基于OBE理念的階梯式電子技術實驗教學改革研究

鄧鵬 王恒 馬雪芬 唐文濤

摘要： 為了克服傳統電子技術實驗教學方法單一，學生動手能力和創新能力得不到有效提高等諸多問題，提出一種以OBE教育理念為基礎的階梯式電子技術實驗教學策略。該策略將電子技術理論知識貫穿于整個電子技術實驗課程中，使每個學生都能從自己掌握的理論基礎出發去探索新知識。本文從多方面探討了如何有效地將現代教育技術手段運用到電子技術實驗教學當中，提高學生的綜合素質和創新能力。經過推廣和實踐應用，以OBE理念為基礎的階梯式電子技術實驗教學方法不僅可以為電子技術實驗教學質量的提高提供啟示，也可為電子技術實驗教學改革提供參考。

關鍵詞：OBE理念；階梯式教學模式；實踐能力；創新意識

中圖分類號：G426? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1008-4657（2024）02-0076-07

0? ? ? ? 引言

目前電子技術已經在各行各業和各種領域得到廣泛應用，對科技發展和人們生活水平提高起到了極大的促進作用。傳統的電子技術實驗教學中存在著一些問題，如教師在實驗過程中，只注重理論知識點的講解和實驗注意事項，而忽視了對學生實驗技能的培養，實驗教師講解完后，學生往往只是被動地進行實驗操作，對實驗內容的理解不深入。由于隨著社會經濟的不斷發展，人們對電子產品的要求越來越高，電子設計專業人才的培養面臨著巨大的挑戰。面對這些挑戰，教師需要改革電子技術實驗教學方法，更有效地提高學生電子技術設計方面的應用能力，并激發他們的創新能力。王波等［ 1 ］人根據工程教育專業認證的要求，結合電子技術實驗教學中存在的問題，對電子技術實驗教學進行了改革。彭莉峻等［ 2 ］人針對電子技術實驗內容缺乏系統性等問題，開發了以培養學生工程意識為導向的綜合性實驗項目。本文提出了一種基于OBE（Outcomes-based? ?Education）理念的梯式電子技術實驗教學方法［ 3-4 ］。該方法采用產出導向的教學理念，以學生的學習成果作為教學核心，培養學生的動手能力和創新能力，在進行電子技術實驗教學過程中，構建起一種階梯式的教學模式。通過將實驗內容細分為多個層次和難度級別，這些任務包括基礎電路搭建驗證、綜合電子系統設計和創新實驗項目，要求學生逐步完成一系列實驗任務，逐步提高學生的實驗能力和創新思維能力，培養學生分析問題的能力。

1? ? ? ? 構建電子技術實驗教學OBE階梯式教學體系

合理的電子技術實驗教學設計是培養電類專業學生實驗能力和創新思維能力的一個十分關鍵的環節［ 5 ］。為了更好地滿足現代電子技術行業對人才的需求，課題組積極探索和構建了一套基于OBE理念的階梯式電子技術實驗教學體系。首先根據電類專業學生的畢業要求、課程要求和學生的自身要求對電子技術實驗課程進行需求分析，然后根據知識目標、能力目標和素質目標確定要達到的成果，根據設計的基礎實驗、綜合實驗和創新實驗實施教學，最后進行教學評價，教學評價包括過程評價、實驗評價和終結性評價。在制定教學目標時，注重培養學生的實踐能力、創新思維能力和團隊合作精神，將實驗教學內容進行了重新組織，形成一個階梯式的教學體系。在教學內容設計上，對實驗項目進行認真篩選，做到理論知識與實際應用相結合，逐步增加實驗項目的難易程度和復雜程度，使學生對所學的電子技術知識進行鞏固和應用。為培養學生的創新思維能力，鼓勵同學們針對自己的實際情況，嘗試不同的創新思路，解決實際問題，把自己的創新成果展示出來。通過實驗教學，既鍛煉了學生的創新意識，又提高了學以致用的能力，動手能力也得到了加強［ 6-7 ］。以OBE理念為基礎的階梯式實驗教學體系如圖1所示。

在電子技術實驗教學中，還注重培養學生的團隊合作精神，鼓勵學生以小組為單位共同完成實驗項目。通過學生之間的團隊合作與交流，學生可以學會協調分工、解決團隊內部問題等。這種團隊合作的經驗對于他們未來的職業發展至關重要。為有效考查學生的動手能力和綜合素質，除了對實驗報告和實驗結果評定之外，還對學生的實際操作能力、創新能力、團隊協作能力等方面進行考核。通過這樣的測評，可以更加全面地了解學生的動手操作水平、拓展能力等各方面的情況。

1.1? ?以學生為本，注重學生動手能力和創新意識的培養

電子技術實驗課程的開設，在電子類專業中具有非常積極意義，可以促進大學生創新能力的提高。階梯式教學模式是一種高效的教學方法，通過將實踐活動分為不同的級別和難度，逐步提升學生的實際操作能力。在開展教學過程中，根據課程特點和課程目標達成度要求等因素制定相應的教學計劃和方案。例如，從基礎的共射極放大電路實驗開始，逐漸引導學生進行電子系統的綜合設計和創新項目的實踐，培養學生的問題分析和解決能力。

