基于OBE理念的階梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)改革研究

鄧鵬 王恒 馬雪芬 唐文濤

摘要： 為了克服傳統(tǒng)電子技術(shù)實驗教學(xué)方法單一，學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力得不到有效提高等諸多問題，提出一種以O(shè)BE教育理念為基礎(chǔ)的階梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)策略。該策略將電子技術(shù)理論知識貫穿于整個電子技術(shù)實驗課程中，使每個學(xué)生都能從自己掌握的理論基礎(chǔ)出發(fā)去探索新知識。本文從多方面探討了如何有效地將現(xiàn)代教育技術(shù)手段運用到電子技術(shù)實驗教學(xué)當(dāng)中，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。經(jīng)過推廣和實踐應(yīng)用，以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)的階梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)方法不僅可以為電子技術(shù)實驗教學(xué)質(zhì)量的提高提供啟示，也可為電子技術(shù)實驗教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：OBE理念；階梯式教學(xué)模式；實踐能力；創(chuàng)新意識

中圖分類號：G426? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1008-4657（2024）02-0076-07

0? ? ? ? 引言

目前電子技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)和各種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對科技發(fā)展和人們生活水平提高起到了極大的促進作用。傳統(tǒng)的電子技術(shù)實驗教學(xué)中存在著一些問題，如教師在實驗過程中，只注重理論知識點的講解和實驗注意事項，而忽視了對學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)，實驗教師講解完后，學(xué)生往往只是被動地進行實驗操作，對實驗內(nèi)容的理解不深入。由于隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品的要求越來越高，電子設(shè)計專業(yè)人才的培養(yǎng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。面對這些挑戰(zhàn)，教師需要改革電子技術(shù)實驗教學(xué)方法，更有效地提高學(xué)生電子技術(shù)設(shè)計方面的應(yīng)用能力，并激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。王波等［ 1 ］人根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，結(jié)合電子技術(shù)實驗教學(xué)中存在的問題，對電子技術(shù)實驗教學(xué)進行了改革。彭莉峻等［ 2 ］人針對電子技術(shù)實驗內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性等問題，開發(fā)了以培養(yǎng)學(xué)生工程意識為導(dǎo)向的綜合性實驗項目。本文提出了一種基于OBE（Outcomes-based? ?Education）理念的梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)方法［ 3-4 ］。該方法采用產(chǎn)出導(dǎo)向的教學(xué)理念，以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果作為教學(xué)核心，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，在進行電子技術(shù)實驗教學(xué)過程中，構(gòu)建起一種階梯式的教學(xué)模式。通過將實驗內(nèi)容細(xì)分為多個層次和難度級別，這些任務(wù)包括基礎(chǔ)電路搭建驗證、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計和創(chuàng)新實驗項目，要求學(xué)生逐步完成一系列實驗任務(wù)，逐步提高學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新思維能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。

1? ? ? ? 構(gòu)建電子技術(shù)實驗教學(xué)OBE階梯式教學(xué)體系

合理的電子技術(shù)實驗教學(xué)設(shè)計是培養(yǎng)電類專業(yè)學(xué)生實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新思維能力的一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)［ 5 ］。為了更好地滿足現(xiàn)代電子技術(shù)行業(yè)對人才的需求，課題組積極探索和構(gòu)建了一套基于OBE理念的階梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)體系。首先根據(jù)電類專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求、課程要求和學(xué)生的自身要求對電子技術(shù)實驗課程進行需求分析，然后根據(jù)知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)確定要達(dá)到的成果，根據(jù)設(shè)計的基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗實施教學(xué)，最后進行教學(xué)評價，教學(xué)評價包括過程評價、實驗評價和終結(jié)性評價。在制定教學(xué)目標(biāo)時，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新思維能力和團隊合作精神，將實驗教學(xué)內(nèi)容進行了重新組織，形成一個階梯式的教學(xué)體系。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，對實驗項目進行認(rèn)真篩選，做到理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，逐步增加實驗項目的難易程度和復(fù)雜程度，使學(xué)生對所學(xué)的電子技術(shù)知識進行鞏固和應(yīng)用。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，鼓勵同學(xué)們針對自己的實際情況，嘗試不同的創(chuàng)新思路，解決實際問題，把自己的創(chuàng)新成果展示出來。通過實驗教學(xué)，既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新意識，又提高了學(xué)以致用的能力，動手能力也得到了加強［ 6-7 ］。以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)的階梯式實驗教學(xué)體系如圖1所示。

