“數(shù)字電子技術(shù)”課程的OBE模式教學(xué)改革

基金項(xiàng)目：2021年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)與共享項(xiàng)目；項(xiàng)目名稱：基于OBE模式下的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》跨校修讀模式探索。

作者簡介：魏洪峰（1975—），男，講師，碩士；研究方向：模式識別，信息處理。

摘要：為了滿足電子、自動化、通信等專業(yè)對相應(yīng)專業(yè)人才的需求，“數(shù)字電子技術(shù)”課程作為其各專業(yè)課程的基礎(chǔ)與核心，課程教學(xué)模式必須與經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展相對應(yīng)。文章從課程的特點(diǎn)出發(fā)，從理論課程教學(xué)、實(shí)踐課程教學(xué)、教學(xué)方法、考核模式4個方面對“數(shù)字電子技術(shù)”課程進(jìn)行了OBE模式教學(xué)改革。改革注重以學(xué)生為中心，課程教學(xué)模式多樣化，培養(yǎng)學(xué)生自主式和探究式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：OBE；“數(shù)字電子技術(shù)”；教學(xué)改革

中圖分類號：G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

集現(xiàn)代化電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)于一體的電子信息工程專業(yè)，與社會上的眾多領(lǐng)域都有著密切聯(lián)系。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對數(shù)字電路及相關(guān)最新技術(shù)的要求也在逐漸提高。由于人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化，電子信息工程領(lǐng)域?qū)W(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)水平也提出了更高的要求。專業(yè)課內(nèi)容不再局限于傳統(tǒng)書本上的理論知識，還要加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的自主思維、自我學(xué)習(xí)以及實(shí)踐創(chuàng)新能力。因而，在新工科背景下，電子信息工程專業(yè)相關(guān)課程體系、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)方法、課堂教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)方案及評價體系等需要不斷進(jìn)行相應(yīng)的改革和探索，以更好地適應(yīng)時代的需要。

新工科要求高校建立以學(xué)生為主體，適應(yīng)新業(yè)態(tài)、新形式的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)出多元化的技能型人才，促使學(xué)生在理論知識、專業(yè)技能和創(chuàng)新能力等全面發(fā)展［1］。

成果導(dǎo)向教育（Outcomes-BasedEducaiton，OBE），是以學(xué)生為中心的一種基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教學(xué)模式。首先，OBE在教學(xué)中的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)式的教學(xué)理念，由灌輸知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐能力培養(yǎng)；其次，在教學(xué)內(nèi)容上，注重學(xué)生學(xué)到了什么，而不是教師教了什么，在學(xué)習(xí)過程中要突出學(xué)生的主體地位，體現(xiàn)學(xué)生之間的個體差異，注重學(xué)生的個性發(fā)展，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性，以提高學(xué)生的主觀能動性為目的；最后，高校人才培養(yǎng)要符合OBE的教學(xué)理念，有利于社會上專業(yè)崗位的人才需求，能使學(xué)生具備優(yōu)良的專業(yè)文化素養(yǎng)，讓學(xué)生畢業(yè)后走出校園能及時適應(yīng)社會，為學(xué)生在工作領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［1］。在新工科背景下，針對專業(yè)人才的需求，培養(yǎng)模式應(yīng)融合理論分析、虛擬仿真和實(shí)踐能力，通過整合理論教學(xué)內(nèi)容、拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)層面，多種教學(xué)方法和教學(xué)手段并用，使學(xué)生扎實(shí)地掌握課程的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行分析、設(shè)計電路的能力，實(shí)施基于OBE模式的課程教學(xué)改革勢在必行。

1“數(shù)字電子技術(shù)”課程面臨的問題

教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)對專業(yè)人才的需求，但傳統(tǒng)的“數(shù)字電子技術(shù)”課程存在教材內(nèi)容更新慢、理論與實(shí)際結(jié)合不夠、教學(xué)模式和手段面臨創(chuàng)新驅(qū)動不足等問題，學(xué)生對該課程的理解和學(xué)習(xí)效果往往達(dá)不到預(yù)期要求，一定程度上缺少獨(dú)立思考和解決實(shí)際問題的創(chuàng)新能力［2］。“數(shù)字電子技術(shù)”課程仍然偏重理論教學(xué)，對實(shí)際電路的設(shè)計方案和應(yīng)用方面涉及較少；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往單純記住了器件的組成及功能，在考試中能夠獲得較高的分?jǐn)?shù)，但真正需要綜合設(shè)計電路的時候力不從心；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，工程實(shí)踐性不強(qiáng)，有待進(jìn)一步改進(jìn)；第二課堂開展不足，新的信息化學(xué)習(xí)平臺引入不夠，無法充分引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作、自我學(xué)習(xí)和實(shí)踐探索等獲得“數(shù)字電子技術(shù)”的新知識和新成果的能力。

