基于OBE理念的實踐教學體系構建與實踐

常建華　張秀再

摘 要：在實施創新驅動發展戰略的時代背景下，為了提升電子信息工程專業學生實踐創新能力，基于OBE理念，構建了“四維一核”的實踐教學體系。該實踐教學體系通過創新實踐教學過程、革新實踐教學方式、推進實踐培養目標和實踐教學體系的持續改進，達到培養具備較強實踐創新能力的電子信息類高素質人才的目標，滿足“創新驅動”發展對電子信息類專業人才培養的要求。

關鍵詞：工程教育;OBE理念;電子信息工程專業;實踐教學;四維一核;創新能力

2016年我國加入了《華盛頓協議》 成為該協議簽約成員，這標志著具有國際實質等效的工程教育專業認證的帷幕在我國已經拉開。工程教育專業認證遵循三個基本理念：成果導向、以學生為中心、持續改進。這些理念對引導和促進專業建設與教學改革、保障和提高工程教育人才培養質量至關重要。工程教育的核心是培養滿足社會經濟發展需求的工程師，工程教育認證是職業工程師制度的前提和基礎。國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[1]。成果導向教育（Outcome Based Education，OBE）是工程教育專業認證的核心理念之一[2]，注重教育成效評價基于學生學習成果，強調人才培養目標是否明確和達成[3]。OBE理念強調教育在明確成果產出的基礎上，遵循因材施教原則，靈活設計教學方案和實施方式，采用科學有效的評價手段[4]。在宏觀上，OBE理念強調人才培養須滿足社會經濟發展新形勢，符合教育發展主旋律;在微觀上，OBE理念須遵照學生個體的內在需求，以學生為中心;本質上，OBE理念是革新教育理念和教學實施過程，培養創新人才[5]。

因此，在OBE理念下，加強電子信息工程專業建設，樹立明確的應用型創新人才培養目標、建立合理的專業課程體系、提高學生的實踐創新能力，有利于契合當前經濟社會發展對電子信息工程專業人才的新需求，也有助于迎合當代大學生自身發展的內在需求，能進一步拓展電子信息工程專業口徑，并以學生為中心和更開放的態度不斷提升畢業生的競爭力。

一、OBE理念內涵與實踐教學改革的契合點

OBE理念內涵強調解決如下四個問題：學生的學習成果是什么？學生為什么要這樣的學習成果？如何幫助學生取得這樣的學習成果？如何檢驗學生是否取得這樣的學習成果？為契合OBE理念的四個內涵，南京信息工程大學電子信息工程專業實踐教學改革圍繞以下四個問題，尋找實踐教學改革的契合點：第一，基于學習成果導向的本質內涵如何提升學生實踐創新能力？第二，基于學習成果導向的時代價值如何理解“創新驅動”發展的時代要求？第三，基于學習成果的獲得途徑如何構建實踐教學體系與并付諸實踐？第四，基于學習成果導向的多維評價如何開展校內、校外的綜合檢驗？由此形成OBE理念內涵與實踐教改問題的契合框架結構（如圖1所示）。

由圖1可知，以學生實踐創新能力提升為實踐教學成果，以持續改進實踐教學體系和實施過程為路徑，全面提升電子信息工程專業實踐教學水平。本專業實踐教學改革內容與OBE理念的契合點具體如下。

（1）明確學習成果的本質內涵。通過校內外調研及學校電子信息工程專業培養目標合理性評價，確定本專業五個方面的培養目標。其中有關實踐創新素質的描述為：能綜合運用數理基礎知識和電子信息工程領域的基礎理論與專業知識對項目產品、過程和系統進行構思和設計、在實踐中體現創新素質。而支撐該培養目標的畢業要求中涉及實踐創新能力的描述

