工程專業認證背景下的電子信息類實驗教學改革

［摘 要］ 電子信息類綜合課程設計是電子信息類專業課程教學體系中承上啟下的一個重要實踐環節，是學生知識綜合運用、動手能力和創新能力培養的重要手段。以新工科對人才培養的需求為出發點，旨在探討如何培養學生解決復雜工程問題和創新能力。通過對現有實驗課程教學內容、教學方法及考核方式的深入剖析，提出了以成果導向教育（OBE）理念為指導的電子信息專業綜合課程設計實驗教學的一系列改革措施，以培養學生解決復雜工程問題能力和團隊合作能力，激發學生的探索精神和創新意識。

［關鍵詞］ 工程教育認證；綜合課程設計；OBE；教學改革

［基金項目］ 2021年度教育部產學研實踐條件與實踐基地建設教改項目“專業實驗II中光傳感模塊實驗室建設”（202102153034）；2021年度教育部產學研師資培訓項目“電子信息基礎實驗教學團隊建設與創新能力培養”（202102504004）

［作者簡介］ 饒 嵐（1979—），女，江西撫州人，博士，北京郵電大學電子工程學院講師，主要從事光電子材料、器件與集成技術研究；魏翼飛（1983—），男，寧夏吳忠人，博士，北京郵電大學電子工程學院教授，主要從事無線網絡資源智能優化技術研究；何曉穎（1981—），女，湖北荊州人，博士，北京郵電大學電子工程學院副研究員，主要從事低維半導體光電子器件與集成技術研究。

［中文分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）23-0001-04 ［收稿日期］ 2023-11-23

工程教育認證是實現工程教育國際互認的重要基礎，自2012年發布《工程認證標準》以來，已經成功實現了“形似”到“神似”的轉變，形成了以成果為向導（OBE）的教育理念［1］。為應對新一輪科技革命與產業變革，支撐國家發展戰略的人才培養需求，工程教育改革需持續深化。全面落實以學生為中心、以成果為向導、持續改進的教學理念，成為各大高校在教學體系、教學模式、教學方法和評價體系等方面的研究重點和探索方向［2-5］。“高校教學改到深處是課程”，課程才是人才培養的核心要素，電子信息類綜合設計課程是電子信息類專業課程教學體系中的重要實踐環節，旨在培養學生知識綜合運用、問題解決能力和創新能力。為了適應產業對人才培養的新需求，電子信息類綜合課程設計的改革勢在必行。

本文以新工科對人才培養的需求為出發點，通過對現有實驗課程教學內容、教學方法及考核方式的深入剖析，設計了基于OBE的教學理念半開放實驗教學項目和“教師/學生共同體”教學方法及全流程多維度考核方法。通過對實驗內容、教學方法和考核標準的改革，有助于強化知識綜合運用的能力，重構學生自身知識的關聯，提升學生復雜問題發現和解決能力以及創新能力。

一、目前電子信息綜合課程設計存在的問題

本校電子信息類綜合課程設計設置在大三學期末，此時專業課和專業基礎課的理論部分已基本完成。該課程目標在于強化學生對課程理論和專業知識的理解與掌握。通過實驗項目的設計與實踐，使學生深入理解理論與實踐相結合的過程，充分認識到理論與實踐的相輔相成、互相促進的關系，從而提高學生運用所學電子專業知識解決復雜工程問題能力和創新能力。然而，在過去的實驗課程中，仍存在一些問題。

首先，實驗項目的層次化和個性化程度不足。在過去的綜合課程設計實驗教學中，教師往往給出具有明確設計指標的綜合實驗項目，以提高學生綜合運用電子專業多學科知識解決實際問題的能力。但是由于題目固定，實驗層次化、差異化不明顯，學生自由度不夠，難以實現個性化教學。

其次，在實驗教學方法方面，仍然以教師占主導地位。教師結合實驗講義，給學生全面講解實驗項目功能和技術指標、基本原理及儀器使用等等。學生查找典型電路圖，并根據電路圖進行實驗系統的搭建和測試。這種教學方式將導致學生長期處于被動學習狀態，對于培養學生的主觀能動性和創新能力是不利的。

