基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE的電工電子實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)研究

郝建新 高歡

摘? ? 要：文章針對(duì)目前中國(guó)民航大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及自主解決復(fù)雜工程問題的能力為目的，研究探討基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE（Outcomes-based Education，OBE）的電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。方案以畢業(yè)生具體從業(yè)范圍為依托，以學(xué)習(xí)者的最終產(chǎn)出為聚焦點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)驗(yàn)證型、綜合型以及研究型實(shí)驗(yàn)，搭配整合后的教學(xué)資源，完成對(duì)學(xué)生基本技能、綜合技能以及實(shí)踐創(chuàng)新技能的遞進(jìn)式培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)表明，基于OBE教學(xué)優(yōu)化方案將產(chǎn)出指標(biāo)點(diǎn)成功融合到各層次實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使“學(xué)生產(chǎn)出”成為了驅(qū)動(dòng)教育的核心動(dòng)力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);產(chǎn)出導(dǎo)向;遞進(jìn)式培養(yǎng);學(xué)生產(chǎn)出

近年來(lái)，隨著全國(guó)各個(gè)高校專業(yè)教學(xué)改革工作的不斷探索與深入，實(shí)踐教學(xué)與對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)受到越來(lái)越多的重視，基于OBE教育模式被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于高校工程教育人才培養(yǎng)、教育教學(xué)改革及專業(yè)建設(shè)方面[1]。OBE模式理念下，基于實(shí)現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過程、教育結(jié)構(gòu)以及課程均被視為手段而非教育目的，教育應(yīng)關(guān)注“學(xué)生產(chǎn)出”，而非“教育輸入”，教育評(píng)價(jià)應(yīng)由“教”的效果向“學(xué)”的效果轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的基于課程內(nèi)容的教學(xué)向基于產(chǎn)出需求轉(zhuǎn)變[2-3]。

本文以電子實(shí)驗(yàn)為例，針對(duì)具有鮮明民航特色的畢業(yè)生，探討OBE模式電子課程實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，旨在將預(yù)期產(chǎn)出指標(biāo)點(diǎn)與專業(yè)知識(shí)的設(shè)計(jì)貫穿于各個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，尋找理論與實(shí)踐的契合點(diǎn)，使學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力能夠在OBE教育模式的引導(dǎo)下循序漸進(jìn)地提高。

一、實(shí)驗(yàn)課程問題分析

以學(xué)生為中心的人才培養(yǎng)、產(chǎn)出導(dǎo)向設(shè)計(jì)和持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量保障機(jī)制是工程教育認(rèn)證中的核心理念[4-5]。高校中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則恰好是提高學(xué)生實(shí)踐以及創(chuàng)新能力的重要載體，是對(duì)工程教育理念的有效踐行方式，是對(duì)目標(biāo)達(dá)成度的最直觀評(píng)價(jià)[6]。但不可否認(rèn)的是，實(shí)踐教學(xué)不僅是本科教學(xué)中最薄弱的環(huán)節(jié)，還與畢業(yè)需求脫節(jié)[7]。以電工電子相關(guān)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程為例，教學(xué)設(shè)計(jì)存在以下不足。

（一）實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)受限

寬口徑培養(yǎng)模式下，實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)數(shù)量受限，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)體系不完整，課堂時(shí)間利用率低，知識(shí)點(diǎn)銜接效果不理想。如何在有限課時(shí)下生成更有效的“學(xué)生產(chǎn)出”成為教學(xué)改革的重點(diǎn)研究方向。

（二）實(shí)驗(yàn)課程、課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系性薄弱

理論知識(shí)層面缺乏與未來(lái)實(shí)際工作之間的關(guān)聯(lián)，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程之中，還是向?qū)W生灌輸書本知識(shí)，以教學(xué)進(jìn)程作為導(dǎo)向，忽視了“學(xué)生產(chǎn)出”以及“學(xué)生畢業(yè)后真正要帶走的是什么”這一根本目標(biāo)，持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量保障機(jī)制難以成型。

二、基于OBE模式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中國(guó)民航大學(xué)畢業(yè)生的就業(yè)領(lǐng)域主要集中在各大航空公司、維修單位及機(jī)場(chǎng)，通過與上述對(duì)口用人單位的調(diào)研及溝通發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)后具有以下技能的學(xué)生更容易受到用人單位的青睞：獨(dú)立看懂英文版工作手冊(cè);熟練使用基本電子設(shè)備;獨(dú)立分析電子設(shè)備故障原因并解決問題;具備獨(dú)立思考與設(shè)計(jì)的工程能力等。

