王 欣 李清波 葛恒清
1.淮陰師范學院物理與電子電氣工程學院 江蘇淮安 223300
2.淮陰師范學院中興通訊信息工程學院 江蘇淮安 223300
電子技術課程設計是高校電子電氣類專業(yè)的一門綜合性較強的實踐課程,該課程是以模擬電子技術和數(shù)字電子技術課程的理論和實驗知識為基礎,通過理論設計、軟件仿真、電路焊接與調試等環(huán)節(jié)鞏固和加深學生對理論知識的理解,強化工程實踐訓練,提高其電子電路設計能力,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,激發(fā)其創(chuàng)新意識[1]。
在學院電子信息工程專業(yè)進行工程教育認證的背景下,以電子電氣類專業(yè)為實施對象,將OBE教學模式引入到電子技術課程設計的實踐教學中,以學生為中心制訂教學內容,以學生的學習效果為導向制訂教學目標,以持續(xù)改進為動力不斷提升教學方法。本文結合自身在電子技術課程設計中的教學實踐,探討在OBE視角下的課程教學改革研究。
OBE(Outcomes-based Education)是一種基于學習結果的教育模式,又稱能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育。OBE最早起源于20世紀90年代西方國家的基礎教育改革。1994年,美國學者William G.Spady進行解釋:“對教育系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)進行清晰的聚焦和組織,確定一個學習的目標,圍繞這一目標使學生在完成學習過程之后能夠達到預期的結果”[2-4]。
針對不同的學校,不同的學科,OBE教育理念的實施過程可能有所差異,但其基本過程通??梢苑譃?個階段:學生學習需求的確定、教學的實施和學生學習成效的評估[5,6]。第一階段要求教師能夠對課程的教學目標、教學內容和教學方法有一個清晰的認識;第二階段要求教師能夠設計實施成效為本的教學活動;第三階段要求教師能夠對教學效果進行評估,做到持續(xù)改進。
淮陰師范學院面向光電信息科學與工程、電子科學與技術、電子信息工程、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器專業(yè)開設電子技術課程設計,該課程占1個學分,實踐時間為1周。
隨著我國智能制造的轉型升級,如何使電子技術課程設計適應新工科專業(yè)的需求是一個值得教師思考的問題。目前在電子技術課程設計的教學過程中仍存在一些問題,主要表現(xiàn)如下:(1)過分強調教師的“教”而非學生的“學”,導致學生積極性不高,比較依賴教師,缺少創(chuàng)新意識;(2)學生對整個實踐過程的目的性和學習結果不明確,只是被動的學習;(3)課程設計的項目過于陳舊,很難引起學生的興趣。
針對目前電子技術課程設計教學過程中所存在的問題,以OBE核心教育理念“以學生為中心”“成果導向”“持續(xù)改進”為指導思想,推動采用OBE理念在電子技術課程設計中進行教學改革。
針對目前電子技術課程設計的現(xiàn)狀以及所存在的問題,在系統(tǒng)地對OBE教育理念進行學習的基礎上,結合自身多年在該課程中的教學經(jīng)驗,嘗試進行改革。
學校教務處和學院多次組織有關OBE教育理念的培訓課程和研討會,使教師能夠較為全面地學習OBE教育教學思想,鼓勵大家在教學的過程中相互交流,以此來強化教師對OBE理念的學習。OBE教學模式就是圍繞“定義學習產(chǎn)出、實現(xiàn)學習產(chǎn)出、評估學習產(chǎn)出和應用評估產(chǎn)出”這條主線而展開的,任課教師必須對學生畢業(yè)時應達到的能力和要求具有清晰的構想,從而尋找和設計適宜的教學方法、評估手段以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析的方法,并基于統(tǒng)計分析的結果對自己的教學模式進行持續(xù)改進,從而形成一個良性的閉合循環(huán)系統(tǒng)。國內外對基于OBE的課程教學改革已取得很多研究成果,部分可直接應用于電子技術課程設計的課堂教學之中。
