基于OBE理念的“高頻電子技術(shù)”課程教學(xué)改革研究

摘 要：工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，對我國工程教育水平的提升及工程教育的國際化進(jìn)程的促進(jìn)具有深遠(yuǎn)影響。本研究聚焦大連交通大學(xué)“高頻電子技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀，旨在探討如何將學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)的工程認(rèn)證理念整合進(jìn)專業(yè)課程教學(xué)中，以實現(xiàn)教學(xué)理念與實踐的有效融合。本文從課程目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)模式創(chuàng)新及多元化考核機制三個核心環(huán)節(jié)展開系統(tǒng)改革，實施基于成果導(dǎo)向教育（OBE）理念的高頻課程教學(xué)改進(jìn)措施，有效提升了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：OBE；高頻電子技術(shù)；教學(xué)改革

Abstract：Professional accreditation in engineering education is an internationally recognized quality assurance framework that significantly influences the enhancement of engineering education standards in China and the advancement of its internationalization.This research delves into the current state of highfrequency electronics technology courses at our institution，with the objective of integrating studentcentered，outcomeoriented，and continuous improvement principles of engineering accreditation into the professional curriculum to achieve a harmonious blend of educational philosophy and practical application.The paper undertakes systematic reforms in three critical areas：course objective establishment，teaching methodology innovation，and the development of a diversified assessment mechanism.By implementing highfrequency（HF）course teaching improvements based on the OutcomeBased Education（OBE）concept，this study effectively enhances students' practical skills and innovative thinking capabilities.

Keywords：OBE；high frequency electronic technology；teaching reforms

2016年中國正式加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著工程教育質(zhì)量獲得國際認(rèn)可［1］。截至2023年底，全國已有2395個專業(yè)通過工程教育認(rèn)證，其教學(xué)質(zhì)量獲行業(yè)高度認(rèn)可。2024年中國工程教育認(rèn)證協(xié)會修訂標(biāo)準(zhǔn)，重點強化對接新質(zhì)生產(chǎn)力培養(yǎng)需求、融合UNSDGs可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、落實IEA《畢業(yè)生要求與職業(yè)能力框架》（GAPC 2021）三方面。筆者所在的大連交通大學(xué)通信工程專業(yè)作為2022年通過認(rèn)證的實踐案例，基于成果導(dǎo)向（Outcomes Based Education，OBE）教育理念構(gòu)建“學(xué)生中心—產(chǎn)出導(dǎo)向—持續(xù)改進(jìn)”三位一體培養(yǎng)體系，深入探索符合OBE理念的課程改革，對提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量意義重大［2］。

“高頻電子技術(shù)”是大連交通大學(xué)通信工程和電子信息工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，以“高等數(shù)學(xué)”“信號與系統(tǒng)”“電路原理”“模擬電子技術(shù)”等課程為基礎(chǔ)，具有很強的理論性和實踐性，在通信和電子信息工程人才培養(yǎng)課程體系中起著承上啟下的作用［3］。本課程著眼于學(xué)科發(fā)展和現(xiàn)代技術(shù)裝備實際，要求學(xué)生從理論上掌握無線通信系統(tǒng)中高頻、射頻段通信的基本概念和理論，理解無線通信基本思想；掌握典型單元電路原理分析、關(guān)鍵參數(shù)計算和設(shè)計方法；從技術(shù)上具備基本儀器設(shè)備的使用、安裝調(diào)試及解決復(fù)雜問題的能力。對“高頻電子技術(shù)”這種同時具備理論性和實踐性的課程，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)成效的同時提升課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才是一個值得思索的問題［4］。

1 “高頻電子技術(shù)”課程現(xiàn)狀與存在問題

1.1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

“高頻電子技術(shù)”課程在第五學(xué)期開設(shè)，總學(xué)時64（理論48+實驗16），聚焦無線電通信系統(tǒng)高頻電路的功能原理與架構(gòu)設(shè)計［5］。課程具有理論抽象性強、數(shù)學(xué)建模復(fù)雜、知識關(guān)聯(lián)度低等特點，學(xué)生普遍反映“抽象、零散、難掌握”，難以構(gòu)建系統(tǒng)化知識框架與工程實踐能力。現(xiàn)有教學(xué)模式存在雙重困境：其一，理論教學(xué)偏重公式推導(dǎo)，缺乏具象化案例引導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣與自主性不足；其二，實驗環(huán)節(jié)停留在理論驗證層面，缺乏創(chuàng)新性設(shè)計任務(wù)，制約工程思維培養(yǎng)。現(xiàn)行考核體系以終結(jié)性理論測試為主，缺乏對工程能力的過程性評價，與OBE要求的“評價—反饋—改進(jìn)”閉環(huán)機制存在顯著差距。

