基于OBE模式的数字电路实验教学的探讨

郑兆兆

(燕山大学　电气工程学院，河北　秦皇岛)



基于OBE模式的数字电路实验教学的探讨

郑兆兆

(燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛)

该文在工程教育认证背景下，将OBE教学模式引入到数字电路实验教学中。以学生为中心设计实验内容，以学生学习效果为导向制定实验教学目标和实验考核方式，实行“课堂教学+虚拟仿真+实验教学”的立体化教学，持续教学改进，提高了学生自主学习能力、创新能力和工程实践能力。

OBE模式；数字电路； 实验教学；持续改进

数字电子技术课程是高等工科院校电气信息类专业主要的技术基础课，它为学生毕业后从事专业技术工作和科学研究奠定了必要的基础。作为其重要组成部分的数字电路实验一方面可以帮助学生巩固所学理论知识，另一方面可以锻炼学生的动手能力及解决工程问题的能力[1]。因此，各高等院校相继通过更新实验教学内容、引入EDA教学手段、改革考核方式等措施对数字电路实验教学进行多次探索，取得了一定的成绩[1-4]。但仍存在一些问题，如部分学生跟不上进度，实验积极性不高；强调“教”而非“学”，学生过分依赖老师，实验过程过于教条化；缺少目的性，学生创新能力不高等。

燕山大学电子实验中心是国家级实验教学中心，承担电气学院、信息学院所有专业的数字电路实验教学。在工程教育认证背景下，以自动化专业、电子信息专业学生为实施对象，将OBE教学模式引入到数字电路实验教学中。以学生为中心设计实验内容，以学生学习效果为导向制定实验教学目标和实验考核方式，实行“课堂教学+虚拟仿真+实验教学”的立体化教学，持续教学改进，提高了学生自主学习能力、创新能力和工程实践能力。

1　OBE教学模式

OBE(outcome-basededucation)是一种基于学习成果的新型教育模式，又称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。OBE强调如下4个问题：我们想让学生取得的学习成果是什么？为什么要让学生取得这样的学习成果？如何有效地帮助学生取得这些学习成果？如何知道学生已经取得了这些学习成果[5]？4个问题的核心理念是“以学生为中心”“成果导向”“持续改进”[6-8]。

OBE教育理念于1981年由Spady等人提出，很快得到了人们的重视与认可，并成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。美国工程教育认证协会(A-BET)全面接受了OBE的理念，并将其贯穿于工程教育认证标准的始终。2013年6月，我国成为《华盛顿协议》的第21个预备会员国，工程教育认证工作开始在全国推进，因此以OBE教育理念引导数字电路实验教学改革，具有现实意义。

2　基于OBE的数字电路实验教学改革

以OBE核心教育理念“以学生为中心”“成果导向”“持续改进”为指导思想，从实验教学目标、实验内容、实验教学方法、实验考核方式、评价反馈体系等方面对数字电路实验进行改革。

2.1制定清晰、可行的实验教学目标

根据自动化专业和电子信息专业学生的培养目标和毕业要求，参照数字电子技术课程教学大纲，制定数字电路实验教学目标。通过实验使学生熟悉数字电路学习机的使用方法，掌握门电路逻辑电路测试方法，了解TTL器件的使用特点，掌握中小规模芯片实现各种综合逻辑电路的方法，掌握边沿JKFF的功能、动作特点，以及用边沿JKFF设计同步时序电路的方法，熟悉集成计数器的逻辑功能和各控制端的作用及集成计数器的级联扩展，综合运用数字电路基本知识独立设计一个较复杂的设计题目并进行调试，使学生对基本数字电路具备初步分析、运用、设计的能力，具有分析检查与排除故障、解决和处理实验结果的能力，为后续学习打下良好的基础。

2.2调整实验教学内容

数字电路实验有2学时门电路验证实验、6学时组合逻辑、时序逻辑电路设计实验、4学时综合性实验。依据实验教学目标，满足对学生专业基础知识和工程能力培养的需要，调整实验教学内容，做到以学生为本体和中心。具体实施过程为：从2012级学生中征集设计构思，鼓励他们提出趣味性强、贴近专业的设计题目，再由实验教师讨论确定后加入到2013级实验内容中，然后结合2013级学生的实验效果调整14级学生的实验内容。实施教改以来，我们编制了《数字电子技术实验指导书(教改版)》，陆续增加了A项权倾表决器、数字判断电路、篮球投篮计时电路等设计题目，丰富了实验教学内容，加大了学生参与实验的力度，充分调动了学生的实验积极性。

