OBE協(xié)同育人在“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程的應(yīng)用

鄧忠惠 謝微

摘要：以“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)OBE協(xié)同育人的理念，從“構(gòu)建團(tuán)隊(duì)，開發(fā)課程”“嵌入元素，點(diǎn)亮課程”“賽課結(jié)合，提升課程”等方面開展在“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程中的應(yīng)用。以“夯實(shí)基礎(chǔ)課程入門階段—能力儲(chǔ)備綜合設(shè)計(jì)階段—協(xié)同創(chuàng)新高階實(shí)踐階段”層層遞進(jìn)的內(nèi)容安排，教學(xué)質(zhì)量精準(zhǔn)定位，面批作品，釋放思維；OBE協(xié)同育人重在過程培養(yǎng)、形成性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)學(xué)生的同時(shí)也指導(dǎo)教學(xué)過程本身。OBE協(xié)同育人在“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程中的應(yīng)用，是思政元素深化OBE反向設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)的內(nèi)生模式，更是一種課程思政耦合OBE“創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：OBE協(xié)同育人；電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)；教學(xué)改革；形成性評(píng)價(jià)

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人”［1］。黨的十九大報(bào)告指出“建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)是中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)工程，必須把教育事業(yè)放在優(yōu)先發(fā)展位置，要全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)”［2］?！罢n程思政”是“同向同行、協(xié)同效應(yīng)”的一種積極回應(yīng)［3］，是“立德樹人”這個(gè)中心環(huán)節(jié)得以實(shí)現(xiàn)的必經(jīng)之路。但“課程思政”并不是一門專門的課程，而是一種新的教學(xué)理念。許多高校對(duì)實(shí)驗(yàn)課程、專業(yè)基礎(chǔ)核心課程、虛擬仿真實(shí)踐課程等進(jìn)行課程思政改革［46］，并提出具有學(xué)科特色且可實(shí)施的舉措。

“產(chǎn)出導(dǎo)向教育”（OBE）具有目標(biāo)導(dǎo)向，能夠衡量培養(yǎng)學(xué)生“能夠做什么”；要求學(xué)生掌握獲得結(jié)果的過程或方式，從解決有固定答案問題的能力拓展到解決開放問題的能力。OBE遵循“反向設(shè)計(jì)”原則，倡導(dǎo)通過持續(xù)改進(jìn)以不斷提高教學(xué)質(zhì)量，在培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求上強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［710］。

“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”是電子信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，旨在加強(qiáng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的綜合訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力。有關(guān)“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”的“課程思政”教學(xué)素材、案例與資源比較少，資源庫建設(shè)還比較薄弱，相對(duì)成果比較少。筆者以“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”為出發(fā)點(diǎn)，從課程教學(xué)改革的路徑、內(nèi)容安排、教學(xué)質(zhì)量、形成性評(píng)價(jià)等4個(gè)方面著手，以期構(gòu)建一種課程思政耦合OBE“創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式。

1“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”開展OBE協(xié)同育人教學(xué)改革的路徑

1.1構(gòu)建團(tuán)隊(duì)，開發(fā)“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程

課程以學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為導(dǎo)向，面向廣西，輻射粵港澳大灣區(qū)，扎根中國(guó)大地，結(jié)合人工智能學(xué)院“三通三合二頂”模式，考究“學(xué)生自身雙向需求的關(guān)系、課程教育與工程能力的關(guān)系、人才培養(yǎng)規(guī)格與行業(yè)本身的關(guān)系、教學(xué)活動(dòng)與培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)系”等，確定課程體系。從“電源類、信號(hào)源類、無線電類、放大器類、儀器儀表類、數(shù)據(jù)采集與處理類、控制類”等方面切入，結(jié)合大學(xué)生電子設(shè)計(jì)國(guó)賽、廣西區(qū)賽等賽事相關(guān)內(nèi)容開展。以人工智能學(xué)院為依托，教研室為單位，組建大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽教師管理團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)整理、歸納歷年國(guó)賽、廣西區(qū)賽的比賽題目，并組建、培訓(xùn)和指導(dǎo)學(xué)生參賽團(tuán)隊(duì)。

1.2嵌入思政元素，點(diǎn)亮“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程

1.2.1培植社會(huì)責(zé)任，拓展綜合素養(yǎng)

工程通過實(shí)踐方式來創(chuàng)造美好世界，“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程涉及組成工程體系的內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)世界的美并創(chuàng)造美好的世界。

