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摘要：针对电子技术实践教学过程中存在的问题，以工程教育认证标准和OBE理念为指导，以学生能力培养为目标，对电子技术实践教学进行了线上与线下相结合混合式教学模式改革。以学生为中心，以产出为导向，构建一套实验、综合训练、学科竞赛多层次循序渐进的实践教学体系。优化与重塑实验内容，将前沿科研成果转化为教学内容，增加综合设计性实验和研究探索性实验。采用线上线下的混合教学模式，通过网络平台实行线上开放实验内容和时间；线下开放实验室，开展实做型电子技术综合训练教学过程，开展多层次的学科竞赛，培养学生解决复杂工程问题的能力。实践结果表明，学生的自主学习能力、创新能力和解决工程问题的能力得到了提升，教学效果得到了很大的改善。
关键词：工程认证；OBE理念；电子技术；教学改革；混合式教学
本文引用格式：吴丽珍等.基于OBE理念的电子技术混合式实践教学改革[J].教育现代化，2020，7（48）：13-16.
Research on Teaching Reform of Hybrid Practice Teaching for Electronic Technology Based on OBE Educational Concept
WU Li-zhen*,YANG Xin-hua,MA Hong-fei,WANG Xiao-lan
(College of Electrical and Information Engineering of Lanzhou University of Technology,Lanzhou,Gansu)
Abstract:In view of the problems existing in the process of electronic technology practice teaching,guided by the standards of engineering education certification and the OBE（Outcome Based Education，OBE）educational concept,and aimed at the cultivation of students'ability,the hybrid teaching mode of online and offline electronic technology practice teaching was reformed.In this paper，with students as the center and output as the guide,a set of multi-level practice teaching system of experiment,comprehensive training and subject competition is constructed.Optimize and reshape the experimental content,transform the frontier scientific research results into teaching content,and increase the comprehensive design experiment and research exploratory experiment.The online and offline hybrid teaching mode is adopted,and the online open experiment content and time are implemented through the network platform.Open the laboratory offline,carry out the comprehensive training and teaching process of practical electronic technology,and carry out multi-level subject competition to cultivate students'ability to solve complex engineering problems.The results show that students'ability of independent learning,innovation and solving engineering problems has been improved,and the teaching effect has been greatly improved.
Key words:engineering education certification;outcome based education(OBE);electronic technology;teaching
reform;hybrid teaching model
