基于OBE-CDIO的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革研究

王守亞　余海軍　孟德碩

摘要：針對目前許多工科生實踐能力偏差，理論知識難以結(jié)合到實際的應(yīng)用中，以模擬電子技術(shù)課程為例進(jìn)行研究，以O(shè)BE-CDIO理念為指導(dǎo)，采用“反向設(shè)計”設(shè)計教學(xué)過程和評價機(jī)制，通過運用“一體化”教學(xué)、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源、高度重視實踐和豐富教學(xué)評價機(jī)制等，提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力。結(jié)合Matlab對模擬電子技術(shù)進(jìn)行仿真，經(jīng)過改革，取得了一定的成果，學(xué)生在軟件仿真、電路設(shè)計、工程實踐和綜合運用等方面都有較大進(jìn)步，為學(xué)生后期的實踐活動和就業(yè)等都有較大的幫助。為培養(yǎng)綜合應(yīng)用型人才提供了助力。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；OBE-CDIO；反向設(shè)計；工程實踐

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）01-0169-03

OBE，即成果導(dǎo)向教育，最初在1981年由Spady提出，后期被廣泛重視和應(yīng)用，現(xiàn)已是美國、英國、加拿大等國家的主流教育理念[1-2]，是許多國家工程教育的標(biāo)準(zhǔn)。我國在《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015） 》里明確要求“專業(yè)必須通過評價證明所培養(yǎng)的畢業(yè)生達(dá)到畢業(yè)要求”，也充分體現(xiàn)了OBE理念。CDIO[3-5]工程教育理念能夠讓學(xué)生以實際操作的形式提升綜合能力，目前國內(nèi)許多高校的教學(xué)改革是基于OBE-CDIO理念的[6-9]，這種改革是得到廣泛認(rèn)可的，效果也是被普遍認(rèn)可的，具有重要的現(xiàn)實意義。

模擬電子技術(shù)是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課，是電子信息類專業(yè)的必修課程，知識點較多，重難點較多。本課程以通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，展開學(xué)習(xí)各個功能電路的相關(guān)知識點，具有很強的理論性、工程性和實踐性[10-11]。然后傳統(tǒng)的教學(xué)方式偏離了OBE-CDIO理念，只注重理論知識的講解，缺乏工程性和實踐性方面的教學(xué)，導(dǎo)致了教學(xué)效果不是很理想，學(xué)生實際應(yīng)用能力不足，學(xué)生在后期工作中，也會受到一定的影響，所以在大學(xué)課程教學(xué)中，學(xué)生實踐能力的提升是不可缺少的。本文結(jié)合OBE-CDIO理念，針對模擬電子技術(shù)課程進(jìn)行成果產(chǎn)出的新型教學(xué)模式進(jìn)行研究，具體的研究過程如下。

1 基于OBE-CDIO的課程教育理念改革

OBE-CDIO是高等教育改革的正確方向，得到了多數(shù)國家的普遍認(rèn)可，也起到了顯著的培養(yǎng)效果，是培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才的一條正確道路。課程的教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生能力為理念，以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)，OBE-CDIO的實施原則之一是“反向設(shè)計”，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為起點，反向進(jìn)行課程設(shè)計，開展一系列的教學(xué)活動，并且根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行不斷的改進(jìn)。而通信工程專業(yè)畢業(yè)能力的要求是：設(shè)計、開發(fā)、調(diào)測、應(yīng)用通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)；嵌入式系統(tǒng)、智能終端、移動通信等的分析與應(yīng)用設(shè)計；進(jìn)行科技論文的寫作；職業(yè)規(guī)范、個人和團(tuán)隊角色承擔(dān)、溝通、項目管理和終身學(xué)習(xí)的能力等。從多個方面，以O(shè)BE-CDIO理念為指導(dǎo)進(jìn)行模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革，是非常有代表性的，此課程具有很強的理論性和實踐性。具體的改革方法如圖1所示。

2 基于OBE-CDIO的課程教學(xué)改革方法

結(jié)合“反向設(shè)計”這一OBE的實施原則，結(jié)合CDIO理念，從教學(xué)需要達(dá)到的頂峰成果考慮，對模擬電子技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)改革，實現(xiàn)更好的教學(xué)效果，合理的改革方法是達(dá)到最終目標(biāo)的一種保障。具體如下：

