基于OBE 理念的電類專業工程實踐能力立體化培養模式改革研究與實踐

但永平，王鳳歌，耿世勇，路向陽，方向前

（中原工學院 電子信息學院，河南鄭州 450007）

將新技術引入教學是新時代高校教育教學的“新基建”，是保證專業質量和專業技術水平的“質量革命”。基于OBE 理念的電類專業立體化工程實踐能力培養平臺的構建，符合新工科建設要求。

對電類專業而言，教師要對學生畢業時應達到的專業技術能力及水平有明確的認識，需要制定具體的培養方案，配套教育平臺，設計適宜的教學方式，保證畢業生達到預期培養目標。

電類專業學生的工程實踐能力是衡量其培養質量的重要標志，如何按照教育部全面提高人才培養質量的要求，基于在線開放課程，采用OBE 教學理念重塑教育平臺，制定實踐教學目標體系，改革現有的實踐教學模式，提高電類專業學生工程應用與創新實踐能力，培養高素質專業應用型人才，成為當前電類專業教學研究的重要課題之一。借鑒OBE 理念，改革中原工學院電類專業人才培養模式，形成立體化工程實踐能力培養模式，是一項艱巨復雜的系統工程[1-4]。

中原工學院一貫重視專業特色建設，開展基于OBE 理念的電類專業工程實踐能力立體化培養模式改革研究與實踐，為該校電類專業學生工程實踐能力培養搭建了全新的實踐教育平臺，將大大改善該校電類專業教育資源和信息化學習環境，優化實踐教學方式，促進教師能力提高，對高素質工程技術人才的培養和該校一流本科課程的建設具有重要意義。

1 基于OBE理念的實踐培養模式現狀分析

基于OBE 理念的電類專業工程實踐能力立體化培養模式改革與研究，符合高等教育新發展理念，是電類專業高質量本科教育“新基建”的重要組成部分。目前的實踐培養體系及模式與電類專業人才應具備的工程應用能力和創新實踐能力仍有差距，部分畢業生缺乏工程實踐能力，難以適應現代企業崗位需求。

近幾年，基于成果導向的教學模式已經在眾多國家的各學科教學中應用。國內眾多高校也開始應用OBE 理念開展教學，在理論教學中取得了良好效果，但在實踐教學中應用較少。同時，基于信息化的課程建設大規模開展，目前，國家級線上一流本科課程已認定1 900 門左右，但大多數是理論課程，實踐課程較少，不利于學生工程實踐能力的培養。因此，迫切需要將OBE 教學理念應用于實踐教學的改革與研究，實現電類專業人才工程思維和工程實踐能力培養模式的改革[5-7]。

2 基于OBE理念的實踐培養模式構建

針對現有實踐教學體系在培養學生工程實踐能力和創新能力方面存在的不足，結合現有的教學基礎條件，整合各種軟硬件資源，搭建“電類專業工程實踐綜合”慕課教學平臺，創建實驗室平臺、智慧教室平臺，采用OBE 理念，重塑實踐環節教育教學形態，探索實施智能化教育，培養學生在所學專業方面的創新實踐意識，提高其專業素質及創新實踐能力，鍛煉其團隊協作與交流、技術報告撰寫及作品演示等能力，從而使學生的綜合素質得到有效提升。

組建有工程背景的師資隊伍，開展立體化的“金字塔”人才培養模式改革與研究，逐步建立以學生為主體、以提升學生的實踐能力和增強學生創新意識為目的、以慕課平臺和開放實驗室為主線，形成基于OBE理念的實踐人才培養模式，如圖1 所示。

圖1 OBE 理念實踐培養模式

2.1 重塑OBE 理念的工程化實踐目標體系

大學教育以人為本，教師是教育的重要引導者和參與者，首先要在教育目標上提高認識，教育理念上達到統一，進而主動學習和踐行OBE 理念，為教育新目標實施奠定人才基礎。

重塑實踐課程目標體系，制定實踐教學環節的工程化規范和標準。建立相應的專業課程教學大綱，制定實踐環節規范和標準。完善現有課程實驗及工程化指導書，錄制實踐教學視頻，搭建慕課平臺，細化實踐能力評價體系。

一系列目標體系的建立將服務于工程實踐人才的培養，促進教師著眼現代教學模式和教學手段，從形式到內容適應新時代教學目標，將學生培養成為電子信息行業的優秀人才。

2.2 創建多功能工程化實驗室

創建工程化培養的實驗室和實訓基地，配套完成電子電氣信息基礎實驗中心、電氣信息專業實驗中心、自動控制實踐基地、PLC 實踐基地、嵌入式CDIO共建實驗室、大學生創新實踐基地、飛行器協會實踐基地及電子大賽協會實踐基地。加大力度，配置儀器設備及課程設計項目資源，開設畢業設計工作室，對接對口企業資源，搭建作品展示室，建設創新活動基地，推動競賽培訓營工程化運轉。將現有實驗室進行工程化改進，滿足實時仿真、實時交流、實時實踐的需要。