1.2.2設(shè)計(jì)作品，提升合作能力

課程包含仿真軟件Multisim14的使用、制作單級(jí)放大電路、制作程控放大電路和波形變換電路、制作脈沖計(jì)時(shí)器、仿真軟件proteus的使用、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，在仿真與實(shí)踐環(huán)節(jié)中要求學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完成資料收集、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、報(bào)告撰寫等。此時(shí)，分工與合作則更加突顯其重要性。

1.2.3心懷使命，科技自信

課程中植入與“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”相關(guān)的“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)，指出課程科技自信的重要性。通過“中國(guó)高鐵的故事”“中國(guó)芯”，以新經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)為背景，以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化和塑造未來為設(shè)計(jì)理念，以繼承創(chuàng)新、交叉融合、協(xié)調(diào)共享為途徑，培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展的創(chuàng)新型、多元化高素質(zhì)卓越工程人才［11］。

1.3OBE貫通電子設(shè)計(jì)比賽，提升學(xué)生“創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”的工程能力

課程主要涉及模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)四個(gè)模塊。綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括信號(hào)源類、電源類、儀器儀表類、數(shù)據(jù)采集與處理類、無線電類、放大器類等內(nèi)容。根據(jù)OBE反向設(shè)計(jì)原則，將“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”的內(nèi)容整合再創(chuàng)新。由下圖可知，國(guó)賽中“控制類”所占比例比較大，并且在2003年、2011年、2015年、2017年、2019年、2021年中各有2個(gè)比賽題目。“儀器儀表類”所占比重也比較大，國(guó)賽中從第2屆至第15屆，每屆都有涉及?！半娮釉O(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的“培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力，促使學(xué)生針對(duì)工程問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)、制作的整合能力”的目的為導(dǎo)向，分成“6+2”個(gè)訓(xùn)練專題，以層層遞進(jìn)的形式開展電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽真題訓(xùn)練。

歷年歷屆大學(xué)生電子設(shè)計(jì)國(guó)賽比賽題目圖

2“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”課程思政耦合OBE教學(xué)改革的內(nèi)容安排

2.1夯實(shí)基礎(chǔ)課程入門階段

元器件的識(shí)別與檢測(cè)、儀器儀表的使用、模塊電路設(shè)計(jì)、電路板的制作、電路調(diào)試、電路測(cè)試等技能融入“元”項(xiàng)目，比如“單級(jí)放大電路”“信號(hào)發(fā)生器”“波形變換電路”“脈沖計(jì)數(shù)器”“數(shù)字鐘”“單片機(jī)最小系統(tǒng)”等“元”項(xiàng)目制作中，以點(diǎn)及面，層層推進(jìn)，夯實(shí)課程基礎(chǔ)。

2.2能力儲(chǔ)備綜合設(shè)計(jì)階段

應(yīng)用型本科的學(xué)生需要具備工程能力，包括仿真軟件應(yīng)用、電路參數(shù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)成、元器件選型、單元電路調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試等能力，掌握51系列、MSP430系列、STM32系列單片機(jī)的基本原理和應(yīng)用，熟悉仿真軟件proteus和Multisim14軟件的使用。通過題目“LC諧振放大器設(shè)計(jì)”“基于STM32單片機(jī)數(shù)字鐘電路的實(shí)現(xiàn)”“基于MSP430單片機(jī)程控濾波器的設(shè)計(jì)”“基于UC3843的BOOST升壓模塊制作”等，從設(shè)計(jì)作品、選擇元器件、硬件制作、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試等環(huán)節(jié)逐步推進(jìn)，提高學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等能力。

2.3協(xié)同創(chuàng)新高階實(shí)踐階段

以全國(guó)或廣西區(qū)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽命題為研究?jī)?nèi)容，選取“滾球控制系統(tǒng)”“微電網(wǎng)模擬系統(tǒng)”等真題進(jìn)行解析和真題實(shí)踐。此階段由學(xué)生自主組隊(duì)、領(lǐng)取任務(wù)、分工協(xié)作，依據(jù)“閱讀設(shè)計(jì)需求—查閱資料—方案論證—電路設(shè)計(jì)仿真—電路制作—電路調(diào)試—撰寫報(bào)告”等環(huán)節(jié)進(jìn)行。以“模擬電磁曲射炮”為例，通過作品制作、答辯等環(huán)節(jié)，初步建立學(xué)生對(duì)電子設(shè)計(jì)大賽的整體認(rèn)識(shí)，串聯(lián)課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的熱愛，學(xué)生通過自薦、教師指導(dǎo)、面試答辯等培養(yǎng)環(huán)節(jié)提高參賽水平。

