肖 平，肖 軍，張 瑩，楊 華，楊 楠，尹光明

（東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110819）

0 引言

電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程依托于我校國家級電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范平臺，是工科專業(yè)學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。該系列實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容主要涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)及EDA 技術(shù)，是工科專業(yè)學(xué)生在電子信息相關(guān)領(lǐng)域必須掌握的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力。因此，電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程是工科專業(yè)在實(shí)踐育人環(huán)節(jié)中的重要支撐課程。

近幾年，我校首批開設(shè)了機(jī)器人工程、工業(yè)智能、智能制造、未來技術(shù)工業(yè)智能等“新工科”專業(yè)。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的自動化、電氣工程等老專業(yè)也在不斷調(diào)整培養(yǎng)計(jì)劃以適應(yīng)國家戰(zhàn)略與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求。調(diào)整后的專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃對電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程在基礎(chǔ)實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)制定了更明確的課程目標(biāo)。

傳統(tǒng)電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程受課程設(shè)置、教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的影響，存在教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)導(dǎo)向不足，學(xué)生創(chuàng)新意識及自主能力薄弱，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源及實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足等問題，已不能與新的課程目標(biāo)相匹配［1］。

因此，自“十三五”電子國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及示范工程建設(shè)以來，為了發(fā)揮電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程在實(shí)踐育人中的主體基礎(chǔ)支撐作用，達(dá)成課程目標(biāo)，系列實(shí)驗(yàn)課程在信息化監(jiān)控及管理、線上課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)及內(nèi)容設(shè)計(jì)等進(jìn)行了深入建設(shè)與研究。

1 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程概況

電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程為獨(dú)立設(shè)課，現(xiàn)階段面向自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)，基本情況見表1。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，系列實(shí)驗(yàn)課程每年可接納700 余名在校本科生開展實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。

表1 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程基本情況

2 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)規(guī)劃

電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程區(qū)別于理論課程，其建設(shè)除了涉及課程內(nèi)容，還需考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)模式等。因此，系列實(shí)驗(yàn)課程圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全流程，在信息技術(shù)、教學(xué)設(shè)計(jì)、思政育人、遠(yuǎn)程平臺以及人才培養(yǎng)方面重新制定了“五位一體”的建設(shè)規(guī)劃，見圖1。

圖1 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程總體規(guī)劃建設(shè)

（1）堅(jiān)持信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的核心理念，以信息化產(chǎn)業(yè)技術(shù)為支撐，發(fā)揮智能監(jiān)管及監(jiān)控平臺在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的主體作用，建立學(xué)情分析及課程反饋渠道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長的目的。

（2）完善和規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)全流程，明確課程目標(biāo)，推進(jìn)基于產(chǎn)出式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求和考核評價(jià)，加強(qiáng)系列實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，推進(jìn)數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)，加快配套實(shí)驗(yàn)平臺的升級及改造，全面深化高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)，落實(shí)“以本為本，四個(gè)回歸”在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體地位［2］。

（3）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)思政課程建設(shè)，充分挖掘所授內(nèi)容的研究背景、科學(xué)意義、研究目的以及社會價(jià)值，以潤物無聲的方式，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、專業(yè)使命、責(zé)任擔(dān)當(dāng)與創(chuàng)新熱情［3］。

（4）加快遠(yuǎn)程輔助教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)，讓學(xué)習(xí)者能夠通過遠(yuǎn)程平臺真實(shí)還原實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，延長學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系列實(shí)驗(yàn)課程的共享共用［4］。

（5）建立健全創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制，為人才提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提升實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的挑戰(zhàn)度，鼓勵(lì)人才之間的互相協(xié)助，支持人才在技術(shù)創(chuàng)新方面的應(yīng)用。

3 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施內(nèi)容

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)是專為電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程開發(fā)的一款教輔系統(tǒng)，將系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上即可使用。監(jiān)管系統(tǒng)是由預(yù)習(xí)檢測、在線實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及學(xué)情分析4 個(gè)核心功能組成，并在閉環(huán)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)揮監(jiān)管學(xué)生自主學(xué)習(xí)的作用［5-7］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)見圖2。

圖2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)

預(yù)習(xí)檢測由教師在課前發(fā)布，學(xué)生端接收到預(yù)習(xí)任務(wù)后，在系統(tǒng)中下載預(yù)習(xí)資料和視頻，完成預(yù)習(xí)試題。預(yù)習(xí)合格后，方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。預(yù)習(xí)檢測環(huán)節(jié)具有防作弊功能，預(yù)習(xí)檢測時(shí)間結(jié)束后才可查看錯(cuò)題情況。

學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，登錄實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)開展在線實(shí)驗(yàn)。由于電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程測量數(shù)據(jù)均為電信號，電信號能夠通過電子測量設(shè)備與實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸［5-7］。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)情況見圖3。

在線實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，獲取的電信號數(shù)據(jù)可以通過監(jiān)測點(diǎn)的形式呈現(xiàn)在系統(tǒng)頁面上。在線實(shí)驗(yàn)界面如圖4所示。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，并設(shè)置數(shù)據(jù)誤差范圍。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)流程，通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)，直至完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)，多數(shù)學(xué)生能夠主動分析并解決問題，直至獲取正確數(shù)據(jù)。通過設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)的方式，使系統(tǒng)在一定程度上監(jiān)管學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)。

圖4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)在線實(shí)驗(yàn)界面

在線實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置數(shù)據(jù)截圖模塊、數(shù)據(jù)表格模塊、文本模塊。

