基于OBE理念的“电子技术”课程教学改革研究

谢慧明，覃阳，常博学

（1.桂林航天工业学院 工程综合训练中心，广西 桂林 541000；2.桂林电子科技大学 机电综合工程训练国家级实验教学示范中心，广西 桂林 541000）

0 引言

在新经济背景下，我国提出“新工科”建设方案，即我国工程教育需要提高人才培养质量，培育出工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才[1-2]。在提高人才培养质量的教育实践中，我国各高校进行了多种形式的工程教育人才培养模式探索，其中工程教育专业认证对培养“新工科”人才具有实质性的作用，是“新工科”背景下培养高质量人才的有效途径。2016年6月2日，我国成为《华盛顿协议》的正式成员国，意味着由我国工程教育专业认证协会认证通过的工程专业本科学位，将得到所有《华盛顿协议》正式成员国的承认，我国人才培养质量评价标准与国际接轨。

工程教育认证的三大理念如下[3]：（1）以学生为中心（SC，Student Centering）的认证理念。（2）产出导向教育（OBE，Outcome-based Education）的教学理念。（3）持续改进的质量保障机制（CQI，Continuous Quality Improvement）。其中OBE理念在工程教育过程坚持以学生为中心，同时对教育过程进行持续改进，贯穿于工程教育专业认证标准的始终，引导着工程教育的不断改革。因为OBE理念是指设计和实施教学的最终目的是确保学生获得在未来生活中取得实质性成功的经验，所以在OBE理念引导下的教学设计与实施主要需要考虑以下三点：学生要取得的最终学习成果是什么？怎样让学生有效地取得这样的学习成果？如何了解学生是否取得了这样的学习成果？

1 课程建设思路

通过对相关课程研究成果的梳理、分析，结合“电子技术”课程教学的现状，以OBE教育理念为导向[4-5]，为回答学生需取得最终学生成果是什么这一问题：明确课程定位、重构课程目标，帮助学生明确学习目标；为回答怎样让学生有效地取得这样的学习成果这一问题：以学生为中心，对学生进行知识与能力一体化培养，设计提升课程达成度的教学方法，让学生在学习好理论知识的同时，自主学习能力、综合应用能力、知识迁移能力、工程思维能力等各项能力也得到相应提高；为回答如何了解学生是否取得了这样的学习成果这一问题：改革考核方式，设计综合性的考核机制，教学质量和学生学习成果进行全方位、综合性地考核。主要的改革思路如图1所示。

图1 以OBE为导向的课程改革思路

2 课程建设实施方案

2.1 明晰课程定位，重构课程目标

“电子技术”课程具有理论性强、课程内容丰富、对实践动手能力要求高等特点。在OBE理念的指导下，本门课程的定位为：通过各种电路来阐明电子技术中的基本概念、基本原理和基本分析方法，重点培养学生分析问题和解决问题的能力，同时以实验教学辅助理论教学，培养学生的实验和设计技能，在实践中加强学生对理论的理解，以提高学生的专业素质，为学生在使用和维护电子设备、进一步学好专业课程和将来从事电子技术相关工作打下坚实的基础。并将“电子技术”课程目标重构，列成表（表1）。

表1 “电子技术”课程目标

2.2 以学生为中心，开展理实一体化教学

以OBE为导向，以学生为中心，研究如何做到在教学中对学生进行知识与能力一体化培养，以此达到学生在学习好理论知识的同时，自主学习能力、综合应用能力、知识迁移能力、工程思维能力等各项能力也得到提高。

2.2.1 以学生为中心，构建多样化的教学模式

目前“电子技术”课程教学模式以教师讲授为主，授课重点在知识点的讲解上，没有做到以学生为中心，容易让学生只是机械地接受知识，从而失去学习兴趣，难以培养学生的知识迁移能力和综合应用能力。结合学生接受新事物的潜能，利用新媒体技术，突出以学生为本的理念，采用多样化的教学形式改进课程教学。从以下几个方面着手：

（1）采用课堂教学+网络资源的形式进行基本知识的传授，筛选整合网上对“电子技术”课程或与课程相关知识点进行讲授的优秀慕课、微课资源，推送给学生，打破时间和空间的限制，便于学生进行课前预习和课后复习和总结。

（2）课堂教学过程采用预习、讨论、提问、反转、答疑等对学生进行启发、引导学生学习，提高学习效率。同时要多给学生设置空白区域，留给学生充分想象的空间和自主建构的区域，引导学生积极参与到学习过程中，获得相应的经历和体验，自己把空白区域填满。如分别测量出三极管在3个工作状态下的电流值与电位值，让学生归纳总结三极管在三个工作状态电位与电流的大小关系，并分析原因，提高学生归纳总结的能力，加深学生对这一知识点的印象。