2目前“數(shù)字電子技術(shù)”課程的現(xiàn)狀

“數(shù)字電子技術(shù)”課程內(nèi)容一般包括：基本門電路的設(shè)計與測試、譯碼器與數(shù)據(jù)選擇器及全加器的設(shè)計及應(yīng)用、觸發(fā)器的功能與測試、計數(shù)器和555定時器的設(shè)計與應(yīng)用等［3］。通過調(diào)研33所本科院校“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容，相對應(yīng)的理論教學(xué)學(xué)時數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖1所示［4］。

從調(diào)查結(jié)果看，“數(shù)字電子技術(shù)”課程應(yīng)該縮減分立器件部分知識點(diǎn)的講授學(xué)時，小規(guī)模集成電路部分知識點(diǎn)應(yīng)該精講，而數(shù)字脈沖電路部分內(nèi)容應(yīng)注重應(yīng)用，另外還應(yīng)該引入大規(guī)模集成電路、可編程器件等內(nèi)容［5］。

大多數(shù)高校主要采用多媒體課件進(jìn)行本門課程的教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)資源平臺、手機(jī)App、虛擬仿真技術(shù)等結(jié)合不足，師生之間的互動交流環(huán)節(jié)少，教師不能很好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，不能及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。33所本科高校的教學(xué)方法統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示［4］。

3OBE理念下“數(shù)字電子技術(shù)”課程的改革措施

基于新工科背景及OBE模式標(biāo)準(zhǔn)，從專業(yè)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)質(zhì)量要求等方面對課程教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、考核方法等方面進(jìn)行設(shè)置、修訂、完善，以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)，形成一套可共享的、具有優(yōu)良借鑒價值的教學(xué)改革方案。

31理論課程教學(xué)改革

新工科背景下，根據(jù)OBE的教學(xué)理念，修正“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)目標(biāo)，將課程教學(xué)內(nèi)容劃分為4個模塊，即基本門電路的設(shè)計與應(yīng)用、譯碼器與數(shù)據(jù)選擇器及全加器的設(shè)計及應(yīng)用、觸發(fā)器的功能與測試、計數(shù)器和555定時器的設(shè)計與應(yīng)用，如圖3所示。

結(jié)合OBE模式相關(guān)內(nèi)容對原來的教學(xué)大綱進(jìn)行修改，將理論課中與先修課程重復(fù)的內(nèi)容刪除或削減，例如數(shù)值的運(yùn)算這個知識點(diǎn)，由于計算機(jī)基礎(chǔ)課程中已經(jīng)講過，本課程講授是可作概述總結(jié)，不必精講細(xì)練。這樣，將節(jié)省的課時融入新知識點(diǎn)體系，同時增加學(xué)生實(shí)踐課堂，讓學(xué)生到生產(chǎn)企業(yè)中參觀、調(diào)研和學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對本專業(yè)和課程知識結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，以便于更好地培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的提升。

32實(shí)踐課程教學(xué)改革

設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，強(qiáng)化設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計和驗(yàn)證。通過設(shè)計性、綜合性實(shí)驗(yàn)的展開，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。例如，用與非門設(shè)計一電路，完成如下功能：某車間有A、B、C、D4臺發(fā)電機(jī)，今要求A必須開機(jī)，其他3臺電動機(jī)中至少有2臺開機(jī)，如不滿足上述要求，則指示燈熄滅。設(shè)計電路時，首先做邏輯抽象：輸入變量A、B、C、D為1時是開機(jī)、為0時是關(guān)機(jī)；輸出變量Y為1時是燈亮、為0時是燈滅。其次，列寫邏輯真值表后可列寫出符合要求的邏輯表達(dá)式Y(jié)=（（ABC）′·（ACD）′·（ABD）′）′。最后，畫出對應(yīng)的組合邏輯電路，如圖4所示，連接完圖形后進(jìn)行功能驗(yàn)證即可。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計，學(xué)生既開發(fā)了邏輯思維，還鍛煉了動手能力，同時對應(yīng)的理論知識點(diǎn)也得到了復(fù)習(xí)和鞏固。

另外，引入虛擬仿真儀器作為測試輔助手段，鍛煉學(xué)生進(jìn)行模擬仿真實(shí)踐的能力。根據(jù)學(xué)生對前期實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握情況，如設(shè)計綜合設(shè)計項(xiàng)目，將學(xué)生分組，要求學(xué)生自己檢索相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并分配好工作，由教師審核后展開實(shí)施，整個過程完全由學(xué)生自主進(jìn)行，教師對最后的結(jié)果進(jìn)行分析和點(diǎn)評。這樣通過循序漸進(jìn)的模式，既鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，又使學(xué)生的綜合能力得以提升。

