基于OBE-CDIO的模拟电子技术课程教学改革研究_王守亚.pdf

信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第1期(2023年1月）第19卷第1期(2023年1月）基于OBE-CDIO的模拟电子技术课程教学改革研究王守亚，余海军，孟德硕（淮南师范学院 电子工程学院，安徽 淮南 232038)摘要：针对目前许多工科生实践能力偏差，理论知识难以结合到实际的应用中，以模拟电子技术课程为例进行研究，以OBE-CDIO理念为指导，采用“反向设计”设计教学过程和评价机制，通过运用“一体化”教学、构建网络学习资源、高度重视实践和丰富教学评价机制等，提高学生的实际应用能力。结合Matlab对模拟电子技术进行仿真，经过改革，取得了一定的成果，学生在软件仿真、电路设计、工程实践和综合运用等方面都有较大进步，为学生后期的实践活动和就业等都有较大的帮助。为培养综合应用型人才提供了助力。关键词：模拟电子技术；OBE-CDIO；反向设计；工程实践中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2023)01-0169-03开放科学（资源服务）标识码(OSID)：OBE，即成果导向教育，最初在1981年由Spady提出，后期被广泛重视和应用，现已是美国、英国、加拿大等国家的主流教育理念1-2，是许多国家工程教育的标准。我国在 工程教育认证标准(2015)里明确要求“专业必须通过评价证明所培养的毕业生达到毕业要求”，也充分体现了OBE理念。CDIO3-5工程教育理念能够让学生以实际操作的形式提升综合能力，目前国内许多高校的教学改革是基于OBE-CDIO理念的6-9，这种改革是得到广泛认可的，效果也是被普遍认可的，具有重要的现实意义。模拟电子技术是通信工程专业的一门专业核心课，是电子信息类专业的必修课程，知识点较多，重难点较多。本课程以通信系统为基础，展开学习各个功能电路的相关知识点，具有很强的理论性、工程性和实践性10-11。然后传统的教学方式偏离了OBE-CDIO理念，只注重理论知识的讲解，缺乏工程性和实践性方面的教学，导致了教学效果不是很理想，学生实际应用能力不足，学生在后期工作中，也会受到一定的影响，所以在大学课程教学中，学生实践能力的提升是不可缺少的。本文结合OBE-CDIO理念，针对模拟电子技术课程进行成果产出的新型教学模式进行研究，具体的研究过程如下。1 基于OBE-CDIO的课程教育理念改革OBE-CDIO是高等教育改革的正确方向，得到了多数国家的普遍认可，也起到了显著的培养效果，是培养高质量的应用型人才的一条正确道路。课程的教学以培养学生能力为理念，以学生为中心进行教学，OBE-CDIO的实施原则之一是“反向设计”，以学生学习成果为起点，反向进行课程设计，开展一系列的教学活动，并且根据学生的学习情况进行不断的改进。而通信工程专业毕业能力的要求是：设计、开发、调测、应用通信系统和通信网；嵌入式系统、智能终端、移动通信等的分析与应用设计；进行科技论文的写作；职业规范、个人和团队角色承担、沟通、项目管理和终身学习的能力等。从多个方面，以OBE-CDIO理念为指导进行模拟电子技术课程教学改革，是非常有代表性的，此课程具有很强的理论性和实践性。具体的改革方法如图1所示。2 基于OBE-CDIO的课程教学改革方法结合“反向设计”这一 OBE 的实施原则，结合CDIO理念，从教学需要达到的顶峰成果考虑，对模拟电子技术课程进行教学改革，实现更好的教学效果，合理的改革方法是达到最终目标的一种保障。具体如下：2.1 运用“一体化”教学，以教学成果为导向教学目标“一体化”指目标和产出“一体化”，产出就是目标。依据人才培养方案，培养目标要求培养的学生要具有扎实的专业知识、创新意识、工程能力、高素养和团队协作能力等，产生结果要与目标相对应。在传统的教学过程中，有些偏离教学目标，只注重专业知识的教学，没有把产出这一目标贯穿于教学始终，没有充分考虑到学生的实际获得，导致教学效果不理想，学生虽然有较扎实的理论知识，但实际应用收稿日期：2022-09-25基金项目：2020年淮南师范学院教学改革研究项目(2020hsjyxm16)；2020年淮南师范学院精品线下开放课程(2020hsxxkc12)；2021年淮南师范学院新时代教育评价改革研究专项(2021hsjypj25);2020年省级质量工程项目(2020sxzx49)；2021年省级质量工程项目(2021jxtd263)作者简介：王守亚(1989)，男，安徽亳州人，讲师，硕士，主要研究方向为通信与信息系统和模拟电子技术教学。E-mail：http：/Tel：[phone] 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.19,No.1,January2023169DOI:10.14004/ki.ckt.2023.0027本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第1期(2023年1月）第19卷第1期(2023年1月）等能力较差，需要进一步关注学生实践能力的提升。以OBE-CDIO理念为指引，结合产出成果这一主线，丰富教学形式，并且教学形式要适当多倾向于培养学生综合能力，适当考虑产出成果这一目的，达到最终的教学目标。教学内容“一体化”指内容和成果“一体化”，根据“反向设计”，具体的教学内容要依据最终成果来确定，合理的教学内容又能够促进更好地达到最终成果，两者关系密切、相互作用。依据人才培养方案，对学生的毕业要求包括知识、能力和素质等方面，所以，在教学内容的安排上要有一定的弹性，进行个性化教学，要兼顾对学生理论知识、实践能力和综合素质的培养，开展多样化的教学活动，丰富教学的过程，要考虑学生学习的共性和差异性。