基于OBE的模拟电子技术“专创融合”课程教学改革

王蕾，马壮，葛超，伦志新，宋晓英

（1.唐山学院，河北唐山 063000；2.华北理工大学，河北唐山 063210）

在科技革命和产业改革的大背景下，社会对科技创新人才的需求 增加[1]。我校为河北省地方型重点本科院校，自国务院印发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》以来，一直坚持专业教育与创新创业教育融合教学，积极为本地区及周边地区培养输送高质量实践创新人才。

模拟电子技术课程是电子信息工程专业在电子技术方面入门性质的专业核心课，主要研究模拟弱信号的放大、处理问题，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、电源稳压电路，是一门实践性很强的课程[2]。传统教学一般存在两个方面的问题。首先，传统教学中专业教育和创新创业教育脱节。传统模拟电子技术基础课程的专业教学内容以基础概念、电路原理和基础理论实验验证为主，而创新创业教育注重精神和素质教育，一般以单独课程存在。其次，传统教育模式以教师为主体，对学生创新思维引导和创新能力的培养不足。传统教育模式中教师“教”的比重大于学生“学”的比重，忽视了对学生实践动手能力、解决工程实际问题能力的培养[3-4]。

OBE理论强调学习成效（Outcomes-based Education），是一种基于构建的学习过程，关注学生在知识、能力素质的收获[5]。创新创业教育是一种教育模式和理念，注重培养学生发现、探究、解决问题的能力[6]。创新创业教育融入专业教育（以下简称“专创融合”）的改革本质是在进行专业教学的同时，引导学生通过实践训练方式培养创新思维和创新意识，寻找发现问题、解决问题的方法和途径，激发科研热情[7]。模拟电子技术课程教学采用基于OBE的“专创融合”教学模式，紧密围绕以“学生为中心”，以教师为主导，将创新思维、创业意识培养融入专业能力培养中，体现出对学生多元化的培养，满足社会对综合创新人才的需求[8-9]。

1 基于OBE的“专创融合”教学改革

1.1 教学目标

经过企业调研，教研团队从电子行业发展需求出发，根据“专创融合”培养目标、毕业要求，采用OBE预期学习成果产出式理念，制定了电子信息工程专业模拟电子技术教学目标，在教学目标中体现“专创融合”的能力培养目标。课程目标主要包括以下3点：

（1）知识技能目标。通过课程学习能够掌握半导体基础知识，以及放大电路、信号发生转换电路、电源的分析方法与计算。掌握定性分析电路方法，定量计算选择参数；熟练操作虚拟仿真软件；掌握常用仪表的测量使用方法。

（2）过程与方法目标。通过课程学习、讨论、交流掌握电路分析、设计方法，并能通过相关文献查询针对实际问题设计出可行方案，用于解决复杂电路问题，培养创新思维和创新意识。

（3）情感态度与价值观目标。认同模拟电子技术在专业科学中的地位；培养专业归属感，激发学习兴趣；培养求真、求实和创新的科学态度；在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色；具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和发展的能力。

1.2 教学内容

教学内容分为基础层、中间层、综合应用层和创新层。在教学过程中，教师在每个层次起的作用不同，在基础层，教师主要引导学生发挥自主学习能力，学生通过网络学习平台、仿真软件、微课等学习渠道掌握基础知识概念；在中间层，教师总结梳理知识点，鼓励学生利用仿真软件验证原理正确性，建立逻辑思维模型，培养学生独立思考和总结归纳的能力；在综合应用层，教师指导学生利用基础知识搭建复杂电路，并通过实物制作锻炼学生的电路分析设计能力和动手实践能力；在创新层，教师指导具有创新意识的学生积极加入创新训练团队或科研团队，通过完成创新创业竞赛项目或实际科研项目的形式提升创新思维，培养团队协作能力和科研素质。教师在授课中起到引导者作用，根据学习成效的要求来对每个教学环节进行精心设计。教学内容设计如图1所示。

