基于成果导向的电子学实验课程建设与实践

吴建强， 王 猛， 李 琰， 廉玉欣， 刘东梅

(哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

基于成果导向的电子学实验课程建设与实践

吴建强， 王 猛， 李 琰， 廉玉欣， 刘东梅

(哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

在培养拔尖人才的创新实验课程规划与建设过程中，我们引入了成果导向的教育理念，围绕成果目标去设计教学内容，搭建创新实验教学平台，采取全开放的实验教学模式，制定适合于实践教学课程的多维度评价考核体系。多年的教学实践表明，这一创新实验课程对学生工程实践能力、创新能力以及创新意识的培养有很好的促进和提高作用。

TN911成果导向；电子学；创新实验

0 引言

从2012年春季学期开始，我校电工电子实验教学中心(以下简称“中心”)创建了一门面向拔尖学生的创新实验课程——“高级电子学综合实验”。该课程主要面向我校英才学院电类专业的学生和部分其他学院电类专业成绩优异、动手能力强、学有余力且对电子学有浓厚学习兴趣的学生开设，以一种新的实验教学模式对拔尖学生创新能力培养进行探索与实践。

英才学院是我校为对拔尖的本科学生实施“精英教育”而设立的，其秉承“学术型、国际化、高素质、重创新”的培养理念，以培养具有创新能力和国际竞争能力的拔尖人才为办学宗旨，以培养未来的学科学术带头人和重大项目带头人为目标，并力争为拔尖学生的综合素质提高和科学精神培养创造必要条件。英才学院执行独立的培养方案，在为学生打下扎实基础理论、宽厚知识结构的同时，也对学生的实践教学提出了很高的要求。开设的“高级电子学综合实验课程”代替了其他学院电类专业修习的“模拟电子技术实验”和“数字电子技术实验” 两门课程，修完这门课程后，学生除了得到与上述两门课程相同的学分外，同时还获得2个创新课学分。“中心”在“高级电子学综合实验”课程建设中引入了成果导向教育理念，建立了基于成果导向教育思想的一种新的电子学实验课程教学模式，经过几年的教学实践，取得了令人满意的教学效果。

1 成果导向教育思想的内涵及要求

成果导向教育OBE(Outcome Based Education)在美国、英国、加拿大等国家已成为教育改革的主流理念，至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。成果导向教育是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果。这种教育思想的内涵是实现由教师为主体的教向以学生为主体的学的转变，从而推动了相关课程结构、培养模式的发展与改进，培养了学生获取技能能力和创新能力[1,2]。

在基于成果导向教育思想的“高级电子学综合实验”课程学习过程里，作为学生，他们应十分清楚自己的学习目标，即最后的学习成果是什么。

作为教师来讲，应知道学生达到这样的学习目标具有什么重要意义，为了学生获得这样的学习成果，如何进行课程的设计和条件创造，以及如何帮助学生取得这样的学习成果。

最后，还应有能够评估学生是否取得了这样的学习成果的有效方法和手段。

2 课程的成果目标设计

传统的实验教学模式要求学生按专业培养方案完成与某门理论课程内容紧密相关的一系列实验而获得相关的实验体验和技能，从而深化对理论课程内容的理解。这样的实验教学模式对于学生的实践能力和综合素质，以及创新能力的培养显然是不够的[3,4]。

成果导向教育思想，其特点是依据成果目标进行反向设计。成果目标是教学设计的核心，要让学生一开始就有明确的目标和预期表现[5]。

“高级电子学综合实验”课程的成果目标是要求学生在学习“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门理论课程的一年时间内，在实验室完成一项与课程内容相关，且有一定规模和难度的创新研究项目，项目难度要求与全国大学生电子设计大赛水平相当，特别注重实用性和工程性，以是否能参与到大学生创新创业训练计划为标准进行设计。在课程结束时，要通过项目的验收，根据项目完成的情况，评定出该课程的成绩，这就是“高级电子学综合实验”这门课程的结果目标。

学生完成项目的过程，也是一个自主学习的过程。所获得的知识多少和体验深浅，都取决于自身，通过这一过程，学生不仅仅加深了对理论课内容的理解，还能将知识应用于增长实践能力。成果越接近“学生真实学习经验”，学生的印象就越深，成果越注重其实用性，越可能持久存在，这样的成果，印象深，存续性高。这明显不同于一般实验教学的暂短表现，而是能深化到学生的内心，有可能受益终身。

