工程認(rèn)證背景下模擬電子技術(shù)課程O(píng)BE改革

趙碩峰 蔣云峰 潘志方 朱秀委 陳亮亮 張娟

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?生物醫(yī)學(xué)工程是一門(mén)生命科學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的具有高度綜合性的學(xué)科。為了保證生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的教育質(zhì)量，國(guó)際通行的做法是進(jìn)行國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證。“模擬電子技術(shù)”是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)課程中重要的核心課程。因此，面向工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證需求的模擬電子技術(shù)改進(jìn)也必須遵循新的指導(dǎo)原則進(jìn)行改革。闡述了傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，并以工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證理念為基礎(chǔ)在教學(xué)理念、教學(xué)目的、教學(xué)形式和評(píng)價(jià)形式上進(jìn)行改革。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?模擬電子技術(shù);工程認(rèn)證;OBE

[中圖分類(lèi)號(hào)] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2021）09-0016-02

一、引言

從2016年開(kāi)始，我國(guó)就正式成為《華盛頓協(xié)議》國(guó)際本科工程教育互認(rèn)協(xié)議的會(huì)員國(guó)[1]，這就需要提供工程教育的本科院校有意識(shí)地轉(zhuǎn)變?cè)械呐囵B(yǎng)模式，適時(shí)調(diào)整工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)策略，使工程教育有條不紊地向著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、國(guó)際化和可持續(xù)化的方向發(fā)展。只有這樣，才能通過(guò)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)或者行業(yè)協(xié)會(huì)、教育界專(zhuān)家和行業(yè)專(zhuān)家對(duì)本校工程教育進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性認(rèn)證，為生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)人才進(jìn)入業(yè)界就業(yè)提供認(rèn)可的教育質(zhì)量保障。其核心是建立成果導(dǎo)向（Outcome-Based Education，OBE）的教學(xué)模式與基于OBE的評(píng)價(jià)機(jī)制。OBE理念最早于1981年由Spady提出，是指教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過(guò)教育過(guò)程最后所取得的學(xué)習(xí)成果，即以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向[2-3]。

生物醫(yī)學(xué)工程是一門(mén)用物理學(xué)基礎(chǔ)和工學(xué)方法探究生命科學(xué)并解決生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題的新興學(xué)科[4]。其中“模擬電子技術(shù)”是我校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)課程中重要的核心課程。本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生大部分去向?yàn)椋横t(yī)院的設(shè)備科、醫(yī)療設(shè)備與器械公司。所以，本門(mén)課對(duì)需要設(shè)計(jì)或者維修此類(lèi)設(shè)備的學(xué)生來(lái)說(shuō)，一方面為他們提供了重要的基礎(chǔ)知識(shí)，另一方面培養(yǎng)了他們?cè)趯?shí)際應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。而這種能力也是新興產(chǎn)業(yè)兼顧健康新工科和智慧新醫(yī)科行業(yè)人才所需要的能力。

二、模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

經(jīng)長(zhǎng)期的、大量的調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，模擬電子技術(shù)課程存在不少問(wèn)題。主要涉及課程組織、課程設(shè)計(jì)、課程考核形式、教學(xué)模式等多個(gè)方面[5-7]。從我校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有的情況來(lái)看，主要有以下四個(gè)方面的問(wèn)題。

1.在設(shè)計(jì)模電實(shí)驗(yàn)課時(shí)，主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)用書(shū)，認(rèn)真仔細(xì)地連線(xiàn)、測(cè)試，通常結(jié)果是可期的。很多學(xué)生很難從實(shí)驗(yàn)當(dāng)中獲得快樂(lè)和興趣，更不用說(shuō)激發(fā)學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力。這顯然與工程教育的核心要義有所背離。

2.課程組織上，通常會(huì)把理論課和實(shí)驗(yàn)課割裂開(kāi)來(lái)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)講解理論課的老師不參與到實(shí)驗(yàn)課當(dāng)中，即在實(shí)驗(yàn)課時(shí)，另外一波實(shí)驗(yàn)老師需要重新講一遍原理，帶著學(xué)生回憶理論課內(nèi)容。這必然會(huì)占用學(xué)生寶貴的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，那么留給學(xué)生試錯(cuò)和思考的時(shí)間就相對(duì)變少了，從而使能力提升空間也受到了限制。