“电子技术”包括模拟电子技术基础和数字电子技术基础是电子技术应用的两门重要基础课程，是我校自动化、电气工程及其自动化的专业基础课。课程内容包含理论、实验、综合训练等环节，每一个环节的教学质量都将直接影响工程认证中毕业要求的达成评价结果。然而，该课程的理论抽象、工程性和实践性强，传统的以教师为中心的灌输式教学方式导致学生理论知识掌握困难，实践能力得不到锻炼，学习兴趣不高。为此，国内外各院校纷纷提出了许多先进的教学方法和教学模式，如项目式、问题探究式、任务驱动式、工程案例式、情境式、启发式教学法等[1-3]，以及微课、翻转课堂、云在线课堂、雨课堂等混合教学模式，以提高学生的学习兴趣，改善教学效果，培养创新意识和工程实践能力。
近年来，成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）深受国内外工程教育改革者的青睐，在国内外高校教育中得到深入研究与实践，取得了显著的教学效果。OBE是一种以“学生”为中心、以“成果”为导向的教学设计理念，是工程教育专业认证的核心理念，其目标是培养学生解决工程实践问题的能力[4-5]。
因此，课程组针对西部普通院校普遍存在工程实践硬件条件相对落后，学生基础一般的情况，以工程教育认证标准为导向，基于OBE理念重构一套以“学生为中心”的多层次循序渐进的教学体系，开展基于超星尔雅网络平台的线上线下混合式实践教学模式。通过这一系列的实践教学改革与实施，提高了学生的工程实践能力，培养了学生自主学习与主动深入探究科学问题的素养，有助于培养创新人才，取得了较好的教学效果。
一 电子技术实践教学中存在的问题
实践教学是创新人才培养的重要环节，是培养学生专业基本能力的核心载体[6]。电子技术实践教学中主要问题体现在几个方面。其一，教学目标与工程教育认证标准要求相去甚远，实验大多以验证性为主，学生自己设计实验方案的自主实验开展不足，综合多学科交叉的研究探索型实验几乎缺失；课程设计多为书面方案设计，无法体现以学生为中心，产出导向的理念[7]。其二，整个实践教学体系缺乏系统性，使得学生所学专业知识片段化。实验教学内容缺乏前沿性，缺少研究性和创新性。其三，教学模式单一，教学规模化难以兼顾个性化，缺乏信息技术的深度融合。教师方面科研优势转化不足，难以将科研成果向专业基础课教学关联并转化，导致科研成果向优质教学资源转化比例偏低，学生认为课程与所学专业相关性不强，兴趣也就不高。教学质量保障制度有待完善，包括师资队伍建设、学生成绩评价体系及科技创新激励机制。
因此，有必要从教学内容、教学模式、教学手段、教学质量保障制度等方面深入改革。重新优化原有的教学内容，重点将前沿科研成果转化为教学内容。依托科研优势，自主研制综合实验系统，开设研究性、创新性实验。以项目或竞赛为载体，注重项目训练的自主性、个性化和研究性，引导学生自主研究、主动探索，激发学生创新潜能。形成一套教学质量保障制度，形成学生创新激励机制、学生成绩评价体系等主要学生激励机制。
二基于OBE的混合式教学模式
上个世纪80年代由William Spady等人提出了一种基于成果导向的教学模式。OBE教学模式采用“逆向设计”方式[8]。“逆向设计”对于专业的建设，从培养目标出发逆向设计出的毕业要求，根据毕业要求对课程体系进行规划，确定课程以逐步地去实现毕业要求，同时也对每一门课程提出具体的、需要达成的教学目标。对于一门课程的教学，逆向设计则是从预订的教学目标出发，首先是设计课程的考核评价体系；然后是选择教学方法、设计教学过程、配置教学材料和资源来保证达成课程目标。基于OBE理念的课程目标实现流程设计如图1所示。
课程组在超星尔雅网络平台资源的基础上，结合传统实验室和课堂教学的经验，设计了基于网络平台SPOC（Small Private Online Course）的《电子技术》实践课程教学模式。对于实验教学，教师提前在平台上发布实验内容与实验时间、实验相关资料、实验要求等等。为了合理评价学生的成绩，设计了如图2所示的课程评价体系。
学生在线上完成实验的基本内容预习，将线上学习纳入考核。而教师则通过分组讨论、回答问题和测试环节实现对学生的预习情况了解，对已经预约的学生分组分批安排进入实验室做实验。对于综合设计性实验和实训课题，学生在线上提交设计方案和仿真结果，实物制作与经验、测试结果等，并在平台上进行分组讨论、问题答疑与交流，进行学生小组内和小组之间评价以及教师对结果的评价，且结合各项指标给出最后成绩。
三 以产出为导向的混合式实践教学改革
以OBE理念为指导，结合开发的SPOC网络化实践教学平台，构建一套实验、综合训练、学科竞赛多层次循序渐进的实践教学体系。开放实验室，重塑实验内容，增加综合设计性实验和研究探索性实验。开展系统化与可操作性强的“实做型”课程设计。开展多层次、多方面的学科竞赛，培养创新人才，尤其重视拔尖创新型复合人才培养。通过系列实践改革全面培养学生解决复杂工程问题的能力。
（一）开展混合式实验教学模式
电子技术实验包括模拟电子技术实验和数字电子技术实验两部分，共计16学时。受学时和实验条件的限制，主要以验证性实验为主，在实验平台上插线完成原理性的验证，学生做完实验并不真正明白原理电路的设计思路，动手能力、设计能力、分析问题的能力难以提高。在OBE理念指导下，重新构建实验教学模式。结合混合教学模式重塑实验体系与内容，在保证质量前提下，减少基础实验数量和学时，增加综合设计性实验内容。教师发挥科研优势，从科研项目中分离出课题，开展研究探索型实验。