1.2? ? 充分利用現代化設備和資源

隨著電子技術的飛速發展，在進行電子技術實驗的過程中，需要根據教學目標，制定適合自己的教學方式和方法。不僅需要整合最新的實驗設備和技術，還需要充分利用現代化設備和資源，如結合學習通網絡資源，為學生創造一個開放、靈活的學習環境。學生上課前通過網絡資源預習，上課時實際動手操作，可以更深刻地理解電子技術實驗項目的基本原理和應用場景，同時也能培養他們的創新思維。

1.3? ?設置合理的考核評價方式

目前，我國高校中還沒有一個統一的電類專業實踐教學模式及考核評價方法。傳統的電子技術實驗考核評估方法很難全面地評價學生實際操作技能和創新思維表現。為了對學生的實驗能力進行更為準確的評估，課題組探索了多元和全方位的評估方法，例如實驗操作、實驗報告、現場展示實驗成果等方式。為了將學生的實際操作能力和創新精神與他們的實際需求緊密結合，課題組將電子設計競賽和智能車競賽等學科競賽的測試方法引入電子技術實驗考核中。表1為基于OBE的集成運算放大器實驗考核和評定標準。

2? ?基于OBE理念的階梯式教學方法的實施

2.1? ?實驗教學項目設置

為達到電類專業人才培養方案對電子技術實驗課程的教學要求，采用OBE階梯式實踐教學方法。通過這種方式提高學生對學習興趣、動手操作能力以及解決問題能力等各方面的素質，逐步提升學生在應用、設計和創新這三個方面的綜合能力。通過對各層次的訓練與考核，使學生都能達到相應的要求，從而實現從知識到技能再到素養的全面發展。表2為電子技術實驗項目設置表。

2.2? ?OBE階梯式電子技術實驗教學實施情況

在電子技術實驗教學中，以學校人才培養方案對電類學生的畢業要求為依據，設置教學目標，選擇相應的方法。通過循序漸進的實驗項目設置，幫助學生更好地掌握課程內容，提高自主學習能力，為增強學生的工程應用能力和創新思維能力，設計了階段性實驗方案。課題組把實驗課題分成三種類型：基礎型、綜合型、創新型，對需要達到的要求，每一種類型的實驗項目都做了明確規定。通過基礎實驗教學，使學生掌握基本的實驗技術和方法，對電子技術實驗箱的操作方法及常用的電子實驗儀器有深入的了解，為開展較復雜的實驗任務奠定基礎。這三種不同層次的實驗，每一種都有特定的教學目標和訓練重點。學生在熟練掌握實驗基本技能的同時，通過系統化、漸進式的訓練方法，提高實際操作能力。

通過OBE的階梯式實驗教學法，學生學習的激情和主動性明顯增強［ 8 ］。在鍛煉學生動手操作能力以及創新能力的同時，這些技能對學生未來的職業發展也有積極的作用。通過這樣的授課方式，讓同學們更好地理解理論和實際的不同之處。明確實驗目標，合理安排實驗步驟，在實驗教學設計過程中引導學生對實驗內容進行深入的分析，使學生對實驗方法的掌握和理解更加深刻。

3? ?實驗教學設計

3.1? ?改革實驗項目

在實驗教學過程中，課題組采用項目式的教學方法，經過幾年的探索與改革，形成了一套完整的從理論到應用的一體化實踐教學體系。運用這種教學方式，既保證了實驗教學內容的完整性，又促進了教學質量的提高，激發了學生學習的積極性，增加了學生動手、創新的能力［ 9 ］。

通過對實驗題目進行了重新設計，將理論教學與實驗題目相結合，對實驗題目進行了精心設計。為了讓學生更好地理解實驗內容，除了基礎的實驗教學內容，還融入了一些的擴展內容。以項目式的授課方式，強調綜合運用專業知識，注重提高學生解決實際問題的能力，以實際應用案例結合教材中的基本概念，擴大學生的知識面。學生在項目式教學過程中的參與，既有利于理論知識的加深理解，又可以培養創新思維，培養團隊協作精神。這種實驗教學模式對激發學生學習積極性、增強動手操作能力也有好處，對擴大學生視野也有一定的幫助。

3.2? ?引入網絡教學資源

采用超星學習通進行線上線下混合式教學，進一步提高教學效果［ 10 ］。通過將學習任務在學習通上發布的方式，將實驗教學過程按照不同的步驟，以任務驅動為主線，貫穿于每一個環節，最終完成整門課程的知識構建。通過利用學習通教學平臺，可以最大限度地利用其豐富的課程資源，使學生能夠提前預習，同時也能更深入地理解實驗原理和所要求設計的電路。