3 课程教学的具体实施措施

“高级电子学综合实验”课程具体实施时，采取了如下保证措施。

1) 导师制

每三个学生组成一个实验项目小组，每个实验项目小组配备一名指导教师。要求学生在指导教师的指导下自主完成项目的立项、方案设计、硬件实现、软件编程以及最终的系统调试等。指导教师定期与学生见面，如有问题，学生也可随时同指导教师联系。在解决项目内容中的复杂问题时，指导教师要注意启发和锻炼学生分析问题、解决问题的能力，引导学生通过自主学习、依靠主动获取知识能力去解决问题，为研究性、探究性学习模式打下良好基础。

2) 项目立项

项目设置要充分考虑到学生学习兴趣和知识结构。为了能让学生获得适合于自已的个性化项目，教师首先要了解此课程的教学对象特点，其次，要保证项目来源的广泛性。经过几年的教学实践，“中心”逐渐总结形成了一套研究型创新实验项目确定机制。主要包括以下几个方面：

(1) 指导教师指定。指导教师以自己所承担的科研项目为基础，辅以多年的科研工作经验，为学生设计开发相关研究型创新实验项目，供学生选择。这种题目可以保证项目的可行性，同时可以做到学生学习内容与实践相结合。

(2) 合作企业提供项目。“中心”在与企业共建联合实验室时，由企业提供实验项目，学生以此进行相关的开发研究，或者由企业确定一些实验项目供学生选择。例如，“中心”与意法半导体公司合作，建立了联合实验室，由其提供当时公司最新开发产品MEMS传感器(如加速度计、陀螺仪、软盘等)以及相关配套开发套件与器件，学生以此为平台确定实验项目，进行相关内容的学习研究。

(3) 其它相关方面来源。对于从其它方面获得的一些项目，在指导教师审核同意后可以作为学生实验项目，但是必须达到一定的难度要求，且具有可行性。

(4) 学生自拟项目，指导教师审核确定。学生根据自己爱好以及知识结构，选择相应的研究型创新实验项目。这样选题可以保证学生获得与自己兴趣一致的内容。为避免学生在选择项目时出现一些不切实际的现象，如项目难度太大、好高骛远，或者太简单、方案不可行等，在学生确定项目之前，必须由指导教师进行审核把关并指导规划，保证项目的可行性和创新性。

3) 实验教学平台建设

成果导向教育是一种打破传统的“以教师为中心”，强调学生主体地位的教学模式，因此应当是一种开放式的教学模式。为此“中心”为这些学生建立了24小时全开放的实验室，学生可以自主选择时间到实验室学习、实践和研究。

为了保障全开放教学模式下实验教学的顺利进行，依托中心建立多年的开放教学管理系统运行经验，设计开发了一套适合此课程特点的全开放管理系统。该系统主要包括门禁系统、实验平台电源管理系统、视频监控系统、学生在实验室学习时间的统计管理系统等。

在这个全开放管理系统的框架下，学生可以自主的进出实验室，自由的选择实验平台进行相应的实践项目，同时系统还记录了学生在实验室的学习情况。这既方便学生在实验室开展实验项目，又使得学生在实验室的实践活动具有可追溯性。

经过多年的实践教学积累，我们建立了一套全开放实验室教学管理和考核制度。主要包括：《“高级电子学综合实验”课程学生选拔制度》、《“高级电子学综合实验”教学管理规定》、《“高级电子学综合实验”考核细则》、《学生创新实验室管理制度》等。

全开放实验室共有57个实验台，每个实验台上配备了必需的实验设备和测量仪表。如：示波器、信号源、线性直流电源、焊台、实验箱、可编程直流电源、频谱分析仪等。另外，还有各类开发学习套件，如德州仪器公司的Tiva Cortex-M4实验套件、MSP430数字实验箱，意法半导体公司的iNEMO学习套件，XILINX的BASYS2学习套件等，这些仪器仪表和学习套件，保证了学生可完成的创新实验项目的广泛性和复杂度，更好地满足了学生不同的学习兴趣和需要。

为了保证学生在进入实验室学习时，能够在最短的时间内掌握实验室仪器仪表以及学习套件使用方法等共性教学内容，“中心”建设了大量的数字化信息资源，对全开放实验室所有学生要用到的仪器仪表以及主要学习套件，都录制了相应的学习视频课件，学生可以通过网络、实验室播放设备，在需要的时候，随时观看学习使用。

4) 定期的学术交流

“中心”定期组织学生进行学术交流，共享学习经验和心得体会，拓展学生学习视野，相互启发、相互促进。交流方式包括三个层面，即教师与学生之间交流，实验项目组之间交流，实验项目组内交流。

指导教师与学生交流，可以对一些共性基础知识点进行阐述，帮助学生厘清知识架构，便于学生系统化学习了解相关内容。

实验项目组之间交流，主要以学生在一段时间内的学习成果为内容，以专题报告研讨会(seminar)形式，对各实验项目进程中的某一个知识点进行分享交流。由于每个小组都有一个实验项目，所采用的方案、策略、模块、器件以及调试过程等实现方法上都有所差异，小组之间的相互交流可以实现学习成果的共享，拓展学生学习视野，相互学习，相互促进，同时锻炼学生总结归纳和表述能力。