在電子技術(shù)實驗教學(xué)中，還注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神，鼓勵學(xué)生以小組為單位共同完成實驗項目。通過學(xué)生之間的團隊合作與交流，學(xué)生可以學(xué)會協(xié)調(diào)分工、解決團隊內(nèi)部問題等。這種團隊合作的經(jīng)驗對于他們未來的職業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。為有效考查學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)，除了對實驗報告和實驗結(jié)果評定之外，還對學(xué)生的實際操作能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力等方面進行考核。通過這樣的測評，可以更加全面地了解學(xué)生的動手操作水平、拓展能力等各方面的情況。

1.1? ?以學(xué)生為本，注重學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

電子技術(shù)實驗課程的開設(shè)，在電子類專業(yè)中具有非常積極意義，可以促進大學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。階梯式教學(xué)模式是一種高效的教學(xué)方法，通過將實踐活動分為不同的級別和難度，逐步提升學(xué)生的實際操作能力。在開展教學(xué)過程中，根據(jù)課程特點和課程目標(biāo)達(dá)成度要求等因素制定相應(yīng)的教學(xué)計劃和方案。例如，從基礎(chǔ)的共射極放大電路實驗開始，逐漸引導(dǎo)學(xué)生進行電子系統(tǒng)的綜合設(shè)計和創(chuàng)新項目的實踐，培養(yǎng)學(xué)生的問題分析和解決能力。

1.2? ? 充分利用現(xiàn)代化設(shè)備和資源

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在進行電子技術(shù)實驗的過程中，需要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，制定適合自己的教學(xué)方式和方法。不僅需要整合最新的實驗設(shè)備和技術(shù)，還需要充分利用現(xiàn)代化設(shè)備和資源，如結(jié)合學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)資源，為學(xué)生創(chuàng)造一個開放、靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生上課前通過網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)習(xí)，上課時實際動手操作，可以更深刻地理解電子技術(shù)實驗項目的基本原理和應(yīng)用場景，同時也能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。

1.3? ?設(shè)置合理的考核評價方式

目前，我國高校中還沒有一個統(tǒng)一的電類專業(yè)實踐教學(xué)模式及考核評價方法。傳統(tǒng)的電子技術(shù)實驗考核評估方法很難全面地評價學(xué)生實際操作技能和創(chuàng)新思維表現(xiàn)。為了對學(xué)生的實驗?zāi)芰M行更為準(zhǔn)確的評估，課題組探索了多元和全方位的評估方法，例如實驗操作、實驗報告、現(xiàn)場展示實驗成果等方式。為了將學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)新精神與他們的實際需求緊密結(jié)合，課題組將電子設(shè)計競賽和智能車競賽等學(xué)科競賽的測試方法引入電子技術(shù)實驗考核中。表1為基于OBE的集成運算放大器實驗考核和評定標(biāo)準(zhǔn)。

2? ?基于OBE理念的階梯式教學(xué)方法的實施

2.1? ?實驗教學(xué)項目設(shè)置

為達(dá)到電類專業(yè)人才培養(yǎng)方案對電子技術(shù)實驗課程的教學(xué)要求，采用OBE階梯式實踐教學(xué)方法。通過這種方式提高學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣、動手操作能力以及解決問題能力等各方面的素質(zhì)，逐步提升學(xué)生在應(yīng)用、設(shè)計和創(chuàng)新這三個方面的綜合能力。通過對各層次的訓(xùn)練與考核，使學(xué)生都能達(dá)到相應(yīng)的要求，從而實現(xiàn)從知識到技能再到素養(yǎng)的全面發(fā)展。表2為電子技術(shù)實驗項目設(shè)置表。

