基于成果導向的“數字電子線路”課程教學探索與實踐

王云霞 柴志軍 劉明亮 楊自恒

摘要：“數字電子線路”課程是電子信息科學與技術的專業核心課程，將基于成果導向的教育理念引入該課程具有重要價值。文章主要從三個方面進行課程改革：明確畢業要求，制定教學大綱，闡明畢業要求與課程間的關系;優化課程教學過程，構建全過程考核模式，強化工程實踐能力培養;建立更公平的考核評價體系，在評價過程中強化引導學生對工程問題的分析和解決問題的能力，評估學習成果，提升課程目標達成度。

關鍵詞：成果導向;考核模式;實踐能力

工程教育專業認證是國際通行的工程技術人才培養質量保障制度，是一種以工程技術人才能力培養和畢業要求為目標的綜合評價方式。成果導向教育（Outcome Based Education，OBE）正是在這樣的目標指引下出現的教學新理念，該理念以學生實際能力獲取為目標，將教學的重點放在對學生能力的提升上，以此來開展教學活動。“數字電子線路”課的特點是課程內容多，具有一定理論性，同時更加傾向于實際工程設計能力。由于傳統教學方法和內容的限制和教學手段的落后，使得原有課程與實踐應用出現脫節，不能掌握電子行業新的發展趨勢，不利于學生工程實踐能力的培養。

近十年的時間里，電子技術行業的高速發展對學生能力的要求越來越高，由原來的著重理論水平向偏重實踐應用轉變，不僅要求學生具有較好的理論基礎，而且要求學生具有靈活應用電子技術知識的實踐能力、團結協作能力和創新能力。“數字電子線路”課程是電子類專業核心課程，該課程將電路原理與工程技術相互融合，闡明了數字電路的工作原理、電路芯片類型與特點和典型應用電路，具有明顯的工程化特征。以成果導向的“數字電子線路”課程教學改革是面向電子信息產業需求的、提高學生工程實踐能力的教學模式，符合電子行業對工程師能力的要求，滿足了工程教育專業認證的培養方向。

一、修訂課程教學大綱，明確培養目標

培養目標是反向設計的課程教學預期的成果，不僅取決于課程本身，還包括課程設置順序和達到的能力指標要求。在制定教學大綱的過程中首先要保證能夠達到學生專業畢業要求，而不能僅僅考慮課程本身，它關系著學生的培養質量、教師的教學組織、專業的特色、用人單位的實際需求等多方面。

在制定教學大綱的過程中首先要根據學生的畢業要求來完成課程目標的制定，為實現課程目標需要對課程內容、教學要求、考核標準等多方面進行設置，明確課程的學習達成度。圍繞課程目標開展教學活動，引導學生有目的的學習本課程，通過合理的考核方式完成對畢業要求的具體支撐。

“數字電子線路”課程設立的目標包括如下幾個方面：

1.掌握電子技術方面基本工作原理、基本分析方法和基本應用技能，能夠分析實際應用中電子線路的特定需求，并明確技術指標。使學生深刻認識模擬電子線路與數字電子線路的銜接關系，從而具備利用模擬電子線路、數字電子線路構成系統的意識。理解電路系統設計中具體技術指標的物理意義和工程設計標準（如帶寬、轉換精度、轉換速度等），理解工程實踐中電子線路所涉及的基本概念、特征和基本方法（如組合邏輯電路、時序邏輯電路、A/D 和 D/A），掌握工程實踐中所需要采用的設計原理（包括但不限于編碼器、譯碼器、比較器、鎖存器、寄存器、計數器等）。

2.辨明數字電子線路理論與工程實踐的關系，正確識別與表達電子線路在復雜工程中的應用問題。在考慮電磁干擾性、信號傳遞噪聲干擾及抑制、A/D 和 D/A 的轉化精度和速度等因素制約情況下，利用數字電子技術理論相關知識，采用組合邏輯，時序邏輯，信號產生，波形變換等關鍵技術綜合設計研究方案，并進行評價。

3.通過文獻檢索和自我學習，不斷更新知識領域，了解電子技術最新前沿技術，在檢索和分析中獲得有效結論，具備一定的自我學習能力。

4.激發學習動機，培養學生的學習興趣，并逐步引導其進行深層次學習，培養他們的家國情懷和敬業愛崗的精神。

二、教學內容與教學手段

（一）整合學習內容，避免重復講授

基于成果導向的教學模式要求課程間應具有協同性和相關性，在進行課程教學過程中要將不同科目的知識融會貫通，成為知識網絡而非彼此獨立的知識塊。為達到這一目標，課程組多次與前后相關課程任課教師進行溝通，共同商定課程內容中各個知識點的結構關系，并去掉冗余內容。例如，在介紹門電路工作原理這一部分內容時，因為已經在“模擬電子線路”課程中學習過晶體管的工作原理與控制方法，所以這部分內容僅做少量講解即可使學生明白工作原理，著重講授的內容將會放在門電路的輸入與輸出特性關系上，引導學生理解輸入輸出曲線的形成過程，提高實際應用能力。