3.課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，在為期一周的實(shí)訓(xùn)課中，學(xué)生會(huì)各自獲得獨(dú)立的小項(xiàng)目。這些小項(xiàng)目涉及整本書(shū)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用，甚至還有可能是其他專(zhuān)業(yè)課程的知識(shí)，所以往往學(xué)生遇到的困難較大。造成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目效果不理想，很大程度上是由于：學(xué)生對(duì)本課程內(nèi)知識(shí)點(diǎn)掌握不牢，動(dòng)手少，犯錯(cuò)少，思考少，收獲自然就少;另外的原因可能是專(zhuān)業(yè)課之間融合互通較少。知識(shí)孤島更是造成學(xué)生認(rèn)為很多課程學(xué)了無(wú)用，通常這些工科專(zhuān)業(yè)課程較難，更是讓學(xué)生無(wú)法提起興趣，主動(dòng)探索創(chuàng)新更無(wú)從談起。

4.課程考核和評(píng)估上，更加注重理論知識(shí)的考核，往往會(huì)造成高分低能的現(xiàn)象，比如一些動(dòng)手能力強(qiáng)，甚至在大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽或者生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新競(jìng)賽當(dāng)中獲得很好名次的學(xué)生，這門(mén)專(zhuān)業(yè)課的實(shí)際成績(jī)并不高。

三、改革內(nèi)容

基于上述存在的問(wèn)題，本文以模擬點(diǎn)電子技術(shù)課程為例，從以下四個(gè)方面提出改革。

1.在觀念上，打破理論課、實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)組織上割裂的壁壘，形成“有效穿插、有機(jī)融合”的理論課和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)組織模式，如圖1所示。改變傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教學(xué)中注重理論教學(xué)，輕實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到模擬電子技術(shù)課程的理論課和實(shí)驗(yàn)課是一體的，在某種程度上，實(shí)踐課程要比理論課更重要，改變那種只會(huì)考試，不會(huì)實(shí)現(xiàn)功能的窘境。積極探索，在組織模擬電子課程教學(xué)時(shí)，不再區(qū)分模擬電子技術(shù)理論課和實(shí)驗(yàn)課，并在具體實(shí)施時(shí)，將理論學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排在同一個(gè)時(shí)間進(jìn)行。

2.依據(jù)OBE理念，教學(xué)統(tǒng)一以項(xiàng)目為主。在前期教學(xué)當(dāng)中，安排基礎(chǔ)性項(xiàng)目。這類(lèi)項(xiàng)目的目的是在學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)之初，能夠通過(guò)這類(lèi)驗(yàn)證性的項(xiàng)目，掌握隱藏在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原理，這樣有助于學(xué)生掌握模擬電子技術(shù)的基本元件和基本原理。接下來(lái)是相對(duì)綜合性的項(xiàng)目教學(xué)。此類(lèi)項(xiàng)目已經(jīng)不只是某個(gè)元件或者基本電路應(yīng)用的驗(yàn)證，而是需要更多外圍傳感器及器件配合，才能完成的項(xiàng)目。功能也相對(duì)復(fù)雜，需要更多的其他專(zhuān)業(yè)課知識(shí)。此時(shí)，學(xué)生在以往傳統(tǒng)教學(xué)當(dāng)中，涉及這類(lèi)的項(xiàng)目很少。即使有，老師也會(huì)人性化地為學(xué)生化繁為簡(jiǎn)，盡量減少觸碰其他專(zhuān)業(yè)知識(shí)內(nèi)容，其他功能模塊“現(xiàn)成化”，最終還是驗(yàn)證本門(mén)課中的部分內(nèi)容。或許最接近這種項(xiàng)目訓(xùn)練要求的，只有實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。但學(xué)生從功能驗(yàn)證到這類(lèi)項(xiàng)目，往往很難有好的駕馭能力，最終的效果也不盡如人意。所以，針對(duì)這類(lèi)項(xiàng)目教學(xué)，要采取綜合性強(qiáng)，少而精的策略，帶著學(xué)生走完所有項(xiàng)目實(shí)施流程：從項(xiàng)目功能模塊細(xì)分，參數(shù)指標(biāo)的制定，尋找資源（包括來(lái)自文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)），初步確定各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)方案，硬件和軟件仿真（驗(yàn)證硬件相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理），確定最終系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，畫(huà)圖、制板、焊接并最終進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試。

