摘要：為了培養(yǎng)高素質(zhì)工程型應(yīng)用人才，將OBE-CDIO工程教育模式引入電路課程教學(xué)改革。該模式借鑒OBE理念進(jìn)行宏觀的教學(xué)模式改革，根據(jù)行業(yè)對畢業(yè)生素質(zhì)的要求反向設(shè)計(jì)，制定教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建漸進(jìn)式教學(xué)過程，設(shè)計(jì)多元化成績評(píng)價(jià)體系;采用CDIO模式設(shè)計(jì)微觀的教學(xué)過程，建立以基礎(chǔ)知識(shí)為起點(diǎn)、能力培養(yǎng)承上啟下、創(chuàng)新意識(shí)和工程意識(shí)樹立為最終目標(biāo)的課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)。教學(xué)實(shí)踐表明，該模式提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：工程教育;OBE;CDIO;電路課程

引言：

2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”。[1]新工科建設(shè)的過程，是全球化背景下，人才、產(chǎn)業(yè)、社會(huì)等各方需求對專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、能力指標(biāo)、課程體系、教育方式等發(fā)生影響并重構(gòu)的過程。新工科教育培養(yǎng)的是工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素質(zhì)復(fù)合型人才。這就要求現(xiàn)有的培養(yǎng)模式在注重通識(shí)教育的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐技能培養(yǎng)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、工程設(shè)計(jì)能力;搭建知識(shí)拓展的平臺(tái)，提高管理能力和協(xié)同創(chuàng)新能力，培養(yǎng)綜合素質(zhì)高的人才。

成果導(dǎo)向（OBE，Out-based Education）教育模式通過分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)后能夠達(dá)到的最大能力（學(xué)習(xí)成果），采用反向設(shè)計(jì)、正向支撐的思路，基于學(xué)習(xí)成果構(gòu)建課程體系、確定教學(xué)策略、制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。成果導(dǎo)向的工程教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)過程的高度統(tǒng)一，能夠有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。[2-3] CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。[4-5]可見，OBE是一種以人才需求為出發(fā)點(diǎn)，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式;CDIO是一種通過對問題進(jìn)行探究，從中獲得知識(shí)和技能的課堂教學(xué)組織模式。OBE是工程教育理念，CDIO是具體實(shí)施方式，將兩者相結(jié)合，有助于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需要的應(yīng)用型技術(shù)人才。

《電路》是電力電子、通信、自控等專業(yè)極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，雖然其教學(xué)理論和教學(xué)方法已經(jīng)非常成熟，但在新工科教育改革的大背景下，《電路》課程教學(xué)仍然存在以下問題：1. 教學(xué)模式單一。大多采用“填鴨式”灌輸?shù)慕虒W(xué)方法，教師試圖將知識(shí)“復(fù)制”到學(xué)生腦中，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下。2. 理論與實(shí)踐脫節(jié)。本課程數(shù)學(xué)公式多、教學(xué)中偏重于解題的數(shù)學(xué)技巧，學(xué)生雖然獲得了知識(shí)，但沒有將知識(shí)內(nèi)化為實(shí)踐能力。3. 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不合理。實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)臺(tái)或?qū)嶒?yàn)箱。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生往往機(jī)械地模仿實(shí)驗(yàn)手冊操作，并不能實(shí)現(xiàn)對動(dòng)手能力的培養(yǎng)。4. 考核內(nèi)容單一。考核內(nèi)容為電路參數(shù)的解題技巧，但對于工科學(xué)生而言，實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)往往比片段化的知識(shí)更為重要，但這些在傳統(tǒng)的考核中很難被量化。5. 忽視課程之間的關(guān)聯(lián)度?！峨娐贰分嘘P(guān)于含運(yùn)算放大器電路部分，和《模擬電子線路》中集成運(yùn)放的知識(shí)重疊，動(dòng)態(tài)電路的沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)及信號(hào)頻域、復(fù)頻域分析部分又和《信號(hào)與系統(tǒng)》的課程知識(shí)重合。如果不能與相關(guān)課程進(jìn)行整合，就破壞了知識(shí)的連貫性，讓學(xué)生“只見樹木，不見森林”。[6]

為了解決上述問題，將OBE-CDIO教學(xué)模式引入《電路》課程教學(xué)改革，對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和考核方式進(jìn)行全面的改革和探索，以提高課程教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)專業(yè)發(fā)展。

一、基于OBE-CDIO模式的教學(xué)改革總體思路

《電路》教學(xué)改革的總體思路為：

（一）運(yùn)用OBE理念構(gòu)建課程體系

采用反向設(shè)計(jì)、正向支撐的思路，對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和考核方式進(jìn)行全面的改革和探索。

