基于OBE 理念的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐能力立體化培養(yǎng)模式改革研究與實(shí)踐

但永平，王鳳歌，耿世勇，路向陽(yáng)，方向前

（中原工學(xué)院 電子信息學(xué)院，河南鄭州 450007）

將新技術(shù)引入教學(xué)是新時(shí)代高校教育教學(xué)的“新基建”，是保證專(zhuān)業(yè)質(zhì)量和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的“質(zhì)量革命”。基于OBE 理念的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)立體化工程實(shí)踐能力培養(yǎng)平臺(tái)的構(gòu)建，符合新工科建設(shè)要求。

對(duì)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)而言，教師要對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力及水平有明確的認(rèn)識(shí)，需要制定具體的培養(yǎng)方案，配套教育平臺(tái)，設(shè)計(jì)適宜的教學(xué)方式，保證畢業(yè)生達(dá)到預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)。

電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力是衡量其培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志，如何按照教育部全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求，基于在線開(kāi)放課程，采用OBE 教學(xué)理念重塑教育平臺(tái)，制定實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)體系，改革現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)模式，提高電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程應(yīng)用與創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才，成為當(dāng)前電類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)研究的重要課題之一。借鑒OBE 理念，改革中原工學(xué)院電類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式，形成立體化工程實(shí)踐能力培養(yǎng)模式，是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的系統(tǒng)工程[1-4]。

中原工學(xué)院一貫重視專(zhuān)業(yè)特色建設(shè)，開(kāi)展基于OBE 理念的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐能力立體化培養(yǎng)模式改革研究與實(shí)踐，為該校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)搭建了全新的實(shí)踐教育平臺(tái)，將大大改善該校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)方式，促進(jìn)教師能力提高，對(duì)高素質(zhì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)和該校一流本科課程的建設(shè)具有重要意義。

1 基于OBE理念的實(shí)踐培養(yǎng)模式現(xiàn)狀分析

基于OBE 理念的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐能力立體化培養(yǎng)模式改革與研究，符合高等教育新發(fā)展理念，是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)高質(zhì)量本科教育“新基建”的重要組成部分。目前的實(shí)踐培養(yǎng)體系及模式與電類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才應(yīng)具備的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力仍有差距，部分畢業(yè)生缺乏工程實(shí)踐能力，難以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)崗位需求。

近幾年，基于成果導(dǎo)向的教學(xué)模式已經(jīng)在眾多國(guó)家的各學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用。國(guó)內(nèi)眾多高校也開(kāi)始應(yīng)用OBE 理念開(kāi)展教學(xué)，在理論教學(xué)中取得了良好效果，但在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用較少。同時(shí)，基于信息化的課程建設(shè)大規(guī)模開(kāi)展，目前，國(guó)家級(jí)線上一流本科課程已認(rèn)定1 900 門(mén)左右，但大多數(shù)是理論課程，實(shí)踐課程較少，不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，迫切需要將OBE 教學(xué)理念應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的改革與研究，實(shí)現(xiàn)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才工程思維和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的改革[5-7]。

2 基于OBE理念的實(shí)踐培養(yǎng)模式構(gòu)建

針對(duì)現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)體系在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面存在的不足，結(jié)合現(xiàn)有的教學(xué)基礎(chǔ)條件，整合各種軟硬件資源，搭建“電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐綜合”慕課教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)、智慧教室平臺(tái)，采用OBE 理念，重塑實(shí)踐環(huán)節(jié)教育教學(xué)形態(tài)，探索實(shí)施智能化教育，培養(yǎng)學(xué)生在所學(xué)專(zhuān)業(yè)方面的創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)，提高其專(zhuān)業(yè)素質(zhì)及創(chuàng)新實(shí)踐能力，鍛煉其團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流、技術(shù)報(bào)告撰寫(xiě)及作品演示等能力，從而使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到有效提升。

組建有工程背景的師資隊(duì)伍，開(kāi)展立體化的“金字塔”人才培養(yǎng)模式改革與研究，逐步建立以學(xué)生為主體、以提升學(xué)生的實(shí)踐能力和增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)為目的、以慕課平臺(tái)和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室為主線，形成基于OBE理念的實(shí)踐人才培養(yǎng)模式，如圖1 所示。

