基于OBE理念的模擬電子技術(shù)理論課與實驗課深度融合的項目式教學設(shè)計

李丹丹

摘要 模擬電子技術(shù)是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，目前圍繞該課程設(shè)置有理論課、實驗課和課程設(shè)計三部分，但是三門課程獨立設(shè)置，課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度不高，學生對3門課程的內(nèi)容不能融會貫通，不利于培養(yǎng)學生建立“系統(tǒng)觀念、工程觀念”，不利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。文章探討了基于OBE理念的模擬電子技術(shù)理論課與實驗課深度融合的項目式教學設(shè)計，在理論課中講實驗，在實驗課中講理論，以畢業(yè)目標為導向，建立一套項目式教學方案，讓學生在“學中干，干中學”，讓學生進入知識與技能不斷迭代的學習模式。

關(guān)鍵詞 理論與實驗分離；OBE；項目式；知識與技能迭代；BOPPPS

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.029

當前，國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“一帶一路”倡議，“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新。高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位，深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強國，對服務(wù)和支撐我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級意義重大。模擬電子技術(shù)作為信息化時代背景下工科學生入門電子技術(shù)的基礎(chǔ)課程，很大程度上影響著未來進入電子技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人才的數(shù)量與質(zhì)量，能不能在這門課中使更多的學生愛上電子技術(shù)，讓更多的學生愿意在電子技術(shù)領(lǐng)域深入學習是該門課程的歷史使命，因此該課程承擔著為國家培養(yǎng)創(chuàng)新人才、工程實踐型人才、大國工匠等人才的紐帶作用。

1教學中存在的問題

模擬電子技術(shù)是測控技術(shù)與儀器專業(yè)學生進入電子技術(shù)、測控技術(shù)領(lǐng)域的入門課，該課程既有自己的理論體系，又具有很強的工程實踐性，是理論與實踐深度融合的一門課程，是培養(yǎng)該專業(yè)學生工程思維的入門課程，目前圍繞該課程設(shè)置有理論課、實驗課和課程設(shè)計三部分，但是三門課程先后獨立開課，任課教師也是分散設(shè)置，課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度不高，不利于學生對理論知識體系的系統(tǒng)學習，也不便于學生及時把所學的理論應(yīng)用于實踐，更不利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，為適應(yīng)國家“新工科”人才培養(yǎng)的需求，適應(yīng)國家新經(jīng)濟對本科人才的需求，以國家人才需求為導向，本文探討了基于成果導向教育（Outcome based education，簡稱OBE，亦稱能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育）理念的模擬電子技術(shù)理論課與實驗課深度融合的教學改革方案，順應(yīng)時代需求，可以很好地解決目前該課程中存在的理論與實踐脫鉤的問題，該教學模式可以實現(xiàn)理論和實際的深度融合，引導學生在“干中學”，在“學中干”。

2基于OBE理念的模擬電子技術(shù)理論課與實驗課深度融合的項目式教學設(shè)計

2.1 OBE理念在模擬電子技術(shù)教學中的應(yīng)用分析

基于OBE理念需要回答的四個問題，結(jié)合模擬電子技術(shù)本身的課程性質(zhì)做以下應(yīng)用分析：

我們想讓學生取得的學習成果是——熟練掌握電子技術(shù)的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能；能掌握簡單的電子電路設(shè)計、調(diào)試和測量等基本實驗技能；能初步建立“系統(tǒng)觀念、工程觀念、科技進步觀念和創(chuàng)新觀念”；具備分析問題和解決問題的能力，為今后進一步學習、研究、應(yīng)用電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。

為什么要讓學生取得這樣的學習成果——測控技術(shù)是信息技術(shù)的“眼睛”，走在信息技術(shù)發(fā)展的前面，電子技術(shù)是信息技術(shù)的核心載體，而模擬電子技術(shù)又是電子技術(shù)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，培養(yǎng)更多掌握模擬電子技術(shù)的人才是時代所需，國家所需。

如何有效地幫助學生取得這些學習成果——結(jié)合課程特點，理論與實踐深度融合，改變原有理論和實踐分離的教學模式，提出理論與實踐深度融合，教學環(huán)境切換到實驗室，采用在“干中學”，在“學中干”的深度融合教學模式。

