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基于产出导向OBE的电工电子实验课程教学研究

2021-04-17 121 上传者：管理员

摘要：文章针对目前中国民航大学电子实验教学中存在的问题，以培养学生创新及自主解决复杂工程问题的能力为目的，研究探讨基于产出导向OBE(Outcomes-basedEducation,OBE)的电子实验教学优化设计方案。方案以毕业生具体从业范围为依托，以学习者的最终产出为聚焦点，分别设计验证型、综合型以及研究型实验，搭配整合后的教学资源，完成对学生基本技能、综合技能以及实践创新技能的递进式培养。实验表明，基于OBE教学优化方案将产出指标点成功融合到各层次实验环节，使“学生产出”成为了驱动教育的核心动力。

关键词：
产出导向
学生产出
实验教学
递进式培养
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近年来，随着全国各个高校专业教学改革工作的不断探索与深入，实践教学与对学生创新意识的培养受到越来越多的重视，基于OBE教育模式被越来越广泛地应用于高校工程教育人才培养、教育教学改革及专业建设方面[1]。OBE模式理念下，基于实现学生特定学习产出的教育过程、教育结构以及课程均被视为手段而非教育目的，教育应关注“学生产出”，而非“教育输入”，教育评价应由“教”的效果向“学”的效果转变，由传统的基于课程内容的教学向基于产出需求转变[2,3]。

本文以电子实验为例，针对具有鲜明民航特色的毕业生，探讨OBE模式电子课程实验优化设计方案，旨在将预期产出指标点与专业知识的设计贯穿于各个实验实践环节，寻找理论与实践的契合点，使学生的工程素养和创新能力能够在OBE教育模式的引导下循序渐进地提高。

一、实验课程问题分析

以学生为中心的人才培养、产出导向设计和持续改进的质量保障机制是工程教育认证中的核心理念[4,5]。高校中的实验教学则恰好是提高学生实践以及创新能力的重要载体，是对工程教育理念的有效践行方式，是对目标达成度的最直观评价[6]。但不可否认的是，实践教学不仅是本科教学中最薄弱的环节，还与毕业需求脱节[7]。以电工电子相关实践实验课程为例，教学设计存在以下不足。

（一）实验课程课时受限

宽口径培养模式下，实验课程课时数量受限，导致实验环节体系不完整，课堂时间利用率低，知识点衔接效果不理想。如何在有限课时下生成更有效的“学生产出”成为教学改革的重点研究方向。

（二）实验课程、课程设计以及毕业设计之间的联系性薄弱

理论知识层面缺乏与未来实际工作之间的关联，在传统的教学过程之中，还是向学生灌输书本知识，以教学进程作为导向，忽视了“学生产出”以及“学生毕业后真正要带走的是什么”这一根本目标，持续改进的质量保障机制难以成型。

二、基于OBE模式的实验设计

中国民航大学毕业生的就业领域主要集中在各大航空公司、维修单位及机场，通过与上述对口用人单位的调研及沟通发现，毕业后具有以下技能的学生更容易受到用人单位的青睐：独立看懂英文版工作手册；熟练使用基本电子设备；独立分析电子设备故障原因并解决问题；具备独立思考与设计的工程能力等。

而在传统的教学模式下，上述能力的获得更多依靠学生自身的摸索与感悟，教学设计中并没有重点突出展示应该如何获取上述技能。而在基于OBE的产出导向教学设计理念中，需求决定了教学内容，其目的在于让毕业生可以达到一定的能力要求，其教学计划要求能够明确反映对毕业要求的支撑。依据这一理念，我们针对中国民航大学毕业生的实际产出需求进行探究，对电子实验课程进行再设计。在教学层设计验证型实验、设计型实验和研究型实验，培养学生的基本技能、综合应用技能和创新实践技能，使学生能在毕业后真正地“带走”实际能力。

（一）针对基本技能的验证型教学设计

在实验教学环节中，基本技能的验证型教学实验与综合技能、创新实践技能实验存在密切的联系，二者缺一不可。基于基本技能的验证型教学实验目标为培养学生的基础知识和动手能力。

以“电路分析基础”为例，本课程中，主要培养学生对于电类实验中基本知识、基本技能的学习与应用，包括万用表、示波器、交流信号源的基本使用方法，验证戴维南定理等效内阻、测量一阶过渡过程时间常数、观察串联谐振条件等，这些实验都不需要学生的创新与设计，只要在正确的实验方法指导下，熟练并准确地操作仪器，每个学生都可以完成实验内容的复现。

在验证型教学设计中，我们则将教学目标定位于提升毕业生的基本工程素养。通过在实验中向学生展示航空公司的优秀案例（譬如工具存储、摆放规则与实际照片），让学生从实验之初养成严格遵守实验室规则、按照实验规范去指导其每一个行动的习惯，以小见大，使未来的民航从业者从学生时代起就敬畏规章与守则，让仔细和认真成为一种优秀的工作习惯与基本工程素养。

（二）针对综合技能的设计型教学设计

设计型实验可以认为是在验证型实验基础之上对所学知识的再运用、拓展和创新。因此，在该教学环节的设计上，应重点培养学生利用验证型实验环节中所掌握的知识与技能完成更深入的应用的能力，将本学科知识结构与当前发展的最新科技相连接，在实验内容中自然渗透实用的、毕业产出所需要的知识内容。培养学生综合技能的设计型实验还应该以学术为中心、任务为导向，鼓励学生组成团队，师生双方在开放的实验平台上自由选择、发挥和引导，完成综合应用实验。

