摘要:“模擬電子技術”課程是電子信息類專業重要的基礎課程,具有理論性強、課程內容豐富、對實踐動手能力要求高等特點。為持續培養學生解決問題的能力,提升學生的綜合素質,文章立足于OBE理念,對“模擬電子技術”課程教學改革進行了研究。文章分析了傳統講授型教學模式和OBE理念教學模式的區別,闡述了“模擬電子技術”課程的特點及學生學習的現狀,并從教學目標、教學內容以及考核評價方面提出了基于OBE理念的“模擬電子技術”課程教學改革路徑,旨在完善教學設計,強化實踐應用,綜合考核成果,進而提升“模擬電子技術”課程的教學效果。
關鍵詞:OBE理念;“模擬電子技術”;課程教學改革
中圖分類號:TN710-4;G642 文獻標志碼:A
0 引言
在當前全球高等教育改革的背景下,成果導向教育(Outcome-Based Education,OBE)理念逐漸成為教育領域的核心理念之一。OBE理念注重學生學習成果,通過設定明確的學習目標和期望結果,推動教學內容和評估方式的改革,以確保學生在完成學業后具備實際應用能力和專業素質。隨著工程教育專業認證的推進和國家“雙一流”建設的實施,改革“模擬電子技術”課程教學模式,融入OBE理念,已成為提高教學質量、培養高素質工程人才的必然選擇。在此背景下,文章通過明確的課程目標、豐富的實踐教學內容和科學的考核評價體系,能夠有效提升學生的綜合素質和工程實踐能力,從而更好地適應現代工程技術發展的需求。
1 傳統講授型教學模式和OBE理念教學模式的區別
傳統講授型教學模式是一種以教師為中心的教育方式,即教師在課堂上進行知識傳授,學生通過聽講和記筆記來獲取知識。在此模式下,教學活動主要集中在課堂內,教學過程以理論知識的系統傳授為主,考核方式主要依賴筆試,評估學生的知識掌握程度。相較之下,OBE理念的教學模式以學生為中心,強調教育的成果導向。在此教學模式中,教師須先設定明確的學習成果目標(包括知識、技能和態度等多個維度),隨后基于目標展開教學內容和教學方法的設計,同時須注重評估方式的多樣化,以全面評估學生的實際能力和綜合素質。
由此可見,傳統講授型教學模式在知識傳授方面具有一定優勢,但在培養學生實際應用能力和綜合素質方面存在不足;而OBE理念的教學模式通過設定明確的學習成果目標,強化實踐教學和多元化評估,能夠有效提升學生的綜合素質和職業能力。主要體現在以下幾個方面:(1)教學目標。傳統模式側重知識傳授,OBE模式強調能力和素質的綜合培養。(2)教學過程。傳統模式以教師講授為主,學生被動接受;OBE模式注重學生主動參與和實踐。(3)考核評價。傳統模式主要通過筆試評估知識掌握程度;OBE模式采用多樣化的評估方式,全面考查學生的實際能力和學習成果。(4)教學效果。傳統模式下學生理論知識較為扎實,但實踐能力較弱;OBE模式下學生在理論與實踐的結合方面表現更為出色,具備較強的職業適應能力。
2 “模擬電子技術”課程的特點及學生學習的現狀
2.1 “模擬電子技術”課程的特點
“模擬電子技術”課程是電子信息類專業的重要基礎課程,具有以下幾個顯著特點。
2.1.1 理論性強
“模擬電子技術”課程的理論性強,內容涵蓋了模擬電路的基本原理和設計方法,包括放大器、濾波器、振蕩器等電路的分析與設計,不僅要求學生具備扎實的數學和物理基礎,還須要學生深入理解電路工作原理和特性。
2.1.2 內容豐富
“模擬電子技術”課程內容豐富多樣,涉及大量的電路設計、仿真和實驗操作。課程內容既包括基礎理論的學習,也涵蓋了復雜電路的設計與優化,要求學生掌握多種電路分析和設計工具。
2.1.3 強調實踐
“模擬電子技術”對學生的實踐動手能力要求高,強調通過實驗和項目實踐來驗證理論知識,培養學生的實際應用能力和解決工程問題的能力[1]。
2.2 “模擬電子技術”課程學生學習的現狀
盡管“模擬電子技術”課程內容豐富,教學目標明確,但在實際教學過程中,學生的學習現狀存在一些問題。如一些學生在理論學習中常常感到困難,主要表現在對復雜電路原理的理解不夠深入,難以將抽象的理論知識轉化為具體的電路設計和分析能力。同時,由于課程內容繁多,一些學生容易在學習過程中感到壓力,難以系統地掌握全部知識點。尤其是在實驗和項目實踐環節,學生普遍缺乏足夠的動手能力和實際操作經驗,導致實驗效果不理想,實踐環節與理論學習脫節嚴重。此外,傳統的教學模式以教師講授為主,學生的主動性和參與度較低,缺乏自主學習和創新能力,進一步影響了學習效果。因此,基于OBE理念的“模擬電子技術”課程教學改革顯得尤為必要。
