工程認證背景下模擬電子技術課程OBE改革

趙碩峰 蔣云峰 潘志方 朱秀委 陳亮亮 張娟

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?生物醫學工程是一門生命科學與工程技術相結合的具有高度綜合性的學科。為了保證生物醫學工程專業的教育質量，國際通行的做法是進行國際工程教育專業認證。“模擬電子技術”是生物醫學工程專業課程中重要的核心課程。因此，面向工程教育專業認證需求的模擬電子技術改進也必須遵循新的指導原則進行改革。闡述了傳統教學模式存在的問題，并以工程教育專業認證理念為基礎在教學理念、教學目的、教學形式和評價形式上進行改革。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?模擬電子技術;工程認證;OBE

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2021）09-0016-02

一、引言

從2016年開始，我國就正式成為《華盛頓協議》國際本科工程教育互認協議的會員國[1]，這就需要提供工程教育的本科院校有意識地轉變原有的培養模式，適時調整工程專業的培養策略，使工程教育有條不紊地向著規范化、標準化、國際化和可持續化的方向發展。只有這樣，才能通過國內外專業協會或者行業協會、教育界專家和行業專家對本校工程教育進行專業性認證，為生物醫學工程專業人才進入業界就業提供認可的教育質量保障。其核心是建立成果導向（Outcome-Based Education，OBE）的教學模式與基于OBE的評價機制。OBE理念最早于1981年由Spady提出，是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果，即以學生的學習成果為導向[2-3]。

生物醫學工程是一門用物理學基礎和工學方法探究生命科學并解決生物醫學問題的新興學科[4]。其中“模擬電子技術”是我校生物醫學工程專業課程中重要的核心課程。本專業畢業生大部分去向為：醫院的設備科、醫療設備與器械公司。所以，本門課對需要設計或者維修此類設備的學生來說，一方面為他們提供了重要的基礎知識，另一方面培養了他們在實際應用場合發現問題、分析問題、解決問題的綜合能力。而這種能力也是新興產業兼顧健康新工科和智慧新醫科行業人才所需要的能力。

二、模擬電子技術課程的教學現狀

經長期的、大量的調研后發現，模擬電子技術課程存在不少問題。主要涉及課程組織、課程設計、課程考核形式、教學模式等多個方面[5-7]。從我校生物醫學工程專業現有的情況來看，主要有以下四個方面的問題。

1.在設計模電實驗課時，主要是驗證性實驗。學生只要按照實驗指導用書，認真仔細地連線、測試，通常結果是可期的。很多學生很難從實驗當中獲得快樂和興趣，更不用說激發學生的思考和創新能力。這顯然與工程教育的核心要義有所背離。

2.課程組織上，通常會把理論課和實驗課割裂開來，有時會出現講解理論課的老師不參與到實驗課當中，即在實驗課時，另外一波實驗老師需要重新講一遍原理，帶著學生回憶理論課內容。這必然會占用學生寶貴的實驗時間，那么留給學生試錯和思考的時間就相對變少了，從而使能力提升空間也受到了限制。

3.課程設計環節上，在為期一周的實訓課中，學生會各自獲得獨立的小項目。這些小項目涉及整本書多個知識點的綜合運用，甚至還有可能是其他專業課程的知識，所以往往學生遇到的困難較大。造成實訓項目效果不理想，很大程度上是由于：學生對本課程內知識點掌握不牢，動手少，犯錯少，思考少，收獲自然就少;另外的原因可能是專業課之間融合互通較少。知識孤島更是造成學生認為很多課程學了無用，通常這些工科專業課程較難，更是讓學生無法提起興趣，主動探索創新更無從談起。

4.課程考核和評估上，更加注重理論知識的考核，往往會造成高分低能的現象，比如一些動手能力強，甚至在大學生電子設計大賽或者生物醫學工程創新競賽當中獲得很好名次的學生，這門專業課的實際成績并不高。

三、改革內容

基于上述存在的問題，本文以模擬點電子技術課程為例，從以下四個方面提出改革。

1.在觀念上，打破理論課、實驗課在教學組織上割裂的壁壘，形成“有效穿插、有機融合”的理論課和實驗課的教學組織模式，如圖1所示。改變傳統模擬電子技術教學中注重理論教學，輕實踐教學的特點，使學生認識到模擬電子技術課程的理論課和實驗課是一體的，在某種程度上，實踐課程要比理論課更重要，改變那種只會考試，不會實現功能的窘境。積極探索，在組織模擬電子課程教學時，不再區分模擬電子技術理論課和實驗課，并在具體實施時，將理論學時和實驗學時安排在同一個時間進行。

