“新工科”與“OBE”融合的“測控電路”課程教學(xué)探析

陳曉輝 王生懷

[摘要]“測控電路”課程是測控技術(shù)及儀器專業(yè)的專業(yè)核心課程，在電子技術(shù)與測量控制等專業(yè)課程體系中起到承上啟下的關(guān)鍵作用。本文在“新工科”背景下，遵循“OBE”理念從課程設(shè)置、教學(xué)資源、教學(xué)模式、教學(xué)評價等四方面對“測控電路”課程教學(xué)進(jìn)行探索與分析。基于“新工科”與“OBE”融合的課程教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生具有光、機(jī)、計算機(jī)緊密配合，實現(xiàn)測控的總體思想，圍繞精、快、靈和測控任務(wù)的其它要求來選用電路和設(shè)計電路等復(fù)雜工程問題的分析、評價、方案設(shè)計能力。

[關(guān)鍵詞]測控電路；“新工科”；“OBE”；多學(xué)科交叉與融合

[中圖分類號]G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2023.09.034

引言

自2017年國家教育部推進(jìn)“新工科”建設(shè)以來，得到了各工程學(xué)科教育界的高度關(guān)注和積極響應(yīng)，從最先達(dá)成的“復(fù)旦共識”以及“天大行動”到后來的“北京指南”，構(gòu)成了“新工科”建設(shè)的“三部曲”，是工程學(xué)科教育改革的指路明燈[1]。“新工科”以“以立德樹人”為宗旨，以培養(yǎng)具備高實踐力、高創(chuàng)新力、高競爭力的復(fù)合型人才為目標(biāo)?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)是科技強(qiáng)國和教育強(qiáng)國戰(zhàn)略的必要前提，為人才儲備、科技創(chuàng)新和智能制造核心領(lǐng)域取得新突破、解決“卡脖子”難題等方面提供有力支撐[2]。不同于以往的人才標(biāo)準(zhǔn)，“新工科”人才強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科交叉思維和提升解決工程實踐問題的能力[3]。

“測控電路”課程是測控技術(shù)及儀器專業(yè)的專業(yè)核心課程，在電子技術(shù)與測量控制等專業(yè)課程體系中起到承上啟下的關(guān)鍵作用，具有多學(xué)科交叉與融合的特性。本文結(jié)合“測控電路”課程，在引入以成果為導(dǎo)向的教育（Outcome Based Education，OBE）理念[4]后，從課程設(shè)置、教學(xué)資源、教學(xué)模式、教學(xué)評價等四方面分析和探討了人才培養(yǎng)如何適應(yīng)當(dāng)前的“新工科”建設(shè)發(fā)展，如何提升人才培養(yǎng)與市場實際需求的適配性等問題。

一、基于“OBE”理念設(shè)置“測控電路”課程人才培養(yǎng)方案

以成果為導(dǎo)向的教育（Outcome Based Education，OBE）理念的三個核心要素為：一是以學(xué)生為中心；二是以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向；三是針對學(xué)習(xí)成果進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)過程為重點。實施“OBE”教育模式主要針對“學(xué)習(xí)”與“產(chǎn)出”進(jìn)行四個步驟的有機(jī)切分：定義、實現(xiàn)、評估、總結(jié)改進(jìn)[5]。

以“OBE”教育理念對照“測控電路”課程人才培養(yǎng)方案，從培養(yǎng)方案的不同角度發(fā)散細(xì)分教學(xué)模塊；將教學(xué)模塊與相關(guān)知識點重構(gòu)，設(shè)計出匹配的教學(xué)案例；通過案例實踐教學(xué)來提高學(xué)習(xí)積極性，有力地支撐學(xué)生解決工程問題能力的提升。

基于“OBE”教育理念“測控電路”課程人才培養(yǎng)方案的制定，要明確以培養(yǎng)學(xué)生具有光、機(jī)、計算機(jī)緊密配合，實現(xiàn)測控的總體思想，圍繞精、快、靈和測控任務(wù)的其它要求來選用電路和設(shè)計電路等復(fù)雜工程問題的分析、評價、方案設(shè)計能力為教育成果；以汽車制造行業(yè)中測控領(lǐng)域為依托，以校企共建的國家級、省部級實習(xí)實訓(xùn)基地為支撐，構(gòu)建了校企聯(lián)合制定人才培養(yǎng)目標(biāo)、知識模塊體系，共同參與人才培養(yǎng)與評價的協(xié)同教學(xué)模式；通過“測控電路”專業(yè)知識認(rèn)知工程、案例教學(xué)結(jié)合工程、專業(yè)實踐深入工程、畢業(yè)設(shè)計回歸工程，將工程實踐能力培養(yǎng)貫穿“測控電路”課程教學(xué)的全過程。

“測控電路”課程教學(xué)培養(yǎng)方案制定目標(biāo)如下：

課程目標(biāo)1：能夠解釋和辨析常見信號放大、調(diào)制、分離電路和轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計方法，用運(yùn)算法分析簡單的電路的動態(tài)過程，電子器件和使用常用的電子儀器使用；

