鄭兆兆

(燕山大學(xué)　電氣工程學(xué)院，河北　秦皇島)

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基于OBE模式的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討

鄭兆兆

(燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北秦皇島)

該文在工程教育認(rèn)證背景下，將OBE教學(xué)模式引入到數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)考核方式，實(shí)行“課堂教學(xué)+虛擬仿真+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的立體化教學(xué)，持續(xù)教學(xué)改進(jìn)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

OBE模式；數(shù)字電路； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)；持續(xù)改進(jìn)

數(shù)字電子技術(shù)課程是高等工科院校電氣信息類專業(yè)主要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它為學(xué)生畢業(yè)后從事專業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究奠定了必要的基礎(chǔ)。作為其重要組成部分的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)一方面可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識，另一方面可以鍛煉學(xué)生的動手能力及解決工程問題的能力[1]。因此，各高等院校相繼通過更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、引入EDA教學(xué)手段、改革考核方式等措施對數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行多次探索，取得了一定的成績[1-4]。但仍存在一些問題，如部分學(xué)生跟不上進(jìn)度，實(shí)驗(yàn)積極性不高；強(qiáng)調(diào)“教”而非“學(xué)”，學(xué)生過分依賴?yán)蠋?，?shí)驗(yàn)過程過于教條化；缺少目的性，學(xué)生創(chuàng)新能力不高等。

燕山大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)中心是國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，承擔(dān)電氣學(xué)院、信息學(xué)院所有專業(yè)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在工程教育認(rèn)證背景下，以自動化專業(yè)、電子信息專業(yè)學(xué)生為實(shí)施對象，將OBE教學(xué)模式引入到數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)考核方式，實(shí)行“課堂教學(xué)+虛擬仿真+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的立體化教學(xué)，持續(xù)教學(xué)改進(jìn)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

1　OBE教學(xué)模式

OBE(outcome-basededucation)是一種基于學(xué)習(xí)成果的新型教育模式，又稱能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育。OBE強(qiáng)調(diào)如下4個問題：我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果[5]？4個問題的核心理念是“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”[6-8]。

OBE教育理念于1981年由Spady等人提出，很快得到了人們的重視與認(rèn)可，并成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念。美國工程教育認(rèn)證協(xié)會(A-BET)全面接受了OBE的理念，并將其貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終。2013年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》的第21個預(yù)備會員國，工程教育認(rèn)證工作開始在全國推進(jìn)，因此以O(shè)BE教育理念引導(dǎo)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，具有現(xiàn)實(shí)意義。

2　基于OBE的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

以O(shè)BE核心教育理念“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”為指導(dǎo)思想，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)考核方式、評價反饋體系等方面對數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革。

2.1制定清晰、可行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)自動化專業(yè)和電子信息專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，參照數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)大綱，制定數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)的使用方法，掌握門電路邏輯電路測試方法，了解TTL器件的使用特點(diǎn)，掌握中小規(guī)模芯片實(shí)現(xiàn)各種綜合邏輯電路的方法，掌握邊沿JKFF的功能、動作特點(diǎn)，以及用邊沿JKFF設(shè)計(jì)同步時序電路的方法，熟悉集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能和各控制端的作用及集成計(jì)數(shù)器的級聯(lián)擴(kuò)展，綜合運(yùn)用數(shù)字電路基本知識獨(dú)立設(shè)計(jì)一個較復(fù)雜的設(shè)計(jì)題目并進(jìn)行調(diào)試，使學(xué)生對基本數(shù)字電路具備初步分析、運(yùn)用、設(shè)計(jì)的能力，具有分析檢查與排除故障、解決和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2.2調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)有2學(xué)時門電路驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、6學(xué)時組合邏輯、時序邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、4學(xué)時綜合性實(shí)驗(yàn)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，滿足對學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識和工程能力培養(yǎng)的需要，調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，做到以學(xué)生為本體和中心。具體實(shí)施過程為：從2012級學(xué)生中征集設(shè)計(jì)構(gòu)思，鼓勵他們提出趣味性強(qiáng)、貼近專業(yè)的設(shè)計(jì)題目，再由實(shí)驗(yàn)教師討論確定后加入到2013級實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，然后結(jié)合2013級學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果調(diào)整14級學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)施教改以來，我們編制了《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(教改版)》，陸續(xù)增加了A項(xiàng)權(quán)傾表決器、數(shù)字判斷電路、籃球投籃計(jì)時電路等設(shè)計(jì)題目，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，加大了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的力度，充分調(diào)動了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。

