模拟电子技术课程设计课程AOT教学模式的改革及实践

2024-06-01徐林宁旭陈明生孙建许佳王凤庄伟秦明新

大学教育 2024年5期

徐林　宁旭　陈明生　孙建　许佳　王凤　庄伟　秦明新

［摘要］目的：结合陆军军医大学模拟电子技术课程设计课程的特点，开展该课程AOT教学模式改革及实践。方法：结合AOT教学模式和模拟电子技术基础课程的特点，从教学内容、教学方法和过程评价等进行教学模式改革与实践，以满足部队卫勤保障和社会需求。实践结果：AOT教学模式调动了学员的学习热情，增强了学习效果，使学员更好地掌握理论知识。结论：AOT教学模式符合生物医学工程专业教学要求，可以有效提高教学质量。

［关键词］AOT教学模式；模拟电子技术课程设计；教学内容；教学方法；过程评价

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）05-0074-04

模拟电子技术课程设计课程是陆军军医大学（以下简称我校）面向生物医学工程专业开设的专业基础实验课，旨在培养学员利用模拟电子技术电路解决实际医学问题的能力，以支撑人才培养方案中关于“从事医疗仪器设备研发的专门人才”的培养目标[1-3]。

生物信号检测是我校生物医学工程专业教学的重要内容。模拟电子技术课程设计作为综合性实践教学环节产生于我校与重庆大学联合办学期间。根据我校实际，课程内容已从放大电路的仿真设计拓展到生物信号检测电路的设计、制作。自2017年起，课程团队结合AOT（Action?Oriented Teaching，行动导向教学法）模式开展了课程教学改革与实践，旨在提高学员运用电子技术知识解决实际医学问题的能力。随着该教学模式的实施，课程团队对过程评价进行了优化，学员的积极性和综合素质得到了提高，岗位胜任能力也得到了提升。

一、课程现状

生物医学工程专业需要运用电子技术、信号检测方法来解决相关医学问题。以往的课程内容与生物医学工程专业需求脱节，针对性不够、特色不够鲜明、挑战度不够，且缺乏设计电路和评估电路的平台，以前仅进行了电路的仿真，导致部分学员入职初期对常用医疗设备缺乏认识和了解，教学培训没有满足入职岗位需要，这与模拟电子技术课程设计课程教学直接相关[4]。因此课程教学改革首先要解决电子技术与医学应用的融合问题。其次，由于应用电子学知识解决实际问题对知识、能力、素质要求较高，因此必须采用合适的教学方法和组织形式开展教学。最后，能力、素质的提升意味着评价标准也要有相应的调整[5-6]。

针对现有情况，课程团队从优化教学内容、教学方法、过程评价三个方面着手对课程AOT教学模式进行了改革与实践。

二、教学内容改革

课程团队结合生物医学信号检测科研工作开展教学，将原来的电路仿真改成了实际生理信号采集电路的设计。这一设计任务的完成需要综合运用模拟电子技术的知识和技能，同时涉及信号检测、生理学、传感器原理的相关知识。课程团队在教学过程中，摒除了陈旧内容，对课程教学内容进行了改革（见图1），加强了对以集成芯片为代表的现代模拟电路的构建，拓展了课程的深度和广度，体现了课程的前沿性和专业性。此外，结合毕业设计要求，对课程设计、测试报告的撰写进行规范，使学员养成科学严谨的工作习惯。同时，结合科研，要求学员自主学习、自主探索，体现了创新性。教学内容的优化提高了学员运用电子技术知识解决实际问题的能力，满足了人才培养方案对学员的要求。

三、教学方法改革

AOT教学模式是德国职业教育自20世纪 80年代以来逐步形成的教育方法[1]，突出学生的主体地位，强调教的设计要服从学的需要，通过师生共同确定的情景任务开展教学。该模式强调学生在真实情境的驱使下，在探究完成任务或解决问题的过程中，在自主和协作的环境中，以及在讨论的氛圍中进行学习[2]。其优势在于激发学生学习的主动性，培养学生发现问题、解决问题的综合能力。让学生结合实际问题进行自主学习，这个自主学习过程包含了小组讨论、问题提炼、任务布置、实践探究、汇报总结等环节[7]。

基于AOT教学模式，课程团队结合脉搏检测电路设计案例，对教学方法改革进行探索。课程教学采用“总—分—总”的方式实施[8]，教学进度表如表1所示。第1次课为“总”，即研讨课，要求完成脉搏检测电路整体结构设计，明确脉搏采集电路模块、总体电路性能参数、各分模块电路性能参数；第2～7次课为“分”，即实验及研讨课，要求完成脉搏检测电路各模块电路的设计与评估，对每个模块电路进行设计、仿真、面包板搭建、测试及评估；第8次课为“总”，即实验课，要求完成脉搏检测总体电路评估与优化。

基于AOT教学模式的脉搏检测电路设计的教学组织实施环节包括课前问题拟建、资料搜集、交流研讨、电路仿真、电路搭建、实验研究、测试评估及汇报答辩等。

图2为AOT教学模式示意图，主要包括以下七个步骤：

一是实验内容下发。根据教学计划，将教学情景任务分模块进行设置，下发脉搏检测前置级接口电路的设计与评估实验任务书。

二是分组及问题拟建。教师根据专业课成绩、课堂表现及学员意见等进行分组，每3～4人为一组，其中组长1人，记录1人，软件设计和硬件设计各1人，分组在开课前完成。教师拟建AOT研讨问题，下发给各组成员，学员以问题为导向，展开讨论，明确薄弱的知识点并制订学习计划。