2.1 運用“一體化”教學(xué)，以教學(xué)成果為導(dǎo)向

教學(xué)目標(biāo)“一體化”指目標(biāo)和產(chǎn)出“一體化”，產(chǎn)出就是目標(biāo)。依據(jù)人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)目標(biāo)要求培養(yǎng)的學(xué)生要具有扎實的專業(yè)知識、創(chuàng)新意識、工程能力、高素養(yǎng)和團(tuán)隊協(xié)作能力等，產(chǎn)生結(jié)果要與目標(biāo)相對應(yīng)。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，有些偏離教學(xué)目標(biāo)，只注重專業(yè)知識的教學(xué)，沒有把產(chǎn)出這一目標(biāo)貫穿于教學(xué)始終，沒有充分考慮到學(xué)生的實際獲得，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想，學(xué)生雖然有較扎實的理論知識，但實際應(yīng)用等能力較差，需要進(jìn)一步關(guān)注學(xué)生實踐能力的提升。以O(shè)BE-CDIO理念為指引，結(jié)合產(chǎn)出成果這一主線，豐富教學(xué)形式，并且教學(xué)形式要適當(dāng)多傾向于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，適當(dāng)考慮產(chǎn)出成果這一目的，達(dá)到最終的教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)內(nèi)容“一體化”指內(nèi)容和成果“一體化”，根據(jù)“反向設(shè)計”，具體的教學(xué)內(nèi)容要依據(jù)最終成果來確定，合理的教學(xué)內(nèi)容又能夠促進(jìn)更好地達(dá)到最終成果，兩者關(guān)系密切、相互作用。依據(jù)人才培養(yǎng)方案，對學(xué)生的畢業(yè)要求包括知識、能力和素質(zhì)等方面，所以，在教學(xué)內(nèi)容的安排上要有一定的彈性，進(jìn)行個性化教學(xué)，要兼顧對學(xué)生理論知識、實踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，開展多樣化的教學(xué)活動，豐富教學(xué)的過程，要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的共性和差異性。例如增加對電路模塊的設(shè)計、開發(fā)和仿真軟件的應(yīng)用等，通過實踐促進(jìn)理論知識的學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)的提升。對學(xué)生進(jìn)行多方面全方位的教育，更好地實現(xiàn)“一體化”教學(xué)。

教學(xué)評價“一體化”指評價和結(jié)果“一體化”，依據(jù)OBE-CDIO理念，這里的結(jié)果指學(xué)生完成所有學(xué)習(xí)過程后獲得的最終結(jié)果。對教學(xué)效果進(jìn)行評價時，要有針對性和差異性，制定出個性化的評定等級，而傳統(tǒng)的評價主要是看學(xué)生平時成績和期末成績，對學(xué)生的能力評價比較單一，不能夠真實地體現(xiàn)出學(xué)生的實際水平，無法更好地培養(yǎng)學(xué)生，不符合OBE-CDIO教學(xué)理念。有偏差的評價體制必然會影響學(xué)生的最終學(xué)習(xí)成果，導(dǎo)致結(jié)果不理想。多方面、全方位的教學(xué)評價才能更好地促使學(xué)生獲得最終的學(xué)習(xí)成果，制定的評價標(biāo)準(zhǔn)要能夠準(zhǔn)確地評價學(xué)生的理論知識、實踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力等。例如對學(xué)生的每項能力進(jìn)行一定的考核，并且要有合理的比例分配，最終確定一個總成績，才能夠更客觀地了解學(xué)生的真實水平。

2.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，有效利用信息化教學(xué)

以目前許多高校利用的“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺為例，教師在該平臺建設(shè)課程，可以直播或錄播上傳課程、上傳學(xué)習(xí)資料、發(fā)布通知、布置作業(yè)、在線批改作業(yè)、考試和統(tǒng)計各項成績等。網(wǎng)絡(luò)平臺功能完善，教師可以把一系列的學(xué)習(xí)材料上傳。學(xué)生可以比較自由地根據(jù)教師安排和自身情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，不需要拘束于特定時間特定地點學(xué)習(xí)，尤其是對教師的課程可以反復(fù)觀看學(xué)習(xí)，這是線下無法達(dá)到的優(yōu)勢。由于線下課程有時間限制，教師進(jìn)行合理的線上線下結(jié)合，把重要的內(nèi)容進(jìn)行錄播形式的詳細(xì)講解，上傳平臺，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，達(dá)到更佳的學(xué)習(xí)效果。以模擬電子技術(shù)為例，課程難度較大，課程重難點較多，學(xué)時為72，由于時間原因，一些知識點在線下課上不能詳細(xì)展開，需要在規(guī)定的學(xué)時外，對學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步地輔助教學(xué)，此時，線上教學(xué)尤為重要，需要結(jié)合線上教學(xué)進(jìn)一步提升教學(xué)效果，達(dá)到更好的教學(xué)目的。

