基于OBE的电子技术实验混合式一流课程建设.pdf

ISSN1672-4305CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORATORY SCIENCE第 26 卷 第 4 期 2023 年 8 月Vol.26 No.4 Aug.2023 基于 OBE 的电子技术实验混合式一流课程建设李德兴,韩绍程,高 欢(中国民航大学 工程技术训练中心,天津 300300)摘 要:基于 OBE 理念,对电子技术实验课程进行了“六位一体”的课程建设和教学改革。重新明确课程目标,构建了“内容-模式协调、三层次贯通”的实验教学体系,通过采用线上线下混合式授课模式、构建立体化教学资源、打造模块化实验平台、开展形成性评价、建设优秀教学团队等措施,对课程进行全方位深入改革,努力建设一流实验课程。课程建设对加强学生自主学习,培养学生工程应用能力和工程素养、满足行业人才需求等方面起到了有效的支撑作用,课堂教学质量显著提高,得到了学生和同行的认可。关键词:混合式教学;成果导向教育;形成性评价 中图分类号:G642.423 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-4305.2023.04.020Construction of blended course in electronic technology experiment based on OBELI Dexing,HAN Shaocheng,GAO Huan(Training Center for Engineering and Technology,Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China)Abstract:Based on the OBE concept,this paper carried out the“six-in-one”course construction and teaching reform of electronic technology experiment.The course objectives are redefined.The ex-perimental teaching system of“content mode coordination and three-level connection”has been con-structed.Through the adoption of online and offline mixed teaching mode,the construction of three-di-mensional teaching resources,the creation of modular experimental platform,the development of form-ative evaluation,the construction of excellent teaching team and other measures,we carry out compre-hensive reform of the course,and strive to build a first-class experimental course.The course con-struction has played an effective role in strengthening students autonomous learning,cultivating students engineering application ability,and engineering literacy,and meeting the needs of industry talents.The quality of classroom teaching has been significantly improved and has been recognized by students and peers.Key words:online and offline mixed teaching;OBE;formative evaluation 收稿日期:2021-11-05 修改日期:2021-12-28作者简介:李德兴,硕士,实验师,研究方向为自动测试及电子技术实验教学。E-mail:dx-li 基金项目:国家 级新 工 科 研 究 与 实 践 项 目(项 目 编 号:E-CXCYYR20200910);天津市普通高等学校本科教学质量 与 教 学 改 革 研 究 计 划 项 目(项 目 编 号:B201005904)。