課程目標(biāo)2：能夠求解或計算簡單非線性電阻電路的圖解法、分段線性化法和小信號法，邏輯與數(shù)字控制電路；

課程目標(biāo)3：能夠辨析測控電路的功用與精、快、靈的要求，電路的頻率響應(yīng)概念，深入理解諧振現(xiàn)象；

課程目標(biāo)4：能夠復(fù)述測控電路在精密儀器、汽車專用儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展趨勢。

素質(zhì)目標(biāo)：具有尊重軟件知識產(chǎn)權(quán)的意識，以及務(wù)實創(chuàng)新、為民族工業(yè)振興貢獻(xiàn)力量的家國情懷。

經(jīng)過多年的“OBE”教育理念教學(xué)實踐融合，“測控電路”課程逐步健全與完善，“測控電路”教學(xué)運(yùn)行良好、卓有成效，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是學(xué)生對“測控電路”課程教學(xué)質(zhì)量反饋的滿意度整體提高；二是學(xué)生對“測控電路”課程的興趣整體提高，經(jīng)?！皽y控電路”所學(xué)知識點嘗試主動分析一些工程實際問題；三是“測控電路”課程教學(xué)管理的規(guī)范性進(jìn)一步提高，尤其推行“OBE”教學(xué)理念后，形成了教學(xué)監(jiān)督、評價、反饋的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

二、基于“OBE”理念“測控電路”課程教學(xué)資源的合理配置

“測控電路”課程積極開展基于“OBE”理念的教學(xué)資源建設(shè)，將思政內(nèi)核結(jié)合專業(yè)課內(nèi)容全面融入教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的世界觀、人生觀、價值觀，實現(xiàn)社會主義合格接班人專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。通過“測控電路”課程教學(xué)資源升級建設(shè)、教學(xué)線上線下模式深度優(yōu)化、課程思政內(nèi)核有機(jī)融入等教學(xué)項目構(gòu)筑“測控電路”課程教學(xué)資源體系；開展MOOC課程、雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法多元化結(jié)合，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中形成評價機(jī)制；“測控電路”課程采用模塊化教學(xué)單元與學(xué)科競賽結(jié)合，以賽促教激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；基于“OBE”理念提升教師教育教學(xué)能力，更新教學(xué)理念。

“測控電路”課程以新時代新工科建設(shè)為背景，以雙一流為契機(jī)，積極推進(jìn)落實“OBE”課程教學(xué)資源整合。教學(xué)資源新增了實踐教學(xué)基地建設(shè)，積極與企業(yè)實習(xí)基地開展合作，充分發(fā)揮省級實習(xí)實訓(xùn)基地的示范作用；課程開展案例式教學(xué)資源整合，部分的案例引入、分析來自于企業(yè)的實際項目需求，學(xué)生的工程意識和實踐能力得到了顯著增強(qiáng)；鼓勵學(xué)生積極參與到相關(guān)科研項目中，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，并將部分成果作為教學(xué)案例納入課程培養(yǎng)方案、工程訓(xùn)練等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。

三、基于“OBE”理念“測控電路”課程教學(xué)模式深度優(yōu)化

在教學(xué)模式上，教研室定期會針對“測控電路”課程進(jìn)行教學(xué)計劃研討和經(jīng)驗交流，根據(jù)學(xué)生知識點的掌握，學(xué)習(xí)興趣等學(xué)習(xí)成效來調(diào)整優(yōu)化教學(xué)計劃，做到期初有準(zhǔn)備、期中有檢查、期末有總結(jié)。

“測控電路”課程依據(jù)課程安排總表，提前做好下一學(xué)期人才培養(yǎng)方案的校核及調(diào)整準(zhǔn)備工作?！皽y控電路”課程的教材選用根據(jù)學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)、專業(yè)特色和培養(yǎng)要求，選用質(zhì)量高、內(nèi)容新、有權(quán)威性的（規(guī)劃）教材，選用的教材必須符合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，嚴(yán)格按照人才培養(yǎng)方案的要求?！皽y控電路”課程要求學(xué)生在課前應(yīng)掌握之前知識點的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和已有知識結(jié)構(gòu)，根據(jù)學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)、理解能力，對講授內(nèi)容的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理安排和設(shè)計?！皽y控電路”課程教案與教學(xué)大綱、教學(xué)計劃進(jìn)度表相對應(yīng)；依據(jù)課堂教學(xué)管理，從“備課、授課、習(xí)題課、輔導(dǎo)答疑、課堂討論和作業(yè)”等方面精心組織課堂教學(xué)；授課遵循理論和實踐相結(jié)合的原則，并結(jié)合課程需求適時邀請企業(yè)專家以“專題課堂”方式進(jìn)行教學(xué)，積極推進(jìn)啟發(fā)式、研究式、討論式等教學(xué)方法研究，運(yùn)用混合課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧課堂等進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性；嚴(yán)格執(zhí)行教學(xué)進(jìn)程管理，適時安排輔導(dǎo)答疑時間，除解答課堂教學(xué)中學(xué)生的疑問外，還隨時了解學(xué)生對課程教學(xué)的意見和；做好課堂討論的準(zhǔn)備和組織工作，讓學(xué)生在討論課上充分闡明自己的觀點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

