產(chǎn)出導向OBE的電工電子實驗課程教學

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摘要：文章針對目前中國民航大學電子實驗教學中存在的問題，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新及自主解決復雜工程問題的能力為目的，研究探討基于產(chǎn)出導向obe（Outcomes-basedEducation，OBE）的電子實驗教學優(yōu)化設計方案。方案以畢業(yè)生具體從業(yè)范圍為依托，以學習者的最終產(chǎn)出為聚焦點，分別設計驗證型、綜合型以及研究型實驗，搭配整合后的教學資源，完成對學生基本技能、綜合技能以及實踐創(chuàng)新技能的遞進式培養(yǎng)。實驗表明，基于OBE教學優(yōu)化方案將產(chǎn)出指標點成功融合到各層次實驗環(huán)節(jié)，使“學生產(chǎn)出”成為了驅(qū)動教育的核心動力。

關鍵詞：實驗教學；產(chǎn)出導向；遞進式培養(yǎng)；學生產(chǎn)出

近年來，隨著全國各個高校專業(yè)教學改革工作的不斷探索與深入，實踐教學與對學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)受到越來越多的重視，基于OBE教育模式被越來越廣泛地應用于高校工程教育人才培養(yǎng)、教育教學改革及專業(yè)建設方面[1]。OBE模式理念下，基于實現(xiàn)學生特定學習產(chǎn)出的教育過程、教育結(jié)構(gòu)以及課程均被視為手段而非教育目的，教育應關注“學生產(chǎn)出”，而非“教育輸入”，教育評價應由“教”的效果向“學”的效果轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的基于課程內(nèi)容的教學向基于產(chǎn)出需求轉(zhuǎn)變[2-3]。本文以電子實驗為例，針對具有鮮明民航特色的畢業(yè)生，探討OBE模式電子課程實驗優(yōu)化設計方案，旨在將預期產(chǎn)出指標點與專業(yè)知識的設計貫穿于各個實驗實踐環(huán)節(jié)，尋找理論與實踐的契合點，使學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力能夠在OBE教育模式的引導下循序漸進地提高。

一、實驗課程問題分析

以學生為中心的人才培養(yǎng)、產(chǎn)出導向設計和持續(xù)改進的質(zhì)量保障機制是工程教育認證中的核心理念[4-5]。高校中的實驗教學則恰好是提高學生實踐以及創(chuàng)新能力的重要載體，是對工程教育理念的有效踐行方式，是對目標達成度的最直觀評價[6]。但不可否認的是，實踐教學不僅是本科教學中最薄弱的環(huán)節(jié)，還與畢業(yè)需求脫節(jié)[7]。以電工電子相關實踐實驗課程為例，教學設計存在以下不足。

（一）實驗課程課時受限寬口徑培養(yǎng)模式下，實驗課程課時數(shù)量受限，導致實驗環(huán)節(jié)體系不完整，課堂時間利用率低，知識點銜接效果不理想。如何在有限課時下生成更有效的“學生產(chǎn)出”成為教學改革的重點研究方向。

（二）實驗課程、課程設計以及畢業(yè)設計之間的聯(lián)系性薄弱理論知識層面缺乏與未來實際工作之間的關聯(lián)，在傳統(tǒng)的教學過程之中，還是向?qū)W生灌輸書本知識，以教學進程作為導向，忽視了“學生產(chǎn)出”以及“學生畢業(yè)后真正要帶走的是什么”這一根本目標，持續(xù)改進的質(zhì)量保障機制難以成型。

二、基于OBE模式的實驗設計

中國民航大學畢業(yè)生的就業(yè)領域主要集中在各大航空公司、維修單位及機場，通過與上述對口用人單位的調(diào)研及溝通發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)后具有以下技能的學生更容易受到用人單位的青睞：獨立看懂英文版工作手冊；熟練使用基本電子設備；獨立分析電子設備故障原因并解決問題；具備獨立思考與設計的工程能力等。而在傳統(tǒng)的教學模式下，上述能力的獲得更多依靠學生自身的摸索與感悟，教學設計中并沒有重點突出展示應該如何獲取上述技能。而在基于OBE的產(chǎn)出導向教學設計理念中，需求決定了教學內(nèi)容，其目的在于讓畢業(yè)生可以達到一定的能力要求，其教學計劃要求能夠明確反映對畢業(yè)要求的支撐。依據(jù)這一理念，我們針對中國民航大學畢業(yè)生的實際產(chǎn)出需求進行探究，對電子實驗課程進行再設計。在教學層設計驗證型實驗、設計型實驗和研究型實驗，培養(yǎng)學生的基本技能、綜合應用技能和創(chuàng)新實踐技能，使學生能在畢業(yè)后真正地“帶走”實際能力。