1 课程改革背景及现状分析OBE 是成果导向教育(Outcome Based Educa-tion)的简称,是由美国著名学者 Spady 提出的一种高等教育改革的先进理念 1-2。OBE 理念认为,教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后取得的学习成果(Learning outcome),学习成果是学生通过某一阶段学习后最终所能达到的最大能力,再将成果反馈来改进原有的教学设计与教学实施3-4,OBE 理念的提出,对工程教育人才培养模式改革产生了巨大的促进作用 5。“互联网+”技术 6的发展,改变了传统的知识传授和获取的模式,师生之间的教与学关系也发生了变化,原来的以教师教授为中心转变成了以学生自主学习为主、教师引导辅助的形式。在这种教学需求下,仅依靠有限的课堂教学,很难满足学生的学习需求。混合式教学模式 7-8是将传统教学的优势与在线学习相结合,采用线上线下两种途径,利用翻转课堂 9等教学方式,充分发挥教师引导、学生主动学习的一种教学模式 10-11。“电子技术实验”属于电类基础实验,该课程是对电子技术相关理论课程的有效补充和提升,对培养学生的工程应用能力和创新实践能力有着重要的作用。学生通过该课程的学习,可以提升基础实验动手能力,加强工程素养的培养。在我国建设一流课程的背景下,课程组教师基于成果导向教育理念,紧扣人才培养目标,积极开展电子信息类专业人才工程应用能力培养模式探索。OBE 理念强调五个核心问题:培养目标、内外需求、培养过程、教学评价和持续改进 12-13。围绕这五个核心问题,发现原有的实验教学培养目标不够明确,学生通过学习能够取得什么样的成果不够具体;原有的教学内容以验证性实验为主,内涵不足,课程难度较低,深度不够,扩展性不强,缺乏创新性设计性实验,对行业需求的支持不足。教学过程以教师讲授、学生听讲后做实验为主,没有做到以学生为中心,调动学生的主观能动性,实现主动学习。学生的学习差异较大,没有做到“个性化”定制培养。学习过程中存在“吃不饱”、“吃不下”等情况。探究性和创新性学习无法得到充分发挥。课程考评制度不完善,无法反应学生的真实学习能力,不能体现公平考核无法充分调动学生的学习积极性,同时不能支持该课程的持续改进。2 基于 OBE 的一流课程建设组织实施基于 OBE 理念,课程组自 2018 年开始对“电子技术实验”课程进行改革,形成了以学生为中心,构建“内容-模式协调、三层次贯通”的教学体系,应用“线上线下混合式”教学模式,建设立体化教学资源,建立基于形成性评价的教学评价体系,打造优秀教学团队,即“六位一体”的电子技术实验课程建设和改革。课程建设模式如图 1 所示。2.1 以学生为中心,明确教学目标注重培养民航应用型人才,以行业对工程技术人才的需求为导向,以学生为中心,以工程实践能力和工程素质培养为目标,结合行业应用背景,适应电子技术飞速发展对人才培养的要求,使学生在掌握基本实验原理、基本实验技能的基础上,能够完成一定的创新性设计实验,结合民航应用发展,开阔学生的视野,将知识传授、能力培养、价值引领有机结合,图 1“六位一体”课程建设模式有效地培养学生基本实验技能、工程实践能力和科学创新思维,达到理论与实践、知识与能力、课内与课外的协调统一,努力打造具有“高阶性、创新性、挑战度”的实验“金课”。2.2 构建分层次、模块化课内实验教学体系,提高人才培养质量研究行业发展对人才的需求,创新教学内容,增加自主研学环节,构建“内容-模式协调、三层次贯通”教学体系,注重课程内容与教学模式建设,对应培养基本实验技能、综合应用能力、创新设计能力培养。实验教学体系如图 2 所示。图 2 电子技术实验课程教学体系在每个层次重组实验教学内容,强调成果导向,设置开放性项目,引导学生自主研学。共包括基础实验、综合应用、创新设计三个层次。(1)基础实验层。包括模拟电路、数字电路基础实验 20 多个项目。(2)综合应用层。包括模拟电子技术课程设计、EDA 综合设计、虚拟仪器综合应用等 20 多个项目。(3)创新设计层。包括声音定位系统、语音放大系统、汽车尾灯控制系统等 6 个开放性项目。28 李德兴,等:基于 OBE 的电子技术实验混合式一流课程建设2.3 建设立体化教学资源,自制模块化实验平台及口袋实验室依据教学大纲录制教学视频、微视频;积极落实实验室建设,更新实验设备 200 套,近千件;自制实验平台 120 套;开发制作“口袋实验室”设备 200 套,并开发“口袋实验室”借用管理系统,打破传统实验教学空间限制,为学生学习提供了自主学习保障。