2.2? ?OBE階梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)實施情況

在電子技術(shù)實驗教學(xué)中，以學(xué)校人才培養(yǎng)方案對電類學(xué)生的畢業(yè)要求為依據(jù)，設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，選擇相應(yīng)的方法。通過循序漸進的實驗項目設(shè)置，幫助學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，提高自主學(xué)習(xí)能力，為增強學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力，設(shè)計了階段性實驗方案。課題組把實驗課題分成三種類型：基礎(chǔ)型、綜合型、創(chuàng)新型，對需要達(dá)到的要求，每一種類型的實驗項目都做了明確規(guī)定。通過基礎(chǔ)實驗教學(xué)，使學(xué)生掌握基本的實驗技術(shù)和方法，對電子技術(shù)實驗箱的操作方法及常用的電子實驗儀器有深入的了解，為開展較復(fù)雜的實驗任務(wù)奠定基礎(chǔ)。這三種不同層次的實驗，每一種都有特定的教學(xué)目標(biāo)和訓(xùn)練重點。學(xué)生在熟練掌握實驗基本技能的同時，通過系統(tǒng)化、漸進式的訓(xùn)練方法，提高實際操作能力。

通過OBE的階梯式實驗教學(xué)法，學(xué)生學(xué)習(xí)的激情和主動性明顯增強［ 8 ］。在鍛煉學(xué)生動手操作能力以及創(chuàng)新能力的同時，這些技能對學(xué)生未來的職業(yè)發(fā)展也有積極的作用。通過這樣的授課方式，讓同學(xué)們更好地理解理論和實際的不同之處。明確實驗?zāi)繕?biāo)，合理安排實驗步驟，在實驗教學(xué)設(shè)計過程中引導(dǎo)學(xué)生對實驗內(nèi)容進行深入的分析，使學(xué)生對實驗方法的掌握和理解更加深刻。

3? ?實驗教學(xué)設(shè)計

3.1? ?改革實驗項目

在實驗教學(xué)過程中，課題組采用項目式的教學(xué)方法，經(jīng)過幾年的探索與改革，形成了一套完整的從理論到應(yīng)用的一體化實踐教學(xué)體系。運用這種教學(xué)方式，既保證了實驗教學(xué)內(nèi)容的完整性，又促進了教學(xué)質(zhì)量的提高，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增加了學(xué)生動手、創(chuàng)新的能力［ 9 ］。

通過對實驗題目進行了重新設(shè)計，將理論教學(xué)與實驗題目相結(jié)合，對實驗題目進行了精心設(shè)計。為了讓學(xué)生更好地理解實驗內(nèi)容，除了基礎(chǔ)的實驗教學(xué)內(nèi)容，還融入了一些的擴展內(nèi)容。以項目式的授課方式，強調(diào)綜合運用專業(yè)知識，注重提高學(xué)生解決實際問題的能力，以實際應(yīng)用案例結(jié)合教材中的基本概念，擴大學(xué)生的知識面。學(xué)生在項目式教學(xué)過程中的參與，既有利于理論知識的加深理解，又可以培養(yǎng)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。這種實驗教學(xué)模式對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、增強動手操作能力也有好處，對擴大學(xué)生視野也有一定的幫助。

