基于OBE-CDIO的模擬電子技術課程教學改革研究

王守亞　余海軍　孟德碩

摘要：針對目前許多工科生實踐能力偏差，理論知識難以結合到實際的應用中，以模擬電子技術課程為例進行研究，以OBE-CDIO理念為指導，采用“反向設計”設計教學過程和評價機制，通過運用“一體化”教學、構建網絡學習資源、高度重視實踐和豐富教學評價機制等，提高學生的實際應用能力。結合Matlab對模擬電子技術進行仿真，經過改革，取得了一定的成果，學生在軟件仿真、電路設計、工程實踐和綜合運用等方面都有較大進步，為學生后期的實踐活動和就業等都有較大的幫助。為培養綜合應用型人才提供了助力。

關鍵詞：模擬電子技術；OBE-CDIO；反向設計；工程實踐

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）01-0169-03

OBE，即成果導向教育，最初在1981年由Spady提出，后期被廣泛重視和應用，現已是美國、英國、加拿大等國家的主流教育理念[1-2]，是許多國家工程教育的標準。我國在《工程教育認證標準（2015） 》里明確要求“專業必須通過評價證明所培養的畢業生達到畢業要求”，也充分體現了OBE理念。CDIO[3-5]工程教育理念能夠讓學生以實際操作的形式提升綜合能力，目前國內許多高校的教學改革是基于OBE-CDIO理念的[6-9]，這種改革是得到廣泛認可的，效果也是被普遍認可的，具有重要的現實意義。

模擬電子技術是通信工程專業的一門專業核心課，是電子信息類專業的必修課程，知識點較多，重難點較多。本課程以通信系統為基礎，展開學習各個功能電路的相關知識點，具有很強的理論性、工程性和實踐性[10-11]。然后傳統的教學方式偏離了OBE-CDIO理念，只注重理論知識的講解，缺乏工程性和實踐性方面的教學，導致了教學效果不是很理想，學生實際應用能力不足，學生在后期工作中，也會受到一定的影響，所以在大學課程教學中，學生實踐能力的提升是不可缺少的。本文結合OBE-CDIO理念，針對模擬電子技術課程進行成果產出的新型教學模式進行研究，具體的研究過程如下。

1 基于OBE-CDIO的課程教育理念改革

OBE-CDIO是高等教育改革的正確方向，得到了多數國家的普遍認可，也起到了顯著的培養效果，是培養高質量的應用型人才的一條正確道路。課程的教學以培養學生能力為理念，以學生為中心進行教學，OBE-CDIO的實施原則之一是“反向設計”，以學生學習成果為起點，反向進行課程設計，開展一系列的教學活動，并且根據學生的學習情況進行不斷的改進。而通信工程專業畢業能力的要求是：設計、開發、調測、應用通信系統和通信網；嵌入式系統、智能終端、移動通信等的分析與應用設計；進行科技論文的寫作；職業規范、個人和團隊角色承擔、溝通、項目管理和終身學習的能力等。從多個方面，以OBE-CDIO理念為指導進行模擬電子技術課程教學改革，是非常有代表性的，此課程具有很強的理論性和實踐性。具體的改革方法如圖1所示。

2 基于OBE-CDIO的課程教學改革方法

結合“反向設計”這一OBE的實施原則，結合CDIO理念，從教學需要達到的頂峰成果考慮，對模擬電子技術課程進行教學改革，實現更好的教學效果，合理的改革方法是達到最終目標的一種保障。具體如下：

2.1 運用“一體化”教學，以教學成果為導向

教學目標“一體化”指目標和產出“一體化”，產出就是目標。依據人才培養方案，培養目標要求培養的學生要具有扎實的專業知識、創新意識、工程能力、高素養和團隊協作能力等，產生結果要與目標相對應。在傳統的教學過程中，有些偏離教學目標，只注重專業知識的教學，沒有把產出這一目標貫穿于教學始終，沒有充分考慮到學生的實際獲得，導致教學效果不理想，學生雖然有較扎實的理論知識，但實際應用等能力較差，需要進一步關注學生實踐能力的提升。以OBE-CDIO理念為指引，結合產出成果這一主線，豐富教學形式，并且教學形式要適當多傾向于培養學生綜合能力，適當考慮產出成果這一目的，達到最終的教學目標。

教學內容“一體化”指內容和成果“一體化”，根據“反向設計”，具體的教學內容要依據最終成果來確定，合理的教學內容又能夠促進更好地達到最終成果，兩者關系密切、相互作用。依據人才培養方案，對學生的畢業要求包括知識、能力和素質等方面，所以，在教學內容的安排上要有一定的彈性，進行個性化教學，要兼顧對學生理論知識、實踐能力和綜合素質的培養，開展多樣化的教學活動，豐富教學的過程，要考慮學生學習的共性和差異性。例如增加對電路模塊的設計、開發和仿真軟件的應用等，通過實踐促進理論知識的學習和綜合素質的提升。對學生進行多方面全方位的教育，更好地實現“一體化”教學。