圖1 OBE 理念實(shí)踐培養(yǎng)模式

2.1 重塑OBE 理念的工程化實(shí)踐目標(biāo)體系

大學(xué)教育以人為本，教師是教育的重要引導(dǎo)者和參與者，首先要在教育目標(biāo)上提高認(rèn)識(shí)，教育理念上達(dá)到統(tǒng)一，進(jìn)而主動(dòng)學(xué)習(xí)和踐行OBE 理念，為教育新目標(biāo)實(shí)施奠定人才基礎(chǔ)。

重塑實(shí)踐課程目標(biāo)體系，制定實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的工程化規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。建立相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)大綱，制定實(shí)踐環(huán)節(jié)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。完善現(xiàn)有課程實(shí)驗(yàn)及工程化指導(dǎo)書(shū)，錄制實(shí)踐教學(xué)視頻，搭建慕課平臺(tái)，細(xì)化實(shí)踐能力評(píng)價(jià)體系。

一系列目標(biāo)體系的建立將服務(wù)于工程實(shí)踐人才的培養(yǎng)，促進(jìn)教師著眼現(xiàn)代教學(xué)模式和教學(xué)手段，從形式到內(nèi)容適應(yīng)新時(shí)代教學(xué)目標(biāo)，將學(xué)生培養(yǎng)成為電子信息行業(yè)的優(yōu)秀人才。

2.2 創(chuàng)建多功能工程化實(shí)驗(yàn)室

創(chuàng)建工程化培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)基地，配套完成電子電氣信息基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心、電氣信息專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中心、自動(dòng)控制實(shí)踐基地、PLC 實(shí)踐基地、嵌入式CDIO共建實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地、飛行器協(xié)會(huì)實(shí)踐基地及電子大賽協(xié)會(huì)實(shí)踐基地。加大力度，配置儀器設(shè)備及課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目資源，開(kāi)設(shè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作室，對(duì)接對(duì)口企業(yè)資源，搭建作品展示室，建設(shè)創(chuàng)新活動(dòng)基地，推動(dòng)競(jìng)賽培訓(xùn)營(yíng)工程化運(yùn)轉(zhuǎn)。將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行工程化改進(jìn)，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)仿真、實(shí)時(shí)交流、實(shí)時(shí)實(shí)踐的需要。

2.3 構(gòu)建工程思維實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

中原工學(xué)院電類(lèi)專(zhuān)業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程電路原理、模擬電子技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)慕課已建立完成，且在超星泛雅平臺(tái)和中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)正常運(yùn)行，均已被認(rèn)定為河南省一流本科專(zhuān)業(yè)課程，其中模擬電子技術(shù)課程被認(rèn)定為國(guó)家級(jí)線上一流本科課程。傳感器原理、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理及電氣工程基礎(chǔ)等專(zhuān)業(yè)課慕課也已建立完成，在泛雅平臺(tái)、中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)上線，并逐步完善，這為教學(xué)改革奠定了良好的基礎(chǔ)，也為實(shí)踐教學(xué)資源的共享提供了實(shí)施平臺(tái)。結(jié)合中原工學(xué)院優(yōu)質(zhì)的教育資源和現(xiàn)有的教學(xué)體系，創(chuàng)建“電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐綜合”教學(xué)平臺(tái)，充實(shí)平臺(tái)資源、多角度形象直觀展示教學(xué)內(nèi)容，既可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣和動(dòng)力，也可增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)?！半婎?lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐綜合”教學(xué)平臺(tái)資源設(shè)計(jì)如圖2 所示。剛進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)踐中心的新生可以通過(guò)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)提供的實(shí)踐教學(xué)資源：器件資源庫(kù)、實(shí)驗(yàn)儀器使用、優(yōu)秀作品展示及競(jìng)賽作品展示，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)產(chǎn)生濃厚興趣，從而進(jìn)一步增強(qiáng)實(shí)踐的信心[8-9]。

圖2 “電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐綜合”教學(xué)平臺(tái)

2.4 制定工程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)分級(jí)管理體系

制定工程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)分級(jí)管理體系，如圖3 所示。這一階段面向本科二年級(jí)、三年級(jí)理工科相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，課程實(shí)驗(yàn)和課程教學(xué)同步進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)采用單人單臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行方式，主要以專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)、方向課實(shí)驗(yàn)為實(shí)踐教學(xué)體系改革對(duì)象。教師采用以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，改變以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的傳統(tǒng)模式，增大設(shè)計(jì)性和綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的比例，強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計(jì)思維和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，并在教學(xué)手段上實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理[10]。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)分級(jí)管理體系