3.2? ?引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

采用超星學(xué)習(xí)通進行線上線下混合式教學(xué)，進一步提高教學(xué)效果［ 10 ］。通過將學(xué)習(xí)任務(wù)在學(xué)習(xí)通上發(fā)布的方式，將實驗教學(xué)過程按照不同的步驟，以任務(wù)驅(qū)動為主線，貫穿于每一個環(huán)節(jié)，最終完成整門課程的知識構(gòu)建。通過利用學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺，可以最大限度地利用其豐富的課程資源，使學(xué)生能夠提前預(yù)習(xí)，同時也能更深入地理解實驗原理和所要求設(shè)計的電路。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺，可以在任何時間和地點訪問電子技術(shù)實驗課程資料，進行實驗預(yù)習(xí)和自學(xué)。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠更加直觀地對實驗過程進行展示，幫助學(xué)生理解知識之間的相互關(guān)系，加深他們的理解，提高教學(xué)效果。學(xué)生也可以在線上平臺對自己做完的實驗進行評價，在此平臺上分享自己的經(jīng)驗和想法，老師也能從在線平臺上獲得反饋信息。

3.3? ?合理利用仿真軟件

Multisim是美國國家儀器公司開發(fā)的一款專門針對電子電路設(shè)計的仿真軟件。該軟件采用比較直觀的圖形界面設(shè)計，學(xué)生可以很方便在上面操作，快速搭建起一個完整的電路仿真模型，并進行電路的仿真分析。通過實際操作和仿真結(jié)合，學(xué)生能夠更加深刻地理解電子電路的工作原理，鍛煉運用所學(xué)知識進行電子綜合設(shè)計的能力。

Multisim軟件為學(xué)生們提供了豐富的元件庫和各種實用工具，能快速地選擇合適的元器件并進行電路設(shè)計。由于使用Multisim軟件設(shè)計電路時，很容易對元件參數(shù)進行修改，更換元件，所以學(xué)生使用Multisim軟件進行電路設(shè)計和搭建后，可以直觀地對測試結(jié)果進行分析。通過使用仿真軟件，學(xué)生可以很方便觀察電壓、電流和信號波形，并掌握關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)試方法。

教學(xué)案例：RC振蕩電路實驗

本實驗電路由三部分組成：運算放大器、選頻網(wǎng)路，反饋網(wǎng)絡(luò)［ 11 ］。通過本次實驗，學(xué)生既能了解橋式RC正弦波振蕩器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理，又能掌握測試正弦波振蕩器的方法，還能觀察振蕩頻率受R、C參數(shù)影響的情況。圖2為RC振蕩電路的Multisim仿真電路圖，圖3為RC振蕩電路和運放輸出波形。

3.4? ?改革考核方式

為了更準(zhǔn)確地評估學(xué)生的表現(xiàn)和學(xué)習(xí)情況，將實驗操作與實驗報告的成績結(jié)合起來進行考核是一種非常有效的方法。在對學(xué)生平時表現(xiàn)進行評價時，可以從多個方面考查，例如提問次數(shù)、上傳課前實驗預(yù)習(xí)的仿真電路圖、在線觀看教學(xué)視頻的時長等。這種方式不僅有助于學(xué)生更好地進行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，也為教師提供了一種新的教學(xué)方式。加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解，通過觀看實驗教學(xué)視頻，使實驗內(nèi)容完成得更好［ 12 ］。通過在線測試或問答環(huán)節(jié)，可以及時評估學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，并將這些內(nèi)容納入學(xué)生的平時成績。此外，學(xué)生還可以完成線上的學(xué)習(xí)任務(wù)，進行自主探索和協(xié)作討論等方式學(xué)習(xí)，不斷改進自己的學(xué)習(xí)方法。

課題組對開設(shè)電子技術(shù)實驗課的兩個班級的成績進行了詳細(xì)的分析和比較。在電子技術(shù)實驗-0001班教學(xué)過程中采用以O(shè)BE理念為主的階梯式教學(xué)方法，而電子技術(shù)實驗-0002班采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。圖4是電子技術(shù)實驗課程目標(biāo)達(dá)成度柱狀圖，圖5是電子技術(shù)實驗課程目標(biāo)達(dá)成度分布示意圖。從圖中可以清晰地看出兩個班級在課程目標(biāo)達(dá)成度上的顯著差異，采用了基于OBE理念的階梯式教學(xué)法的班級，通過有效的教學(xué)手段提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生的自主探究能力，最終實現(xiàn)了課程教學(xué)目標(biāo)，提高了學(xué)生的自主探究能力。