（一）針對基本技能的驗證型教學設計在實驗教學環(huán)節(jié)中，基本技能的驗證型教學實驗與綜合技能、創(chuàng)新實踐技能實驗存在密切的聯(lián)系，二者缺一不可?；诨炯寄艿尿炞C型教學實驗目標為培養(yǎng)學生的基礎知識和動手能力。以“電路分析基礎”為例，本課程中，主要培養(yǎng)學生對于電類實驗中基本知識、基本技能的學習與應用，包括萬用表、示波器、交流信號源的基本使用方法，驗證戴維南定理等效內(nèi)阻、測量一階過渡過程時間常數(shù)、觀察串聯(lián)諧振條件等，這些實驗都不需要學生的創(chuàng)新與設計，只要在正確的實驗方法指導下，熟練并準確地操作儀器，每個學生都可以完成實驗內(nèi)容的復現(xiàn)。在驗證型教學設計中，我們則將教學目標定位于提升畢業(yè)生的基本工程素養(yǎng)。通過在實驗中向?qū)W生展示航空公司的優(yōu)秀案例（譬如工具存儲、擺放規(guī)則與實際照片），讓學生從實驗之初養(yǎng)成嚴格遵守實驗室規(guī)則、按照實驗規(guī)范去指導其每一個行動的習慣，以小見大，使未來的民航從業(yè)者從學生時代起就敬畏規(guī)章與守則，讓仔細和認真成為一種優(yōu)秀的工作習慣與基本工程素養(yǎng)。

（二）針對綜合技能的設計型教學設計設計型實驗可以認為是在驗證型實驗基礎之上對所學知識的再運用、拓展和創(chuàng)新。因此，在該教學環(huán)節(jié)的設計上，應重點培養(yǎng)學生利用驗證型實驗環(huán)節(jié)中所掌握的知識與技能完成更深入的應用的能力，將本學科知識結(jié)構(gòu)與當前發(fā)展的最新科技相連接，在實驗內(nèi)容中自然滲透實用的、畢業(yè)產(chǎn)出所需要的知識內(nèi)容。培養(yǎng)學生綜合技能的設計型實驗還應該以學術為中心、任務為導向，鼓勵學生組成團隊，師生雙方在開放的實驗平臺上自由選擇、發(fā)揮和引導，完成綜合應用實驗。以“低頻電子技術實驗”的“集成運放電路”實驗為例，在OBE模式引導下，首先確定學生課堂產(chǎn)出，即自主選擇運放電路芯片，設計完成帶有負反饋運放放大電路。除放大倍數(shù)、反饋深度等參數(shù)由教師給定外，選用何種芯片、使用什么具體電路、是否制作PCB板，全部由學生以及團隊自主決定。課程采取四節(jié)聯(lián)排方式，在開放的實驗平臺上給學生充分的思考和發(fā)揮時間。另外，在OBE教學模式引導下的設計型教學實驗還應緊貼學生的“畢業(yè)產(chǎn)出”，教師在課堂上將設計型實驗中學生所設計的低通濾波電路圖和空客A320民航客機GCU組件的某局部電路圖作比較，引導學生去發(fā)現(xiàn)和探索，使學生了解到課程中自主設計電路圖即是將來讀懂GCU電路圖的基礎，是對未來研究及維修機載電子系統(tǒng)能力的有效培養(yǎng)。學生如果能夠充分利用設計型實驗了解集成電路的通用知識并且動手設計、排故并最終實現(xiàn)設計目的，那么通過設計型實驗培養(yǎng)學生綜合技能的目的就可以達到，其“畢業(yè)產(chǎn)出”將有效地提高學生的工作能力及業(yè)務素養(yǎng)，更好地助力中國民航大學畢業(yè)生的民航從業(yè)歷程。