图1 教学内容

2 基于OBE的“专创融合”教学设计与实施

2.1 教学设计

本文以课程第九章“直流稳压电源”模块为例进行教学设计说明。该设计从知识、能力和素养三个维度确定预期学习成果，建立立体化的融合的教学模式。选择具有代表性的直流可调稳压电源为综合设计性实验案例，是因为该模块内容与实际应用密切相关，具有一定的新颖性和产出价值，同时也具有一定的拓展性，选题符合教学要求。直流可调稳压电源教学设计如表1所示。根据教学大纲的要求，该综合创新实验项目涉及绪论、第一章半导体器件、第九章稳压模块等章节内容。通过实际任务需求激发学生学习兴趣，使学生带着问题利用半导体二极管、稳压电源工作原理的基础知识快速建立电路模型，并通过仿真验证原理的正确性，为后续实物作品提供理论保障，同时培养了学生的创新逻辑思维能力。

表1 直流可调稳压电源教学设计

2.2 教学实施策略

教师以项目预期成果为导向，在教学过程中主要负责过程的组织、辅导和评价。学生在教学实施过程中作为教学活动的主体，是综合创新实验项目的第一完成人[10]。教学的组织和实施分为四个阶段。第一级阶段为教学资源准备及构思阶段。教师利用超星学习通发布直流可调稳压电源的任务要求、芯片使用手册、仪器设备PPT简介、仿真软件使用手册等资料，为学生提供丰富的学习资料，并对关键知识点以微视频形式进行讲解；学生按照任务要求查阅文献，完成任务分解和模块论证，提出初步设计方案。第二阶段引导学生建立电路模型。首先，学生自主设计变压器、整流、滤波、稳压的四部分电路模型，并结合元件手册，根据输入信号和输出信号范围选择元件型号；其次，学生利用Multisim仿真软件搭建电路模型，利用仿真仪表测试信号范围正确性；最后，利用PCB画图软件Altium Designer对电路模型进行布局设计，并把电路仿真作品及3D布局效果仿真提交到超星学习通平台。第三阶段调试实物作品。学生进入实验室，以PCB板为基础板，按步骤对作品进行焊接调试，并提交产品说明书。第四阶段路演答辩评价。教师组织各组对各阶段作品以答辩形式进行展示。

2.3 直流可调稳压电源设计

直流可调稳压电源设计任务是制作一款低功耗的模拟直流可调稳压电源。要求将220V交流电压变压到低压可调范围为Uo=+3V~+9V之间，最大输出电流800mA，△Vop-p≤5mV，稳压系数Sv≤3*10-3。要求学生按照参数指标设计仿真电路模型和实物电路，并提交一份产品使用说明书。

学生通过综合设计详细展示了方案论证及开发设计的全过程。通过项目设计，学生可以直接参与都元件的选型工作，本着制作低成本、低功耗和节省空间的要求，实验项目可以通过加入控制电路、考虑改变负载变化范围等方式给学生提供更多拓展空间，满足不同层次学生的需求，充分发挥学生主观能动性，提升创新意识。

在文案撰写环节，教师鼓励学生查阅资料，按照产品应用背景、产品功能、主要参数、使用环境要求等模块撰写产品使用说明书，使学生在作品设计过程中全面考虑外观、性价比、实用性等影响因素，可有效激发学生的探索兴趣，提高学生的自主学习能力，培养学生的创新思维和工程实践能力。

2.4 教学评价及成效

通过多元全过程的评价规则的制定，使学生更清楚作品成绩的组成。综合创新成果的评价分为两部分，第一部分是对学生理论基础知识的应用、仿真电路的搭建、实物电路的调试和作品说明书的客观知识、能力成绩的评价；第二部分是对学生作品创新、团队协作和工作态度的素质评价。两部分的评价共同组成了项目的最终成绩，进而体现出全面客观地对学生知识应用、能力训练和素养培养的过程考查。其中仿真作品占总分值的20%，PCB板的3D仿真占总分值的20%，实物制作占总分值的30%，产品说明书占总分值的10%，小组协作、路演及答辩占总分值的20%，指导教师根据小组完成情况和每个学生在路演中的表现评定成绩。

3 结语

综上所述，基于OBE“专创融合”的模拟电子技术课程，以成果导向出发，设计了教学目标、教学内容，将创新创业教育融入专业课程中[11-14]。利用“直流可调稳压电源”创新项目设计，展示了基于成果导向的“专创融合”教学的实现过程，激发学生求知热情、探索和创新精神，培养了学生正确严谨的科学研究作风和踏实认真的研究方法，为学生从事科研工作及与专业有关的工程技术工作打好基础。