而在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，上述能力的獲得更多依靠學(xué)生自身的摸索與感悟，教學(xué)設(shè)計(jì)中并沒有重點(diǎn)突出展示應(yīng)該如何獲取上述技能。而在基于OBE的產(chǎn)出導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)理念中，需求決定了教學(xué)內(nèi)容，其目的在于讓畢業(yè)生可以達(dá)到一定的能力要求，其教學(xué)計(jì)劃要求能夠明確反映對(duì)畢業(yè)要求的支撐。依據(jù)這一理念，我們針對(duì)中國(guó)民航大學(xué)畢業(yè)生的實(shí)際產(chǎn)出需求進(jìn)行探究，對(duì)電子實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行再設(shè)計(jì)。在教學(xué)層設(shè)計(jì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能、綜合應(yīng)用技能和創(chuàng)新實(shí)踐技能，使學(xué)生能在畢業(yè)后真正地“帶走”實(shí)際能力。

（一）針對(duì)基本技能的驗(yàn)證型教學(xué)設(shè)計(jì)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，基本技能的驗(yàn)證型教學(xué)實(shí)驗(yàn)與綜合技能、創(chuàng)新實(shí)踐技能實(shí)驗(yàn)存在密切的聯(lián)系，二者缺一不可?；诨炯寄艿尿?yàn)證型教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和動(dòng)手能力。

以“電路分析基礎(chǔ)”為例，本課程中，主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于電類實(shí)驗(yàn)中基本知識(shí)、基本技能的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，包括萬(wàn)用表、示波器、交流信號(hào)源的基本使用方法，驗(yàn)證戴維南定理等效內(nèi)阻、測(cè)量一階過渡過程時(shí)間常數(shù)、觀察串聯(lián)諧振條件等，這些實(shí)驗(yàn)都不需要學(xué)生的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)，只要在正確的實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)下，熟練并準(zhǔn)確地操作儀器，每個(gè)學(xué)生都可以完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的復(fù)現(xiàn)。

在驗(yàn)證型教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們則將教學(xué)目標(biāo)定位于提升畢業(yè)生的基本工程素養(yǎng)。通過在實(shí)驗(yàn)中向?qū)W生展示航空公司的優(yōu)秀案例（譬如工具存儲(chǔ)、擺放規(guī)則與實(shí)際照片），讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)之初養(yǎng)成嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則、按照實(shí)驗(yàn)規(guī)范去指導(dǎo)其每一個(gè)行動(dòng)的習(xí)慣，以小見大，使未來(lái)的民航從業(yè)者從學(xué)生時(shí)代起就敬畏規(guī)章與守則，讓仔細(xì)和認(rèn)真成為一種優(yōu)秀的工作習(xí)慣與基本工程素養(yǎng)。

（二）針對(duì)綜合技能的設(shè)計(jì)型教學(xué)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)可以認(rèn)為是在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上對(duì)所學(xué)知識(shí)的再運(yùn)用、拓展和創(chuàng)新。因此，在該教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生利用驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中所掌握的知識(shí)與技能完成更深入的應(yīng)用的能力，將本學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)與當(dāng)前發(fā)展的最新科技相連接，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中自然滲透實(shí)用的、畢業(yè)產(chǎn)出所需要的知識(shí)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)還應(yīng)該以學(xué)術(shù)為中心、任務(wù)為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，師生雙方在開放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上自由選擇、發(fā)揮和引導(dǎo)，完成綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

以“低頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”的“集成運(yùn)放電路”實(shí)驗(yàn)為例，在OBE模式引導(dǎo)下，首先確定學(xué)生課堂產(chǎn)出，即自主選擇運(yùn)放電路芯片，設(shè)計(jì)完成帶有負(fù)反饋運(yùn)放放大電路。除放大倍數(shù)、反饋深度等參數(shù)由教師給定外，選用何種芯片、使用什么具體電路、是否制作PCB板，全部由學(xué)生以及團(tuán)隊(duì)自主決定。課程采取四節(jié)聯(lián)排方式，在開放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上給學(xué)生充分的思考和發(fā)揮時(shí)間。

另外，在OBE教學(xué)模式引導(dǎo)下的設(shè)計(jì)型教學(xué)實(shí)驗(yàn)還應(yīng)緊貼學(xué)生的“畢業(yè)產(chǎn)出”，教師在課堂上將設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中學(xué)生所設(shè)計(jì)的低通濾波電路圖和空客A320民航客機(jī)GCU組件的某局部電路圖作比較，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和探索，使學(xué)生了解到課程中自主設(shè)計(jì)電路圖即是將來(lái)讀懂GCU電路圖的基礎(chǔ)，是對(duì)未來(lái)研究及維修機(jī)載電子系統(tǒng)能力的有效培養(yǎng)。學(xué)生如果能夠充分利用設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)了解集成電路的通用知識(shí)并且動(dòng)手設(shè)計(jì)、排故并最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，那么通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的目的就可以達(dá)到，其“畢業(yè)產(chǎn)出”將有效地提高學(xué)生的工作能力及業(yè)務(wù)素養(yǎng)，更好地助力中國(guó)民航大學(xué)畢業(yè)生的民航從業(yè)歷程。