3 基于OBE理念的“模擬電子技術”課程教學改革路徑
3.1 確定課程目標,完善教學設計
基于OBE理念,明確的課程目標是“模擬電子技術”教學改革的核心。課程目標應涵蓋知識、技能和態度3個方面,確保學生在課程結束時能夠掌握核心理論知識,具備相應的實踐能力和積極的學習態度[2]。
3.1.1 知識方面
課程目標應確保學生全面掌握模擬電子技術的基本原理和設計方法:(1)基本電子元器件的特性與應用;(2)常見模擬電路的分析與設計方法;(3)模擬信號處理的基本原理;(4)電路仿真與測試技術。通過系統的理論學習,學生能夠建立扎實的知識基礎,為后續的實踐和創新奠定堅實的理論基礎。
3.1.2 技能方面
課程目標應注重培養學生的實踐動手能力和解決工程實際問題的能力?!澳M電子技術”是一門實踐性很強的課程,學生須要通過大量的實驗和項目實踐驗證理論知識,提升實際操作技能。為此,課程應設計多樣化的實驗項目和實踐環節,引導學生進行電路搭建、調試和故障排除,培養其動手能力和工程實踐能力。此外,課程還應注重培養學生的創新思維和團隊協作能力,通過項目式學習和小組合作,提升學生的綜合應用能力和解決復雜工程問題的能力。
3.1.3 態度方面
課程目標應培養學生積極的學習態度和良好的職業素養?!澳M電子技術”課程涉及大量的理論知識和實踐操作,學生須要具備積極主動的學習態度,能夠自我驅動,不斷探索和創新。為此,課程應通過多種教學手段,激發學生的學習興趣,增強其學習動力。同時,教師應注重培養學生的工程倫理和職業素養,使其在學習和實踐過程中,養成嚴謹認真的工作態度和團隊協作的精神。
3.2 豐富教學內容,強化實踐應用
3.2.1 設置虛擬仿真實驗
為了更好地實現OBE理念下“模擬電子技術”課程的教學目標,豐富教學內容并強化實踐應用是必不可少的環節。虛擬仿真實驗的設置是其中重要的一部分,不僅可以提供一個低成本、高安全性的實驗環境,還能模擬復雜的電路行為,使學生能夠反復練習,直觀地理解抽象的理論知識[3]。如教師可以在“晶體二極管及其應用電路”一章設置虛擬仿真實驗,通過仿真平臺(如Multisim或Proteus)實現。
在設置虛擬仿真實驗時,教師須要先設計具體的實驗任務,包括二極管伏安特性曲線的測試、整流電路的搭建與分析以及穩壓二極管應用電路的模擬。在二極管伏安特性曲線實驗中,學生須要在仿真軟件中搭建測試電路,包括直流電源、電流表和電壓表,連接二極管(如1N4148),通過調節直流電源電壓,從0 V逐步增加到指定電壓(如10 V),學生可以記錄電流表和電壓表的讀數,繪制二極管的伏安特性曲線。此過程中,學生須要注意二極管的正向和反向特性,理解擊穿電壓和導通電壓的概念;在整流電路實驗中,學生需要設計并仿真單相半波整流電路和全波整流電路。學生應在仿真軟件中選擇變壓器、二極管(如1N4007)和負載電阻,搭建整流電路。通過觀察整流電路的輸入輸出波形,學生可以分析整流效果和效率,通過添加濾波電容,觀察輸出波形的平滑效果,理解濾波原理;在穩壓二極管應用電路實驗中,學生則需要設計一個簡單的穩壓電源電路,使用穩壓二極管(如1N4733)。學生應在仿真軟件中連接直流電源、電阻和穩壓二極管,調整輸入電壓并記錄輸出電壓。通過觀察穩壓二極管在不同輸入電壓下的輸出穩定性,學生可以理解穩壓原理和應用。在每個實驗步驟中,學生均須要詳細記錄實驗數據,繪制相應波形和特性曲線,分析實驗結果。通過虛擬仿真實驗,學生不僅能夠熟練使用專業工具和軟件,還能加深對晶體二極管及其應用電路的理解,培養其電路分析和設計能力,為實際實驗操作打下堅實的基礎。
3.2.2 搭建實踐教學平臺
搭建實踐教學平臺也是強化實踐應用的重要舉措。實踐教學平臺可以為學生提供豐富的實踐機會,使其在實際操作中鞏固理論知識,培養綜合應用能力。在此過程中,高??梢耘c企業合作,搭建電子技術創新實踐基地,以此確保學生能夠在企業環境中進行實際操作,了解最新的技術應用和工程實踐[4]。