2.依據OBE理念，教學統一以項目為主。在前期教學當中，安排基礎性項目。這類項目的目的是在學生學習模擬電子技術之初，能夠通過這類驗證性的項目，掌握隱藏在實驗現象背后的原理，這樣有助于學生掌握模擬電子技術的基本元件和基本原理。接下來是相對綜合性的項目教學。此類項目已經不只是某個元件或者基本電路應用的驗證，而是需要更多外圍傳感器及器件配合，才能完成的項目。功能也相對復雜，需要更多的其他專業課知識。此時，學生在以往傳統教學當中，涉及這類的項目很少。即使有，老師也會人性化地為學生化繁為簡，盡量減少觸碰其他專業知識內容，其他功能模塊“現成化”，最終還是驗證本門課中的部分內容。或許最接近這種項目訓練要求的，只有實訓項目。但學生從功能驗證到這類項目，往往很難有好的駕馭能力，最終的效果也不盡如人意。所以，針對這類項目教學，要采取綜合性強，少而精的策略，帶著學生走完所有項目實施流程：從項目功能模塊細分，參數指標的制定，尋找資源（包括來自文獻和網絡），初步確定各個功能模塊的實現方案，硬件和軟件仿真（驗證硬件相關設計參數是否合理），確定最終系統設計方案，畫圖、制板、焊接并最終進行軟硬件的聯合調試。

3.解決學生的知識孤島，激發學生的學習興趣。當學生在遇到特別難的專業科目時，如單片機技術，好不容易死記硬背程序和模塊通過考試，卻始終不能體會類似課程的重要性。更不能體會通過實踐或者通過OBE學習可以讓原本難以理解的知識點瞬間弄懂的那種興奮感。就生物醫學工程專業而言，在本專業中，有些課程其實只是為模擬電子技術服務的，比如，電路原理、物理和高等數學。另外，現在已經很少單純模擬電子技術或者數字電子技術組成系統，往往會結合單片機技術構成一個智能系統。所以可以嘗試大課程組模式，如圖2所示，統一制定教學大綱，商定教學方案，統一備課。這樣有助于節省學生的學習時間，減少一些不必要內容上的學習，使學習內容更為緊湊，更加系統化和實用化，不至于今后進入工作崗位還不知道如何運用所學知識而感到很迷茫。另外，模擬電子技術教學也可以從實際項目系統中或者競賽項目當中提煉重要的功能模塊，結合單片機技術基礎，將模塊講精、講細和講透。

4.細化學生的各個學習階段，對學生的學習效果進行及時而客觀的評價。具體為：降低期末考試占總成績的比重，平時成績由教師打分和組內互評構成，以提高實驗成績的比重。另外，任課老師為學生小組設計互評量化細則，量化各個環節的評分。在實驗和實訓環節也設計了教師的評分標準，根據各組電路設計仿真，程序結構和編寫的規范性、電路的合理性、焊點質量及功能實現質量等情況進行全面打分，這樣有助于客觀、全面地評價學生的綜合素質。

四、結語

本文以生物醫學工程專業認證為契機，創新性地在模擬電子技術教學中引入了OBE教學方法。在觀念上突破了理論和實驗教學的割裂狀態，在模擬電子技術課程教學中，進行兩種融合，統一課程，統一教師，合并時間教學。嘗試建議大課程組概念，將課程之間彼此關聯性大的課程合并教學大綱和教學方案，從而實施聯合教學，實現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用到其他課程的教學中。

參考文獻：

[1]何曉蓉，劉愛明，盛欣.OBE理念下高等工程教育專業人才培養模式改革思考[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2018（8）.

[2]魯琴.OBE理念下的網絡數據庫技術課程教學改革探索[J].科教論壇，2020（20）.

[3]朱婕，徐剛.基于OBE理念的自動控制原理實驗課堂教學改革與實踐[J].赤峰學院學報（自然科學版），2019（12）.

[4]王向華.黃家駟教授與中國生物醫學工程學[J].基礎醫學與臨床，2020（5）.

[5]馬草原，郭豐碩，李夢曉，等，辯證法視角下模擬電子技術課程的教學探索[J].探索與觀察，2020（14）.

[6]溫軍玲，徐剛，李少雄，等，中醫藥院校模擬電子技術實驗教學改革探索[J].中醫教育，2020（4）.

[7]顧曹陽，趙建峰.模擬電子技術課程混合式教學模式研究及應用[J].教育教學論壇，2020（25）.

編輯 薛直艷

①基金項目：溫州醫科大學2020年度高等教育教學改革項目“工程認證導向下模擬電子技術課程OBE改革”（教改課題編號： JG2020100;負責人：趙碩峰）;溫州醫科大學2019年課堂教學改革項目“基于慕課的綜合項目設計法在高級語言程序設計實驗課程中的應用”（教改課題編號：YBKG2019059;負責人：張娟）;溫州醫科大學2019年課堂教學改革項目“基于混合式教學的模擬電子技術課程改革研究”（教改課題編號：YBKG2019058;負責人：朱秀委）。

作者簡介：趙碩峰（1982—），男，漢族，碩士，助教，從事電子技術教學多年，研究方向為智能醫療。

通訊作者：張娟（1986—），女，漢族，博士，講師，從事C語言程序課程教學多年，研究方向為醫學圖像處理。