“測控電路”課程實訓(xùn)、實驗方面要求不斷推進(jìn)實驗室管理規(guī)范、安全制度完善，根據(jù)教研室設(shè)置的專門管理機(jī)構(gòu)，有專任實驗室主任，專任實驗教師、專任（或兼任）安全管理員，確保實驗教學(xué)的正常運(yùn)行；制定完善的安全管理制度和操作流程，實驗前對學(xué)生進(jìn)行安全教育，實驗中實時監(jiān)控學(xué)生操作并強(qiáng)調(diào)安全操作規(guī)范，實驗后對設(shè)備進(jìn)行安全檢查及維護(hù)；采用常規(guī)自查、定期檢查、不定期抽查和專項檢查相結(jié)合，根據(jù)檢查結(jié)果提出改進(jìn)措施，不斷提高課程安全建設(shè)水平。

四、基于“OBE”理念“測控電路”課程教學(xué)評價的逐步完善

在教學(xué)評價方面，“測控電路”課程構(gòu)建教師自評、互評，督導(dǎo)參評及學(xué)生評教多元化評價體系，采用調(diào)查問卷、座談會及訪談等方式全方位獲取反饋信息，以評促建，完善課程建設(shè)規(guī)劃，進(jìn)一步更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法，實現(xiàn)教學(xué)效果的持續(xù)改進(jìn)，促進(jìn)教學(xué)水平的提高。

“測控電路”課程建立了多方面、多層次定性定量的教學(xué)評價體系，包括：課堂教學(xué)評價；實驗（實訓(xùn)）評價；學(xué)生評教信息統(tǒng)計、分析與反饋評價；教學(xué)質(zhì)量競賽促進(jìn)評價等。

基于“OBE”理念，進(jìn)行“測控電路”課程培養(yǎng)方案設(shè)計，圍繞學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)建立多級評價體系，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)明確課程要求指標(biāo)點，并以外部評價反饋進(jìn)行四年一周期的培養(yǎng)目標(biāo)修訂。根據(jù)課程目標(biāo)與培養(yǎng)目標(biāo)指標(biāo)點的支撐關(guān)系，教學(xué)大綱確定教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)與考核評價方式，并定期進(jìn)行課程目標(biāo)、畢業(yè)要求達(dá)成評價，其評價結(jié)果用于培養(yǎng)目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)。

基于“OBE”理念，“測控電路”課程因課制宜地設(shè)計以學(xué)生為中心、提高學(xué)生解決工程問題能力的考核內(nèi)容和評價模式；注重引導(dǎo)學(xué)生提高主觀學(xué)習(xí)的能力和培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，結(jié)合實際案例，引導(dǎo)學(xué)生先思考再學(xué)習(xí)方法，著重培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作和解決工程問題的能力。

“測控電路”課程重視學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果與成效，在基于“OBE”理念的混合教學(xué)模式設(shè)計中，教學(xué)評價環(huán)節(jié)并非該模式的最終形態(tài)，而是新評價環(huán)節(jié)的起點，以教學(xué)評價促教學(xué)成果，保證教學(xué)設(shè)計中的持續(xù)性和連貫性。在教學(xué)評價體系中，切實獲得學(xué)生真實的學(xué)習(xí)成效與結(jié)果，才能有效的依據(jù)學(xué)習(xí)成效與結(jié)果從多方面進(jìn)一步優(yōu)化該模式，從而促進(jìn)基于“OBE”理念的“測控電路”課程教學(xué)模式的發(fā)展，最終使“測控電路”課程教學(xué)模式趨于科學(xué)化、合理化。

五、結(jié)語

實踐表明，“新工科”與“OBE”融合的“測控電路”課程教學(xué)模式充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，提高了學(xué)生解決實際工程問題的素質(zhì)，提升了工程專業(yè)人才的實踐力、創(chuàng)新力與競爭力。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目：

1.高等學(xué)校儀器類專業(yè)國家示范性虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)立項項目，項目名稱：基于關(guān)節(jié)儀/機(jī)器人的汽車零部件測量虛擬仿真實驗（項目編號：2019S006）；

2.湖北省高校人文社會科學(xué)重點研究基地科研開放基金項目，項目名稱：基于無人機(jī)平臺的大學(xué)生創(chuàng)新教育培養(yǎng)模式研究（項目編號：DXS2021022）；

3.教育部2020年產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目，項目名稱：湖北省地方高校新工科建設(shè)路徑研究（項目編號：20200228500）

作者簡介：

王生懷（1979.4-），男，漢族，湖北赤壁人，博士，教授，研究方向：精密測量，

通訊作者：

陳曉輝（1984.3-），男，漢族，河南駐馬店人，博士，講師，研究方向：柔性測量/激光光學(xué)測量/機(jī)器視覺。