2.3更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

在教學(xué)模式上，我們通過“課堂教學(xué)+虛擬仿真+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的立體化教學(xué)，以保證達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。1)課堂教學(xué)：在課堂上講授理論知識的同時有針對性地講解一些實(shí)驗(yàn)所涉及的理論基礎(chǔ)，安排與應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)相關(guān)的習(xí)題或思考題，引導(dǎo)學(xué)生把理論與實(shí)際結(jié)合起來。2)虛擬仿真：將Multisim、Labview等EDA軟件引入到數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生設(shè)計(jì)完電路后先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬仿真。一方面可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性；另一方面可以看到仿真結(jié)果及仿真過程中出現(xiàn)的各種問題。3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程以學(xué)生的實(shí)際操作為主體，學(xué)生利用數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱、集成芯片和導(dǎo)線搭建并調(diào)試數(shù)字電路，實(shí)驗(yàn)教師做好“參謀長”，引導(dǎo)學(xué)生樹立工程意識，提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力。

2.4完善實(shí)驗(yàn)考核方式

2.5構(gòu)建評價反饋機(jī)制，持續(xù)教學(xué)改進(jìn)

OBE教育模式關(guān)注的是學(xué)生在畢業(yè)時或畢業(yè)后一段時間(一般為3～5年)應(yīng)取得的學(xué)習(xí)成果。為了確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，我們構(gòu)建了評價反饋機(jī)制。期末與理論課教師溝通，討論學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況及效果，關(guān)注學(xué)生的成績及知識掌握情況。通過與學(xué)生代表座談，了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，傾聽學(xué)生的意見和建議。關(guān)注后續(xù)相關(guān)課程EDA課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理等，了解學(xué)生對相關(guān)數(shù)字電路知識及實(shí)踐動手能力的需求。鼓勵學(xué)生廣泛參與科技活動，為學(xué)生申報大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目提供良好的實(shí)踐環(huán)境。依據(jù)上述反饋信息，動態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)考核方式，持續(xù)教學(xué)改進(jìn)。

3　結(jié)束語

在OBE教育理念的指導(dǎo)下，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，以持續(xù)教學(xué)改進(jìn)為動力進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，加深了學(xué)生對理論知識的理解，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，鍛煉了學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。近三年學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目30多項(xiàng)，獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽一等獎、二等獎各一項(xiàng)。2014年自動化專業(yè)順利通過了專業(yè)認(rèn)證。2016年電子信息專業(yè)接受《華盛頓協(xié)議》專家考察，為中國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員貢獻(xiàn)了自己的一份力量。今后，我們將總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，陸續(xù)在其他專業(yè)有序開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，為學(xué)校專業(yè)認(rèn)證工作添磚加瓦。

[1]鄭兆兆，高靜．《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(2)：103-106．

[2]蘇玉萍．《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(3)：81-83．

[3]鄭兆兆，高靜，李建霞．將Multisim引入數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J]．教學(xué)研究，2014，37(2)：86-88．

[4]潘曉蘋，但果，陳昕，等．基于CDIO理念的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(8)：400-402．

[5]李志義，朱泓，劉志軍，等．用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J]．高等工程教育研究，2014(2)：29-34，70．

[6]趙春霞，周靜，劉曰利．工程教育認(rèn)證導(dǎo)向材料物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015，13(3)：79-81，90．

[7]林志萍，鄭建盛．OBE模式在醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J]．基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2015，17(8)：713-714．

[8]卿大詠，劉瑩．基于OBE模式下的《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]．廣州化工，2015，43(15)：237-239．

Discussion on the Experiment Teaching of Digital Circuit Based on OBE Mode

ZHENG Zhaozhao

(SchoolofElectricalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)

Underthebackgroundofengineeringeducationaccreditation，theOBEteachingmodeisintroducedintothedigitalcircuitexperimentteaching.Wetakethestudentasthecentraldesignexperimentcontent，takethelearningeffectastheguidancetoregulateexperimentteachinggoalandevaluationmodeofexperiment，andimplementthree-dimensionalteachingof“theclassroominstruction+virtualsimulation+experimentteaching”.Throughcontinuesimprovingteaching，independentlearningcapability，innovativeabilityandengineeringpracticeabilityofstudentsareenhanced.

OBEmode；digitalcircuit；experimentalteaching；sustainingimprovement

2014-06-29；修改日期: 2014-08-19

鄭兆兆(1981-)，女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)和數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

G642.423

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.053