如何知道學生已經(jīng)取得了這些學習成果——教學評價體系包括課前測試、課前面包板電路檢查、課中提問、小組討論、章節(jié)測試、組裝電路、匯報電路工作原理、答辯等環(huán)節(jié)。

2.2基于OBE理念的教學項目設(shè)置

結(jié)合上節(jié)分析，緊緊圍繞我們想讓學生獲得的成果為導向，深入挖掘模擬電子技術(shù)知識點背后的邏輯關(guān)系，重構(gòu)知識結(jié)構(gòu)，本文構(gòu)建了以模擬電子電路核心功能為導向的知識結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

針對圖1所示的模擬電路的功能，本文設(shè)計出了以目標為導向的模擬電子技術(shù)項目式教學設(shè)置方案，具體如圖2所示（p94），下面就圖2做以下幾點說明：

一級項目的設(shè)置：一級項目8項。該項目分類方法以器件―信號處理的自然過程為主線進行分類，共分為8個一級項目，每個一級項目代表了模擬電子技術(shù)的一部分功能，該分類方法體現(xiàn)了模擬電子技術(shù)在實際應(yīng)用中的場景，讓學生學完后能知其然，知其所以然，不會造成理論與實踐脫鉤。

子項目的設(shè)置：子項目23項。每個子項目是在充分考慮學生基礎(chǔ)、教學目標、學時、教學環(huán)境等因素的條件下設(shè)置的，本課程原先理論課時48學時，實驗課程10學時，進行融合設(shè)計后的課時仍然以58學時設(shè)置。

實驗項目的融合設(shè)置：原來單獨的仿真實驗在課堂中融入一部分，大部分作為課后作業(yè)的形式完成，并以教師檢查的形式進行反饋教學，原先單獨設(shè)置的儀器儀表的使用實驗項目通過課前精準視頻演示，不單獨占用課堂時間，讓學生在實驗中學會儀器儀表的使用，具體實驗項目、實驗內(nèi)容的設(shè)置遍布8個一級項目，這點在實驗課和理論課分別開設(shè)時是做不到的，也就是說能夠做到節(jié)節(jié)有實驗，節(jié)節(jié)有仿真，課內(nèi)通過實驗裝置，課后通過面包板，還能照顧到一部分學習能力強的同學，可以完成難度更高的綜合性、設(shè)計性實驗。

2.3基于OBE理念的項目式教學環(huán)節(jié)設(shè)置

為了實現(xiàn)每一個項目的教學目標，本文按照BOPPPS教學模型，設(shè)計了每一個項目的教學環(huán)節(jié)安排表，每一個項目設(shè)置明確的教學目標，包括電子技術(shù)基礎(chǔ)知識層面、電子技術(shù)實踐技能層面、思想認知層面、側(cè)重模擬電子技術(shù)應(yīng)用層面的實踐技能培養(yǎng)，具體方案如圖3所示，對BOPPPS教學模型的應(yīng)用說明如下：

Bridge-in：導言部分在課中第一個環(huán)節(jié)實現(xiàn)；

Objectiveor Outcome：課前2天通過學習通發(fā)布項目教學目標，實現(xiàn)目標前置，讓學生帶著目標進課堂；

Pre-assessment：通過課前發(fā)布少而精的課前預(yù)習資料和小測驗檢驗學生的預(yù)習效果，由此實時調(diào)整課堂內(nèi)容；

ParticipatoryLearning：課中借助實驗室搭建沉浸式電子技術(shù)上課環(huán)境，通過巧妙的理論與實驗的融合設(shè)計，實現(xiàn)全課程全方位參與式、互動式教―學模式；

Post-assessment：借助實驗課每節(jié)登記成績的方式，每節(jié)課最后10分鐘教師登記各組是否完成本節(jié)課任務(wù)，并采取不同的課后安排，實現(xiàn)項目目標達成程度反饋；

