基于新工科和OBE的电子信息类专业实践教学改革研究

姜建国 王秀芳 张光华 曹雪 孙行衍 刘超 高金兰

摘要：文章基于新工科和OBE（Outcomes-Based Education）理念，从构建新工科实践教学体系、顶层设计课程思政方案、打造混合教学方式、构建实践课程评价方案等方面进行电子信息类专业实验教学改革研究，在实践教学中将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，全面提高实践教学质量，提升学生的工程实践能力和创新能力，达成高素质应用型人才培养的目标。

关键词：OBE；新工科；电子信息类；实践教学；课程思政

中图分类号：O175.1     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）31-0151-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

2020年教育部发布《高等学校课程思政建设指导纲要》， 2021年习近平总书记在清华大学考察时强调 “推进新工科、新医科、新农科、新文科建设”，2022年习近平总书记在二十大报告中指出“育人的根本在于立德”。在这样的背景下，各高校全力推进新工科建设和课程思政建设。

东北石油大学作为地方行业特色高校，以培养高素质应用型人才为目标，学校非常重视学生应用能力和工程实践能力的培养，截至目前，已经有13个专业通过了工程教育专业认证。东北石油大学自动化专业通过了工程教育专业认证，电气工程及其自动化、通信工程专业完成了工程教育认证专家进校考察。随着工程教育改革的不断深入，电子信息类专业的总学分逐渐减少，但是实践教学学分比例不断增加，基于新工科和OBE理念进行实验教学改革，落实立德树人任务，决定着应用型人才培养的质量。

目前，在知网检索到新工科背景下进行电子信息类专业教学改革的文献有18篇，进行实践教学改革研究的论文5篇，朱君等在电子信息类专业基础实践教学中进行多学科交叉融合的创新尝试[1]，李颖等构建了“新工科”创新实践能力培养课程体系[2]，刘毅科等以竞赛促进实践教学改革[3]。检索到实验课程进行课程思政的文献有60篇，其中研究高校实验课程思政的有6篇，如王学芳等对高校实验教学融入思政元素进行了探索与实践[4]，李开昕等对高校实验教学与课程思政融合进行探究[5]，沈光等对实验教学课程思政亲和力的价值和提升路径进行研究[6]，刘少楠等分析了实验课程思政的优势与现状[7]。与电子信息类专业实驗课程思政研究的文献较少，孙洪亮在《信号与系统》课程实验中实施课程思政[8]，袁秀湘进行了电子技术实验课程思政改革[9]，弥寅等进行了通信原理实验课程思政探索[10]。目前实验课程思政改革主要以单门课程进行。

综上，目前电子信息类专业实践教学存在的问题：

1） 实践教学内容缺少学科交叉，不适应快速发展的行业和信息产业需求。

2） 实践教学课程思政主要以单门课程进行。

3） 实践教学方式不适应学生个性化发展的需要。

4） 实践教学评价中没有突出OBE理念。

1 基于新工科和OBE改革电子信息类专业实验教学内容

为解决电子信息类专业实践教学存在的上述问题，落实立德树人的教育任务，基于新工科和OBE的教育理念，制定了图1所示的实践教学改革方案。具体为：开发具有交叉融合的新工科实践教学项目；顶层设计实践课程思政育人方案；打造“线上+线下”“仿真+实物”“课上+课下”“创新+竞赛”的混合教学方式；构建基于OBE的实践教学评价方案，推动实践教学质量的持续改进，提高学生的应用能力和工程实践能力。

1.1 构建新工科实践教学体系

东北石油大学自2021年将各专业实验室进行整合，成立了院级实验中心，为构建新工科实践教学体系提供了便利条件。新工科实践教学体系分为三个层次，第一层次为多门课程融合的综合实验和课程设计，第二层次为多个学科交叉的综合实践和创新实践，第三个层次为面向行业企业需求的实习实训。

1） 将多门课程融合进行综合实验和课程设计。信息类专业课程按照课程内容分成电子电路类、信号分析与处理类、计算机网络及通信类、智能控制类课程群，如表1所示。多门课程融合是将课程群中的多门课程进行融合，开发课程设计项目和综合实验项目。如在基于LabVIEW的虚拟系统设计中融合了信号与系统、数字信号处理等课程内容，在嵌入式人工智能应用设计中融合了计算机控制、面向对象程序设计等课程内容，具有多门课程融合的特点。

2） 将多个学科交叉，培养学生综合和创新实践能力。搭建管道泄漏实验平台、电机故障实验平台等，对信号进行检测、传输、分析与处理，开发多个学科交叉的综合实践和创新实践项目，如基于人工智能的管道泄漏检测项目、基于人工智能的电机故障检测项目等，吸引学生加入创新项目组，进行大学生创新创业项目训练，参加科技竞赛，提高学生的实践能力和应用能力。

3） 对接行业企业需求，建设现代产业学院。基于学校立足油田、服务龙江、面向全国的办学定位，对接大庆油田和信息技术行业的需求，与大庆油田有限责任公司和华为公司联合建立智能测控系统应用技术产业学院和华为ICT产业学院。通过与企业联合培养学生，深化校企协同育人，纵深推进新工科建设，培养适应和引领油田行业及信息技术产业发展的应用型人才。

1.2 从专业顶层设计课程思政方案

基于OBE理念，从专业顶层进行课程思政方案的设计。根据专业的思政培养目标，制定思政育人的毕业要求，将毕业要求细化为若干指标点，充分考虑各门课程的内容和特点，经专业研讨达成一致意见，将各指标点科学合理地分配给课程群，避免各门课程思政内容和目标的重复，从而形成各门课程的育人合力。在教学环节完成后，以产出为导向评价各门课程的思政目标达成情况，分析存在的问题，提出改进的措施，形成持续改进的闭环循环，达成专业的培养目标。