在實踐基地中,教師可以設計一個綜合性的課程項目,讓學生從需求分析、方案設計、實現到測試,經歷完整的工程實踐過程。以“晶體三極管及其基本放大電路”教學為例,教師可以設置一個“音頻放大器設計與實現”項目。在項目初期,學生須要進行需求分析,確定音頻放大器的增益、帶寬、輸入輸出阻抗等關鍵參數。學生須選擇合適的晶體三極管(如2N2222)作為放大元件,設計電路原理圖,確保各元件參數合理匹配,滿足設計要求。在方案設計階段,學生須使用仿真軟件對設計的放大電路進行仿真分析,驗證其頻率響應、穩定性和線性度。仿真結果滿足要求后,學生開始實際搭建電路。選用合適的電源、電阻、電容等元件,按照電路原理圖焊接和連接各元件,完成放大器電路的實際搭建。在實現階段,學生須進行電路調試,測量各節點電壓、電流,確保電路正常工作,達到設計目標。在測試階段,學生須通過示波器等測試設備測量放大器的輸入輸出波形、頻率響應曲線、總諧波失真等性能參數,評估電路的實際工作效果。通過項目的各個階段,學生不僅能夠掌握晶體三極管的基本放大原理和電路設計方法,還能培養實際操作能力、問題解決能力和團隊協作能力。
3.2.3 加強實踐案例應用
案例分析和實踐項目也是強化實踐應用的重要途徑,能夠引導學生認識到工程實踐中的責任感和職業道德。如在“負反饋放大電路”課程中,教師可以設置具體的實踐案例,幫助學生深入理解負反饋放大電路的原理及其在實際工程中的應用。
教師在課程中,可先設置一個關于音頻放大器設計的綜合案例。學生須要設計一個帶有負反饋的音頻放大器,要求使用不同類型的負反饋電路,如電流串聯負反饋、電壓串聯負反饋、電流并聯負反饋和電壓并聯負反饋。在電流串聯負反饋放大電路的設計和分析中,學生須要選擇合適的三極管和其他元件,設計電路原理圖,計算各個電阻和電容的參數,使用仿真軟件進行電路仿真,觀察負反饋對電流增益和頻率響應的影響。學生可以通過調節反饋電阻,分析反饋深度對電路穩定性和帶寬的影響,從而理解電流串聯負反饋的穩定性和抗干擾能力;對于電壓串聯負反饋放大電路,學生需要設計一個放大電路,通過實驗測量輸入輸出電壓,觀察負反饋對電壓增益和非線性失真的改善效果。在此過程中,學生可以理解電壓串聯負反饋如何通過調節反饋電阻,降低放大電路的輸出阻抗,提高電路的線性度和頻率響應;在電流并聯負反饋和電壓并聯負反饋的實驗中,學生則須分別設計和搭建相關電路,測量和分析不同類型負反饋對放大器輸入阻抗、輸出阻抗及增益的影響。通過實驗,學生能夠直觀理解并聯負反饋如何提高電路的穩定性和頻率響應特性。此外,通過上述實踐項目,學生還可以了解到負反饋在生活中的廣泛應用。例如:在自動控制系統中,溫度控制器、自動增益控制器等都應用了負反饋原理,以實現穩定控制。在整個案例分析和實踐過程中,教師應強調數據記錄的準確性和實驗操作的規范性,培養學生嚴謹認真的工作態度和團隊協作精神。同時,教師應通過分析負反饋在實際工程中的應用,引導學生思考在設計和應用中遵循職業道德,確保工程的安全性和可靠性。
3.3 改革考核方式,綜合考核成果
基于OBE理念的教學改革,不僅要求在教學目標和教學內容上進行創新,更須要在考核方式上進行全面改進,以全面評估學生的學習成果和實際應用能力。在“模擬電子技術”課程中,考核方式可以包括學習檔案、項目設計以及綜合測試等多種形式,通過多維度的考核手段,全面衡量學生的知識掌握情況和實踐能力[5]。
學習檔案是記錄學生知識掌握情況的重要手段。在“模擬電子技術”學習中,學生須要建立和維護一個全面的學習檔案,記錄自己的學習歷程,包括課堂筆記、實驗數據、項目設計的文檔和個人反思。基于檔案,教師可以評估學生學習的資料完整性、記錄規范性和反思深度,進而了解學生對課程內容的深度理解和持續進步。項目設計也是考核學生綜合應用能力的重要形式。如在“音頻放大器設計與實現”的項目中,項目設計的考核應包括設計方案的創新性、實際操作的準確性、項目實施的完整記錄和最終設計成果的性能表現,評分標準應包括設計思路的合理性、實際操作的規范性、團隊協作的表現和最終產品的功能和性能。綜合測試也是考核學生整體知識掌握情況的重要方式?;趯W生在課程中的綜合表現,綜合測試可以包括筆試、口試和操作考試等多種形式。筆試可以考核學生對課程理論知識的掌握程度,口試可以通過問答形式考查學生對關鍵概念的理解和表達能力,操作考試則可以通過實際操作考核學生的實驗動手能力和解決實際問題的能力。
在最終的綜合考核中,教師應根據學生在學習檔案、項目設計和綜合測試中的表現,進行全面評估。綜合考核的最終成績,應通過加權平均的方式,將學習檔案、項目設計和綜合測試的成績進行匯總。合理的分數比例可以是實驗報告學習檔案占30%,項目設計占40%,綜合測試占30%。此種多維度的綜合考核方式,能夠全面評估學生的學習成果,既重視理論知識的掌握,又關注實踐應用能力,符合OBE理念下的教學目標。
4 結語