2.3更新实验教学模式

在教学模式上，我们通过“课堂教学+虚拟仿真+实验教学”的立体化教学，以保证达到预期实验教学目标。1)课堂教学：在课堂上讲授理论知识的同时有针对性地讲解一些实验所涉及的理论基础，安排与应用、实验相关的习题或思考题，引导学生把理论与实际结合起来。2)虚拟仿真：将Multisim、Labview等EDA软件引入到数字电路实验教学中，学生设计完电路后先在计算机上进行虚拟仿真。一方面可以验证设计电路的正确性；另一方面可以看到仿真结果及仿真过程中出现的各种问题。3)实验教学：实验教学全过程以学生的实际操作为主体，学生利用数字实验箱、集成芯片和导线搭建并调试数字电路，实验教师做好“参谋长”，引导学生树立工程意识，提高学生的实践动手能力。

2.4完善实验考核方式

2.5构建评价反馈机制，持续教学改进

OBE教育模式关注的是学生在毕业时或毕业后一段时间(一般为3～5年)应取得的学习成果。为了确保实验教学目标的达成，我们构建了评价反馈机制。期末与理论课教师沟通，讨论学生的实验情况及效果，关注学生的成绩及知识掌握情况。通过与学生代表座谈，了解学生的实验教学效果，倾听学生的意见和建议。关注后续相关课程EDA课程设计、单片机原理等，了解学生对相关数字电路知识及实践动手能力的需求。鼓励学生广泛参与科技活动，为学生申报大学生科技创新项目提供良好的实践环境。依据上述反馈信息，动态调整实验教学内容、实验教学模式及实验考核方式，持续教学改进。

3　结束语

在OBE教育理念的指导下，坚持以学生为中心，以学生学习效果为导向，以持续教学改进为动力进行数字电路实验教学改革，加深了学生对理论知识的理解，提高了学生的自主学习能力，锻炼了学生在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养了学生的创新能力和工程实践能力。近三年学生申报大学生创新项目30多项，获得全国大学生电子设计竞赛一等奖、二等奖各一项。2014年自动化专业顺利通过了专业认证。2016年电子信息专业接受《华盛顿协议》专家考察，为中国成为《华盛顿协议》正式成员贡献了自己的一份力量。今后，我们将总结经验，陆续在其他专业有序开展实验教学改革，为学校专业认证工作添砖加瓦。

[1]郑兆兆，高静．《数字电子技术》实验教学改革探讨[J]．实验科学与技术，2013，11(2)：103-106．

[2]苏玉萍．《数字电子技术》实验教学改革探析[J]．实验科学与技术，2013，11(3)：81-83．

[3]郑兆兆，高静，李建霞．将Multisim引入数字电路实验教学探讨[J]．教学研究，2014，37(2)：86-88．

[4]潘晓苹，但果，陈昕，等．基于CDIO理念的数字电路实验教学改革[J]．实验室研究与探索，2013，32(8)：400-402．

[5]李志义，朱泓，刘志军，等．用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J]．高等工程教育研究，2014(2)：29-34，70．

[6]赵春霞，周静，刘曰利．工程教育认证导向材料物理专业实验教学探索[J]．实验科学与技术，2015，13(3)：79-81，90．

[7]林志萍，郑建盛．OBE模式在医学统计学实验教学改革中的应用[J]．基础医学教育，2015，17(8)：713-714．

[8]卿大咏，刘莹．基于OBE模式下的《化工原理实验》教学的探索与实践[J]．广州化工，2015，43(15)：237-239．

Discussion on the Experiment Teaching of Digital Circuit Based on OBE Mode

ZHENG Zhaozhao

(SchoolofElectricalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)

Underthebackgroundofengineeringeducationaccreditation，theOBEteachingmodeisintroducedintothedigitalcircuitexperimentteaching.Wetakethestudentasthecentraldesignexperimentcontent，takethelearningeffectastheguidancetoregulateexperimentteachinggoalandevaluationmodeofexperiment，andimplementthree-dimensionalteachingof“theclassroominstruction+virtualsimulation+experimentteaching”.Throughcontinuesimprovingteaching，independentlearningcapability，innovativeabilityandengineeringpracticeabilityofstudentsareenhanced.

OBEmode；digitalcircuit；experimentalteaching；sustainingimprovement

2014-06-29；修改日期: 2014-08-19

郑兆兆(1981-)，女，硕士，实验师，主要从事EDA实验教学和数字电路实验教学。

G642.423

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.053