基于OBE理念的模拟电子技术理论课与实验课深度融合的项目式教学设计

2023-08-11李丹丹

科教导刊 2023年8期

李丹丹

摘要模拟电子技术是测控技术与仪器专业的一门专业基础课，目前围绕该课程设置有理论课、实验课和课程设计三部分，但是三门课程独立设置，课程内容的关联度不高，学生对3门课程的内容不能融会贯通，不利于培养学生建立“系统观念、工程观念”，不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。文章探讨了基于OBE理念的模拟电子技术理论课与实验课深度融合的项目式教学设计，在理论课中讲实验，在实验课中讲理论，以毕业目标为导向，建立一套项目式教学方案，让学生在“学中干，干中学”，让学生进入知识与技能不断迭代的学习模式。

关键词理论与实验分离；OBE；项目式；知识与技能迭代；BOPPPS

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.029

当前，国家推动创新驱动发展，实施“一带一路”倡议，“中国制造2025”“互联网+”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新。高等工程教育在我国高等教育中占有重要的地位，深化工程教育改革、建设工程教育强国，对服务和支撑我国经济转型升级意义重大。模拟电子技术作为信息化时代背景下工科学生入门电子技术的基础课程，很大程度上影响着未来进入电子技术领域的工程技术人才的数量与质量，能不能在这门课中使更多的学生爱上电子技术，让更多的学生愿意在电子技术领域深入学习是该门课程的历史使命，因此该课程承担着为国家培养创新人才、工程实践型人才、大国工匠等人才的纽带作用。

1教学中存在的问题

模拟电子技术是测控技术与仪器专业学生进入电子技术、测控技术领域的入门课，该课程既有自己的理论体系，又具有很强的工程实践性，是理论与实践深度融合的一门课程，是培养该专业学生工程思维的入门课程，目前围绕该课程设置有理论课、实验课和课程设计三部分，但是三门课程先后独立开课，任课教师也是分散设置，课程内容的关联度不高，不利于学生对理论知识体系的系统学习，也不便于学生及时把所学的理论应用于实践，更不利于培养学生分析问题和解决问题的能力，为适应国家“新工科”人才培养的需求，适应国家新经济对本科人才的需求，以国家人才需求为导向，本文探讨了基于成果导向教育（Outcome based education，简称OBE，亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育）理念的模拟电子技术理论课与实验课深度融合的教学改革方案，顺应时代需求，可以很好地解决目前该课程中存在的理论与实践脱钩的问题，该教学模式可以实现理论和实际的深度融合，引导学生在“干中学”，在“学中干”。

2基于OBE理念的模拟电子技术理论课与实验课深度融合的项目式教学设计

2.1 OBE理念在模拟电子技术教学中的应用分析

基于OBE理念需要回答的四个问题，结合模拟电子技术本身的课程性质做以下应用分析：

我们想让学生取得的学习成果是——熟练掌握电子技术的基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能；能掌握简单的电子电路设计、调试和测量等基本实验技能；能初步建立“系统观念、工程观念、科技进步观念和创新观念”；具备分析问题和解决问题的能力，为今后进一步学习、研究、应用电子技术打下基础。

为什么要让学生取得这样的学习成果——测控技术是信息技术的“眼睛”，走在信息技术发展的前面，电子技术是信息技术的核心载体，而模拟电子技术又是电子技术基础中的基础，培养更多掌握模拟电子技术的人才是时代所需，国家所需。

如何有效地帮助学生取得这些学习成果——结合课程特点，理论与实践深度融合，改变原有理论和实践分离的教学模式，提出理论与实践深度融合，教学环境切换到实验室，采用在“干中学”，在“学中干”的深度融合教学模式。

如何知道学生已经取得了这些学习成果——教学评价体系包括课前测试、课前面包板电路检查、课中提问、小组讨论、章节测试、组装电路、汇报电路工作原理、答辩等环节。

2.2基于OBE理念的教学项目设置

结合上节分析，紧紧围绕我们想让学生获得的成果为导向，深入挖掘模拟电子技术知识点背后的逻辑关系，重构知识结构，本文构建了以模拟电子电路核心功能为导向的知识结构，如图1所示。

针对图1所示的模拟电路的功能，本文设计出了以目标为导向的模拟电子技术项目式教学设置方案，具体如图2所示（p94），下面就图2做以下几点说明：

一级项目的设置：一级项目8项。该项目分类方法以器件―信号处理的自然过程为主线进行分类，共分为8个一级项目，每个一级项目代表了模拟电子技术的一部分功能，该分类方法体现了模拟电子技术在实际应用中的场景，让学生学完后能知其然，知其所以然，不会造成理论与实践脱钩。

子项目的设置：子项目23项。每个子项目是在充分考虑学生基础、教学目标、学时、教学环境等因素的条件下设置的，本课程原先理论课时48學时，实验课程10学时，进行融合设计后的课时仍然以58学时设置。