（三）針對創(chuàng)新實踐技能的研究型教學設計針對創(chuàng)新實踐技能的研究型教學設計則采用以“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”為引導，以“研究報告及論文”為載體的探索型學習模式。通過“大創(chuàng)項目”強化學生自主創(chuàng)新意識和探索未知領域的興趣，以“協(xié)同創(chuàng)新”實踐教學理念為引導，有機結(jié)合驗證型實驗與綜合型實驗，扣緊各個知識環(huán)節(jié)，實現(xiàn)“科研+教學”齊頭并進的實驗體系。以“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”中源于“智慧機場”子項目的“機場智慧消防監(jiān)控系統(tǒng)設計”為例，該項目涉及到的知識領域包括傳感器的應用、硬件電路設計、單片機與物聯(lián)網(wǎng)應用等，我們將其應用到研究型教學設計中，這既有利于學生基本技能和綜合技能的運用與發(fā)揮，同時又能培養(yǎng)學生熟練掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”、微信程序編寫等新技術，與時俱進，避免落伍。在研究型教學設計中，通過持續(xù)的項目鍛煉，合理分配項目模塊與知識模塊，使學生可以真切、實在地了解自己的“產(chǎn)出值”是什么，了解到自己所學的知識到底有什么樣的實際應用，因此也更容易掌握運用知識分析和解決復雜工程問題的能力。

（四）階梯式學習資源整合培養(yǎng)基本技能、綜合技能、創(chuàng)新實踐技能的階梯式實驗教學目標的確立，為學習資源的推送提供了合理的依據(jù)。學習資源的組成模式，應該遵循技能的遞進方式，合理推送給學習者。以“電路分析基礎實驗”中示波器使用教學資源推送舉例。實驗顯示，如果僅僅單純將PPT以及示波器使用視頻推送給學生，不論是視頻的觀看次數(shù)還是PPT的下載點擊次數(shù)都比較低，課堂上學生表現(xiàn)出的學習效果也并不理想。這是由于學生根本不了解示波器除了在課堂上使用來測量一些基本波形參數(shù)外，還能做什么，因此無法引起學生的學習興趣?；诖?，在教學資源的推送過程中，還需要加入一些實際使用案例。以中國民航大學學生的就業(yè)特點為例，在教學視頻中加入航空公司電子測試維修車間氣象雷達測試臺中關于示波器對機載電子板卡進行測試的實際工作視頻，通過實際的認知，使畢業(yè)生更有針對性地了解自己的學習任務以及學習內(nèi)容，了解所學知識的用武之地。通過學習資源的合理整合與推送，不僅能提高學生的科學視野，同時也增加了學生的學習興趣，從而取得較好的學習成果。

三、總結(jié)

基于產(chǎn)出導向OBE的電子實驗類課程教學模式改革改變了過去按部就班的實驗教學模式，提供了不同難度、不同方向的培養(yǎng)內(nèi)容，有目的地將未來畢業(yè)生應該掌握的能力有機地導入到實驗課程設計中。該模式建立起驗證型、設計型、研究型實驗的實驗課程培養(yǎng)框架，以合理的教學資源完成教學框架填充，形成階梯式教育培養(yǎng)方式，完成對學生基本技能、綜合技能以及實踐創(chuàng)新技能的培養(yǎng)，真正做到了有差異性的“因材施教”，使學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力得到了循序漸進地提升。

參考文獻：

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[3]顧佩華,胡文龍,林鵬,等.基于“學習產(chǎn)出”(OBE)的工程教育模式———汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究,2014(1).

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[5]何秋生.面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的實踐教學模式探索[J].山西高等學校社會科學學報,2016(2).

[6]肖志濤,吳駿,耿磊,等.基于OBE理念的電子信息類本科專業(yè)實踐教學改革研究[J].教育教學論壇,2018(26).

[7]宋偉先,張喜海.高校工科實踐教學存在的不足及解決方法研究[J].科技創(chuàng)新導報,2018,15(11).

作者：郝建新 高歡 單位：中國民航大學