4? ?結(jié)束語

通過對電子技術(shù)實驗OBE階梯式專業(yè)實踐體系的改革與實施，學(xué)生的實踐應(yīng)用能力得到較大程度的提升。在實施過程中，需要綜合考慮、整體規(guī)劃，使各個實踐環(huán)節(jié)有機融合，因此基于OBE理念的階梯式電子技術(shù)實驗教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程。通過教學(xué)方法改革能夠有效促進學(xué)生自主性、研究性和探索性的學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生對基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、設(shè)計實驗學(xué)習(xí)的需求，對學(xué)生專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，以及科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力的形成都具有積極意義，對提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)工程應(yīng)用型高素質(zhì)人才具有積極作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］王波，王美玲，劉偉，等.基于OBE理念的電子技術(shù)實踐教學(xué)改革［J］.實驗室研究與探索，2019，38（10）：228-231.

［2］彭莉峻，韓行.工程教育專業(yè)認(rèn)證下電工電子技術(shù)綜合性實驗項目改革［J］.實驗室研究與探索，2018，37（7）：178-181.

［3］陳彬，劉建清.以產(chǎn)出為導(dǎo)向：一種符合新發(fā)展理念的課程體系構(gòu)建方式［J］.荊楚理工學(xué)院學(xué)報，2021，36（5）：36-41.

［4］羅平，杭麗君，尹克，等.基于OBE理念的電力系統(tǒng)分析課程教學(xué)模式改革［J］.教育教學(xué)論壇，2020（9）：127-128.

［5］戴璐平.電子技術(shù)實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析與改革探討［J］.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，11（4）：109-111.

［6］周亞同，武一，常和玲，等.虛實結(jié)合分層遞進的電子信息工程實驗體系建設(shè)［J］.實驗室研究與探索，2017，36（5）：93-96.

［7］姜春華，李成仁，宋利民，等.電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)體系和教學(xué)模式［J］.遼寧師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002（1）：96-98.

［8］劉振華，林傳文，林文海，等.基于“新三中心”理論的JAVA實踐教學(xué)改革研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報，2020，29（4）：83-87.

［9］朱敏.虛擬實驗與教學(xué)應(yīng)用研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2006.

［10］朱美軍，夏玉玲，顧玉萍，等.基于移動端的線上線下混合式教學(xué)研究與實踐［J］.教育現(xiàn)代化，2020，7（11）：54-57.

［11］崔冬.低相噪Ku波段分頻鎖相式振蕩源研制［D］.南京：南京理工大學(xué)，2014.

［12］夏莉，董萌，雷存喜.翻轉(zhuǎn)課堂在“儀器分析”教學(xué)中的應(yīng)用實踐［J］.高教學(xué)刊，2017（21）：131-133.

Research on the Reform of Stepped Electronic Technology

Experimental Teaching Based on OBE Concept

DENG? Peng， WANG? Heng， MA? Xuefen， TANG? Wentao

（College of Electronic Information Engineering，Jingchu University of Technology，Jingmen，448000，China）

Abstract：In order to overcome many problems such as the single teaching method of traditional electronic technology experiments and the ineffective improvement of students' hands-on and innovative abilities， this article proposes a stepped electronic technology experimental teaching strategy based on the OBE education concept. This strategy integrates theoretical knowledge of electronic technology throughout the entire electronic technology experimental course， enabling each student to explore new knowledge from their own theoretical foundation. This article explores from multiple aspects how to effectively apply modern educational technology methods to electronic technology experimental teaching， and improve students' comprehensive quality and innovation ability. After promotion and practical application， the stepped electronic technology experimental teaching method based on the OBE concept can not only provide inspiration for improving the quality of electronic technology experimental teaching， but also provide reference for the reform of electronic technology experimental teaching.

Key words：OBE concept；stepped teaching mode；practical ability；innovation consciousness

［責(zé)任編輯：鄭筆耕］