（三）針對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐技能的研究型教學(xué)設(shè)計(jì)

針對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐技能的研究型教學(xué)設(shè)計(jì)則采用以“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目”為引導(dǎo)，以“研究報(bào)告及論文”為載體的探索型學(xué)習(xí)模式。通過“大創(chuàng)項(xiàng)目”強(qiáng)化學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和探索未知領(lǐng)域的興趣，以“協(xié)同創(chuàng)新”實(shí)踐教學(xué)理念為引導(dǎo)，有機(jī)結(jié)合驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與綜合型實(shí)驗(yàn)，扣緊各個(gè)知識(shí)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“科研+教學(xué)”齊頭并進(jìn)的實(shí)驗(yàn)體系。以“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”中源于“智慧機(jī)場(chǎng)”子項(xiàng)目的“機(jī)場(chǎng)智慧消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為例，該項(xiàng)目涉及到的知識(shí)領(lǐng)域包括傳感器的應(yīng)用、硬件電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等，我們將其應(yīng)用到研究型教學(xué)設(shè)計(jì)中，這既有利于學(xué)生基本技能和綜合技能的運(yùn)用與發(fā)揮，同時(shí)又能培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”、微信程序編寫等新技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)，避免落伍。

在研究型教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過持續(xù)的項(xiàng)目鍛煉，合理分配項(xiàng)目模塊與知識(shí)模塊，使學(xué)生可以真切、實(shí)在地了解自己的“產(chǎn)出值”是什么，了解到自己所學(xué)的知識(shí)到底有什么樣的實(shí)際應(yīng)用，因此也更容易掌握運(yùn)用知識(shí)分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。

（四）階梯式學(xué)習(xí)資源整合

培養(yǎng)基本技能、綜合技能、創(chuàng)新實(shí)踐技能的階梯式實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的確立，為學(xué)習(xí)資源的推送提供了合理的依據(jù)。學(xué)習(xí)資源的組成模式，應(yīng)該遵循技能的遞進(jìn)方式，合理推送給學(xué)習(xí)者。

以“電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”中示波器使用教學(xué)資源推送舉例。實(shí)驗(yàn)顯示，如果僅僅單純將PPT以及示波器使用視頻推送給學(xué)生，不論是視頻的觀看次數(shù)還是PPT的下載點(diǎn)擊次數(shù)都比較低，課堂上學(xué)生表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)效果也并不理想。這是由于學(xué)生根本不了解示波器除了在課堂上使用來(lái)測(cè)量一些基本波形參數(shù)外，還能做什么，因此無(wú)法引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；诖?，在教學(xué)資源的推送過程中，還需要加入一些實(shí)際使用案例。以中國(guó)民航大學(xué)學(xué)生的就業(yè)特點(diǎn)為例，在教學(xué)視頻中加入航空公司電子測(cè)試維修車間氣象雷達(dá)測(cè)試臺(tái)中關(guān)于示波器對(duì)機(jī)載電子板卡進(jìn)行測(cè)試的實(shí)際工作視頻，通過實(shí)際的認(rèn)知，使畢業(yè)生更有針對(duì)性地了解自己的學(xué)習(xí)任務(wù)以及學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解所學(xué)知識(shí)的用武之地。通過學(xué)習(xí)資源的合理整合與推送，不僅能提高學(xué)生的科學(xué)視野，同時(shí)也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而取得較好的學(xué)習(xí)成果。

三、總結(jié)

基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE的電子實(shí)驗(yàn)類課程教學(xué)模式改革改變了過去按部就班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提供了不同難度、不同方向的培養(yǎng)內(nèi)容，有目的地將未來(lái)畢業(yè)生應(yīng)該掌握的能力有機(jī)地導(dǎo)入到實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)中。該模式建立起驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)框架，以合理的教學(xué)資源完成教學(xué)框架填充，形成階梯式教育培養(yǎng)方式，完成對(duì)學(xué)生基本技能、綜合技能以及實(shí)踐創(chuàng)新技能的培養(yǎng)，真正做到了有差異性的“因材施教”，使學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力得到了循序漸進(jìn)地提升。

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