為：能夠設計電子信息工程領域復雜工程問題的解決方案，以滿足信息獲取、傳輸、處理和應用，并能夠在設計中體現創新能力。

培養目標中強調了學生應具備實踐創新素質，畢業要求中強調了學生應具備實踐創新能力。因此，實踐創新能力提升必然是本專業學生學習成果之一。

（2）理解學習成果的時代價值。目前，我國正在實施創新驅動發展戰略，需要大量實踐創新能力強且具備較強競爭能力的復合型人才。作為人才培養的重要基地，高校應針對傳統的現有工科專業進行改造升級、更新成新型工科專業，培養的畢業生應該具有完備的基礎知識體系，具備更強的工程實踐能力和創新能力[6-7]。而創新能力的培養主要來自實踐性教學環節。

因此，本專業以推進工程教育專業認證為契機，實施實踐教學改革，完善提升學生創新能力培養的新工科實踐課程體系建設，提高人才培養質量，提升專業影響力、社會認可度與知名度。

（3）學習成果的獲得路徑。通過分析以往實踐教學體系，對學生實踐能力的培養主要建立在公共基礎課、專業基礎課和專業課學習的基礎上，通過校內實驗室實驗、社會實習實踐、學科競賽、畢業設計等活動進行提升。而實踐類課程大多相對分散、孤立，關聯性、系統性較差，主要表現為：第一，公共基礎課的課內實驗均為驗證的內容;第二，專業基礎課的課內實驗有驗證性實驗和設計性實驗，但設計性實驗不具備開放性和自主創新性;第三，專業課中的集中實踐課程雖然具有設計性、綜合性和一定的創新性，但實驗科目和實驗手段滯后于產業技術的發展，與電子信息產業存在較嚴重的脫節現象，難以激起學生的學習興趣;第四，所有實驗課的實驗目的及內容注重知識學習，而不是實踐創新能力培養。

因此，實踐教學改革要根據學生實踐創新能力提升的要求，重構實踐教學體系和制定實踐教學質量保障機制，堅持持續改進，不斷提高本專業的實踐教學水平。

（4）學習成果的多維評價。在實踐教學實施后，本專業檢驗學生實踐創新能力是否提升的方式為：校內過程性評價和校外定性評價相結合。校內過程性評價的核心是教師實施“因材施教”，一般以實踐教學的實驗目標為子項評價點，以課程目標為評價點。以子項評價結果及時反饋并根據學生個體的差異進行有針對性的矯正。主要目的不是為了選拔少數優秀學生，而是為了發現每個學生的潛質。對未達到要求的學生予以矯正，對已經達標的學生進行強化和鼓勵，從而實現全體學生的實踐創新能力提升。課程目標評價是教師根據學生實踐過程中在各項評價點的得分進行統計，計算出課程目標達成情況并撰寫實踐課程教學質量報告。將該報告作為該課程實踐教學的持續改進依據，對整個教學設計、教學方案進行完善和優化。

校外定性評價是通過問卷調查的方式，獲取用人單位對畢業滿一年的學生的實踐創新能力評價。以校外定性評價結果作為本專業畢業生實踐創新能力達成情況分析的部分依據。

二、基于OBE理念的電子信息工程專業實踐教學體系構建

傳統教學體系遵循設計“學習條件范式”原則，注重教學經費投入、教學條件和師資隊伍建設，強調教學管理和教學實施過程，忽視了學生的學習成果[4]。因此，針對傳統課程導向下電子信息工程專業實踐教學體系存在缺乏互動性、缺乏創新能力培養、尚未真正建立校企合作的有效機制等弊端，構建了基于OBE理念的實踐教學體系。

1.OBE理念下電子信息工程專業實踐教學體系的構建流程

OBE理念下，電子信息工程專業的實踐教學成果產出為提升學生實踐創新能力，這決定了OBE實踐教學體系設計須遵循“學習成果”導向。實踐教學體系設計流程如圖2所示。

由圖2可知，電子信息工程專業的實踐教學體系以“學習成果”為導向，根據行業對畢業生的要求確定專業教學培養目標，并根據培養目標確定對應的教學成果要求，進而確定能支撐成果要求達成的實踐課程體系。同時明確實踐教學內容，合理設計實踐教學方式，科學實施實踐教學管理，最后通過校內和校外綜合成果檢驗成效，以學生為中心持續改進培養目標，形成流程閉環。