綜上所述,基于OBE理念的“模擬電子技術”課程教學改革,通過明確的課程目標、豐富的教學內容和多樣化的考核方式,能夠有效提升學生的知識掌握和實踐應用能力。教師通過設置虛擬仿真實驗、搭建實踐教學平臺和加強實踐案例應用,使學生能夠在真實的工程環境中鍛煉自身,培養解決實際問題的能力和創新意識;而教師通過綜合考核方式,可評估學生的理論知識,注重其實際操作能力和綜合素質。未來,教師應進一步優化教學設計和考核方式,持續改進教學方法,將有助于更好地實現課程教學目標,提升學生的綜合素質,為社會培養更多優秀的工程技術人才。
參考文獻
[1]吳瓊,王江明.OBE理念支持下的電子專業課程教學改革:以“模擬電子技術”為例[J].家電維修,2024(4):46-48.
[2]柳成,劉慧宣,陳艷.基于OBE理念的“三結合”任務驅動式《模擬電子技術實驗》課程教學改革探索[J].江西科技師范大學學報,2023(6):122-125.
[3]王守亞,余海軍,孟德碩.基于OBE-CDIO的模擬電子技術課程教學改革研究[J].電腦知識與技術,2023(1):169-171.
[4]王蕾,馬壯,葛超,等.基于OBE的模擬電子技術“專創融合”課程教學改革[J].創新創業理論研究與實踐,2022(15):167-169.
[5]李曉平.基于OBE理念的數字電子技術課程教學改革探索[J].河南農業,2020(27):28-29.
Research on the teaching reform of “Analog Electronics Technology” course based on OBE concept
Abstract: The course of “Analog Electronics Technology” is an important basic course for electronic information majors, with strong theoretical basis, rich course content, and high requirements for practical skills. In order to continuously cultivate students’ problem-solving ability and enhance their comprehensive quality, this article focuses on the OBE concept and conducts research on the teaching reform of the “Analog Electronics Technology” course. This article analyzes the differences between traditional lecture based teaching mode and OBE concept teaching mode, elaborates on the characteristics of “Analog Electronics Technology” course and the current situation of student learning, and proposes a teaching reform path for “Analog Electronics Technology” course based on OBE concept from the aspects of teaching objectives, teaching content, and assessment evaluation. The aim is to improve teaching design, strengthen practical application, comprehensively assess results, and ultimately enhance the teaching effectiveness of “Analog Electronics Technology” course.
Key words: OBE concept; “Analog Electronics Technology”; curriculum and teaching reform