根據(jù)電子電氣類專業(yè)學生的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求,制訂電子技術課程設計的教學目標,要求該課程的教學目標對畢業(yè)要求達到一定的支撐關系。結合學院電子信息工程專業(yè)工程教育專業(yè)認證標準的12條畢業(yè)要求構建了本課程支撐電子電氣類專業(yè)畢業(yè)要求的課程教學目標如下。(1)熟悉常用電子儀器的使用。(2)掌握電子設計仿真軟件Mulitisim的使用,能應用Mulitisim進行電路的設計與仿真。(3)掌握計算機軟件輔助電路設計的方法,能應用Protel 99SE或Protel DXP進行電路PCB板的設計與制作。(4)掌握電子系統(tǒng)電路的焊接、安裝與調試技術。(5)設計、制作出滿足一定性能指標或特定功能的電子電路,完成設計任務并撰寫規(guī)范的設計報告。
通過這些教學目標的實施,使學生可以具備對基本電路進行分析和設計的能力,具有分析問題和解決問題的能力,為后續(xù)的學習和工作奠定基礎。
針對目前該課程所存在的問題(1),在實踐的過程中,指導教師只講解設計原理,給出設計指標要求、注意事項等,讓學生通過網(wǎng)絡和圖書資源查找文獻,確立設計方案。學生在理解設計原理的基礎上,由于不受方案的限制,可以利用所學知識,充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力,使學生充分參與進去,鼓勵學生創(chuàng)新。針對問題(2),在實踐的過程中,對學生進行分組,每2人為一組,共同完成一個設計課題,確定所采用的設計方案,同時,每個學生又有自己的設計任務和設計目標。例如2名學生在共同確立了設計方案后,一名學生負責軟件仿真,一名學生負責硬件電路設計等。這樣,每名學生對自己的設計任務和目的都能清晰認識,變被動學習為主動學習。針對問題(3),任課教師結合專業(yè)前沿和自身的橫向及縱向課題對設計項目進行更新,注重理論聯(lián)系實際,使學生切實設計出具有應用價值的作品,這樣可以大大提升學生的設計興趣。
以學生學習效果為導向完善該課程的考核方式,從課堂出勤及課堂表現(xiàn)、仿真設計、PCB設計、電路板制作和設計報告5個部分對學生進行實驗考核。(1)課堂出勤及課堂表現(xiàn):考核學生的課堂出勤情況,是否有無故缺勤、遲到和早退的現(xiàn)象??己藢W生的課堂表現(xiàn),是否專心聽講,是否積極回答教師的提問等,占總成績的20%。(2)仿真設計:以學生仿真電路設計的規(guī)范性、科學性為依據(jù),從原理圖繪制、仿真運行結果等方面進行綜合評價,占總成績的20%。(3)PCB設計:考核學生是否按照要求制作元件封裝,PCB布線和元器件的布局是否合理,占總成績的20%。(4)電路板制作:考核學生的電路板焊接質量,功能是否實現(xiàn),技術指標等,占總成績的20%。(5)設計報告:考核學生設計報告格式的規(guī)范性、結構的完整性、內容的科學性、數(shù)據(jù)處理是否得當?shù)龋伎偝煽兊?0%。
在學院電子信息工程專業(yè)工程教育專業(yè)認證的背景下,在OBE教育理念的指導下,堅持以學生為中心,以學生的學習效果為導向,以持續(xù)改進為動力對電子技術課程設計進行教學改革,學生的自學能力、動手實踐能力、分析問題和解決問題的能力得以大大提升,也取得了一些較好的效果。近三年,學院學生共申報省級以上大學生創(chuàng)新項目20余項,在全國大學生電子設計競賽、中國工程機器人大賽、全國大學生光電設計競賽等國家級學科競賽中獲取一等獎1項、二等獎3項、三等獎5項,在省級學科競賽中累計獲獎80余項。
針對電子技術課程設計現(xiàn)存的一些問題,引入OBE教育理念并將其貫穿于整個教學過程中,從教學目標的設置、教學模式優(yōu)化和考核方式完善等方面進行了改革和研究。教學實踐表明,OBE教育模式可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,提升學生自主學習和分析、解決問題的能力。