基于OBE的《數字邏輯電路》課程教學改革與實踐

張彬，錢進，王石，帥小應，蔡程飛，陶旭帆

摘要：在工程教育認證的專業背景下，結合泰州學院543人才培養模式，該文將OBE教學理念引入《數字邏輯電路》的教學中。經過實踐得到的成果，導向理念教學對培養學生的邏輯思維能力、綜合運用數字電路理論分析和解決實際問題的能力是有幫助的。

中圖分類號：G424? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）34-0281-02

近年來，在工程教育認證的專業背景下[1]，本科教學工作要更加突出應用型人才的培養模式，我校提出了“543”人才培養模式改革，強調專業教育與創新創業相對接，建構以學生能力發展為核心的創新創業教育體系。因此，傳統的以教師為主體的教育體系需要加以改變，從而構建“學生為中心”的教學體系。

Spandy[2]在1981年首次提出了“成果導向”教育理念（Outcome Based Education，簡稱OBE），這是一種以學生的學習成果為導向的理念。我國的工程認證標準也是借鑒了其內涵，要求學生必須通過評價達到畢業要求。這就要求所有的教學大綱，教學手段都要圍繞著讓學生學有所得為中心[3-4]。

1 《數字邏輯電路》課程分析

《數字邏輯電路》是我校計算機科學與技術專業和物聯網工程專業的必修課，通過本課程讓學生掌握數字電路的一些知識，為學習單片機相關知識打下基礎。

2 《數字邏輯電路》課程中OBE理念的應用

2.1 制定OBE理念的課程大綱

首先，除了要根據專業人才培養方案的畢業要求，教師還要根據學生的學情制定相適應的教學大綱，由于在我校物聯網專業以及計算機科學與技術專業的課程安排下，《數字電路》這門課程是在學生在大二上學期學習的，在此之前沒有安排《模擬電子電路》和《電路原理》等相關課程的學習任務。學生對相關電路的基礎知識比較薄弱，在制定大綱的時候會補充一些其他的基礎知識，比如在學習第三章門電路之前，會給學生補充一些模電里面半導體的知識。同時在此基礎上，引入OBE理念形成新的教學大綱。

2.2選擇合適的教學手段

引入OBE理念后，教師要改變傳統的教學方式。傳統的課堂，都是以教師為主體，老師講，學生聽和記，這樣并不能滿足工程認證背景下對學生的要求，我們要有意識地培養學生自主學習的意識和能力。

課前，教師要求學生提前預習下一次課學習的章節知識點，要求學生自己寫出認為重難點的知識點，以督促其在課堂上有重點地去學習。課中，教師加強啟發式教學，比如在講到組合邏輯電路這一章節，以生活中一個簡單舉重比賽的案例，要求學生利用所學知識去設計電路，來激發學生學習的興趣。同時在課堂中，要加強互動性教學，以保持學生聽課的效果，比如，由于新冠肺炎疫情的原因，我校目前《數字邏輯電路》還在進行線上教學，我校使用的教學平臺是騰訊會議，這個平臺有個比較好的功能就是互動批注，在講到電路分析設計的時候，可以讓學生在遠程自己去分析設計電路圖，以保證在線教學的效果。除了在課堂上有問答互動環節，下課后，教師也要留些綜合的相關思考題給學生作為課后習題，鼓勵學生以小組的形式進行學習討論交流，以提升學生的邏輯思維能力和培養其團結合作的能力，從而全面提高學生的綜合素質。

2.3 注重課程的實踐教學

工程認證和OBE理念都強調了學生為主體的學習，通過實踐教學可以讓學生更加直接地學習和鞏固知識點，提高學生的實踐動手能力。

傳統的《數字邏輯電路》課程教學主要以理論講解為主，以基礎知識為主，實踐環節缺乏，學生的學習熱情不高，對此我校《數字邏輯電路》課程理論課結束后安排有16個課時的實踐環節，學生的學習興趣是需要激發提高的，這樣才能在實踐的環節中充分地鞏固已學的理論知識，根據OBE理念主要讓學生使用Multisim仿真軟件完成以下幾個實驗：1）門電路的功能測試及變換（2課時）：用與非門實現異或門的邏輯功能并測試功能;2）組合邏輯電路的設計與測試（6課時）：設計舉重裁判電路，并測試電路邏輯功能、用與非門設計三人表決電路，并測試電路邏輯功能、使用譯碼器實現邏輯函數Y=AB+AC、使用譯碼器實現紅綠燈故障報警電路、用與或非門設計全加器電路，并測試電路邏輯功能;3）觸發器及其應用（2課時）：測試JK和D觸發器的邏輯功能、使用JK觸發器，構成T、D觸發器;4）時序邏輯電路的設計與測試（4學時）：測試中規模同步十進制計數器邏輯功能、使用74LS160設計同步置數及異步置零的實現七進制計數器、設計一個111序列檢測器;5）555定時器及其應用（2學時）。這幾個實驗主要旨在讓學生先學習Multisim仿真軟件如何使用，再通過時間學習學會自己動手，讓學生在實踐中鞏固知識要點，充分掌握組合邏輯電路，半導體存儲電路和時序邏輯電路等重要知識點，從而同時可以初步具備綜合起來運用學過的科學理論以及技術手段來分析并解決過程問題的基本能力[5]。