（二） 運(yùn)用CDIO模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)

在具體課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，采用以學(xué)生為主體、以電路設(shè)計(jì)案例為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，以問題為核心的思路來規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、設(shè)計(jì)教學(xué)過程，讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)過程的主導(dǎo)者。

詳細(xì)教改思路如圖1所示。

（二） 基于OBE理念的課程體系構(gòu)建

（一） 反向設(shè)計(jì)，制定教學(xué)目標(biāo)

在課程教改過程中，通過對畢業(yè)生的調(diào)研和用人單位的走訪，基于學(xué)習(xí)者特性及行業(yè)對畢業(yè)生技能與素質(zhì)的要求，從知識(shí)、能力、素質(zhì)三個(gè)層面確立《電路》課程的教學(xué)目標(biāo)。表1給出了課程教學(xué)目標(biāo)及其具體實(shí)現(xiàn)方法。

（二）構(gòu)建漸進(jìn)式教學(xué)過程

對《電路》傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，包括三個(gè)層面：

1：課堂教學(xué)模式改革：基于CDIO理念，探索創(chuàng)新教學(xué)模式;2：實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革：淘汰實(shí)驗(yàn)箱式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，探索?chuàng)新性、團(tuán)隊(duì)合作性實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì);3. 線下學(xué)習(xí)方式改革：結(jié)合第二課堂、電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練，探索建立貫徹大學(xué)四年的課外自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系。

新工科教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，而能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的。為此，采用“知識(shí)傳授—能力培養(yǎng)—?jiǎng)?chuàng)新鍛煉”的漸進(jìn)式結(jié)構(gòu)，重新組織教學(xué)過程，如圖2所示。

1. 知識(shí)傳授階段：這一階段主要在課堂教學(xué)時(shí)完成，在每個(gè)知識(shí)單元開始前，首先提出一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生會(huì)在教學(xué)中主動(dòng)思考哪些知識(shí)點(diǎn)可用以實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)。

2. 能力培養(yǎng)階段：這一階段主要在實(shí)驗(yàn)課程中完成?；谡n堂教學(xué)中獲得的知識(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和制作小型簡單電路，鍛煉動(dòng)手能力。

3. 創(chuàng)新鍛煉階段：這一階段主要在課程設(shè)計(jì)、第二課堂中完成。在實(shí)驗(yàn)課小型簡單電路的基礎(chǔ)上，給出一些具有一定難度的挑戰(zhàn)性設(shè)計(jì)課題，將學(xué)生分成若干小組，采用組內(nèi)合作、組間競爭的方法，完成電路的設(shè)計(jì)、制作和檢測，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告并進(jìn)行展示。

（三）設(shè)計(jì)多元化成績評(píng)價(jià)體系

建立基于過程跟蹤和多元指標(biāo)的成績評(píng)價(jià)體系，根據(jù)課程進(jìn)度的不同階段，采用“精確評(píng)價(jià)”和“模糊評(píng)價(jià)”、“過程評(píng)價(jià)”和“結(jié)果評(píng)價(jià)”、“學(xué)習(xí)態(tài)度評(píng)價(jià)”和“學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)”相結(jié)合的手段，針對性的設(shè)計(jì)考核內(nèi)容。具體考核方式為：

1. 出勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)：這是一種注重學(xué)習(xí)態(tài)度的過程性評(píng)價(jià)指標(biāo)，在課堂教學(xué)階段，基于學(xué)生的表現(xiàn)給出分?jǐn)?shù)。如果學(xué)生積極參加第二課堂，還可以獲得額外的加分。

2. 項(xiàng)目完成情況評(píng)價(jià)：在實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)階段，主要考察學(xué)生對工程項(xiàng)目和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的完成程度，采用“組間互評(píng)、組內(nèi)自評(píng)”的方式。首先由項(xiàng)目完成團(tuán)隊(duì)展示完成作品，由其他團(tuán)隊(duì)打出分?jǐn)?shù)，該分?jǐn)?shù)為團(tuán)隊(duì)總分;再進(jìn)行組內(nèi)自評(píng)，團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)團(tuán)隊(duì)分工和表現(xiàn)，互相給出團(tuán)隊(duì)總分分配比例。這種評(píng)價(jià)方式側(cè)重動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的評(píng)價(jià)，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生鍛煉能力、提高素質(zhì)。

3. 期末考試成績評(píng)價(jià)：這是一種注重結(jié)果的評(píng)價(jià)方式，但不同于傳統(tǒng)的閉卷考試，允許學(xué)生帶一張A4紙的資料。因此引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)歸納、總結(jié)課程知識(shí)，同時(shí)也將考核重點(diǎn)從知識(shí)的記憶升華為分析問題、解決問題的能力。