（二）適應時代變化，構建新的漸進式教學過程

在教學過程中，課程組時刻關注本課程國內外教學模式的更新。隨著計算機的普及應用，網絡教學平臺廣泛開展，課程組構建了“課堂理論教學”→“實驗室電路實際應用”→“網絡平臺視頻學習”→“仿真軟件應用”→“綜合實訓平臺”教學模式。在課堂教學過程中，一改從前單向知識傳輸的模式，實現師生互動學習，這雖給教師的課前準備帶來了較大壓力，但課程教學效果卻大大提高了。在課堂教學過程中提出具體問題，由多名學生共同對問題展開分析，并提出解決方法，這種方式可以有效提升課堂教學效率，對解決復雜工程問題也有較好的作用。在學校的大力支持下，我們將授課的視頻、仿真動畫、教學課件、章節習題等上傳到網絡互動學習平臺，并對學習情況進行線上評價，實現網上互動。實驗教學過程中減少簡單機械的驗證性實驗，增加更為貼近工程實際的仿真實驗和綜合設計性實驗，提高學生的學習熱情和效率，實現課堂、網絡、實驗三方面的深度結合，提高工程實踐能力。

（三）多種教學模式手段交叉執行

美國著名學習專家愛德加·戴爾于1946年首先發現并提出“學習金字塔”理論，根據“學習金字塔”理論，多種不同學習方式對知識理解和兩周后知識留存的比例差異較大。幾種學習方式中留存比例最低、同時也是在教學過程中用的最多的是學習者聽講，其知識的留存比例僅有5%;第二種學習方式是閱讀，閱讀可以將知識抽象理解、記憶，但是其留存比例僅為10%;第三種學習方式提到的多媒體在近十年越來越多被應用于課堂教學，這種方式對一些不易理解的內容可以以圖片或者視頻方式展現出來，在提高課堂知識容量、促進學生對知識的理解方面起到較好作用。上述三種學習方式中均以教師作為主體，同時也是學習留存比例相對較低的幾種方式。

近年來逐漸流行著新的教學模式，其本質就是“學習金字塔”理論中包括的幾種知識留存比例較高的幾種方式，課程組在教學過程中逐步采用了這些方法，取得了較好的效果。在教學過程中如果將理論與實踐結合，充分開放教學實驗室，現場對數字電子線路進行示范教學，讓學生能夠切實感受到電路是真的可以工作的，這種體驗式的學習帶來了相對較好的學習效果。隨著小班教學的開展，教師可以有更多的教學方式選擇，課堂分組討論就是一種重要的方式。為提升討論過程的全員參與度，討論后教師可以對討論的問題進行發散式提問，這種方式可以提高學生對知識的理解程度。在教學中課程組給學生提出兩次較為大型的綜合設計作業，這是一種實踐學習方法，通過知識的綜合應用可以更好的理解電路工作原理。課程組還采用了效果最好的“翻轉課堂”作為一種教學手段，“翻轉課堂”是提前布置好章節，給不同小組分配不同章節，課下小組共同制定教學PPT，并在上課時由其中一名學生上臺“講課”。為避免個別學生濫竽充數，小組中上臺講的人要現場隨機抽取。

三、建立公平的評價體系

為強化學習過程，改變“期末一張卷”的弊端，由期末考核為主改成“全過程評價”。以“數字電子線路”課程的學習目標達成作為最終目標，評價項目及權值為：課堂參與程度（0.10）;網絡學習與在線檢測（0.15）;設計作業完成情況（0.30）;期末考試（0.45）。課堂參與度主要由學生課堂和小組討論表現構成，支撐畢業要求指標點1.網絡學習主要是由學生視頻學習完成度與在線檢測兩部分組成，支撐畢業要求指標點2.設計作業是在學習完、時序邏輯電路設計后布置的綜合性設計作業。作業要將模擬工程實踐設計要求，為學生完成設計需要，綜合前序課程和課內多章節內容，并引導其深入思考。這是知識內化的一個重要過程，支撐畢業要求指標點3～6;期末考試主要針對畢業要求指標點1和3。

基于上述評價指標達成度評價方法，筆者對我校

2017級電信專業“數字電子線路”課程進行了評價，綜合達成度達到0.78，評價值大于計劃的達成度目標值0.70。

在整個教學執行過程中存在的主要問題是學生對綜合設計性內容把握還不夠全面，知識的綜合運用能力有待進一步提高，可以在教學過程中增加對實際工程電路設計與分析方法的強化。

四、結語

“數字電子線路”作為電子類相關專業的專業基礎課程，備受關注。本文介紹了基于成果導向的“數字電子線路”教學改革，圍繞工程教育認證設計課程教學大綱，圍繞教學大綱的預期目標組織教學。通過加強過程考核方法促進學習成果，提高學生的工程實踐能力，使其在后期的工作學習中能夠具有更好的學習和創造能力，使課程具有準確的教學目標。在今后的工作中，課程組還將繼續貫徹執行成果導向教育理念，完善教學方法，總結出具有獨特專業特色的“數字電子線路”課程的教學與評價體系。

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編輯∕姜雯