學生通過學習通教學平臺，可以在任何時間和地點訪問電子技術實驗課程資料，進行實驗預習和自學。利用互聯網技術，能夠更加直觀地對實驗過程進行展示，幫助學生理解知識之間的相互關系，加深他們的理解，提高教學效果。學生也可以在線上平臺對自己做完的實驗進行評價，在此平臺上分享自己的經驗和想法，老師也能從在線平臺上獲得反饋信息。

3.3? ?合理利用仿真軟件

Multisim是美國國家儀器公司開發的一款專門針對電子電路設計的仿真軟件。該軟件采用比較直觀的圖形界面設計，學生可以很方便在上面操作，快速搭建起一個完整的電路仿真模型，并進行電路的仿真分析。通過實際操作和仿真結合，學生能夠更加深刻地理解電子電路的工作原理，鍛煉運用所學知識進行電子綜合設計的能力。

Multisim軟件為學生們提供了豐富的元件庫和各種實用工具，能快速地選擇合適的元器件并進行電路設計。由于使用Multisim軟件設計電路時，很容易對元件參數進行修改，更換元件，所以學生使用Multisim軟件進行電路設計和搭建后，可以直觀地對測試結果進行分析。通過使用仿真軟件，學生可以很方便觀察電壓、電流和信號波形，并掌握關鍵參數的調試方法。

教學案例：RC振蕩電路實驗

本實驗電路由三部分組成：運算放大器、選頻網路，反饋網絡［ 11 ］。通過本次實驗，學生既能了解橋式RC正弦波振蕩器的電路結構及工作原理，又能掌握測試正弦波振蕩器的方法，還能觀察振蕩頻率受R、C參數影響的情況。圖2為RC振蕩電路的Multisim仿真電路圖，圖3為RC振蕩電路和運放輸出波形。

3.4? ?改革考核方式

為了更準確地評估學生的表現和學習情況，將實驗操作與實驗報告的成績結合起來進行考核是一種非常有效的方法。在對學生平時表現進行評價時，可以從多個方面考查，例如提問次數、上傳課前實驗預習的仿真電路圖、在線觀看教學視頻的時長等。這種方式不僅有助于學生更好地進行課前預習和課后復習，也為教師提供了一種新的教學方式。加深了學生對所學知識的理解，通過觀看實驗教學視頻，使實驗內容完成得更好［ 12 ］。通過在線測試或問答環節，可以及時評估學生對教學內容的掌握程度，并將這些內容納入學生的平時成績。此外，學生還可以完成線上的學習任務，進行自主探索和協作討論等方式學習，不斷改進自己的學習方法。

課題組對開設電子技術實驗課的兩個班級的成績進行了詳細的分析和比較。在電子技術實驗-0001班教學過程中采用以OBE理念為主的階梯式教學方法，而電子技術實驗-0002班采用傳統的教學方法。圖4是電子技術實驗課程目標達成度柱狀圖，圖5是電子技術實驗課程目標達成度分布示意圖。從圖中可以清晰地看出兩個班級在課程目標達成度上的顯著差異，采用了基于OBE理念的階梯式教學法的班級，通過有效的教學手段提高了學生的學習興趣，增強了學生的自主探究能力，最終實現了課程教學目標，提高了學生的自主探究能力。

4? ?結束語

通過對電子技術實驗OBE階梯式專業實踐體系的改革與實施，學生的實踐應用能力得到較大程度的提升。在實施過程中，需要綜合考慮、整體規劃，使各個實踐環節有機融合，因此基于OBE理念的階梯式電子技術實驗教學改革是一項系統工程。通過教學方法改革能夠有效促進學生自主性、研究性和探索性的學習，滿足學生對基礎實驗、綜合實驗、設計實驗學習的需求，對學生專業能力和綜合素質的培養，以及科學態度和創新能力的形成都具有積極意義，對提高教學質量和培養工程應用型高素質人才具有積極作用。

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Research on the Reform of Stepped Electronic Technology

Experimental Teaching Based on OBE Concept

DENG? Peng， WANG? Heng， MA? Xuefen， TANG? Wentao

（College of Electronic Information Engineering，Jingchu University of Technology，Jingmen，448000，China）

Abstract：In order to overcome many problems such as the single teaching method of traditional electronic technology experiments and the ineffective improvement of students' hands-on and innovative abilities， this article proposes a stepped electronic technology experimental teaching strategy based on the OBE education concept. This strategy integrates theoretical knowledge of electronic technology throughout the entire electronic technology experimental course， enabling each student to explore new knowledge from their own theoretical foundation. This article explores from multiple aspects how to effectively apply modern educational technology methods to electronic technology experimental teaching， and improve students' comprehensive quality and innovation ability. After promotion and practical application， the stepped electronic technology experimental teaching method based on the OBE concept can not only provide inspiration for improving the quality of electronic technology experimental teaching， but also provide reference for the reform of electronic technology experimental teaching.

Key words：OBE concept；stepped teaching mode；practical ability；innovation consciousness

［責任編輯：鄭筆耕］