（1）培養目標的制訂。對畢業生、用人單

位、行業企業專家的調研結果進行分析總結和評估，建立了電子信息工程專業培養目標合理性評估機制，評價本專業培養目標的合理性。根據調研和評估結果對培養目標進行修訂，所制定的培養目標應能夠反映電子信息產業、工程與專業的發展變化與需求。

（2）成果要求的制訂。實踐教學成果要求是本專業培養方案中畢業要求的一部分。通過對電子信息行業就業的校友和用人單位的調研，結合校友對多年后自身職業生涯中的具體經歷，用人單位對電子信息工程專業畢業生在工作中的表現，進行調研、分析、評估，建立畢業要求制定及評估機制，本專業的畢業要求應能夠支撐專業畢業生在工作5年后達到預定的培養目標。

（3）課程體系的構建。實踐課程體系是本專業培養方案中課程體系的重要組成部分。本專業課程體系是圍繞畢業要求而研究制定，設置的課程需要明確課程目標，各個課程目標要能夠支撐畢業要求的達成。不同類型的課程之間在邏輯上要層次清楚，在內容上要連接緊密，在培養學生能力上要呈遞進性。

2.OBE理念下電子信息工程專業“四維一核”實踐教學體系

基于OBE理念，我校電子信息工程專業實踐教學以學生為中心，按照“需求導向+精準實施+持續改進”的路線，積極探索滿足電子信息行業發展需求和符合新時代實踐教學規律的實踐教學體系和培養方法。研究構建了以“提升實踐創新能力”為核心目標，“實驗教學”“項目驅動”“競賽引導”和“企業實習”四個維度相互融合的“四維一核”的實踐教學體系。“四維一核”的實踐教學體系如圖3所示。

在實踐教學體系中，課外實踐環節包括學科競賽和創新活動，課內實踐環節包括校內、校外環節。課外實踐環節牽引課內實踐環節的優質實施，課內實踐環節支撐課外實踐環節的順利完成。課內實踐環節包括校內課程實踐和企業實踐。校內課程實踐環節明確了各類課程在學生“解決復雜工程問題”能力培養過程中的實踐課程目標，即工程基礎類課程和專業基礎類課程加強識別、表達和分析復雜工程問題的能力培養，專業課加強分析、設計、研究復雜工程問題的能力培養，綜合性實踐類課程體現綜合運用知識解決實際問題的能力培養。

“四維一核”實踐教學體系是一種以學生為中心，可為學生提供知識融合、技術交叉和開放共享的平臺，能為學生提供能力擴展、深挖潛力和自主創新的條件。這有利于實踐教學和理論教學緊密銜接，以實踐教學為基礎，以工程項目實踐和科技競賽研發相互促進，以企業實習為提升，實現學生知識培養、能力強化和素質提升的逐層深化。“四維一核”實踐教學體系具備如下特點。

（1）夯實基礎，強化實踐。基于實踐教學活動平臺，除基礎實踐教學外，設置包括課程設計、專題工程實踐等環節，培養學生強化工程應用能力和實踐創新能力。本專業的“電路分析基礎”“模擬電子線路”“數字電子線路”和“微機原理與單片機技術”課程的實驗均單獨作為一門實踐課程設立，實驗項目設置有驗證性、綜合性、設計性和創新性實驗內容，均有明確的實踐課程教學目標并注重學生實踐能力和創新能力的提升。

（2）立足自主，鼓勵創新。注重對電子信息工程專業學生的創新思維訓練，激發學生自主創新意識，引導學生自主開展科技實踐和探索。本專業的“工程創造學”課程實驗以學生自主選題、自定方案、獨立實踐、開放實踐的方式開展;“科創訓練”課程主要以學生自主選擇參加教師科研項目、自主申報實驗室開放項目和自由參加學科競賽等形式開展。