以“低频电子技术实验”的“集成运放电路”实验为例，在OBE模式引导下，首先确定学生课堂产出，即自主选择运放电路芯片，设计完成带有负反馈运放放大电路。除放大倍数、反馈深度等参数由教师给定外，选用何种芯片、使用什么具体电路、是否制作PCB板，全部由学生以及团队自主决定。课程采取四节联排方式，在开放的实验平台上给学生充分的思考和发挥时间。

另外，在OBE教学模式引导下的设计型教学实验还应紧贴学生的“毕业产出”，教师在课堂上将设计型实验中学生所设计的低通滤波电路图和空客A320民航客机GCU组件的某局部电路图作比较，引导学生去发现和探索，使学生了解到课程中自主设计电路图即是将来读懂GCU电路图的基础，是对未来研究及维修机载电子系统能力的有效培养。学生如果能够充分利用设计型实验了解集成电路的通用知识并且动手设计、排故并最终实现设计目的，那么通过设计型实验培养学生综合技能的目的就可以达到，其“毕业产出”将有效地提高学生的工作能力及业务素养，更好地助力中国民航大学毕业生的民航从业历程。

（三）针对创新实践技能的研究型教学设计

针对创新实践技能的研究型教学设计则采用以“大学生创新创业项目”为引导，以“研究报告及论文”为载体的探索型学习模式。通过“大创项目”强化学生自主创新意识和探索未知领域的兴趣，以“协同创新”实践教学理念为引导，有机结合验证型实验与综合型实验，扣紧各个知识环节，实现“科研+教学”齐头并进的实验体系。以“大学生创新创业”中源于“智慧机场”子项目的“机场智慧消防监控系统设计”为例，该项目涉及到的知识领域包括传感器的应用、硬件电路设计、单片机与物联网应用等，我们将其应用到研究型教学设计中，这既有利于学生基本技能和综合技能的运用与发挥，同时又能培养学生熟练掌握“互联网+”、微信程序编写等新技术，与时俱进，避免落伍。

在研究型教学设计中，通过持续的项目锻炼，合理分配项目模块与知识模块，使学生可以真切、实在地了解自己的“产出值”是什么，了解到自己所学的知识到底有什么样的实际应用，因此也更容易掌握运用知识分析和解决复杂工程问题的能力。

（四）阶梯式学习资源整合

培养基本技能、综合技能、创新实践技能的阶梯式实验教学目标的确立，为学习资源的推送提供了合理的依据。学习资源的组成模式，应该遵循技能的递进方式，合理推送给学习者。

以“电路分析基础实验”中示波器使用教学资源推送举例。实验显示，如果仅仅单纯将PPT以及示波器使用视频推送给学生，不论是视频的观看次数还是PPT的下载点击次数都比较低，课堂上学生表现出的学习效果也并不理想。这是由于学生根本不了解示波器除了在课堂上使用来测量一些基本波形参数外，还能做什么，因此无法引起学生的学习兴趣。基于此，在教学资源的推送过程中，还需要加入一些实际使用案例。以中国民航大学学生的就业特点为例，在教学视频中加入航空公司电子测试维修车间气象雷达测试台中关于示波器对机载电子板卡进行测试的实际工作视频，通过实际的认知，使毕业生更有针对性地了解自己的学习任务以及学习内容，了解所学知识的用武之地。通过学习资源的合理整合与推送，不仅能提高学生的科学视野，同时也增加了学生的学习兴趣，从而取得较好的学习成果。

三、总结

基于产出导向OBE的电子实验类课程教学模式改革改变了过去按部就班的实验教学模式，提供了不同难度、不同方向的培养内容，有目的地将未来毕业生应该掌握的能力有机地导入到实验课程设计中。该模式建立起验证型、设计型、研究型实验的实验课程培养框架，以合理的教学资源完成教学框架填充，形成阶梯式教育培养方式，完成对学生基本技能、综合技能以及实践创新技能的培养，真正做到了有差异性的“因材施教”，使学生的工程素养和创新实践能力得到了循序渐进地提升。

参考文献：

[1]周春月,刘颖,张洪婷,等.基于产出导向OBE的阶梯式实践教学研究[J].实验室研究与探索,2016(11).

[2]仉毅,孙慧芝.基于OBE的实验实践环节教学方法改革的探索[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2018(9).

[3]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式———汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014(1).

[4]孙敏,金印彬,宁改娣,等.OBE理念下数字电子技术实验教学改革与实践[J].中国教育信息化,2020(1).

[5]何秋生.面向实践能力培养的实践教学模式探索[J].山西高等学校社会科学学报,2016(2).

[6]肖志涛,吴骏,耿磊,等.基于OBE理念的电子信息类本科专业实践教学改革研究[J].教育教学论坛,2018(26).

[7]宋伟先,张喜海.高校工科实践教学存在的不足及解决方法研究[J].科技创新导报,2018,15(11).

郝建新,高欢.基于产出导向OBE的电工电子实验课程教学研究[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2021(04):25-26.