3.解決學(xué)生的知識(shí)孤島，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)學(xué)生在遇到特別難的專(zhuān)業(yè)科目時(shí)，如單片機(jī)技術(shù)，好不容易死記硬背程序和模塊通過(guò)考試，卻始終不能體會(huì)類(lèi)似課程的重要性。更不能體會(huì)通過(guò)實(shí)踐或者通過(guò)OBE學(xué)習(xí)可以讓原本難以理解的知識(shí)點(diǎn)瞬間弄懂的那種興奮感。就生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)而言，在本專(zhuān)業(yè)中，有些課程其實(shí)只是為模擬電子技術(shù)服務(wù)的，比如，電路原理、物理和高等數(shù)學(xué)。另外，現(xiàn)在已經(jīng)很少單純模擬電子技術(shù)或者數(shù)字電子技術(shù)組成系統(tǒng)，往往會(huì)結(jié)合單片機(jī)技術(shù)構(gòu)成一個(gè)智能系統(tǒng)。所以可以嘗試大課程組模式，如圖2所示，統(tǒng)一制定教學(xué)大綱，商定教學(xué)方案，統(tǒng)一備課。這樣有助于節(jié)省學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，減少一些不必要內(nèi)容上的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)內(nèi)容更為緊湊，更加系統(tǒng)化和實(shí)用化，不至于今后進(jìn)入工作崗位還不知道如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)而感到很迷茫。另外，模擬電子技術(shù)教學(xué)也可以從實(shí)際項(xiàng)目系統(tǒng)中或者競(jìng)賽項(xiàng)目當(dāng)中提煉重要的功能模塊，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)，將模塊講精、講細(xì)和講透。

4.細(xì)化學(xué)生的各個(gè)學(xué)習(xí)階段，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行及時(shí)而客觀的評(píng)價(jià)。具體為：降低期末考試占總成績(jī)的比重，平時(shí)成績(jī)由教師打分和組內(nèi)互評(píng)構(gòu)成，以提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)的比重。另外，任課老師為學(xué)生小組設(shè)計(jì)互評(píng)量化細(xì)則，量化各個(gè)環(huán)節(jié)的評(píng)分。在實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)也設(shè)計(jì)了教師的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各組電路設(shè)計(jì)仿真，程序結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)的規(guī)范性、電路的合理性、焊點(diǎn)質(zhì)量及功能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量等情況進(jìn)行全面打分，這樣有助于客觀、全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

四、結(jié)語(yǔ)

本文以生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，創(chuàng)新性地在模擬電子技術(shù)教學(xué)中引入了OBE教學(xué)方法。在觀念上突破了理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的割裂狀態(tài)，在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，進(jìn)行兩種融合，統(tǒng)一課程，統(tǒng)一教師，合并時(shí)間教學(xué)。嘗試建議大課程組概念，將課程之間彼此關(guān)聯(lián)性大的課程合并教學(xué)大綱和教學(xué)方案，從而實(shí)施聯(lián)合教學(xué)，實(shí)現(xiàn)不同課程間的深度融合。若本課程改革成功，則可以將其思路推廣并應(yīng)用到其他課程的教學(xué)中。

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[7]顧曹陽(yáng)，趙建峰.模擬電子技術(shù)課程混合式教學(xué)模式研究及應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2020（25）.

編輯 薛直艷

①基金項(xiàng)目：溫州醫(yī)科大學(xué)2020年度高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“工程認(rèn)證導(dǎo)向下模擬電子技術(shù)課程O(píng)BE改革”（教改課題編號(hào)： JG2020100;負(fù)責(zé)人：趙碩峰）;溫州醫(yī)科大學(xué)2019年課堂教學(xué)改革項(xiàng)目“基于慕課的綜合項(xiàng)目設(shè)計(jì)法在高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用”（教改課題編號(hào)：YBKG2019059;負(fù)責(zé)人：張娟）;溫州醫(yī)科大學(xué)2019年課堂教學(xué)改革項(xiàng)目“基于混合式教學(xué)的模擬電子技術(shù)課程改革研究”（教改課題編號(hào)：YBKG2019058;負(fù)責(zé)人：朱秀委）。

作者簡(jiǎn)介：趙碩峰（1982—），男，漢族，碩士，助教，從事電子技術(shù)教學(xué)多年，研究方向?yàn)橹悄茚t(yī)療。

通訊作者：張娟（1986—），女，漢族，博士，講師，從事C語(yǔ)言程序課程教學(xué)多年，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像處理。