实验项目组内交流，便于同组学生在同一个成果目标下，发挥各自特长，同心协力完成研究型创新实验项目，培养学生团队协作精神。

5) 成果考评

课程建立了以成果考核为主、以过程考核为辅的多维度考核评价体系。成果考核是根据最后取得的目标成果，以及按照反向设计原则设计的课程环节，对各环节的阶段成果进行评价的综合。过程考核可以避免考核结果的片面性，亦可最大限度避免学生因学习惰性等原因而产生无结果可考核的现象发生。依托“中心”开放管理系统可以实时统计学生在实验室的学习情况。在一年的实验项目实施过程中，“中心”会组织5次集中答辩指导学习，包括开题答辩、中期答辩、结题答辩以及春季和秋季学期期末答辩。每次答辩，中心邀请相关专家组成答辩小组，对实验项目的进展情况进行点评，学生在与答辩组教师交流的过程中，发现项目存在的问题，对项目后续进展进行合理规划，保障实验项目的顺利完成。两个月一次的集中答辩交流，可以督促学生总结阶段性的学习内容，合理安排项目进度，避免由于惰性而耽误创新项目进程。每次答辩成绩都纳入过程考核成绩，再结合学生实验项目完成情况给出一个最终的合理的考核结果，以保证考核的科学性与合理性。

为了保障考核的权威性和全面性，“中心”在每学期末考核阶段，邀请相关专家和指导教师组成答辩小组对学生实验项目进行点评考核，以做出科学合理的评价，并形成学生课程的最终成绩。

4 结语

“中心”对面向拔尖学生培养的创新实验课程“高级电子学综合实验”经过多年的建设与实践，把成果导向教育思想引入到该课程具体实践教学过程中，围绕课程成果目标去设计相应的实践课程教学内容，搭建了能够支撑此课程的全开放实验教学平台，采用结合实际教学现状完善评价考核方式，建立了以成果考核为主、以过程考核为辅的多维度考核评价体系。每年课程结束后，学生纷纷反映通过对该课程的学习，取得相当大的收获，尤其在综合能力、综合素质以及创新精神方面得到了极大的提高，其教学效果远远超过传统模式的实验课程。自2012年课程创建以来，每年大约有100名左右的学生进行该课程的学习。经过该课程学习的学生，在大学生创新创业训练计划项目中立项170余项，其中国家级项目60余项，近30个项目获得校优秀奖。在后续的学习过程中，他们中的7人次获国家级竞赛项目一等奖，20余人次获省级竞赛项目一等奖。与一般实验课程教学模式相比，此实验教学模式取得的教学效果是非常令人瞩目的。多年教学实践证明，该课程对学生在自主学习、主动学习和主动获取知识的能力方面有很好的促进作用，培养了学生工程实践能力、创新能力和创新意识。

[1] 申天恩，斯蒂文·洛克. 论成果导向的教育理念[J]. 江苏：高校教育管理，2016.9

[2] 周红坊，朱正伟. 工程教育认证的发展与创新及其对我国工程教育的启示[J]. 北京：中国大学教学，2017.1

[3] 严薇，袁云松. 大学生实践创新能力培养的探索与实践[J]. 北京：中国大学教学，2012.9

[4] 何伟，张玲，胡小平. 电子技术实验教学改革与实践[J]. 上海：实验室研究与探索，2012.7

[5] 李志义. 成果导向的教学设计[J]. 北京：中国大学教学，2015.03

The Construction and Practice of the Electronic Experimental Course Based on Outcome Based Education

WU Jian-qiang, WANG Meng, LI Yan, LIAN Yu-xin, LIU Dong-mei

(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HaerbinInstituteofTechnology，Haerbin150001China)

An innovative experiment course for the cultivating talents is created. The idea of Outcome based education is adopted in the course planning and construction. It discussed how to design the experiment content, construct the experimental platform and take the open experiment teaching mode by the outcome goal. Finally, a multidimensional course evaluation system for the practical teaching is discussed. It showed that this innovative experiment course had better promotion and improvement for the students′ engineering practice ability, innovation ability and innovation consciousness.

outcome based education; electronics; innovative experiment

2017-06-20;

2017-08-04

面向拔尖人才教养的“电子技术实验创新研修课”的建设与实践，(编号：JG2014010714)

吴建强(1955-)，男，教授，主要从事电工电子教学和科研工作，E-mail:wjq@hit.edu.cn

A

1008-0686(2017)04-0120-04