（3）產教融合，校企合作。提供社會實踐環境，落實學校與企業聯合培養，以行業需求為標準，培養學生行業崗位適應能力和行業崗位的工作能力，實現校企聯合培養的有機結合。本專業的“工程認識實習”“畢業實習”均由合作企業選拔技術骨干承擔教學任務，并對照課程目標開展實習項目和內容;“畢業設計（論文）”也會設置源于企業的一部分課題，采取由企業選拔技術骨干作為指導教師或和校內導師聯合指導等形式進行，課題及指導過程也應對照畢業設計的教學目標實施。

三、基于OBE理念的電子信息工程專業實踐教學創新

1.實踐教學創新的精準實施過程

（1）搭建多層次創新實踐教學結構。開設

“電路分析”“模擬電子技術”“數字電子技術”

“信號與系統”等專業基礎課程實驗，程序設計類“計算機程序設計（C語言）”“CPLD/FPGA設計”等，以及創新教育類“工程創造學”“創新創業基礎”“科創訓練”等。開展“CPLD/FPGA綜合設計實踐”在線實驗課程建設，并編寫相應教材，將電子信息行業新技術、新工藝和新技能等內容融入實踐教學過程。與南京衛星通信、中興通信、軟件產業園等單位深入合作，創新校企聯合實踐教學模式，開發符合行業技術應用的實踐教學平臺。

（2）開展多類別學科競賽培訓教學。針對大學生數學建模、大學生電子設計競賽、大學生程序設計競賽等不同類型的學科競賽，開展技能培訓。培訓過程實現了分散培訓與集中培訓、綜合實訓與專題集訓的結合。

通過競賽培訓宣講，引導學生積極參與學科競賽;通過選拔考試及面試，篩選出基礎好、能力強、技術突出的學生進行組班培訓教學;通過科技專題集中訓練，培養競賽團隊的技術開發能力、團隊協作能力和創新動力。

競賽團隊的組建，注重高低年級學生的合理搭配。通過“幫、帶、協”機制，即團隊成員相互幫助、高年級學生帶領低年級學生、低年級學生協助高年級學生，共同完成訓練和競賽，實現穩定、可持續的實踐創新教學過程。

（3）設置多形式實踐創新訓練平臺。教師設定適合學生的科研課題作為實驗室開放項目，選拔學生組建科研團隊，通過教師指導、學生主持、共同完成科研課題，實現教師學生科研互動，提升學生科研能力和工程實踐能力。

鼓勵學生自主組建團隊積極參與大學生創新訓練計劃項目，培養學生發現問題和解決問題的能力，引導學生形成科學思維方式和創新意識，強化學生工程實踐創新能力訓練。

通過工程創造培訓，激發學生自主創新意識，強化創新思維訓練，引導學生自行提出科研興趣課題，自行組建實踐創新團隊。學生自主課題，按照“教師指導，學生實施”的原則，由學生提創意，教師指導方案設計，學生具體實施，培養學生勇敢探索的意識和嚴謹實施工程創造的素質。

（4）推行多方位校企聯合培養模式。通過

“校企聯合”，根據行業需求制定企業實踐培養目標和實習方案。學校培養階段為企業實踐打下堅實的基礎，為學生適應企業實習做好充分的技術積累和知識儲備;企業實踐階段要充分發揮學生技能，提供創造性實踐的機會和平臺。

通過“產教融合”，讓教師到企業參與產品研發、工藝生產、系統調試等環節，提高教師的行業技能和工程實踐能力;邀請企業的高級工程技術人員到學校參與部分獨立實踐教學，把行業產業技能方法和產品技術創新理論直接傳授給學生。通過學校和企業融合的實踐教學可以提高學生工程實踐能力和行業適應能力。

通過“全職崗位”，讓學生切實到產業一線參與技術研發、項目管理、生產操作、產品維護等環節，培養學生的產業綜合素質，提升學生的工程應用能力和實踐創新能力。

2.革新實踐教學方式

（1）師生共同實踐。通過鼓勵教師吸收優秀學生參與個人科研項目，引導學生積極融入教師科研項目，探索“教師主導、學生協助”的工程實踐模式，以具體的科研課題激發學生的實踐創新意識和興趣，由教師設計工程實現方案，學生協助教師完成技術設計。通過師生互動開展工程實踐過程，提升學生實踐創新能力。