（3）在课堂教学中对一些与课程相关的工程案例（如电子闪光电路）进行讲解，通过对工程案例的剖析，使学生理解电子领域的实际问题，培养学生的工程意识，同时了解当前课程与交叉学科的联系，强化课程和交叉学科思维的培养。

2.2.2 设置虚拟仿真实验

目前“电子技术”课程实验学时较少，且都为验证性实验，难以真正提升学生的实践和创新能力。在OBE理念的指导下，认真分析研究课程内容，结合工程应用情况，应用Labview和Multisim软件平台设计一些实验[6-7]。既可应用于课堂教学演示：对课程中较为重要和难懂的知识点（比如三极管的工作状态、由运放构成的反相比例电路、同相比例电路等）进行虚拟仿真展示，通过简单直观的鼠标操作，现场改变参数，让学生观测数据的变化，实现电路的动态分析，加深对课程知识的理解，充分调动学生学习的自主性；又可应用于实验教学中，缓解实验设备不足、实验学时紧张和实验危险性大难以实现等问题。

由运放构成的反相加法电路仿真实验，如图2所示。通过改变Vin2的值可以直观地感受不同输入情况下，输出信号的情况，以利于学生对反相加法电路有更直观的认识。

图2 反相加法电路仿真

2.2.3 搭建实践教学平台

为培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的实践能力、创新能力、综合应用能力以及知识迁移能力，同时培养学生的团结协作意识和工程思维方式。本研究对Arduino主板进行二次开发，搭建实践教学平台，该实践教学平台的设计思路如下：硬件电路具有可控性、简易性与高兼容性[8]，软件程序实现模块化。可控性是指实践教学平台可以根据不同的需求灵活地更改电路参数，观察实验现象；简易性是指学生能够使用普通电烙铁对电路板进行焊接和使用常规的仪器仪表（万用表、示波器、信号源等）对电路进行检修；高兼容性是指该平台根据不同需求选用不同的器件，更换相应器件后电路按预期正常工作，让学生自主实现自己的设计。软件程序的模块化是指不同功能的模块程序独立编写，然后封装成相应的函数，如ADC模块、定时器模块、DAC输出模块和中断处理模块等，在使用相应模块时调用相应的函数即可，便于学生编程的同时节省调试时间。基于以上设计思想，笔者所开发的实践教学平台主要由主板GDuino UNO、数据采集系统、蓝牙模块和智能手机组成，并给学生预留了自主设计的空间。整个系统如图3所示。

图3 实践教学平台系统框图

在学期的中后期，对学生进行分组，让学生选取或自己设计跟课程相关的微课题或者微项目，根据不同的应用场景对实践教学平台进行灵活设计并进行编程，并通过观察实验现象不断改进设计方案，最终确立一个正确并合理的方案。针对学生提交的设计方案，组织学生进行分组讨论，现场汇报，培养学生的表达能力和协作意识。实践结果表明，该平台不仅锻炼了学生的焊接以及检修技能，而且培养了学生系统开发、电路设计、软硬件联合调试以及团队合作能力。

2.3 改革考核方式，综合性考核学习成果

目前“电子技术”课程以卷面成绩作为主要衡量学生学习成果的标准，评价不够全面，难以充分调动学生实践的积极性和主动性。以OBE理念为导向，研究构建完善的考核机制，以达到全方位、综合性考核教学质量和学生学习成果，并建立反馈机制，持续提升教学效果。

（1）对学生学习成果进行多元化考核，细化考核指标点。通过课堂表现（课堂观察+课堂提问+课堂练习）、阶段性考试表现、分组讨论表现、实物完成情况、报告撰写情况、期末考试情况等学生学习过程中各阶段的表现来综合考察学生的学习成果。并通过对各个考核点乘以不同的权重达到侧重学生能力考核的目的。

（2）采取教学过程评价和教学效果评价相结合的方式对教学质量进行考核。对于教学过程考核评价：通过课堂表现、阶段性考试、与学生沟通及答疑形成知识掌握情况反馈；通过实验完成情况形成技能掌握情况反馈。通过学生评教、督导评教、同行评教、试卷剖析以及问卷调查形成教学效果评价。最后通过评价结果督促教师进行教学反思，不断改进教学设计、调整教学策略、优化教学过程。

3 结语

探究基于OBE理念的“电子技术”课程建设。在OBE理念的指导下确立了课程目标，根据课程现状并研究提升达成度的教学方法，以学生为中心，构建多样化的教学模式、设置虚拟仿真实验、搭建实践教学平台以及构建多元化考核机制。从教学效果看，基于OBE理念的“电子技术”课程建设不仅可以激发学生的学习兴趣，夯实基础知识，提升理解能力及创新能力，而且能有效提升达成度。