曾思明 陳 安 蔣力立 杜宇上 陳靈敏 劉銀萍 李水峰

廣東工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部 廣東廣州 510006

近年來(lái)，隨著高等院校理工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的不斷深入，實(shí)踐教學(xué)的重要性以及循序漸進(jìn)的教學(xué)原則已經(jīng)得到了共識(shí)，因而實(shí)踐教學(xué)的改革工作也一直在探索中前行。對(duì)于工科院校的電類(lèi)學(xué)科，模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)和素質(zhì)教育中起著非常重要的作用。特別是在我校卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃下，實(shí)驗(yàn)課程對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)作用就顯得更加重要。然而，當(dāng)前的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在弊端，致使大學(xué)電類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，表現(xiàn)為三方面：首先，教學(xué)內(nèi)容較為單一，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高；其次，當(dāng)前的教學(xué)方式大多以教學(xué)進(jìn)程為導(dǎo)向，缺少對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)注，不利于形成持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量保障機(jī)制；最后，現(xiàn)有的考核方式主要是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示和實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果，無(wú)法真實(shí)考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)技能。

OBE(Outcomes-based Education)起源于20世紀(jì)80年代的美國(guó)和澳大利亞，它是一種以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式[1]。OBE被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過(guò)程，教學(xué)模式和課程都是作為手段而非教育的目的[2]。因此，學(xué)生最終的學(xué)習(xí)產(chǎn)出將驅(qū)動(dòng)整個(gè)教育系統(tǒng)的運(yùn)行。OBE工程教育理念，為我校培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才提供了借鑒方法。當(dāng)前，積極探索基于OBE的教學(xué)模式改革已經(jīng)成為高校的重要研究課題之一。國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有汕頭大學(xué)等多所高校率先進(jìn)行了OBE教學(xué)改革嘗試，并結(jié)合學(xué)校實(shí)際進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)[3-5]。為了適應(yīng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，研究提出打破現(xiàn)有模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式，根據(jù)我校性質(zhì)和本專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，研究符合本校實(shí)際的基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE的階梯式模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革。

1 基于OBE的階梯式模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

OBE工程教育模式是一種根據(jù)預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出(畢業(yè)要求)來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式[6]。因此，首先，應(yīng)明確各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求，制訂出支撐畢業(yè)要求的教學(xué)目標(biāo)；其次，圍繞教學(xué)目標(biāo)反向設(shè)計(jì)相應(yīng)的分層次的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，同時(shí)實(shí)施多元化的考核方式，對(duì)學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)產(chǎn)出進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后，建立科學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制，從而保障教學(xué)改革在后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)中不斷完善。具體的改革實(shí)施過(guò)程如圖1所示。

圖1 OBE工程教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程示意圖

本研究以O(shè)BE的教育理念和循序漸進(jìn)的教學(xué)原則為指導(dǎo)思想，對(duì)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法和評(píng)價(jià)機(jī)制進(jìn)行了較為深入的改革探索。

1.1 制訂實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)學(xué)校各個(gè)工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生畢業(yè)時(shí)需要達(dá)到的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出，逆向制訂出模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，并明確該教學(xué)目標(biāo)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出之間的支撐關(guān)系。(1)通過(guò)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生熟悉模擬電路實(shí)驗(yàn)箱和常用電子實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能，為以后進(jìn)行更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。(2)通過(guò)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握模擬電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。(3)通過(guò)科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和自主研究與創(chuàng)新的能力。以上三個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)各有不同的教學(xué)目標(biāo)和訓(xùn)練重點(diǎn)，通過(guò)循序漸進(jìn)的系統(tǒng)訓(xùn)練，使學(xué)生具備基本的實(shí)驗(yàn)技能、較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力、一定的創(chuàng)新意識(shí)和研究性的思維與習(xí)慣，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 設(shè)計(jì)階梯式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了使學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力得到循序漸進(jìn)的提升，精心設(shè)計(jì)了能夠貫穿模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程主要核心知識(shí)點(diǎn)的階梯式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按從易到難分為基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型和科學(xué)研究型三個(gè)層次(見(jiàn)表1)，并明確每個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)課程預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出的貢獻(xiàn)，從而使教師教得明白，學(xué)生學(xué)得明白。具體實(shí)驗(yàn)包括如下的內(nèi)容：(1)常用電子實(shí)驗(yàn)儀器的使用。(2)基本模擬電子電路的設(shè)計(jì)、搭建、調(diào)試和相關(guān)指標(biāo)測(cè)試。(3)模擬電子電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)。(4)綜合模擬電子電路的設(shè)計(jì)、搭建與調(diào)試。(5)小型電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試。其中(1)(2)(3)為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，(4)為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，(5)為科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這三種不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，使學(xué)生逐步掌握設(shè)計(jì)電路的技能。

表1 階梯式模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程層次設(shè)計(jì)

1.3 實(shí)施自主探究式的教學(xué)方法

為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，在調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的同時(shí)，也對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了改革。重點(diǎn)研究了基于OBE的自主探究式教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)參與到教學(xué)過(guò)程中，同時(shí)針對(duì)三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分別采用了以問(wèn)題為導(dǎo)向的基礎(chǔ)型、以任務(wù)為導(dǎo)向的綜合設(shè)計(jì)型和以項(xiàng)目為導(dǎo)向的科學(xué)研究型三個(gè)教學(xué)層次，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力在完善的實(shí)驗(yàn)體系中得到循序漸進(jìn)的提高。