2.5 課程設(shè)計(jì)加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)

在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生分層次開(kāi)展課程設(shè)計(jì)，包含：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)及專(zhuān)業(yè)方向課程設(shè)計(jì)。教師借助實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)信息化教學(xué)手段，使實(shí)踐課程“虛實(shí)結(jié)合、軟硬結(jié)合、線上線下結(jié)合”。課程設(shè)計(jì)真正做到選題自由化、設(shè)計(jì)自主化、仿真驗(yàn)證信息化、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化、結(jié)果真實(shí)化、設(shè)計(jì)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)化、考核嚴(yán)謹(jǐn)化，努力使學(xué)生在各個(gè)層次的設(shè)計(jì)中都能從中獲益。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)如圖4 所示[11-12]。

圖4 課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)

2.6 學(xué)科競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力

鼓勵(lì)學(xué)生參加國(guó)家及行業(yè)舉辦的各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國(guó)大學(xué)生“恩智浦杯”智能汽車(chē)競(jìng)賽、機(jī)器人競(jìng)賽、“西門(mén)子杯”中國(guó)智能制造競(jìng)賽等一系列競(jìng)賽為依托，強(qiáng)化訓(xùn)練，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣和科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升，并將競(jìng)賽內(nèi)容融入日常實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革中，實(shí)現(xiàn)全體學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的提 高[13-14]。

以賽促學(xué)、以賽促能，以賽促就業(yè)，借助實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和開(kāi)放性實(shí)踐基地，為學(xué)生舉辦競(jìng)賽培訓(xùn)班和強(qiáng)化訓(xùn)練營(yíng)，并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽資源共享。由高年級(jí)學(xué)生輔助指導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)踐的訓(xùn)練，形成“導(dǎo)生制”和“導(dǎo)師制”實(shí)踐教學(xué)模式。通過(guò)近幾年的不斷探索，總結(jié)出一套“3+3+4”三位一體的“管理+選拔＋競(jìng)賽”的實(shí)踐創(chuàng)新基地管理模式和運(yùn)行機(jī)制，如圖5 所示。新的實(shí)踐創(chuàng)新模式能夠讓更多的學(xué)生接受大學(xué)生創(chuàng)新基地的培訓(xùn)和實(shí)踐指導(dǎo)。

圖5 學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)管理模式

2.7 畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)培養(yǎng)

大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力是衡量其綜合素質(zhì)的重要標(biāo)志。用人單位對(duì)大學(xué)生綜合素質(zhì)能力有著明確要求，獨(dú)立工作能力和敢為人先的創(chuàng)新意識(shí)是大學(xué)生應(yīng)具備的素質(zhì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成本科培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)。優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)成度，豐富畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目庫(kù)，使畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)內(nèi)容緊扣最新的科技成果和國(guó)家鼓勵(lì)推廣的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從學(xué)習(xí)者到從業(yè)者的順利過(guò)渡[15]。

3 基于OBE理念的實(shí)踐培養(yǎng)模式實(shí)施成效

基于OBE 理念的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐能力立體化培養(yǎng)模式改革研究與實(shí)踐已在中原工學(xué)院電子信息學(xué)院全面推廣應(yīng)用，學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽的積極性明顯提高（見(jiàn)表1），參與人數(shù)增長(zhǎng)顯著，學(xué)科競(jìng)賽屢創(chuàng)佳績(jī)。

表1 2021—2022 年學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況

4 結(jié)語(yǔ)

基于OBE 理念的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐能力立體化培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)以興趣為導(dǎo)向，以問(wèn)題為引領(lǐng)，以階段化的實(shí)踐教學(xué)體系為主干，以立體化的教學(xué)手段為實(shí)施方案，以工程實(shí)踐評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)貫穿始終，使各年級(jí)、各專(zhuān)業(yè)學(xué)生均實(shí)現(xiàn)不同階段的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，有利于提高本科學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為新工科實(shí)踐教學(xué)探索出一條新的路徑。