教學評價“一體化”指評價和結果“一體化”，依據OBE-CDIO理念，這里的結果指學生完成所有學習過程后獲得的最終結果。對教學效果進行評價時，要有針對性和差異性，制定出個性化的評定等級，而傳統的評價主要是看學生平時成績和期末成績，對學生的能力評價比較單一，不能夠真實地體現出學生的實際水平，無法更好地培養學生，不符合OBE-CDIO教學理念。有偏差的評價體制必然會影響學生的最終學習成果，導致結果不理想。多方面、全方位的教學評價才能更好地促使學生獲得最終的學習成果，制定的評價標準要能夠準確地評價學生的理論知識、實踐能力、創新能力和團隊協作能力等。例如對學生的每項能力進行一定的考核，并且要有合理的比例分配，最終確定一個總成績，才能夠更客觀地了解學生的真實水平。

2.2 構建網絡學習資源，有效利用信息化教學

以目前許多高校利用的“學習通”教學平臺為例，教師在該平臺建設課程，可以直播或錄播上傳課程、上傳學習資料、發布通知、布置作業、在線批改作業、考試和統計各項成績等。網絡平臺功能完善，教師可以把一系列的學習材料上傳。學生可以比較自由地根據教師安排和自身情況進行學習，不需要拘束于特定時間特定地點學習，尤其是對教師的課程可以反復觀看學習，這是線下無法達到的優勢。由于線下課程有時間限制，教師進行合理的線上線下結合，把重要的內容進行錄播形式的詳細講解，上傳平臺，幫助學生更好地學習，達到更佳的學習效果。以模擬電子技術為例，課程難度較大，課程重難點較多，學時為72，由于時間原因，一些知識點在線下課上不能詳細展開，需要在規定的學時外，對學生進行進一步地輔助教學，此時，線上教學尤為重要，需要結合線上教學進一步提升教學效果，達到更好的教學目的。

2.3 高度重視實踐，著力培養應用能力

基于OBE-CDIO理念的教學，學生的實踐能力和實際應用能力是學生最終成果的重要組成部分。對于工科生來說，有較多的實驗課程，師生要重視實驗課程，實驗課程是提高學生實踐能力的重要步驟，是理論知識和實踐能力良好結合的一種有效方法，也是必不可少的教學過程之一。以模擬電子技術為例，開設場效應管放大電路實驗、放大電路的頻率響應、基本集成運算電路和二階有源濾波器設計實驗等，通過實驗教學，學生進一步掌握理論知識的同時，可以較大程度地鍛煉動手能力，比如電路設計、仿真能力和編程能力會得到提高。為以后進行工程實踐和就業等打下堅實的基礎。

實踐是培養學生實際應用能力的必要部分，以通信工程專業學生為例，開設的實踐課程有工程實訓、電子工藝實訓、電子技術課程設計、專業綜合實訓、專業課程設計和畢業設計等。在實踐的過程中，學生需要用到的仿真軟件有Proteus、Protel、Matlab和ADS等，要對電路板進行設計、開發和焊接，同時也能夠提高團隊協作等能力。以Matlab對模擬電子技術知識點進行仿真，提升學生對此門課程知識點的應用能力。仿真如圖2所示。

2.4 豐富教學評價機制，注重能力考察

合理多角度的教學評價機制能夠幫助學生更好更快地達到最終成果。評價機制的制定，要依據OBE-CDIO理念，重視實踐和應用能力的培養，適當降低理論知識的比重。評價機制具有指導性的意義，在合理的教學評價機制的指導下，師生教與學的重點會根據評價標準的變化而變化，評價機制是否合理直接影響師生在意的重點是否合理，多樣化評價機制的構建，是提升學生綜合能力必不可少的。

在具體的教學評價中，主要從平時成績、理論成績、課程設計成績和實踐成績等方面進行評價。課程設計成績和實踐成績的權重較大，這兩項考核可以更好地考查學生的軟件仿真、電路設計和工程應用等能力，考核通過PPT展示、講解自己的成果，類似于答辯的形式，能夠更好地衡量學生成果的正確性、規范性，提高成果質量，培養綜合素質。此外，學生參加教師項目、主持項目、競賽獲獎、參與開放性實驗和組織活動等可適當加分。通過這種比較全面的評價機制考核，多方面考查學生的綜合能力，更準確地衡量出學生的綜合能力，可以更好地反應基于OBE-CDIO理念的教學成果。

3 總結

OBE-CDIO理念一直被認為是追求卓越教育的正確方向，以學生為中心，以目標為導向，注重對學生實際應用能力的培養。通過運用“一體化”教學、構建網絡學習資源、高度重視實踐和豐富教學評價機制等對模擬電子技術課程進行教學改革，真正做到提升學生的綜合能力，對于培養應用型人才起到了積極意義，此教育理念在國內高校正在快速地普及和應用。

通過對基于OBE-CDIO理念教學方法的探討、研究和應用，結合課程設計、工程實訓等，發現學生軟件仿真、電路設計、PCB制板能力有了較大提高，同時學科競賽、學生項目數量和質量都有了進步。后期進一步加強基于OBE-CDIO理念的教學，把此教學理念應用到每一門課程中，爭取取得更好的成績，為淮南師范學院培養地方應用型人才助力。

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【通聯編輯：光文玲】