实验项目的融合设置：原来单独的仿真实验在课堂中融入一部分，大部分作为课后作业的形式完成，并以教师检查的形式进行反馈教学，原先单独设置的仪器仪表的使用实验项目通过课前精准视频演示，不单独占用课堂时间，让学生在实验中学会仪器仪表的使用，具体实验项目、实验内容的设置遍布8个一级项目，这点在实验课和理论课分别开设时是做不到的，也就是说能够做到节节有实验，节节有仿真，课内通过实验装置，课后通过面包板，还能照顾到一部分学习能力强的同学，可以完成难度更高的综合性、设计性实验。

2.3基于OBE理念的项目式教学环节设置

为了实现每一个项目的教学目标，本文按照BOPPPS教学模型，设计了每一个项目的教学环节安排表，每一个项目设置明确的教学目标，包括电子技术基础知识层面、电子技术实践技能层面、思想认知层面、侧重模拟电子技术应用层面的实践技能培养，具体方案如图3所示，对BOPPPS教学模型的应用说明如下：

Bridge-in：导言部分在课中第一个环节实现；

Objectiveor Outcome：课前2天通过学习通发布项目教学目标，实现目标前置，让学生带着目标进课堂；

Pre-assessment：通过课前发布少而精的课前预习资料和小测验检验学生的预习效果，由此实时调整课堂内容；

ParticipatoryLearning：课中借助实验室搭建沉浸式电子技术上课环境，通过巧妙的理论与实验的融合设计，实现全课程全方位参与式、互动式教―学模式；

Post-assessment：借助实验课每节登记成绩的方式，每节课最后10分钟教师登记各组是否完成本节课任务，并采取不同的课后安排，实现项目目标达成程度反馈；

Summary：项目总结放在课内或课后学习通评论区完成，教师及时指导和回答学生问题。

2.4以项目2：半导体二极管为例说明教学实施过程

为了更清楚地体现本文所设计的教学方案与教学目标的支撑关系，以下列出了半导体二极管的教学内容和教学环节关联矩阵如表1所示。对表1做以下几点说明：

表中所列教学内容顺序即上课讲授顺序；

项目实施在实验室进行，实验室配备有计算机仿真软件、面包板、实验装置平台、多媒体等设备，在实验室教学，首先直观上让学生进入电子技术的环境，对学生理论的学习起到视觉引导作用；

本节课需要的前导知识、二极管基础知识部分和典型应用实例、项目的目标任务已经在课前通过学习通推送精选视频传达给学生，同学们进入课堂时已经清楚本节课的目标，并且已经大致清楚二极管有单向导电性，但是不知道实际应用中利用二极管的单向导电性具体可以实现什么功能？含有二极管的电路如何分析？在实际中如何选用二极管？

课程引入和课程教学环节的设置重点围绕以上三方面，分别设置了课前自主学习、课前提问、自测题、PPT展示、例题、板书、Multisim或Tina仿真演示、视频演示、面包板搭建电路、实验、小组讨论、课后Multisim或Tina仿真、课后扩展资料13个教学环节；

具体教学内容和教学环节的设计思路：首先把二极管的知识体系分为五部分。常规理论部分包括结构、分类、符号，伏安特性和等效电路三项，根据学生的预习情况，讲课进度比较快，符号、伏安特性、等效电路通过板书或Multisim或Tina再现画图过程，加深学生印象。每个仿真过程均配有视频，方便学生课后复习。二极管参数部分直接通过数据手册讲解，引入工程实践选型的知识。基本应用电路部分，重点讲解整流电路，根据课堂进度，随时切入限幅电路、钳位电路。对于课堂上没有展示的部分通过课后Multisim或Tina仿真作业的形式实现；对于特殊二极管部分，重点讲解稳压二极管，把稳压原理和稳压电阻的选择解释清楚，其他类型的二极管应用电路通过课后扩展视频资料实现。

各教学环节对学习目标的支撑情况如表2所示，每一个教学环节都是根据需要达成的教学目标而精细化设置，没有冗余，没有缺项，实现教学环节为教学目标服务，在实践过程中需要根据学生的基本情况进行调整、升级。

3结论

本文基于OBE理念、BOPPPS教学模式，设计了一种模拟电子技术理论课与实验课深度融合的项目式教学方案。通过精准设计的项目，让学成形成系统观念；对电子元器件参数、单元电路的讲解引入大量工程应用实例、数据手册和网络分析工具；在理论学习中随时动手实验，在实验中不断深化理论的学习，实现理论与实践的迭代学习，初步形成工程思维；在实验室中开展教学，能增强学生对抽象概念的直觀体验，把基本电路原理的讲解与Multisim仿真和实验项目及时无缝衔接，对培养学生的系统观念、工程观念非常有利。通过实践教学发现，该教学模式深受学生喜爱，能最大限度地激发学生的学习原动力，提高学生的学习兴趣，对开发学生的创造力效果明显。