三是资料搜集及阅读。组员根据拟建问题，搜集资料、查阅文献，掌握重点，各组商讨出解决实验设计问题的初步方案，了解实验设计过程中存在的问题。

四是交流研讨。以拟建问题为导向，以小组为单位进行方案汇报。通过交流互动、头脑风暴，激发学员提出新想法，完善实验设计方案，解决重难点问题，明确研讨重点。

五是确定解决方案。小组通过分析比较、电路仿真等方式得出电路设计的最优方案，经过小组讨论及教师评价，确定电路设计方案。

六是方案的具体实施。学员完成元器件选型、器件测试、电路搭建、功能测试及评估等，得出理想的实验结果。

七是实验报告撰写及汇报。学员按照要求撰写实验报告，总结设计过程的收获和体会，进一步熟悉每个实验步骤，加深对电路的理解和掌握。实验内容完成后，以小组为单位汇报整个设计及评估过程的体会及经验，同时要注重电路性能参数理论和实验值误差分析。

四、过程评价改革

基于AOT教学模式改革，课程团队对成绩考核方式进行了相应调整，包含了对自学情况、协作实践情况、创新能力等的评价，并重点考虑完成项目的难易程度、贡献大小。改革后，最终成绩由形成性成绩和考核成绩两部分组成，各占50%。

形成性成绩包括平时成绩、设计及测试报告与设计电路实物成绩。其中，平时成绩占总成绩的20%，考核内容包括实验操作和研讨课表现；设计及测试报告与设计电路实物成绩占总成绩的30%，由设计测试报告和电路制作水平两个部分的成绩组成，参照方案设计论证、系统测试评估等多项考核指标进行考评。

考核成绩包括汇报答辩成绩、小组交叉考核成绩、学员自评考核成绩。其中，汇报答辩成绩占总成绩的40%，答辩考核由3～5名教师根据评分标准进行打分，取平均值，评分内容包括了电路设计、电路制作、功能演示、性能参数达标情况、问题与解决方法等，如果学员在设计过程中展现出较高的独创性和新颖性，可适当予以加分鼓励；小组交叉考核成绩占总成绩的5%，学员对其他小组成员进行评分；学员自评考核成绩占总成绩的5%，小组根据成员的贡献大小进行评分。

表2为2020级学员成绩单，相较于以往优、良、中、差的评价方式，新的考核方式增加了区分度。

五、AOT教学模式效果反馈

课程团队对我校2016—2020级生物医学工程专业毕业生进行了问卷调查。结果显示（见图3），88%以上的学员表示通过AOT教学模式教学，自己的各项能力素质得到了提高，团队意识得到了增强。学员成功完成了脉搏检测电路的设计调试，并且成功检测到脉搏信号，这让学员感到非常有成就感，他们的学习积极性和学习成效也明显提高。

六、结语

通过基于AOT教学模式在我校模拟电子技术课程设计课程的改革和实践，学员的学习兴趣得到了培养，主动学习意识得到了增强，自我探究能力、动手和创新能力均得到了提升，团队精神得到了锻炼。课程团队重塑并优化了课程教学内容以及实施标准，增加了电子工程技能实训教学环节，强调了电子技术与医学应用的有机融合，增加了生物信号检测相关知識、能力的综合培训，体现了高阶性和挑战度。为更好地利用AOT教学模式开展模拟电子技术课程设计课程教学，还需要进一步考虑以下几个方面的内容[9-11]：

一是整合教学内容。90%以上的学员表示该教学花费较多精力，占用大量课余时间。因此，拟将现有电子工艺和模拟电子技术课程设计课程的教学内容进行整合，打造模拟电子技术综合训练课程，共50学时。

二是完善评价指标。根据拟设的旨在提高学员知识、能力、素质的学习项目，建立评价指标模型，并根据具体内容明确考核标准，规范实施细节。

三是完善在线资源。完善网上课程，丰富教学案例，结合慕课开展教学。同时，增加对国内外电子器件发展动态的介绍，增强学员自信和自立精神。增加在线反馈环节，提高课堂讨论的有效性，并跟踪监督学员学习进展，为教学的开展创造更好的条件。

［参考文献］

[1] 宁旭，徐林，许佳，等.以设计为中心改革实践教学，培养合格生物医学工程人才[J]. 医疗卫生装备，2018，39（12）：90-94.

[2] 宁旭，秦明新，金贵，等.生物医学工程本科学员创新实践能力培养的探索与思考[J]. 医疗卫生装备， 2012，33（1）：128-131.

[3] 吴誉.《模拟电子技术》翻转课堂教学改革与实践[J]. 现代职业教育，2017（5）：24-25.

[4] 孙建，徐林，许佳，等.行动导向教学法在医学电子学基础课程教学的实践与探索[J]. 医疗卫生装备， 2018，39（10）：92-94.

[5] 陈明生，宁旭，秦明新，等.军医大学中医学电子学基础课程教学的实践与探索[J].医疗卫生装备，2018，39（3）：90-93.

[6] 孙建，邹欣，徐林，等. 模拟电子技术设计性实验的探索与研究[J].电子世界，2014（15）：13.

[7] 姜永生，王丹丹，鲍楠，等.以项目为载体的生物医学工程专业人才能力培养[J]. 计算机教育，2013（21）：79-82.

[8] 向泽，宋娟，杨期柱，等.新工科背景下“土木工程概论”课程模块化教学模式探索[J].邵阳学院学报（社会科学版），2022，21（4）：95-99.