在基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，主要是培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能。因此，采用了問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)策略。通過(guò)設(shè)計(jì)一些問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去做實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主動(dòng)研究和解決問(wèn)題。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在完成基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的功能較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，其重點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)和電路實(shí)現(xiàn)。為了提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，采用了以任務(wù)為導(dǎo)向的教學(xué)策略。通過(guò)精心設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生主動(dòng)去研究如何通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)試電路達(dá)到電路指標(biāo)要求。這種讓學(xué)生主動(dòng)解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)方式能較快地提高他們電子電路的設(shè)計(jì)能力和水平?？茖W(xué)研究型實(shí)驗(yàn)是在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的具有探索性和研究性的大型實(shí)驗(yàn)，一般應(yīng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有一定功能和指標(biāo)要求的小型電子系統(tǒng)。因此，科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)采用了以項(xiàng)目為導(dǎo)向的探究式教學(xué)策略，即讓學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個(gè)階段來(lái)完成整個(gè)電子系統(tǒng)的制作過(guò)程。此外，還對(duì)學(xué)生進(jìn)行了分組，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣來(lái)選擇教師提供的項(xiàng)目，同時(shí)也鼓勵(lì)學(xué)生提出自己想做的具有專(zhuān)業(yè)特色的項(xiàng)目，這樣也就給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)踐自己想法的機(jī)會(huì)，讓每名學(xué)生都有較大的獨(dú)立思考空間，有利于培養(yǎng)他們的自主研究能力。教師在整個(gè)過(guò)程中起引導(dǎo)作用，學(xué)生起主導(dǎo)作用，形成了以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。

1.4 實(shí)施多元化的考核模式

在階梯式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不同層次的實(shí)驗(yàn)階段對(duì)學(xué)生需要達(dá)成的能力指標(biāo)點(diǎn)要求不同。因此，在實(shí)驗(yàn)考核方式上也應(yīng)該有所區(qū)分，研究了多元化的考核模式。對(duì)于基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)來(lái)考查他們的基本實(shí)驗(yàn)技能，所需達(dá)到的能力指標(biāo)為基本的工程基礎(chǔ)、簡(jiǎn)單問(wèn)題的分析能力、使用現(xiàn)代工具的能力。對(duì)于綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)方案、主要電路指標(biāo)達(dá)成情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)來(lái)考查他們的電路設(shè)計(jì)能力和分析總結(jié)能力，所需達(dá)到的能力指標(biāo)為分析解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力和利用仿真軟件對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬能力。對(duì)于科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)學(xué)生的總體設(shè)計(jì)方案、電路框圖設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和性能仿真分析結(jié)果、電路的安裝、調(diào)試與指標(biāo)測(cè)試結(jié)果、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告和交流答辯結(jié)果來(lái)考查他們進(jìn)行科學(xué)研究的能力和在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，所需達(dá)到的能力指標(biāo)除了與綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相同外，還必須掌握項(xiàng)目管理的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。具體的考核方法和所需達(dá)到的能力指標(biāo)點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 多元化的考核方法和對(duì)應(yīng)能力指標(biāo)點(diǎn)

1.5 建立科學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制

為了確保能夠?qū)崿F(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)，持續(xù)改進(jìn)OBE教學(xué)模式，也對(duì)評(píng)價(jià)反饋機(jī)制進(jìn)行了一些探索，主要采用了形成性和總結(jié)性?xún)煞N評(píng)價(jià)方法。為了做好形成性評(píng)價(jià)，要求學(xué)生記錄好實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的問(wèn)題、研究解決方案的過(guò)程和測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程，這樣教師就能較全面地了解學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程，為教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)和調(diào)整實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教峁┲匾姆答佇畔?。此外，也在課程結(jié)束時(shí)通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查或與部分學(xué)生面對(duì)面交流的方式了解學(xué)生對(duì)這門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的意見(jiàn)和建議。對(duì)于總結(jié)性評(píng)價(jià)，主要是通過(guò)學(xué)生的項(xiàng)目答辯過(guò)程了解他們的探究能力和水平。上述反饋信息為教師改進(jìn)教學(xué)提供依據(jù)，為模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出的定義和實(shí)現(xiàn)提供持續(xù)改進(jìn)的動(dòng)力源。

2 結(jié)語(yǔ)

在工程教育認(rèn)證的理念的引導(dǎo)下，圍繞模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出進(jìn)行了階梯式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，由易到難地將目標(biāo)能力指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)貫穿于各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使之更加規(guī)范化。采用基于OBE的自主探究式教學(xué)方法，同時(shí)利用多元化考核模式，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力在階梯式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到循序漸進(jìn)的提升。此外，還初步建立了科學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制，為OBE教學(xué)改革的持續(xù)推進(jìn)提供了動(dòng)力。今后，將邊實(shí)踐邊總結(jié)，為學(xué)校的OBE教學(xué)改革貢獻(xiàn)力量。