采取开放实验内容和实验时间的教学方式，除必做的实验以外，学生可以根据自己的兴趣和时间，自主安排实验题目和实验时间，完成实验内容。为了克服实验室硬件条件的不足，基于SPOC 网络平台，开展线上线下混合式教学模式。在网络平台上开发一块供教师和学生探讨实验问题的专属模块，方便师生间的交流与探讨。尤其是对于综合性和设计性实验，教师在平台上发布任务与要求、实验手段与分析方法、评分标准等。学生在线上学习，线上理论测试理解要求后，线下设计实验方案，采用 EDA 软件，如 Multisim软件，仿真验证。把仿真结果提交网络平台，教
师批阅通过后，允许预约实验实间。这种混合式教学模式的引入，学生的基本操作技能和自主研究能力得到提升，使实验室的全开放得以实现。基于SPOC网络平台开展第二课堂，在线上面向全校学生开设实践性电子设计培训课，吸引其它学科的学生加入到创新团队中。在线下开展实践教学，为克服我院学生多，资金有限，实践平台不足问题，合理综合开放EDA实验室、DSP实验室、电子设计创新实验室，为学生提供必要的实验条件。
（二）设计系统化与可操作性强的“电子技术综合训练”
以往的课程设计多为纸上谈兵，学生只要进行设计图纸、计算参数、撰写报告就完成课程设计任务，教师也仅仅根据平时表现和说明书图纸以及回答问题的进行成绩评价，对于学生的实际动手能力无从考究。因此，有必要以产出为导向，开展系统化与可操作性强的“实做型”课程设计，培养学生探究问题的精神和工程实践能力。
为此，课程组自2004年起，将原培养计划中两周的“电子技术课程设计”课程改为3周的“电子技术综合训练”，将原来实践课偏向理论设计能力培养改为偏向工程能力和创新意识培养。在三年级的秋季学期开设３周的“电子技术综合训练”课程，要求学生应用多门课程的知识，解决一个实际应用问题。实施过程中要求每个学生进行：资料查询、方案设计与优化、利用EDA软件调试电路、元器件购买、实物焊接制作、结果调试分析、图纸绘制、设计报告撰写等环节，每一个环节教师都需要跟踪并给予评价。实施过程中贯穿市场调研、技术经济分析、方案制定、实验调试、测试评估等多个环节，符合工程教育中核心理念。该课程重视前沿技术跟踪和EDA仿真软件应用能力的培养。要求学生根据课题需求合理选用如Protel DXP、QUARTUSII、Multisim等仿真软件解决设计与测试中的难题。指导学生查阅器件DATASHEET，学会通过DATASHEET了解器件性能、使用方法，选择合适的器件型号。课程组提供20余题目供学生选择，这些题目多数来源于教师的实际工程项目，不仅考虑数字电路与模拟电路结合，还综合考虑二年级学生的专业基础能力、学生的兴趣等，如“交通信号灯控制器制作”，“数控电流源设计与制作”“通信电缆长度测量装置”“风速与风向测量装置开发”等题目。按照全国大学生电子竞赛的标准，2-3名学生自由组合为一组，从提供的题目中选择感兴趣的一个题目，3周内完成设计与制作。这种系统化与可操作性强的综合训练教学模式，除了提高学生的动手能力外，还有助于学生沟通表达、团队协作能力的培养。同时，为教师将科研项目中的工程问题转化为实践教学内容，提供了一种行之有效的方法。
经过这十几年的改革实践，学生反映很喜欢“电子技术综合训练”这门实践课，在不断尝试过程中，学会了探究性学习方法，体会“问题研究”带来的快乐，真正达到了理论与实践结合，提高了动手能力，培养了创新意识。但是，从近几年实施过程中发现，原有的EDA选修课从培养计划中取消后，学生要短时间内边学边用EDA软件，基础差的学生组3周时间很紧张，甚至不能按时完成。因此，自2019年秋季学期开始，课程组尝试开展线上线下混合式教学模式，提前4周要求学利用课余时间线上学习一款EDA仿真软件，在线上学生选择认为对将来职业有所帮助的EDA软件学习与交流，交一份仿真作业作为“资料查询”部分的成绩。从实施结果看，学生掌握一种EDA软件，同时缩短了设计时间，报告质量、图纸质量也都提高了。
此外，工程教育认证标准要求学校为学生的实践活动、创新活动提供有效支持，为学生提供参与工程实践的平台，为此，学院建立了电子设计竞赛基地。以课程组教师为主建设的电子设计竞赛基地，面向全校学生组织包括全国电子设计竞赛在内的各类不同层次的竞赛活动，同时，为学生的电气工程、信息类创新项目提供实践平台。基地教师协助学校和学院团委组织开展各类学生科技竞赛活动。通过竞赛和科技创新活动，使学生综合运用知识解决工程问题的能力和创新意识都得到全面的培养和提高，为创新人才培养探索出了一条路子，为优秀学生脱颖而出提供了条件，也促进了教师实践教学水平的不断提高。
四 结束语
以工程教育专业认证的毕业要求为导向，开展基于OBE理念的混合式实践教学模式，对电子技术实践教学进行了一系列的教学改革。课题组将能力培养与素质教育融于整个教学过程中，改变单纯向学生传授知识点的灌输式教育模式，探索以学生为中心、项目驱动的教学模式。以工程教育认证标准为导向，推行自主学习。基于SPOC网络平台，开展混合式实验教学，指导学生参加学科竞赛。整合实验室资源，以满足学生参与实践的硬件条件。总之，通过近十几年来持续的改革与实践，增强了学生学习的主动性，培养了学生的创新意识和工程实践能力，为专业基础课达成毕业要求中关于“解决复杂工程问题”起到示范作用。
参考文献
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[8]邓淼磊.对成果导向教育的思考[J].教育现代化,2019,6(20)：25-26.
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