1.2 存在問題反思

筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊基于OBE理念進(jìn)行教學(xué)反思發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)課程體系未能實現(xiàn)工程認(rèn)證要求的“成果導(dǎo)向”轉(zhuǎn)型。改革需重構(gòu)“理論認(rèn)知—工程實踐—創(chuàng)新設(shè)計”三位一體的教學(xué)目標(biāo)，通過模塊化重組課程內(nèi)容、構(gòu)建階梯式實踐項目、實施多元化過程評價，形成以工程能力達(dá)成為核心的閉環(huán)反饋機制，切實提升學(xué)生復(fù)雜電路系統(tǒng)設(shè)計與問題解決能力。

2 基于OBE的高頻課程改革內(nèi)容及實施方案

2.1 緊扣畢業(yè)要求，制定以成果導(dǎo)向的課程目標(biāo)

“高頻電子技術(shù)”作為電子通信類本科生開設(shè)的專業(yè)核心課，其課程目標(biāo)要真正發(fā)揮“制導(dǎo)”作用，須與畢業(yè)要求統(tǒng)一協(xié)調(diào)、逐層細(xì)化和畢業(yè)要求指標(biāo)點中“問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究”一脈相承，既體現(xiàn)以學(xué)生能力提升為核心的成果產(chǎn)出導(dǎo)向，又作為優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、建構(gòu)考核評價的邏輯鏈條。課程教學(xué)團(tuán)隊根據(jù)OBE理念將畢業(yè)要求指標(biāo)點中的“問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究”與課程目標(biāo)對照，將課程目標(biāo)細(xì)化為4個，課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的支撐關(guān)系如表1所示。

工程知識學(xué)習(xí)目標(biāo)1：識別構(gòu)成通信系統(tǒng)各部分高頻電路的組成、特點、性能指標(biāo)，歸納高頻電路基礎(chǔ)概念、基本原理、基本方法；通過查閱文獻(xiàn)使學(xué)生了解重要新技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢。

電路分析技能目標(biāo)2：掌握非線性電路的近似分析方法、線性時變電路分析方法、調(diào)制與解調(diào)方法，具備對實際工程問題和應(yīng)用對象進(jìn)行電路方案選擇、分析與應(yīng)用的專業(yè)素質(zhì)。

綜合應(yīng)用能力目標(biāo)3：理解高頻功能電路的設(shè)計方法，合理選擇高頻電路元件參數(shù)，能初步設(shè)計各功能電路，會用實驗儀器觀察實驗現(xiàn)象，能測量、調(diào)試電路，提升高頻電路性能指標(biāo)，具備實驗方案、軟硬件模塊的初步設(shè)計開發(fā)能力。

課程思政價值目標(biāo)4：引導(dǎo)學(xué)生形成正確的道德觀和職業(yè)操守，養(yǎng)成科學(xué)研究及勇于開拓的人文精神，具有自我完善及可持續(xù)發(fā)展的能力。

2.2 依據(jù)課程目標(biāo)優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建模塊化知識體系

基于OBE理念，課程內(nèi)容的安排要與課程目標(biāo)和畢業(yè)要求相互支撐，強化高頻電路與通信系統(tǒng)的聯(lián)系。依據(jù)課程大綱，將通信系統(tǒng)各單元電路的功能、結(jié)構(gòu)、指標(biāo)等分散知識點轉(zhuǎn)化為通信系統(tǒng)過程體系。以“模塊化”搭建為基礎(chǔ)，將教學(xué)內(nèi)容劃分為五個模塊。模塊一：概述；模塊二：高頻信號發(fā)生器；模塊三：調(diào)諧與放大電路；模塊四：調(diào)制與解調(diào)電路；模塊五：噪聲與控制電路。各模塊即關(guān)聯(lián)又獨立，理論講解之余，將工程實際電路整合到具體模塊，啟發(fā)學(xué)生思考模塊知識的共性，對比模塊知識的不同，將分散知識點歸納為獨立學(xué)習(xí)的模塊，最終將模塊整合為完整的知識體系，有利于學(xué)生把握知識點與課程目標(biāo)達(dá)成度間的對應(yīng)關(guān)系。

由于課程目標(biāo)主要反映學(xué)生的能力要求，需構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。為此充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺對高頻電子技術(shù)的教學(xué)模式進(jìn)行改革。采用傳統(tǒng)課堂與超星學(xué)習(xí)通、雨課堂相結(jié)合的線上線下混合式教學(xué)模式，利用學(xué)習(xí)通平臺建立高頻電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程，積極參加遼寧省跨校修讀學(xué)分學(xué)習(xí)平臺，選擇遼寧科技大學(xué)的遼寧省線上一流課程“高頻電子線路”，為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供對應(yīng)水平的教學(xué)資源。具體方式如下。