2.3 構建工程思維實踐教學平臺

中原工學院電類專業相關專業基礎課程電路原理、模擬電子技術及數字電子技術慕課已建立完成，且在超星泛雅平臺和中國大學MOOC 平臺正常運行，均已被認定為河南省一流本科專業課程，其中模擬電子技術課程被認定為國家級線上一流本科課程。傳感器原理、信號與系統、通信原理及電氣工程基礎等專業課慕課也已建立完成，在泛雅平臺、中國大學MOOC 平臺上線，并逐步完善，這為教學改革奠定了良好的基礎，也為實踐教學資源的共享提供了實施平臺。結合中原工學院優質的教育資源和現有的教學體系，創建“電類專業工程實踐綜合”教學平臺，充實平臺資源、多角度形象直觀展示教學內容，既可激發學生學習新知識的興趣和動力，也可增強其創新意識?！半婎悓I工程實踐綜合”教學平臺資源設計如圖2 所示。剛進入創新實踐中心的新生可以通過實踐教學平臺提供的實踐教學資源：器件資源庫、實驗儀器使用、優秀作品展示及競賽作品展示，對實踐環節產生濃厚興趣，從而進一步增強實踐的信心[8-9]。

圖2 “電類專業工程實踐綜合”教學平臺

2.4 制定工程化實驗教學分級管理體系

制定工程化實驗教學分級管理體系，如圖3 所示。這一階段面向本科二年級、三年級理工科相關專業學生，課程實驗和課程教學同步進行，實驗采用單人單臺設備的運行方式，主要以專業基礎課實驗、專業課實驗、方向課實驗為實踐教學體系改革對象。教師采用以學生為主體的教學方法，改變以驗證性實驗為主的傳統模式，增大設計性和綜合應用性實驗的比例，強調工程設計思維和工程實踐能力培養，并在教學手段上實現分級管理[10]。

圖3 實驗教學分級管理體系

2.5 課程設計加強工程實踐能力培養

在理論教學和實驗教學結束后，學生分層次開展課程設計，包含：專業基礎課程設計、專業課程設計及專業方向課程設計。教師借助實踐教學平臺，通過信息化教學手段，使實踐課程“虛實結合、軟硬結合、線上線下結合”。課程設計真正做到選題自由化、設計自主化、仿真驗證信息化、驗收標準國際化、結果真實化、設計報告標準化、考核嚴謹化，努力使學生在各個層次的設計中都能從中獲益。課程設計環節教學設計如圖4 所示[11-12]。

圖4 課程設計環節教學設計

2.6 學科競賽培養學生實踐創新能力

鼓勵學生參加國家及行業舉辦的各類學科競賽，以全國大學生電子設計大賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽、全國大學生“恩智浦杯”智能汽車競賽、機器人競賽、“西門子杯”中國智能制造競賽等一系列競賽為依托，強化訓練，提高學生的專業興趣和科學精神，促進學生實踐能力的提升，并將競賽內容融入日常實踐教學環節的改革中，實現全體學生實踐創新能力的提 高[13-14]。

以賽促學、以賽促能，以賽促就業，借助實踐教學平臺和開放性實踐基地，為學生舉辦競賽培訓班和強化訓練營，并通過實踐教學平臺實現競賽資源共享。由高年級學生輔助指導低年級學生進行基礎實踐的訓練，形成“導生制”和“導師制”實踐教學模式。通過近幾年的不斷探索，總結出一套“3+3+4”三位一體的“管理+選拔＋競賽”的實踐創新基地管理模式和運行機制，如圖5 所示。新的實踐創新模式能夠讓更多的學生接受大學生創新基地的培訓和實踐指導。

圖5 學科競賽培訓管理模式

2.7 畢業設計實現綜合素質培養

大學生的工程實踐能力和實踐創新能力是衡量其綜合素質的重要標志。用人單位對大學生綜合素質能力有著明確要求，獨立工作能力和敢為人先的創新意識是大學生應具備的素質。畢業設計是完成本科培養目標的重要環節，是對學生綜合素質與工程實踐能力培養效果的全面檢驗。優化畢業設計指標達成度，豐富畢業設計項目庫，使畢業設計緊密結合工程實際，設計內容緊扣最新的科技成果和國家鼓勵推廣的新技術，實現學生從學習者到從業者的順利過渡[15]。

3 基于OBE理念的實踐培養模式實施成效

基于OBE 理念的電類專業工程實踐能力立體化培養模式改革研究與實踐已在中原工學院電子信息學院全面推廣應用，學生參加學科競賽的積極性明顯提高（見表1），參與人數增長顯著，學科競賽屢創佳績。

表1 2021—2022 年學科競賽獲獎情況

4 結語

基于OBE 理念的電類專業工程實踐能力立體化培養模式，實現以興趣為導向，以問題為引領，以階段化的實踐教學體系為主干，以立體化的教學手段為實施方案，以工程實踐評價標準貫穿始終，使各年級、各專業學生均實現不同階段的工程實踐能力培養目標，有利于提高本科學生工程實踐能力和創新能力，為新工科實踐教學探索出一條新的路徑。