33教學(xué)方法改革

教學(xué)內(nèi)容將傳統(tǒng)教學(xué)平臺、網(wǎng)絡(luò)資源平臺、手機(jī)App、虛擬仿真技術(shù)等緊密結(jié)合，打破了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，利用多種教學(xué)手段，虛實(shí)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)課程融合。教師在使用多媒體與板書講授相結(jié)合的方式進(jìn)行理論課堂講授的同時，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建立班級學(xué)習(xí)群，把教學(xué)大綱、教案、相應(yīng)的章節(jié)習(xí)題等上傳到學(xué)習(xí)群中，也可以在學(xué)習(xí)群中完成在線問答與交流，擴(kuò)充了師生互動的渠道與環(huán)節(jié)，方便了學(xué)生隨時解決疑難問題，學(xué)生的自由度和主動性得到良好的體現(xiàn)。理論章節(jié)講授完后，教師布置一定的任務(wù)，結(jié)合情境課堂、互動討論、任務(wù)驅(qū)動等環(huán)節(jié)，設(shè)置設(shè)計性、綜合性實(shí)驗(yàn)并與虛擬仿真相結(jié)合，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)掌握電路仿真軟件Logisim、Protel、Pspice、Multisim等，使教學(xué)內(nèi)容更符合行業(yè)的應(yīng)用需求，也完善了課程體系。教師給予學(xué)生一定程度的指導(dǎo)，使學(xué)生獨(dú)立使用仿真軟件完成邏輯電路的繪制及性能的分析等，使學(xué)生對課程知識融會貫通。以仿真軟件Multisim設(shè)計八路搶答器為例，總體電路仿真如圖5所示。

將各個自電路進(jìn)行連接后，可運(yùn)用Multisim進(jìn)行仿真來驗(yàn)證搶答器電路的功能。仿真工具的應(yīng)用能突出設(shè)計的實(shí)用性、便捷性和易操作性，課程采用案例驅(qū)動法，以工程或生活實(shí)例導(dǎo)入的方式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主查閱資料、合同協(xié)作等綜合能力，學(xué)生的創(chuàng)新意識得到增強(qiáng)。教師用多渠道多手段使學(xué)生掌握本門課程的知識體系及其應(yīng)用，也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

34考核模式改革

在OBE的教學(xué)理念指導(dǎo)下，教師在傳授學(xué)生課程理論知識和專業(yè)技能的同時，更加注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，更加重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐操作能力和思維創(chuàng)新能力的提升。考核模式不再以卷面分?jǐn)?shù)為主，授課教師要按照教學(xué)大綱、所需考核內(nèi)容和實(shí)際的教學(xué)過程環(huán)節(jié)，將評價標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，使考核體系更加全面、更加完善。

考核采用多種成績綜合評定的方式，考核成績的形式為：總評成績構(gòu)成（100%）=平時成績（30%）+期末考試（70%）。其中，平時成績由出勤、情境互動、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)操作、分析設(shè)計能力、實(shí)驗(yàn)報告、團(tuán)隊(duì)合作精神等情況給出，主要檢驗(yàn)學(xué)生曠課與學(xué)生上課回答問題情況、學(xué)生對課程知識的學(xué)習(xí)和掌握情況、學(xué)生對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的獨(dú)立完成情況、分析設(shè)計及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力等，根據(jù)學(xué)生的完成程度打分。期末考試成績占70%，試卷命題以教學(xué)大綱作為標(biāo)準(zhǔn)、以新工科和OBE模式為依據(jù)、以學(xué)生為中心、以課程的達(dá)成目標(biāo)和學(xué)生應(yīng)具備的能力標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，貫穿整體課程，突出重點(diǎn)與難點(diǎn)，難易分層，基本覆蓋課程的知識點(diǎn)，綜合評價學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)與掌握程度。根據(jù)學(xué)生期末試卷的答題情況給予成績，試卷滿分100分折合實(shí)際分值為70分，學(xué)生根據(jù)所得分?jǐn)?shù)按比例進(jìn)行折合。

在新工科背景下，按照OBE模式以課程目標(biāo)和能力標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，考核將會分層化、具體化、內(nèi)容全面化，能綜合評價學(xué)生對本課程的達(dá)成度，使學(xué)生具備獨(dú)立設(shè)計數(shù)字電路和系統(tǒng)的能力，促使學(xué)生綜合素質(zhì)全面發(fā)展。

4結(jié)語

綜上所述，OBE模式融入“數(shù)字電子技術(shù)”課程，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，注重學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出，培養(yǎng)學(xué)生自主式和探究式學(xué)習(xí)，不僅提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)，還提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，改善了教學(xué)效果。作為從事一線教學(xué)的授課教師，要充分掌握OBE的教學(xué)理念，理解其內(nèi)涵，結(jié)合課程的特點(diǎn)從理論課程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)、教學(xué)方法與教學(xué)手段、課程考核模式幾個方面進(jìn)行創(chuàng)新和改革，以學(xué)生為中心，注重理論聯(lián)系實(shí)際，把OBE的教學(xué)理念貫穿到教學(xué)實(shí)踐中，盡自己最大的努力去提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

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（編輯王雪芬）