系統(tǒng)根據(jù)學(xué)情大數(shù)據(jù)針對各階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，推送相關(guān)數(shù)據(jù)信息［9］，進(jìn)行學(xué)情分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)可分析各階段學(xué)生提交的錯(cuò)誤與正確率，試錯(cuò)情況及耗時(shí)情況等。根據(jù)系統(tǒng)反饋的分析結(jié)果，教師對課程內(nèi)容進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。學(xué)情分析結(jié)果見圖5。

圖5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)學(xué)情分析

3.2 線上實(shí)驗(yàn)課程

線上實(shí)驗(yàn)課程是電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程的輔助教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)端訪問網(wǎng)絡(luò)地址，即可觀看實(shí)驗(yàn)課程的相關(guān)視頻。通過線上實(shí)驗(yàn)課程，能夠更高效地幫助學(xué)生進(jìn)行課前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備工作，提高課中的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程已在中國大學(xué)慕課平臺上發(fā)布“電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（數(shù)字電子部分）”及“電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（模擬電子部分）”2 門線上課程，并在“電工電子實(shí)驗(yàn)”微信公眾號以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)中同步發(fā)布相關(guān)教學(xué)視頻。學(xué)生可以任意選擇線上平臺，觀看線上實(shí)驗(yàn)課程資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。

3.3 基于OBE教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

OBE教學(xué)模式是一種基于產(chǎn)出式學(xué)習(xí)的教育模式，其核心內(nèi)容是強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中注意學(xué)生所能取得學(xué)習(xí)成果的形式、學(xué)習(xí)的現(xiàn)實(shí)意義以及取得這些學(xué)習(xí)成果的有效途徑等［10-11］。

因此，電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程在OBE教學(xué)理念的指導(dǎo)下，重新定位了各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，明確實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)出式總學(xué)習(xí)指標(biāo)，進(jìn)而規(guī)范實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)要求和考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，開展“基礎(chǔ)＋擴(kuò)展＋提升”的階梯式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)，已達(dá)到產(chǎn)出式學(xué)習(xí)的預(yù)期效果。

在規(guī)范的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)要求框架下，電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程再將產(chǎn)出式學(xué)習(xí)指標(biāo)對應(yīng)到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。以測控技術(shù)與儀器專業(yè)“模擬電子學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程為例，介紹基于OBE教學(xué)模式的“波形轉(zhuǎn)換電路”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，見表2。

表2 基于OBE教學(xué)模式的“波形轉(zhuǎn)換電路”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

“波形轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，通過階梯式的課程設(shè)計(jì)，使每個(gè)學(xué)生都能夠完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，獲得產(chǎn)出式學(xué)習(xí)成果。只是部分學(xué)生通過“提升”內(nèi)容，能夠認(rèn)識到在較高頻率下運(yùn)算放大器增益帶寬積、壓擺率等參數(shù)對電路設(shè)計(jì)的影響，產(chǎn)出深度學(xué)習(xí)成果，滿足了學(xué)生的創(chuàng)新需求。

基于OBE教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，簡單的“預(yù)習(xí)＋實(shí)驗(yàn)過程＋實(shí)驗(yàn)報(bào)告”考核評價(jià)方式已經(jīng)不能合理量化學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)［12］。因此，電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)基礎(chǔ)驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新驅(qū)動型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置，重新制定與產(chǎn)出式教育模式相匹配的細(xì)化分級的規(guī)范化考核標(biāo)準(zhǔn)。

隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)的深入推進(jìn)，線上考核方式更能夠客觀真實(shí)地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因此，電子技術(shù)系列課程的考核評價(jià)方式也從線下考核轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬€上＋線下”的混合考核［13］。學(xué)生以小組形式進(jìn)行考核如圖6 所示。具體規(guī)范化考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表3。

表3 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.4 培育實(shí)驗(yàn)思政課程

思政育人建設(shè)將思想政治教育元素融入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，潛移默化地對學(xué)生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響［14］。電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程以“國際熱點(diǎn)”“身邊人”和“身邊事”為核心元素，將家國情懷、專業(yè)使命、責(zé)任擔(dān)當(dāng)與創(chuàng)新熱情融入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，制作了“課程思政”專題，編寫了基于“課程思政”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。以“電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（數(shù)字電子部分）”為例，介紹基于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的思政案例，見表4。

表4 基于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的思政案例

4 電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)成效

自“十三五”電子國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及示范工程建設(shè)以來，在電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)規(guī)劃的指導(dǎo)下，各項(xiàng)改革內(nèi)容得到初步落實(shí)，現(xiàn)已出版“十一五”國家規(guī)劃教材2 本“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)（第5版）”實(shí)驗(yàn)教程、“電路與電子學(xué)（第5 版）實(shí)驗(yàn)教程”，新形態(tài)教材1 本“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教程”。

2020年，電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（數(shù)字電子部分）被評為遼寧省線下一流課程；2022 年，電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（模擬電子部分）被評為遼寧省線下一流課程。

5 結(jié)語

電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程為了發(fā)揮在實(shí)踐育人中的主體基礎(chǔ)支撐作用，達(dá)成新的課程目標(biāo)，重新制定了基于五位一體的建設(shè)規(guī)劃方案，明確了系列實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)方向，建設(shè)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能監(jiān)管系統(tǒng)，推進(jìn)了基于OBE教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，培育了實(shí)驗(yàn)思政課程等，并顯著提高了系列實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，普遍提升了學(xué)生的自主實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，重點(diǎn)滿足了創(chuàng)新應(yīng)用型人才的需求［15-16］。但由于建設(shè)周期不足等原因，遠(yuǎn)程平臺仍正在實(shí)施中。后續(xù)建成后，電子技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程將全面實(shí)現(xiàn)基于五位一體的建設(shè)規(guī)劃。