Summary：項目總結(jié)放在課內(nèi)或課后學習通評論區(qū)完成，教師及時指導和回答學生問題。

2.4以項目2：半導體二極管為例說明教學實施過程

為了更清楚地體現(xiàn)本文所設(shè)計的教學方案與教學目標的支撐關(guān)系，以下列出了半導體二極管的教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)矩陣如表1所示。對表1做以下幾點說明：

表中所列教學內(nèi)容順序即上課講授順序；

項目實施在實驗室進行，實驗室配備有計算機仿真軟件、面包板、實驗裝置平臺、多媒體等設(shè)備，在實驗室教學，首先直觀上讓學生進入電子技術(shù)的環(huán)境，對學生理論的學習起到視覺引導作用；

本節(jié)課需要的前導知識、二極管基礎(chǔ)知識部分和典型應(yīng)用實例、項目的目標任務(wù)已經(jīng)在課前通過學習通推送精選視頻傳達給學生，同學們進入課堂時已經(jīng)清楚本節(jié)課的目標，并且已經(jīng)大致清楚二極管有單向?qū)щ娦?，但是不知道實際應(yīng)用中利用二極管的單向?qū)щ娦跃唧w可以實現(xiàn)什么功能？含有二極管的電路如何分析？在實際中如何選用二極管？

課程引入和課程教學環(huán)節(jié)的設(shè)置重點圍繞以上三方面，分別設(shè)置了課前自主學習、課前提問、自測題、PPT展示、例題、板書、Multisim或Tina仿真演示、視頻演示、面包板搭建電路、實驗、小組討論、課后Multisim或Tina仿真、課后擴展資料13個教學環(huán)節(jié)；

具體教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)的設(shè)計思路：首先把二極管的知識體系分為五部分。常規(guī)理論部分包括結(jié)構(gòu)、分類、符號，伏安特性和等效電路三項，根據(jù)學生的預(yù)習情況，講課進度比較快，符號、伏安特性、等效電路通過板書或Multisim或Tina再現(xiàn)畫圖過程，加深學生印象。每個仿真過程均配有視頻，方便學生課后復(fù)習。二極管參數(shù)部分直接通過數(shù)據(jù)手冊講解，引入工程實踐選型的知識?；緫?yīng)用電路部分，重點講解整流電路，根據(jù)課堂進度，隨時切入限幅電路、鉗位電路。對于課堂上沒有展示的部分通過課后Multisim或Tina仿真作業(yè)的形式實現(xiàn)；對于特殊二極管部分，重點講解穩(wěn)壓二極管，把穩(wěn)壓原理和穩(wěn)壓電阻的選擇解釋清楚，其他類型的二極管應(yīng)用電路通過課后擴展視頻資料實現(xiàn)。

各教學環(huán)節(jié)對學習目標的支撐情況如表2所示，每一個教學環(huán)節(jié)都是根據(jù)需要達成的教學目標而精細化設(shè)置，沒有冗余，沒有缺項，實現(xiàn)教學環(huán)節(jié)為教學目標服務(wù)，在實踐過程中需要根據(jù)學生的基本情況進行調(diào)整、升級。

3結(jié)論

本文基于OBE理念、BOPPPS教學模式，設(shè)計了一種模擬電子技術(shù)理論課與實驗課深度融合的項目式教學方案。通過精準設(shè)計的項目，讓學成形成系統(tǒng)觀念；對電子元器件參數(shù)、單元電路的講解引入大量工程應(yīng)用實例、數(shù)據(jù)手冊和網(wǎng)絡(luò)分析工具；在理論學習中隨時動手實驗，在實驗中不斷深化理論的學習，實現(xiàn)理論與實踐的迭代學習，初步形成工程思維；在實驗室中開展教學，能增強學生對抽象概念的直觀體驗，把基本電路原理的講解與Multisim仿真和實驗項目及時無縫銜接，對培養(yǎng)學生的系統(tǒng)觀念、工程觀念非常有利。通過實踐教學發(fā)現(xiàn)，該教學模式深受學生喜愛，能最大限度地激發(fā)學生的學習原動力，提高學生的學習興趣，對開發(fā)學生的創(chuàng)造力效果明顯。

基金項目：貴州大學省級本科教學內(nèi)容和課程體系改革項（2021005）。

參考文獻

[1]華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社， 2015.