（1）課前：雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)單，學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成跨校修讀課程的視頻學(xué)習(xí)任務(wù)。設(shè)置問題調(diào)研，及時掌握學(xué)情。

（2）課中：以學(xué)生為中心，問題導(dǎo)向式教學(xué)，配合學(xué)習(xí)通的選人、搶答、隨堂練習(xí)和主題討論等功能，促進(jìn)師生間的互動與反饋。

（3）課后：完成作業(yè)、拓展學(xué)習(xí)等任務(wù)。通過在線平臺的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，課堂互動數(shù)據(jù)，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)設(shè)計。通過組織學(xué)生課前、課中、課后階段性的學(xué)習(xí)，釋放教師課上理論教學(xué)時間，延展學(xué)生的學(xué)習(xí)時間和空間，通過豐富的課堂組織形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.3 實施“三位一體”的模塊化實驗教學(xué)

基于OBE理念，課程圍繞“產(chǎn)出導(dǎo)向”設(shè)計和實施，堅持理論聯(lián)系工程實際的教學(xué)理念，基于“模塊化”知識體系，設(shè)置驗證、綜合設(shè)計、研究創(chuàng)新的“三位一體”實驗教學(xué)體系，精選基礎(chǔ)驗證型實驗內(nèi)容，緊跟學(xué)科、專業(yè)發(fā)展步伐，設(shè)計綜合設(shè)計和創(chuàng)新實驗內(nèi)容。將實驗內(nèi)容與大學(xué)生創(chuàng)新項目及電子競賽緊密結(jié)合起來，充分體現(xiàn)綜合設(shè)計型實驗和研究創(chuàng)新型實驗的探索性和創(chuàng)造性。在實驗教學(xué)中學(xué)生必須掌握電子系統(tǒng)的核心技術(shù)，理論聯(lián)系實際，具有科學(xué)的思維和工程意識才能完成實驗，在實驗教學(xué)過程中起到引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和勇于創(chuàng)新的作用。

根據(jù)“三位一體”實驗教學(xué)體系的需要，在第一次驗證型實驗中，教師作為主體，進(jìn)行系統(tǒng)的講解、演示，余下的實驗把主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生獨立完成。綜合設(shè)計型實驗和研究創(chuàng)新型實驗則將主動權(quán)交給學(xué)生，在實驗過程中針對某一實驗內(nèi)容，鼓勵學(xué)生獨立制訂能夠完成實驗要求的方案。學(xué)生需要獨立查閱資料，擬訂實驗方案，設(shè)計實驗過程，分析實驗結(jié)果，提交科研論文形式的實驗報告。教師在此過程中起引導(dǎo)、激勵作用，在實驗原理理解、實驗方案可行性分析和實驗結(jié)果分析等方面對學(xué)生起指導(dǎo)作用。在保障必做實驗完成的前提下，對研究創(chuàng)新型實驗進(jìn)行設(shè)計，不僅局限在專業(yè)課程，結(jié)合歷年電子競賽題目和創(chuàng)新項目，鼓勵學(xué)生發(fā)掘合適的課題進(jìn)行制作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，從而提高創(chuàng)新能力。以通信系統(tǒng)中發(fā)送/接收機組成模塊為例，將調(diào)頻發(fā)送接收設(shè)備的實物制作作為專題設(shè)計項目引入實驗教學(xué)，對應(yīng)理論內(nèi)容要求學(xué)生的實物制作進(jìn)度與理論課相一致，實時檢驗功能模塊的性能指標(biāo)。實物驗收時對存在的問題引入討論型習(xí)題課中，組織小組討論，讓學(xué)生自己提出解決方案并實施，促使學(xué)生參與到教學(xué)過程中。

引入ADS、Multisim等仿真軟件［67］，對每個實驗進(jìn)行仿真，并編入實驗教材。開發(fā)實驗多媒體教學(xué)課件，將多媒體的優(yōu)勢充分應(yīng)用到實驗教學(xué)中。通過仿真軟件的引入，在虛擬實驗環(huán)境下，學(xué)生可充分發(fā)揮想象力，大膽設(shè)計，勇于嘗試。教師對操作虛擬實驗軟件中出現(xiàn)的問題、學(xué)生需要掌握的知識點、基本技能等進(jìn)行講解和指導(dǎo)。