最后，在實驗考核方面，評估主要依據學生的實驗報告、技術指標達成情況。平時成績主要考慮出勤情況，形成性評價不足，無法全面反映學生的實驗操作和創新能力。

為此，為滿足工程教育專業認證和用人單位對高校人才培養的需求，本文將圍繞OBE教學模式，結合本校教學及實驗條件，對教學內容、教學方法及考核指標進行初步探索研究。

二、綜合課程設計的改革與實踐

綜合課程設計是一門涵蓋多個學科的實驗課程，其改革始終秉持“以學生為中心、以成果為導向，持續改進”的原則，致力于培養學生的解決復雜工程問題的能力和創新意識。本文將圍繞課程主要目標和社會人才需求，對綜合課程設計的教學內容、教學方法以及考核方式進行改革創新。

（一）設計半開放實驗教學項目

在過去的教學中，發現指定項目雖然有助于鞏固知識，但是許多學生是被動地參與項目，這種方式在激發創新思維方面稍顯不足。考慮到學生已掌握了基本專業理論和課程知識，本文提出了一種半開放實驗項目的設計，如圖1所示，實驗項目分為三個層次：基本綜合、提高綜合實驗和創新綜合實驗，以滿足多層次、個性化培養。在項目構建過程中，教師僅提供最基本的功能和核心指標要求，學生可根據興趣自由發揮，提升技術指標或擴展項目功能。項目需求分析由教師和學生共同完成，并確定每組同學實現的項目的具體功能和相應的技術指標要求，從而提升學生的參與度，激發學生的興趣和創新意識。

相較于傳統實驗項目，半開放實驗項目強化了學生在項目設計初期的參與度，從而可有效激發學生的興趣和探索精神。與此同時，半開放實驗教學項目相較于完全開放項目，其在內容方面又有所限制，但為學生提供了一定選擇。在選擇范圍內，學生可以自主設計實驗內容、組織實驗實施計劃，具有一定的靈活性，同時教師也能較好地把握教學內容和掌控教學節奏。

（二）“教師/學生共同體”實驗教學方法

教學實施中，以實際的工程類項目流程為引導，涵蓋包括項目需求分析、方案論證項目等全部工程項目環節，在各個階段通過“教師/學生共同體”來突出“以學生為中心”的設計理念，加強學生與教師、學生與學生之間的互動，激發學生的探索精神和創新精神，培養學生解決復雜工程問題的能力。

從具體實施角度來看，在項目需求、論證階段，教師給出基本綜合實驗項目的指標和功能，學生根據自身特點提出實驗拓展想法，通過教師與學生的充分溝通和交流，共同確定最終實驗項目。然后學生根據最終實驗項目，結合自身的興趣、特點完成自由組合后進行方案設計，并和老師探討方案的可行性。此舉有助于學生快速進入項目角色，提高參與度，同時激發創新熱情。確定設計方案后，學生根據選題完成系統設計、搭建和優化。在系統設計中，教師和學生共同探討學生電路設計的合理性；在系統搭建中，組員分工協作共同搭建系統，在教師的引導下完成問題排查；在系統優化階段，教師僅給出共性問題的解決方案，各小組需根據自身具體問題，提出與之相對應的解決方案，并與教師進行相互交流以期實現系統的優化。在這個過程中“以學生為中心”，學生為主教師為輔，培養學生解決復雜工程問題的能力和團隊協作能力。在最終系統測試答辯階段，教師不僅需要對最終系統的功能和指標進行測試，還需要和學生交流了解學生解決問題的最終方案，并在后續的答辯中，教師引導學生對其他同學的完成情況進行評價，答辯成績由教師和同學共同決定，以培養學生的交流能力、獨立思考能力和評價能力。

總體而言，整個實驗過程以學生為中心，教師主要發揮引導、啟發和評價的作用，實現教學主體的轉變。這種教學方法將傳統的“教—學”灌輸式方法逐步轉變為研討式教學，增強了學生與教師、學生與學生之間的互動，活躍了課堂氣氛，調動了學習的積極性，激發了學生的探索精神，培養了學生的創新意識。

（三）采用全流程多維度考核方法，考核內容知識、能力、素質并重

為能更好地評估學生的學習效果，判斷教學改革是否達到課程的培養目標，需要建立一套合理的考核標準。本文以新工科對人才培養的知識、能力和素養需求為依據，結合課程內容改革，從學生能力培養出發，將形成性考核與終結考核結合，將小組評價與個人評價結合，將教師評價與學生評價結合，設計了全流程多維度的考核標準，如圖2所示。