3課程思政與OBE耦合，教學(xué)質(zhì)量精準(zhǔn)定位

課程依托電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新基地，依據(jù)實(shí)踐平臺(tái)“開放+自主”、科研訓(xùn)練“項(xiàng)目+團(tuán)隊(duì)”、比賽實(shí)踐“任務(wù)+成果”的模式進(jìn)行。

3.1設(shè)計(jì)“能力梯度”的項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)以項(xiàng)目作為結(jié)構(gòu)框架中的節(jié)點(diǎn)元素，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，按照“引入問題—分析問題—解決問題—?dú)w納總結(jié)”的思路，將“學(xué)中做”和“做中學(xué)”有機(jī)結(jié)合，構(gòu)造“能力梯度”訓(xùn)練模式，完成項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容。

3.2依托4個(gè)支點(diǎn)，賽事反哺教學(xué)

利用賀州學(xué)院人工智能學(xué)院平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，依托4個(gè)支點(diǎn)（管理、方法、路徑、課程），落實(shí)賽事反哺教學(xué)的目標(biāo)，形成“教學(xué)—賽事—社會(huì)實(shí)踐”的套環(huán)形式，拓展學(xué)生創(chuàng)新思維，深化學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容，讓高質(zhì)量項(xiàng)目、高質(zhì)量比賽作品落地生根，發(fā)揮成果引領(lǐng)作用。

3.3回歸工程，循序漸進(jìn)

利用單片機(jī)模塊、輸入輸出模塊、接口芯片、控制對(duì)象、擴(kuò)展單元接口、仿真軟件等開發(fā)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過模塊化設(shè)計(jì)，能夠完成一定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，同時(shí)和當(dāng)?shù)仄髽I(yè)組建聯(lián)合研究中心，把企業(yè)的需求發(fā)揮創(chuàng)新的思維，研發(fā)產(chǎn)品，回歸工程。

4面批作品，釋放思維；形成性評(píng)價(jià)，育人有成效

“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”是一門16學(xué)時(shí)講授+16學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)的課程，“設(shè)計(jì)作品”環(huán)節(jié)是實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)。形成性評(píng)價(jià)可根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)作品的創(chuàng)新型、實(shí)用性、電路復(fù)雜程度、PCB布局設(shè)計(jì)、焊接組裝質(zhì)量、電路實(shí)現(xiàn)功能、技術(shù)指標(biāo)完成效果、課題答辯、作品演示等進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。

學(xué)生完成課程實(shí)驗(yàn)的“初作品”后，教師“面批作品”，圍繞學(xué)生作品提出改進(jìn)意見。學(xué)生修改作品，最終形成作品?！霸O(shè)計(jì)作品”面批內(nèi)容和評(píng)分見下表。經(jīng)過面批，學(xué)生了解課程作品可以提升的空間，明白學(xué)習(xí)過程中存在的問題，知曉與大學(xué)生電子設(shè)計(jì)國(guó)賽、廣西區(qū)賽之間的差距，學(xué)習(xí)困惑得到解決，學(xué)習(xí)質(zhì)量監(jiān)控更加精準(zhǔn)定位。

結(jié)語

落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，深化思政元素組織植入與課程內(nèi)生相結(jié)合，通過OBE協(xié)同育人在“電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)改革的路徑、內(nèi)容安排、教學(xué)質(zhì)量、形成性評(píng)價(jià)等4個(gè)方面進(jìn)行探索，研究賽事融入教學(xué)、面批作品等環(huán)節(jié)，釋放思維；采用形成性評(píng)價(jià)，指導(dǎo)教學(xué)過程本身。構(gòu)建地方應(yīng)用型本科院校電子信息類專業(yè)課程思政耦合OBE的“創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)模式，提升學(xué)生工程能力，育人有成效。

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基金項(xiàng)目：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目：基于6A學(xué)習(xí)構(gòu)建多模態(tài)金課的探索與實(shí)踐（2022JGZ169）；賀州學(xué)院教學(xué)改革工程項(xiàng)目：課程思政耦合OBE“3433”新工科教學(xué)模式的探索與實(shí)踐（hzxyybjg202107）；廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目：基于現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院的實(shí)施雙主體育人的探索與實(shí)踐（GXGZJG2022B164）

作者簡(jiǎn)介：鄧忠惠（1980—），男，壯族，廣西橫縣人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：嵌入式與智能控制。

*通訊作者：謝微（1984—），女，壯族，廣西蒙山人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：課程建設(shè)與教學(xué)研究。