2.4 基于教學(xué)設(shè)計，建立反映學(xué)習(xí)效果的多元化考核方法

OBE成果導(dǎo)向教育下，課程目標(biāo)所對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和其支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點均不同，建立多元化考核方法有助于對學(xué)習(xí)效果展開實時、全過程、系統(tǒng)化、多次數(shù)的全面評價，具體包括平時成績、習(xí)題作業(yè)、項目研究、實驗環(huán)節(jié)、期末考試等。區(qū)別以往的“終結(jié)性評價”，面向產(chǎn)出的多元化考核以考核學(xué)生核心知識掌握程度、應(yīng)用能力和素質(zhì)培養(yǎng)方面取得的學(xué)習(xí)效果是否與預(yù)期目標(biāo)匹配為重點，并將學(xué)習(xí)過程及時反饋給教師，以改革和完善課程目標(biāo)達(dá)成途徑，使基于OBE理念的高頻課程教學(xué)成為閉環(huán)并向好的方向收斂。

2.4.1 理論課考核

對理論課程形成“平時成績+項目研究+期末考試”的考核體系。平時成績能體現(xiàn)一個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，在教學(xué)過程中認(rèn)真記錄學(xué)生的表現(xiàn)情況，隨時找扣分較多的學(xué)生談心，督促其認(rèn)真學(xué)習(xí)，幫其分析表現(xiàn)不佳的原因，用平時成績這個工具來敦促學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度。項目研究根據(jù)不同章節(jié)的教學(xué)要求，運用提問、討論、小論文等方式獲取學(xué)生對本課程知識的信息反饋。期末考試注重基本知識、基本技能掌握情況及綜合應(yīng)用能力的考核，減少驗證性、記憶性考試內(nèi)容。理論考核各項評價組成見表2所示。

2.4.2 實驗課考核

在高頻實驗教學(xué)引入了虛擬仿真軟件，考核內(nèi)容包括基本操作技能、實驗方案設(shè)計、實驗報告、實驗結(jié)果和答辯等。依據(jù)考核標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的操作能力、實驗結(jié)果和答辯情況進(jìn)行評定，尤其注重學(xué)生對實驗結(jié)果的分析及答辯中理論聯(lián)系實際的能力。實驗部分考核評價組成見表3所示。

結(jié)語

“高頻電子技術(shù)”作為通信和電子信息類的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個專業(yè)教學(xué)體系中起著承上啟下的作用。本文基于OBE理念，以學(xué)生為中心，圍繞“成果導(dǎo)向”原則，重構(gòu)“高頻電子技術(shù)”課程目標(biāo)，深究課程教學(xué)內(nèi)容，關(guān)注功能電路這條主線，實現(xiàn)課程內(nèi)容設(shè)計模塊化，建立多元化考核方式，突出持續(xù)改進(jìn)。在本校通信工程和電子信息兩個專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中提升了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，具有一定的實際應(yīng)用價值和推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會秘書處.工程教育認(rèn)證工作指南（2023版）［Z］.北京：中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會，2023.

［2］何小蓮，覃光鋒，黃偉銘，等.工程認(rèn)證背景下“高頻電子線路”課程改革探析［J］.科技風(fēng)，2024（05）：139141.

［3］孫會楠，李聞，劉繼萍，等.基于OBE理念的高頻電子線路課程改革與實踐，中國現(xiàn)代教育裝備，2022（05）：119122.

［4］付衛(wèi)紅，劉乃安，李想，等.高頻電路實驗教學(xué)和考核評價方式探討［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2024，46（02）：221225.

［5］陽昌漢.高頻電子線路［M］.2版.北京：高等教育出版社，2022.

［6］宋智，盛虎.基于ADS仿真的高頻電路實驗教學(xué)研究［J］.工業(yè)和信息化教育，2019（10）：6973.

［7］宋智，薛嚴(yán)冰，許麗群，等.基于Multisim的高頻電路實驗教學(xué)研究［J］.實驗室科學(xué)，2016，19（04）：2831.

項目資助：2023年大連交通大學(xué)教學(xué)改革項目：基于OBE理念的《高頻電子技術(shù)》教學(xué)改革與實踐；2022年遼寧省虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程（項目編號：1292、1295）；2019年第二批教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（項目編號：201902270006）

作者簡介：宋智（1978— ），女，漢族，遼寧鞍山人，博士研究生，副教授，研究方向：智能天線與傳感器設(shè)計；董寶玉（1976— ），男，漢族，遼寧岫巖人，博士研究生，副教授，研究方向：圖像處理的深度融合；陳少華（1979— ），男，漢族，江西南昌人，博士研究生，教授，研究方向：智能機器人控制、無線通信技術(shù)、軌道交通信號與控制技術(shù)；盛虎（1978— ），男，漢族，內(nèi)蒙古赤峰人，博士研究生，教授，研究方向：信號與信息處理、現(xiàn)代通信技術(shù)。