通燈循環(huán)周期30 s，當(dāng)數(shù)碼管顯示“03”時，黃燈閃爍。當(dāng)30 s結(jié)束后，滿足東西方向和南北方向紅綠燈狀態(tài)取反，完成工程實踐項目指標(biāo)點5。

表1 倒計時交通燈顯示電路指標(biāo)點分解

圖2 倒計時交通燈顯示電路總體設(shè)計電路圖

當(dāng)總體設(shè)計電路圖完成以后，借助電路板設(shè)計軟件Altium Designer完成PCB電路板制作，最后在電子焊接實訓(xùn)室進(jìn)行電路安裝和調(diào)試。要求學(xué)生掌握電子儀器儀表的使用、電路故障的檢測和排除、電路性能測試等，同時要求能夠繪制數(shù)據(jù)表和波形圖，撰寫項目報告并進(jìn)行PPT匯報，完成工程實踐項目指標(biāo)點6。倒計時交通燈顯示電路性能測試如圖3所示。

表2 工程實踐項目考核評分表

圖3 倒計時交通燈顯示電路性能測試

3.3 改進(jìn)考核評價方式，合理分配課程成績

考核評價方式對學(xué)生學(xué)習(xí)具有明顯的導(dǎo)向作用[11]，應(yīng)用型課程實踐教學(xué)改革加強(qiáng)過程化考核，具體考核評價方法：電子技術(shù)實訓(xùn)課程成績由個人考核和團(tuán)隊考核兩部分成績構(gòu)成，個人考核成績占比30%，包含：平時簽到(占比5%)、線上自主學(xué)習(xí)(占比5%)、課堂提問(占比10%)、在線測試(占比10%)，借助超星學(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行成績記錄；團(tuán)隊考核成績占比70%，以工程實踐項目成績?yōu)橐罁?jù)，考核評分表如表2所示。

為了培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識，提高學(xué)生積極性，團(tuán)隊考核成績就是每個團(tuán)隊成員的成績，吸引學(xué)生參與到整個項目的實施過程中。另外，為了避免個別學(xué)生偷懶情況發(fā)生，在項目開展過程中，學(xué)生也可以提出更換成員申請，教師根據(jù)實際情況對個別學(xué)生做出評價。

4 教學(xué)改革成效

目前，蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院電子信息類專業(yè)

開發(fā)的應(yīng)用型課程有：“電子技術(shù)實訓(xùn)”“PLC技術(shù)及應(yīng)用”“電子綜合設(shè)計”，均取得良好的效果，后續(xù)也將拓展到其他專業(yè)課程當(dāng)中。學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，學(xué)習(xí)主動性提高，課堂出勤率為100%，線上學(xué)習(xí)平臺反應(yīng)活躍，線下實踐課堂認(rèn)真聽講，積極參與討論，按時提交作業(yè)。通過學(xué)院教務(wù)處提供的學(xué)生網(wǎng)上評教數(shù)據(jù)和課程留言，反映出學(xué)生對課程建設(shè)和改革滿意。三門課程期末總評成績與課程改革前相比平均提高15.13%，其中電子技術(shù)實訓(xùn)課程期末總評成績增長率高達(dá)26.21%。

通過應(yīng)用型課程實踐教學(xué)改革，我院電子信息類專業(yè)學(xué)生的科創(chuàng)能力得到了提高，在各類學(xué)科競賽中斬獲佳績，近三年來獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽江蘇賽區(qū)一等獎1項，二等獎5項；藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽全國總決賽二等獎2項，三等獎2項，優(yōu)秀獎1項；3S杯全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用“三創(chuàng)”大賽二等獎1項，三等獎1項；在科研創(chuàng)新方面成績喜人，學(xué)生積極參與教師的科研項目，科研能力得到提高，近三年來申請江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目12項，申請專利及登記軟件著作權(quán)16項，發(fā)表電子信息類專業(yè)期刊論文15篇。

5 結(jié)語

應(yīng)用型課程建設(shè)是應(yīng)用型高校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑，也是教學(xué)改革的核心內(nèi)容，關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量，與高校長遠(yuǎn)發(fā)展密切相關(guān)。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的OBE理念，引入工程實踐項目教學(xué)案例，創(chuàng)建立體化遞進(jìn)式的實踐教學(xué)體系，可以有效提高學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)與能力，為學(xué)生的職業(yè)生涯發(fā)展奠定基礎(chǔ)。另外，通過翻轉(zhuǎn)課堂，采用線上線下、虛實結(jié)合的方法開展工程實踐項目教學(xué)，也為其他高校應(yīng)用型課程建設(shè)提供有益參考和借鑒。