实验教学视频与微视频结合,通过“云班课”辅助教学 APP 设置课前预习和课堂测试习题环节,开展线上互动。目前已录制实验教学视频模拟电子部分 14 项,数字电路部分 7 项,微视频 40 多项。内容涵盖课程大纲中 90%实验项目。实验教学视频针对课堂教学内容,学有余力的学生可以自学完成,将更多精力投入到综合实验和创新性实验,其他学生可以用来弥补课堂学习的不足,完成复习工作。教学微视频针对某一个专项内容进行讲解,学生可以采用碎片式学习的方法重点学习,实现对知识点的查缺补漏。针对学生离开实验室后无法进行实验操作的问题,紧扣实验内容,自制模块化教学平台和口袋实验室。基于实验平台可以完成 80%以上实验内容。学生通过口袋实验室借用机自主借用,配合虚拟实验环境,在课后自主完成实验内容,辅助开发设计性实验。2.4 延展实验课堂,构建“线上线下混合式”授课模式以学生为中心、教师引导的方式,采用“线上线下混合式”教学。将“云班课”教学平台引入教学环节,教学资源发布在云平台,设立课前预习、课上交流、课后测试总结、在线答疑讨论、头脑风暴等多项在线学习活动,积极促进学生主动学习。在教学设计过程中,根据 OBE 理念,从“课前、课中、课后”三个阶段,借助“云班课”实施课程安排。表 1 展示了OBE 教学设计实验案例。学生在线学习相关教学资源,完成后进行课前预习测试,带着问题进入课堂学习。教师不再是课堂的主导者,而是以辅导员的身份,引导学生开展自主学习,和学生一起讨论解决实验中的重难点,采用翻转课堂的方式开展实验。针对学习能力较弱的学生,教师加以指导完成,对于学习能力强的学生,可以在线上完成实验仿真,提交实验报告,课堂时间用来完成设计性实验,提高学生的创新设计能力。表 1 OBE 理念教学设计实验案例OBE 理念四个环节学什么(教学目标)为什么学(定位、应用)如何学(方式、方法)学习效果(反 馈、评价)具体内容1.理论分析2.电路结果及参数特点3.设计案例1.模拟电路基础2.线性放大电路3.信号处理应用线上自主学习+线下精讲、仿真线上测试+课堂实践仿真实施过程课前发放教学任务课前推送教学视频及相关资源课前+课中、仿真等课前+课中线上+线下 通过设定的相关在线活动,能够反映学生平时的学习情况,在线活动包括直播-在线讨论,头脑风暴,课堂表现,课堂测试,教学资源学习,作业提交等。在线活动可以实现学生学习过程的监控,为客观公平的评价学生的学习情况提供数据支持。具体在线教学活动如表 2 所示。2.5 以提升学生学习效果为中心,构建基于形成性评价的课程评价体系秉持能力考核导向、过程考核核心、多元考核手段,建立了基于形成性评价的课程评价指标,形成了以学生为中心的电类基础实验教学考核体系及标准,通过云平台监督学生实验预习环节、考核实验表现、课程参与度、总结分析等教学场景,反馈学习成效。表 2 在线教学活动组成表视频资源学习10%非视频资源学习8%签到2%投票问卷5%轻直播_讨论10%头脑风暴5%在线测试20%课堂表现5%作业/小组任务参与35%38 设定学生的最终实验成绩 S 用以下公式计算:S=Ni=1C+Mj=1T+Z其中,N,M 为参与统计的考核项目总数;C 为课程参与度分值,包括教学资源学习,答疑讨论等活动的参与,占总成绩的 45%;T 为课堂测试分值,题目从题库中随机抽取,每次实验开设数量不等,占总成绩的 20%;Z 为综合设计实验分值,包括两次综合设计实验,占总成绩的 35%。2.6 以赛促练,提升教师教学基本功和工程应用能力师资队伍建设是一流课程建设的重要内容之一。通过青年教师工程实践培训、民航企业生产实习、全校电工电子实验技能大赛、全国电工电子基础实验教学案例竞赛等机会,教师的教学能力和工程能力显著提升。3 课程评价及改革成效3.1 教学效果反馈良好通过学生评价、同行评价和督导评价结果反馈,本课程教学效果优良,课程组教师在教学评价中位列前茅。通过设计一定的学习达成度问题,在线统计 400 多名学生的教学反馈情况,统计结果表明,80%以上学生对教学效果较为满意,达到了预定的教学目标。表 3 反映了 2020-2021 学年第一学期,授课专业 2018 级部分学生的部分学习达成度调查统计结果。表 3 2020-2021 学年第 1 学期学习达成度调查结果调查项目同意不同意有助于工程应用能力培养88.7%11.3%能够自主设计简单的放大电路93.7%6.3%能够自主分析电路特性93.5%6.5%掌握基本放大电路工作原理96.2%3.8%能够掌握基础实验相关知识98.7%1.3%熟练使用实验仪器95.3%4.7%能够通过在线学习独立开展实验93.5%6.5%3.2 学生成绩提升,学习积极性明显提高混合式教学开展以后,扩展了课堂空间和时间,学生在线预习,带着问题进课堂进行实验学习,学习目的性更加明确,课后可以通过教学资源弥补课堂学习的不足之处,能够把实验理论和实验现象结合起来思考,提升了综合实验能力,学习效果显著,学习成绩明显提高,通过对 2016 级、2017 级、2018 级自动化、通信工程专业部分班级实验成绩进行分析可以发现,学生的平均成绩、最低成绩、优秀率、良好率均呈上升趋势,不及格率明显下降,如图 3 所示。