1） 明确专业思政育人目标。以通信工程专业为例，根据国家、地方和行业需求，结合学校的办学定位，明确专业的思政育人目标为：坚持立德树人，具备社会主义核心价值观，传承大庆精神，德智体美劳全面发展，具有团队意识和沟通能力，具有创新意识、实践能力和国际视野，具有通信职业素养和工匠精神，具有“五心四力”特质。

2） 明确课程群的思政育人目标。在进行专业思政育人目标的分解过程中，考虑到课程之间的关联和衔接的特点，将课程群分配到同一毕业要求指标点，这样就避免了课程群中的各门课程进行课程思政内容重复的现象，有效提高了课堂效率和思政育人效果，也解决了目前单门课程进行独立课程思政的现状。

3） 充分发掘课程群的思政育人元素。以信号分析与处理类课程群为例，根据课程思政目标进行反向教学设计，突出大庆精神育人的学校办学特色。充分利用每周三下午的教研活动日，通过课程组教师共同研讨，从科学家精神、大庆精神、责任担当、职业操守、家国情怀等方面提炼课程内容中的思政资源，注意避免不同课程的思政内容重复现象。信号分析与处理类课程群的实验教学思政目标如表2所示。

4） 在实践教学中实施课程思政。以表2中课程思政为例，进行信号与系统的时域分析实验思政采用启发思考法，由信号与系统的关系，引申出个人与社会的关系，塑造社会主义核心价值观；进行信号与系统的频域分析实验思政采用故事导入法，由傅里叶变换背后的故事，引导学生刻苦钻研；进行连续时间系统的频域特性实验思政采用事件联想法，由油气管道泄漏信号的分析，引入大庆精神育人。

1.3 打造混合教学方式

打造“线上+线下”“仿真+实物”“课上+课下”“校内+校外”融合式实验教学，探索“以学生为本”支持学生个性化发展的实验教学方式。

1） 构建“线上+线下”“仿真+实物”融合式实践教学。利用在线实践课程资源，进行线上实践预习，如电子电路类实验开发了虚拟在线仿真系统，学生可以在线进行实验原理和实验装置搭建的预习，达到预定的成绩后方可进行预约到实验室进行实验，形成了“仿真+实物”融合式实验教学方式。

2） 构建“课上+课下”“校内+校外”融合式实践教学。针对综合性、创新型的实践教学环节，利用开放实验室，学生在可预约的任意时间都可以到实验室进行实验，学生可以自选实践项目，支持个性化发展，形成“课上+课下”一体化的教学方式。针对现代产业学院开设的实习实训類课程，采用“校内+校外”融合式实践教学，学生既可以进入校内的实践基地进行实习实训，也可以利用企业的实践基地进行实习实训，增强了学生的工程实践能力。

1.4 构建基于OBE的实践课程评价方案

《深化新时代教育评价改革总体方案》提出了改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价的要求。基于OBE教育理念，细化课程目标的达成条款，以课程目标的达成情况评价课程教学质量。在评价过程中注意加大对学生实验过程的评价，例如学生的实验过程包括线上预习、线上测试、线上预约、实验过程、过程测试、实验结果上传、实验复习测试、实验报告提交。线上预习的内容是实验教师提供的实验仪器使用视频、与实验项目相关的资料，预习完成后要进行测试，成绩达到良好以上方可进行预约实验；实验过程完成后要进行过程测试，成绩合格后才能上传实验结果，进行复习测试，提交实验报告。实验教师可以根据专业实验课程的教学大纲设置各环节的成绩比例，并根据实验课程的课程目标达成情况制定实验教学改革的措施，推动实验教学质量的持续改进。

2 结束语

基于新工科和OBE理念，通过构建新工科实践教学体系、从专业顶层设计课程思政方案、打造混合教学方式、构建基于OBE的实践课程评价方案，对电子信息类专业的实践教学进行改革。近两年，学生的工程实践和应用能力明显提高，获得了省级以上大学生创新创业训练计划项目30项，“互联网+”大赛省级以上奖励10项，推动了实践教学质量的持续改进。

参考文献：

[1] 朱君，宋树祥，秦柳丽，等.“新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革[J].实验技术与管理，2017，34（11）：171-177.

[2] 李颖，郑新旺，张志炼，等.“新工科”创新实践能力培养课程体系改革——以集美大学诚毅学院电子信息类专业为例[J].集美大学学报（教育科学版），2022，23（2）：75-80.

[3] 刘毅科，李爽，秦锋.电子信息类专业新工科实践教学发展模式探究[J].电子质量，2022（4）： 105-108.

[4] 王学芳，张业霞，付乐晨.高校实验教学融入思政元素的探索与实践[J].菏泽学院学报，2022，44（5）：135-138.

[5] 李开昕，杨旭.高校实验教学与课程思政融合探究[J].中国教育技术装备，2021（18）：118-120.

[6] 沈光，洪一明.高校实验教学课程思政亲和力的价值和提升路径[J].实验室研究与探索，2019，38（12）：237-240.

[7] 刘少楠，梁健，李梅梅，等.高校实验教学结合课程思政的优势与现状[J].教育观察，2019，8（31）： 126-127，130.

[8] 孙洪亮，刘少华，张慧颖.“信号与系统”实验教学中实施“课程思政”的探索[J].吉林化工学院学报，2022，39（2）：18-21.

[9] 袁秀湘.电子技术实验课程思政建设的探讨与实践[J].中国电力教育，2020（8）：77-78.

[10] 弥寅，和煦.通信原理实验课程思政教学改革与探索[J].吉林教育，2022（17）：35-37.

【通联编辑：李雅琪】