例如增加对电路模块的设计、开发和仿真软件的应用等，通过实践促进理论知识的学习和综合素质的提升。对学生进行多方面全方位的教育，更好地实现“一体化”教学。教学评价“一体化”指评价和结果“一体化”，依据OBE-CDIO理念，这里的结果指学生完成所有学习过程后获得的最终结果。对教学效果进行评价时，要有针对性和差异性，制定出个性化的评定等级，而传统的评价主要是看学生平时成绩和期末成绩，对学生的能力评价比较单一，不能够真实地体现出学生的实际水平，无法更好地培养学生，不符合OBE-CDIO教学理念。有偏差的评价体制必然会影响学生的最终学习成果，导致结果不理想。多方面、全方位的教学评价才能更好地促使学生获得最终的学习成果，制定的评价标准要能够准确地评价学生的理论知识、实践能力、创新能力和团队协作能力等。例如对学生的每项能力进行一定的考核，并且要有合理的比例分配，最终确定一个总成绩，才能够更客观地了解学生的真实水平。2.2 构建网络学习资源，有效利用信息化教学以目前许多高校利用的“学习通”教学平台为例，教师在该平台建设课程，可以直播或录播上传课程、上传学习资料、发布通知、布置作业、在线批改作业、考试和统计各项成绩等。网络平台功能完善，教师可以把一系列的学习材料上传。学生可以比较自由地根据教师安排和自身情况进行学习，不需要拘束于特定时间特定地点学习，尤其是对教师的课程可以反复观看学习，这是线下无法达到的优势。由于线下课程有时间限制，教师进行合理的线上线下结合，把重要的内容进行录播形式的详细讲解，上传平台，帮助学生更好地学习，达到更佳的学习效果。以模拟电子技术为例，课程难度较大，课程重难点较多，学时为72，由于时间原因，一些知识点在线下课上不能详细展开，需要在规定的学时外，对学生进行进一步地辅助教学，此时，线上教学尤为重要，需要结合线上教学进一步提升教学效果，达到更好的教学目的。2.3 高度重视实践，着力培养应用能力基于OBE-CDIO理念的教学，学生的实践能力和实际应用能力是学生最终成果的重要组成部分。对于工科生来说，有较多的实验课程，师生要重视实验课程，实验课程是提高学生实践能力的重要步骤，是理论知识和实践能力良好结合的一种有效方法，也是必不可少的教学过程之一。以模拟电子技术为例，开设场效应管放大电路实验、放大电路的频率响应、基本集成运算电路和二阶有源滤波器设计实验等，通过实验教学，学生进一步掌握理论知识的同时，可以较大程度地锻炼动手能力，比如电路设计、仿真能力和编程能力会得到提高。为以后进行工程实践和就业等打下坚实的基础。实践是培养学生实际应用能力的必要部分，以通信工程专业学生为例，开设的实践课程有工程实训、电子工艺实训、电子技术课程设计、专业综合实训、专业课程设计和毕业设计等。在实践的过程中，学生需要用到的仿真软件有 Proteus、Protel、Matlab 和 ADS等，要对电路板进行设计、开发和焊接，同时也能够提高团队协作等能力。以Matlab对模拟电子技术知识点进行仿真，提升学生对此门课程知识点的应用能力。仿真如图2所示。图2 Matlab在模拟电子技术中的仿真应用图1 基于OBE-CDIO的模拟电子技术课程教学改革方法170信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第1期(2023年1月）第19卷第1期(2023年1月）2.4 丰富教学评价机制，注重能力考察合理多角度的教学评价机制能够帮助学生更好更快地达到最终成果。评价机制的制定，要依据OBE-CDIO理念，重视实践和应用能力的培养，适当降低理论知识的比重。评价机制具有指导性的意义，在合理的教学评价机制的指导下，师生教与学的重点会根据评价标准的变化而变化，评价机制是否合理直接影响师生在意的重点是否合理，多样化评价机制的构建，是提升学生综合能力必不可少的。在具体的教学评价中，主要从平时成绩、理论成绩、课程设计成绩和实践成绩等方面进行评价。课程设计成绩和实践成绩的权重较大，这两项考核可以更好地考查学生的软件仿真、电路设计和工程应用等能力，考核通过PPT展示、讲解自己的成果，类似于答辩的形式，能够更好地衡量学生成果的正确性、规范性，提高成果质量，培养综合素质。此外，学生参加教师项目、主持项目、竞赛获奖、参与开放性实验和组织活动等可适当加分。通过这种比较全面的评价机制考核，多方面考查学生的综合能力，更准确地衡量出学生的综合能力，可以更好地反应基于OBE-CDIO理念的教学成果。3 总结OBE-CDIO理念一直被认为是追求卓越教育的正确方向，以学生为中心，以目标为导向，注重对学生实际应用能力的培养。通过运用“一体化”教学、构建网络学习资源、高度重视实践和丰富教学评价机制等对模拟电子技术课程进行教学改革，真正做到提升学生的综合能力，对于培养应用型人才起到了积极意义，此教育理念在国内高校正在快速地普及和应用。通过对基于OBE-CDIO理念教学方法的探讨、研究和应用，结合课程设计、工程实训等，发现学生软件仿真、电路设计、PCB制板能力有了较大提高，同时学科竞赛、学生项目数量和质量都有了进步。后期进一步加强基于OBE-CDIO理念的教学，把此教学理念应用到每一门课程中，争取取得更好的成绩，为淮南师范学院培养地方应用型人才助力。参考文献：1 习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程,开创我国高等教育事业发展新局面N.人民日报,2016-12-9(001).2 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):7-10.3 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