2.3 高度重視實踐，著力培養(yǎng)應(yīng)用能力

基于OBE-CDIO理念的教學(xué)，學(xué)生的實踐能力和實際應(yīng)用能力是學(xué)生最終成果的重要組成部分。對于工科生來說，有較多的實驗課程，師生要重視實驗課程，實驗課程是提高學(xué)生實踐能力的重要步驟，是理論知識和實踐能力良好結(jié)合的一種有效方法，也是必不可少的教學(xué)過程之一。以模擬電子技術(shù)為例，開設(shè)場效應(yīng)管放大電路實驗、放大電路的頻率響應(yīng)、基本集成運算電路和二階有源濾波器設(shè)計實驗等，通過實驗教學(xué)，學(xué)生進(jìn)一步掌握理論知識的同時，可以較大程度地鍛煉動手能力，比如電路設(shè)計、仿真能力和編程能力會得到提高。為以后進(jìn)行工程實踐和就業(yè)等打下堅實的基礎(chǔ)。

實踐是培養(yǎng)學(xué)生實際應(yīng)用能力的必要部分，以通信工程專業(yè)學(xué)生為例，開設(shè)的實踐課程有工程實訓(xùn)、電子工藝實訓(xùn)、電子技術(shù)課程設(shè)計、專業(yè)綜合實訓(xùn)、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等。在實踐的過程中，學(xué)生需要用到的仿真軟件有Proteus、Protel、Matlab和ADS等，要對電路板進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)和焊接，同時也能夠提高團(tuán)隊協(xié)作等能力。以Matlab對模擬電子技術(shù)知識點進(jìn)行仿真，提升學(xué)生對此門課程知識點的應(yīng)用能力。仿真如圖2所示。

2.4 豐富教學(xué)評價機(jī)制，注重能力考察

合理多角度的教學(xué)評價機(jī)制能夠幫助學(xué)生更好更快地達(dá)到最終成果。評價機(jī)制的制定，要依據(jù)OBE-CDIO理念，重視實踐和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，適當(dāng)降低理論知識的比重。評價機(jī)制具有指導(dǎo)性的意義，在合理的教學(xué)評價機(jī)制的指導(dǎo)下，師生教與學(xué)的重點會根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)的變化而變化，評價機(jī)制是否合理直接影響師生在意的重點是否合理，多樣化評價機(jī)制的構(gòu)建，是提升學(xué)生綜合能力必不可少的。

在具體的教學(xué)評價中，主要從平時成績、理論成績、課程設(shè)計成績和實踐成績等方面進(jìn)行評價。課程設(shè)計成績和實踐成績的權(quán)重較大，這兩項考核可以更好地考查學(xué)生的軟件仿真、電路設(shè)計和工程應(yīng)用等能力，考核通過PPT展示、講解自己的成果，類似于答辯的形式，能夠更好地衡量學(xué)生成果的正確性、規(guī)范性，提高成果質(zhì)量，培養(yǎng)綜合素質(zhì)。此外，學(xué)生參加教師項目、主持項目、競賽獲獎、參與開放性實驗和組織活動等可適當(dāng)加分。通過這種比較全面的評價機(jī)制考核，多方面考查學(xué)生的綜合能力，更準(zhǔn)確地衡量出學(xué)生的綜合能力，可以更好地反應(yīng)基于OBE-CDIO理念的教學(xué)成果。

3 總結(jié)

OBE-CDIO理念一直被認(rèn)為是追求卓越教育的正確方向，以學(xué)生為中心，以目標(biāo)為導(dǎo)向，注重對學(xué)生實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。通過運用“一體化”教學(xué)、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源、高度重視實踐和豐富教學(xué)評價機(jī)制等對模擬電子技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)改革，真正做到提升學(xué)生的綜合能力，對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才起到了積極意義，此教育理念在國內(nèi)高校正在快速地普及和應(yīng)用。

通過對基于OBE-CDIO理念教學(xué)方法的探討、研究和應(yīng)用，結(jié)合課程設(shè)計、工程實訓(xùn)等，發(fā)現(xiàn)學(xué)生軟件仿真、電路設(shè)計、PCB制板能力有了較大提高，同時學(xué)科競賽、學(xué)生項目數(shù)量和質(zhì)量都有了進(jìn)步。后期進(jìn)一步加強基于OBE-CDIO理念的教學(xué)，把此教學(xué)理念應(yīng)用到每一門課程中，爭取取得更好的成績，為淮南師范學(xué)院培養(yǎng)地方應(yīng)用型人才助力。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】