上述三種考核方式，方式1和2采用模糊評(píng)價(jià)，根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)在全班的排名給出等級(jí)，占總成績的50%;方式3采用精確評(píng)價(jià)，占比50%。另外，課程設(shè)計(jì)還有單獨(dú)的2個(gè)學(xué)分。課程的考核成績還將成為遴選進(jìn)入電子設(shè)計(jì)競賽團(tuán)隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。

三、基于CDIO模式的課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（一）基于CDIO模型進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)

基于CDIO思想，采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、情境創(chuàng)設(shè)、漸進(jìn)培養(yǎng)”教學(xué)模式，將教學(xué)過程分為五個(gè)階段：1. 案例導(dǎo)入，展示學(xué)習(xí)目標(biāo);2. 案例為載體，在課堂教學(xué)中學(xué)習(xí)知識(shí)，進(jìn)行構(gòu)思;3. 小組合作，完成電路設(shè)計(jì);4. 展示作品，分享設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);

5. 反饋評(píng)價(jià)，梳理知識(shí)體系。

在課前準(zhǔn)備階段，提出設(shè)計(jì)要求，讓學(xué)生產(chǎn)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣;在課堂教學(xué)過程中，通過實(shí)物展示的方式，圍繞項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)講解知識(shí)點(diǎn)，讓知識(shí)變得有趣、具體;在課后，改變傳統(tǒng)的單一通過做題來鞏固知識(shí)的方式，引導(dǎo)學(xué)生自主動(dòng)手，完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

打破傳統(tǒng)的以知識(shí)為本位，以教學(xué)過程為主線，以教師為中心，以教材內(nèi)容為主題的教學(xué)過程設(shè)計(jì)思路，根據(jù)工程化教育理念，構(gòu)建以能力為本位，以職業(yè)活動(dòng)為主線，以學(xué)習(xí)者為中心，以工程項(xiàng)目為主題的模塊化課程內(nèi)容設(shè)計(jì)框架。建立以基礎(chǔ)知識(shí)為起點(diǎn)、能力培養(yǎng)承上啟下、創(chuàng)新意識(shí)和工程意識(shí)樹立為最終目標(biāo)的課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，圖3給出了第一單元教學(xué)內(nèi)容組織圖。

目前，將課程知識(shí)點(diǎn)重構(gòu)在11個(gè)項(xiàng)目和4個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，如表2所示。

四、結(jié)論

新工科背景下的專業(yè)教育是“與未來合作”的工程教育，是高等教育“質(zhì)量革命”的先驅(qū)性、引領(lǐng)性和支撐性力量，是加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強(qiáng)國、辦好人民滿意的教育的戰(zhàn)略支點(diǎn)?！峨娐贰方虒W(xué)改革的實(shí)施，獲得了以下的成果：

（一）學(xué)生地位主體化

通過在每個(gè)知識(shí)單元提出設(shè)計(jì)任務(wù)的方式，改變了老師講，學(xué)生聽的被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓學(xué)生帶著設(shè)計(jì)任務(wù)來學(xué)習(xí)，在探索中主動(dòng)求知，成為教學(xué)過程的主導(dǎo)者。部分設(shè)計(jì)任務(wù)還需要《模擬電子線路》、《數(shù)字電子線路》課程知識(shí)支撐，這樣就將整個(gè)電子工程相關(guān)的專業(yè)課程融會(huì)貫通，解決了知識(shí)碎片化的問題。

（二）抽象概念具體化

設(shè)計(jì)了大量實(shí)驗(yàn)，將抽象的概念轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以幫助學(xué)生更好地理解和掌握各種電路原理和設(shè)計(jì)技巧。這些實(shí)驗(yàn)大部分來自實(shí)際電氣工程，也能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

（四）課堂實(shí)驗(yàn)一體化

通過“知識(shí)傳授、能力鍛煉、創(chuàng)新培養(yǎng)”三階段漸進(jìn)式的培養(yǎng)模式，打通課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)，將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)的鍛煉成為一個(gè)整體。同時(shí)也改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生缺乏動(dòng)手機(jī)會(huì)的問題，實(shí)驗(yàn)全部是創(chuàng)新型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生既鍛煉了動(dòng)手能力，也能將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為工程意識(shí)。

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基金項(xiàng)目：2019年度湖南省普通高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“工程認(rèn)證背景下基于OBE理念的《電路》課程教學(xué)模式研究與實(shí)踐”（20191056）

作者簡介：

孫元（1980-），男，漢族，甘肅武威，博士，湖南第一師范學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，講師，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)。