2.4了解學生群體的差異性

OBE以學生的學習成果為導向，要取得良好的學習成果。不同學生、班級對于知識的吸收與應用也不盡相同，這就要求授課教師要對其授課班級有著一定的認識和理解。要根據不同學生、不同班級的認知水平，學習能力和自身素質進行針對性地教學。例如：在實驗二的組合邏輯電路的設計與測試中，有著邏輯抽象、邏輯表達式、轉換邏輯圖（將邏輯表達式的表達形式轉換成集成譯碼器及選擇器的表達形式）、元件放置、接線并測試這五個最基本的步驟，然而不同的學生、班級對于這五個步驟會有不同的認知程度和理解深度，在Multisim仿真軟件中進行實踐操作也會有快有慢，各不相同。既然要以學生學習成果為導向，那么就要求教師在教學實踐過程中對不同的班級，甚至不同的學生進行一定的特殊性指導。授課教師可以在學生設計電路之時對班級進行巡視，及時發現學生的問題，從而見微知著，對整個班級的情況有所了解，也可對此制定相應的教學策略，進一步貫徹以學生的學習成果為導向的教學模式。

2.5 進行教師教學評價

在以往的教學模式中，教師是最大主體，這就導致小部分教師個人風格過于明顯，會在學生群體中產生兩極分化現象，最終導致學生的學習成果良莠不齊，整體效果不佳。對于某些同學的學習體驗相當不友好，在這樣的情況下，就要了解一些學生的訴求，對其任課老師的教學方式進行改善，減少兩極分化，最終呈現整體性學習成果向好。基于這樣的理念訴求我們開放了教師教學評價，學生可以主動發表自己的意見，由學習委員整理并提交，評價體系如表1：

我校建立的課堂教學質量評價指標體系將教師的教學態度、教學內容、教學方法和教學效果相結合。教學態度20分、教學內容30分、教學方法30分、教學效果20分，這四個大類又細分為十欄，一欄10分，合計100分。要求學生客觀、實事求是地去評判，我們會對所有學生提交的結果并根據實際情況綜合打分，并且告知相關教師。教師的教學評價一切是以學生的訴求為主體，契合了OBE的理念，主要考慮的是學生在學習過程中的滿意度，讓學生能夠更好地融入課堂;也讓每一位授課教師認識到自己在教學上的不足，從而總結教訓，為學生提供更好的課堂氛圍和學習動力，為以后的教學提供寶貴經驗，讓《數字邏輯電路》這門課程更加完善，真正做到“以學生為中心”。

2.6 建立綜合的評價體系

傳統的課程考核主要就是以卷面考試為主，有些學生臨時抱佛腳，對知識點死記硬背，這樣并不能考核學生的實際應用能力，這種考核方式不能夠全面地評價學生的學習效果。在這種情況下，基于OBE理念建立我校《數字邏輯電路》的綜合評價體系如表2所示：

我校建立的《數字邏輯電路》綜合評價體系主要把過程考核、實踐考核和期末考試卷面考核結合在一起，過程考核占比40%，實踐考核占比20%，期末考試占比60%。過程考核由三部分構成，包括：課堂表現、平時作業、實驗成績。課堂表現主要考查學生的上課考勤、認真程度、課堂中參與互動的積極性以及課堂提問的回答情況;平時作業主要考查學生完成教師線上和線下作業的情況;實驗成績主要考查學生實驗過程中的準備情況、完成情況、實驗報告的情況，同時學生實驗完成的獨立性和創新性也是重要的評定標準。實踐考核主要通過一個綜合性的實驗看學生的獨立完成情況，主要根據學生的設計思路、設計方案、設計結果來評分，如果有創新性可以適當地加分。期末考試按照教學大綱制定相對應的考綱進行命題考核，對于教師出的試卷本課程都要求命題人提供命題雙向細目表以便系主任審核試卷是否與考綱相符合。最后課程考核結束后，本課程的授課教師都會一起分析研討考核情況，分析不足，總結教訓，為下一年度《數字邏輯電路》課程的教學提供經驗。

3 結束語

工程教育專業認證背景下，本文以《數字邏輯電路》課程為例，把先進的OBE教學理念引入其中，結合泰州學院計算機科學與技術專業和物聯網專業學生的學情，從制定相適應的教學大綱，選擇合適的教學手段，注重課程的實踐，到建立課程的綜合評價體系，都很有利于培養學生的邏輯思維能力和綜合運用數字電路理論分析和解決實際問題的能力，以達到本課程的教學目的。

參考文獻：

[1] 孫敏.工程教育專業認證背景下工程測量課程教學改革[J].科技視界，2021（20）：19-20.

[2] Spady W G.Choosing outcomes of significance[J].Educational Leadership，1994，51（6）：18-22.

[3] 劉亮龍，秦鵬.基于OBE理念的應用型本科計算機類專業程序設計類課程混合式教學探索與實踐[J].電腦知識與技術，2021，17（10）：143-144.

[4] 王維，蔣香菊，張利.基于OBE理念的高校在線教學模式設計研究[J].中國醫學教育技術，2021，35（5）：558-563，573.

[5] 郭立強.基于趣味電路導引的數字邏輯課程教學實踐[J].計算機教育，2020（9）：113-117，122.

【通聯編輯：梁書】