图 3 改革前后不同班级实验成绩对比图 课程改革设置了多种活动环节,参与每项活动学生均可获得相应的经验值,这些经验值与自身成绩直接关联,查询自己的经验值就能得知自己的期末成绩已经获得多少,这种方式极大地促进了学生的学习积极性。3.3 教学成果突出近 5 年课程组承担 6 项教改项目和 5 项实验创新项目,发表教研论文 14 篇,教学资源建设及教学模式改革获得校级教学成果奖二等奖 2 项,自制仪器评为中国民航大学实验创新基金优秀级,3 位成员获得学校优秀教学奖,6 篇论文获得学校教学研讨会优秀论文奖项。3 位教师获得“蓝墨云班课”天津市十大魅力教师称号。培养学生获 11 项国家级竞赛奖项。2020 年疫情期间,实验课程实行全面网络授课,“电子技术实验”课程由于教学资源丰富,线上学习模式成熟,只需增加网络授课平台就可以开展线上教学,做到了“停课不停学”,保质保量完成了在线学习。4 持续建设计划4.1 进一步完善课程资源建设,开设 MOOC 课程完善教学资源,开发与教材配套的试题库、多媒体 CAI 课件、虚拟仿真案例,改版实验教材,开设与该课程相对应的实验 MOOC。4.2 持续增加具有行业特色的创新性实验,激励学生自主研学创新性实验对于学生工程应用能力和创新能力培养具有十分重要的作用,增加创新性实验,逐步提升项目的深度、广度、综合度、系统性,发挥学生的创新性,扩展思维活动空间,提升学生的实践技能和创48 李德兴,等:基于 OBE 的电子技术实验混合式一流课程建设新能力。在实验中融合行业特色,注重学以致用,培养民航特色人才。4.3 开展虚拟仿真实验虚拟仿真实验是实物实验的补充,能够在不具备硬件条件的情况下完成实验,达到教学目标。进一步开发虚拟仿真实验环节,通过虚拟仿真,加深学生对不易用实物展示的实验现象的理解,提升教学效果,丰富实验渠道,实现实验教学资源的开放共享。4.4 继续加强师资队伍建设通过社会、企事业单位引进实验教学指导教师和中心自己培养双管齐下的方式进行。建立“一线工程师”进课堂,把应用前沿与基础实验相结合,开阔学生视野;以机场、航空公司、专业对应的公司为基地,安排教师参加实习,持续提升教师工程开发能力,进而提高教学能力。5 结语基于 OBE 理念的线上线下混合式一流实验课程建设,是对“电子技术实验”课程的综合性改革,对提升“电子技术实验”课程内涵,构建分层次、模块化实验教学体系,延展实验课堂空间起到了良好的促进作用,对电类实验课程改革发展有着一定的参考价值。教学改革转变了教师和学生的教学关系,强化了实验过程中学生的主体地位,为培养学生的工程应用能力和工程素养做出了探索。参考文献(References):1 李志义,朱泓,刘志军,等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革J.高等工程教育研究,2014(2):29-34,70.2 张男星,张炼,王新凤,等.理解 OBE:起源、核心与实践边界兼议专业教育的范式转变J.高等工程教育研究,2020(3):109-115.3 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念J.中国高等教育,2014(17):7-10.4 张男星.以 OBE 理念推进高校专业教育质量提升J.大学教育科学,2019(2):11-13.5 林健.工程教育认证与工程教育改革和发展J.高等工程教育研究,2015(2):10-19.6 李勇,韩新风,高海涛,等.“互联网+”背景下“模拟电子技术”教改思路J.电气电子教学学报,2017,39(5):53-55.7 王莉,吴桂峰.基于产出教育理念的“模电”混合式教学研究与实践J.电气电子教学学报,2020,42(3):92-95.8 阎群,李擎,崔家瑞,等.新工科背景下实践类课程混合教学模式研究J.实验技术与管理,2021,38(1):198-201.9 胡志忠,王成华.基于翻转课堂的“模拟电子技术”课程教学模式改革与实践初探J.工业和信息化教育,2016(4):63-67.10 张秀梅,唐荣霞,王丽.基于 OBE 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