本專業有關研究的畢業要求描述為：能夠利用電子信息專業知識構建實驗系統，安全可靠地開展實驗，并有效地獲取實驗數據。因此，學生申報的大學生創新實踐計劃項目、實驗室開放項目（教師主導）和學生參與教師科研項目子課題等科創活動均是支撐該畢業要求指標點達成的教學活動。

（2）團隊互動實踐。通過實踐創新團隊共同研討分析問題，論證方案設計，開展工程實踐過程，錘煉團隊綜合能力。團隊內既有相對獨立的任務又有合作完成的內容，分工協同完成實踐目標，實現共同參與，共同進步。同時有助于培養學生團隊協助能力和集體榮譽感，達到事半功倍的效果。

本專業有關個人與團隊的畢業要求描述

為：能夠在團隊中獨立或合作開展電子信息系統設計等相關工作。因此，本專業開設的集中實踐課程“電子線路設計綜合實踐”“信號處理綜合實踐”“CPLD/FPGA綜合設計實踐”以及其他學科競賽等科創訓練活動，均是以團隊分工協同形式開展的。這些集中實踐課程和科創訓練活動可以有力支撐該畢業要求指標點的達成。

（3）網絡自主實踐。基于“互聯網+實踐教學”的融合模式，利用先進的信息化技術開設多種在線課程，搭建虛擬仿真實踐平臺，擴展實踐教學空間，充分利用學生課外時間和網絡資源自行設計實驗項目。教師和學生可以通過技術論壇進行交流，實現不受時間、空間限制的教學互動。網絡自主實踐模式可以激勵學生開展基于任務要求的探索性仿真實踐，并借助互聯網平臺有效調整實踐方法和策略，提高自主實踐效率。

本專業有關使用現代工具的畢業要求描述為：能夠合理選擇并使用電子信息工程領域的電路系統、信號處理、氣象探測方向所需的軟硬件設計與仿真平臺，對復雜工程問題進行分析、計算與設計。因此，本專業開設的“現代氣象儀器”“電子設計自動化”“氣象傳感器原理與應用”等課程的課內實驗均可以采用“互聯網+實踐教學”的融合模式，便于學生自主、自由進行設計實驗，這些課程實驗也是支撐該畢業要求指標點達成的主要教學活動。

3.成果檢驗及持續改進

學生實踐創新能力成果的校內檢驗路徑為通過學生實踐創新過程中的科研產出檢驗。通過學生大創項目、實驗室開放項目、教師科研子課題或學生自主設計科研課題，所發表的科技論文、申請的專利、登記的軟件著作權等進行檢驗;通過學生各類學科競賽獲獎等級、企業實習評價和畢業設計（論文）質量檢驗學生實踐創新能力。

學生實踐創新能力成果的校外檢驗路徑為通過社會問卷、企業走訪、畢業生所在單位反饋、畢業生工作業績、畢業生可持續發展能力等途徑，檢驗畢業生實踐創新能力。

通過校內、校外綜合檢驗發現實踐創新能力提升培養過程中存在的問題，針對存在的問題，以問題為導向，持續改進和完善實踐課程體系設計和精準實施方案，提高學生實踐創新參與度、覆蓋面及效果。從而構建結合校內質量監控、畢業生跟蹤反饋機制以及高等教育系統以外有關各方參與的社會評價機制的閉環運行體系。通過科學有效的質量監控體系，可以有效保障實踐教學過程的實施，可以有效促進電子信息工程專業人才實踐創新能力培養目標的達成。

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[基金項目：江蘇高校品牌專業建設工程資助項目（PPZY2015B134），江蘇省高等教育教改研究課題“OBE理念下電子信息工程專業實踐教學體系構建與實踐”（2019JSJG261），江蘇省高等教育教改研究課題“新工科背景下電子信息專業多元協同育人模式的探索與實踐”（2019JSJG261），新工科研究與實踐項目“學科交叉的氣象信息工程協同育人新模式探索與實踐”（E-SXWLHXLX20202612）]

[責任編輯：余大品]