在整個實驗項目過程中，教師的考查側重有所不同。授課教師分析學情，評判綜合課程中學生的選題，通過選題評判后進行設計答辯、問題排查及系統優化。結合學生對實驗及其結果的總結分析與思考，進行實驗成績評定；并結合基于考勤和課堂表現的平時分，對學生的綜合能力進行評價。選題評價反映了學生對專業相關基礎課程和專業課程的掌握程度及理解深度，同時體現了創新能力；任務書評價則反映學生的邏輯能力、問題分析能力及對知識的熟悉程度；實驗答辯則分析學生的臨場應變能力、實驗掌握程度，判斷學生是否獨立完成實驗，體現學生的獨立學習和實踐能力，同時反映學生的道德素質和品格；實驗報告則展示了學生的總結歸納能力以及對問題的分析和思考能力；平時分則反映學生的個人德育素質。整個考核方法全方位、立體地評價學生的知識、能力和素養，能更客觀地反映學生的綜合素質，同時確保評價的公正性。

三、課程實驗教學改革成效分析

本次教學改革，根據學生的興趣和發展需求，設計了具有一定挑戰性和創新性的半開放實驗教學內容引導學生主動探索和解決問題，從而有效地解決了傳統實驗教學中，綜合課程設計的實驗項目以綜合實驗為主，實驗層次不夠豐富的問題。探索了“教師/學生共同體”實驗教學方法，從傳統的“教授和指導”轉變為“研討和引導”。在項目任務的驅動下，通過教師和學生的研討不斷推進項目的進行，在不斷地嘗試和探索中，加強學生對知識的理解和關聯；同時鼓勵學生之間互相交流，實現“教學相長”，從而有效地解決了原來實驗中學生主觀能動性不足的問題。構建了與項目內容相適應的全過程、多維度的課程考核體系，這種考核方法能全方位、立體地對學生的知識、能力和素質進行考核評價，更客觀地反映學生的綜合素質，同時也能確保評價的公正性，從而有效地解決了傳統的、以達到的技術指標為最終實驗目的的單一考核標準問題。

結語

本文從工程教育認證出發，以培養新工科人才所需綜合素質為目標，結合本校課程特色，針對當前綜合課程設計存在的問題，根據學生的興趣和發展需求，提出了基于OBE的電子信息專業綜合課程設計教學模式改革，包括設計了具有一定挑戰性和創新性的半開放實驗教學內容、探索了“教師/學生共同體”實驗教學方法、構建了與項目內容相適應的全過程多維度的課程考核體系，以提升學生復雜問題發現和解決能力以及創新能力。同時還兼顧工程素養、團隊合作精神的培養。本次改革根據學生個體差異，探索了多層次、差異化的人才培養的教學方法，可為我國培養更多具備綜合素質的工程人才提供參考。

參考文獻

［1］李志義，趙衛兵.我國工程教育認證的最新進展［J］.高等工程教育研究，2021（5）：39-43.

［2］王連明，陳菊芳，黃繼鵬，等.電子信息類專業實驗課程體系改革與實踐［J］.實驗室研究與探索，2018，37（3）：147-149.

［3］高守鋒，尚妍，金鑫，等.階梯式項目驅動的工程實踐教學改革與探討［J］.實驗室研究與探索，2023，42（5）：179-182+203.

［4］馮學玲，姚鴻泰，張蓉，等.項目驅動的電力電子實驗教學研究與探索［J］.實驗室研究與探索，2023，42（6）：164-168+173.

［5］李孟倩，汪金花，韓秀麗.基于OBE理念的PBL教學法多元化考核方法探索：以“遙感原理與應用”課程為例［J］.黑龍江教育（理論與實踐），2023（8）：1-5.

Teaching Reform of Electronic Information Experiment under the Background of Engineering Education Accreditation： A Case Study of Comprehensive Course Design

RAO Lan， WEI Yi-fei， HE Xiao-ying

（School of Electronic Engineering， Beijing University of Posts and Telecommunications， Beijing 100876， China）

Abstract： The comprehensive design course of electronic information plays a pivotal role in the teaching system of electronic information professional courses. It serves as an essential means to foster students’ comprehensive knowledge application， practical skills， and innovative capabilities. In light of the talent cultivation needs in the emerging engineering education， this article aims to investigate how to enhance students’ abilities to tackle complex engineering and foster their innovative skills. By in-depth analysing the existing experimental course content， teaching methods， and assessment strategies， a set of reform measures for the comprehensive design experiment teaching of electronic information major under the guidance of outcome-based education （OBE） concept is proposed. These measures aim to cultivate students’ complex engineering problem-solving skills， team collaboration abilities， and inspire their spirit of exploration and innovation.

Key words： Engineering Education Accreditation; Comprehensive Course Design; OBE; teaching reform