基于OBE理念的電路原理實驗課程教學改革探討

摘要：為了適應新工科建設，文章在成果導向教育理念下闡述與分析電路原理實驗課程教學改革，并緊緊圍繞成果導向教育的四個基本問題，從課程目標、課程地位、實驗項目內容和課程實施、課程考核四個方面對電路原理實驗進行分析，提出一套教育改革方案，以期對工科實驗課程改革具有參考意義。

關鍵詞：電路原理；實驗教學；OBE理念

一、學情分析

電路原理實驗是本科生的第一門專業實驗課。在課程中，學生首次接觸示波器、信號發生器、萬用表等常用電子儀器，努力養成遵守實驗室規章制度和嚴謹操作的習慣，學習設計并驗證基本電路，為后續電子實踐實驗課程打下良好的基礎。但原有的實驗課程是理論課程的附庸，教師上課時往往忽視教授學生電子儀器相關知識，采用操作簡單的集成實驗箱進行實驗。實驗箱實驗易出結果驗證原理，但限制了學生學習的深度和廣度，使得學生難以積累基本實驗技能經驗。

大一學生剛經歷高中枯燥的學習，有一定的數學知識，學習電路定理方面難度不大。可對于傳統實驗課程，不少學生在課堂上照葫蘆畫瓢地操作實驗箱，記錄著一成不變的數據，不用心去思考課程知識，不嘗試設計電路來解決問題。如何調動學生的積極性和主動性，是這門課教學的難點。

二、基于OBE理念構建電路實驗教學改革

傳統的教育理念強調知識體系的系統性和完備性，以教師在課堂上教授知識為主，學生被動學習，評分方式主要是考核學生掌握知識的水平。OBE教育理念則是以學習成果為導向，以學生為中心，全程跟進學生取得成果情況并持續改進。在OBE理念實施過程中，教師要緊緊圍繞這四個問題展開：想讓學生取得什么樣的學習成果，為什么要取得這樣的學習成果，如何有效地幫助學生取得這些學習成果，如何知道學生已經取得這些成果。

（一）想讓學生取得什么學習成果——課程目標

電路原理實驗作為電子信息類新生的第一次專業實驗室活動，不單有鞏固電路原理知識的要求，更有培養學生使用基本實驗儀器、參與團隊合作、設計基本電路、撰寫實驗報告等能力的任務。為了保障學生獲得以上成果，電路原理實驗最好獨立成課，保證一定課時。教師可以設置以下課程目標。

課程目標1（知識目標）：對一般電路的基本定理、直流穩壓電路、一階動態電路、正弦穩態電路有進一步的認識，可以利用所學知識分析簡單電路。

課程目標2（能力目標）：掌握常用的儀器儀表的使用方法，可正確進行交直流電壓、電流、電阻、電容的測量。通過電路仿真軟件Multisim的學習，使學生具有利用計算機仿真軟件來實現電路輔助設計和分析的基本能力。能夠按電路圖在面包板上正確地連接電路，具有一定的查找和分析故障的能力。

課程目標3（素質目標）：培養實事求是和認真嚴謹的科學作風，能分析實驗數據、繪制曲線并撰寫合格的實驗報告，能以口頭方式完整敘述自己的設計思路、方法、過程與結果。

（二）為什么要取得這樣的學習成果——課程地位

OBE教學理念遵循逆向設計原則，首先調研業界對畢業生技能和素質的要求，綜合當地的經濟工業發展和國家產業規劃，預先給出專業的培養目標，再由培養目標羅列出學生的畢業要求，設計支持畢業要求的課程體系，課程體系中任一門課程的教學目標都要對該畢業要求進行支撐。電路原理實驗作為最基本的專業實驗課，教學目的就是讓學生掌握最基本的常用儀器用法，熟練最基本的電路設計，會用面包板搭建電路，了解多人合作與分工，為以后各類專業實踐課程打下堅實的基礎。表1是電路原理實驗對電子信息科學與技術專業的畢業要求矩陣。

（三）如何幫助學生取得這些學習成果——實驗項目內容和課程實施

傳統的實驗教學方法是以教師為中心，教師根據知識體系及教材開展教學，通過課堂講解、實驗演示來授課。OBE理念認為學生才是學習的主體，強調的是學生輸出，而不是教師輸入。教師是課堂上的設計者、組織者和指導者，提供科學的學習方法，引導、鼓勵學生主動參與學習、合作學習，從而實現由“教得好”到“學得好”的轉變。在實施過程中，教師需考慮電路原理實驗面向的是大一本科生，尚未適應自主學習的節奏，授課過少會影響課程質量，實驗項目也不能過多引入綜合設計型實驗。

教師可放棄使用集成實驗箱，改用面包板、基礎元器件、各類電子儀器來進行實驗教學，這樣跳出了實驗箱對實驗項目及內容的限制。實驗項目可以分為基礎型實驗和綜合設計型實驗，基礎型實驗占比多數，重點是學習各類元件儀器的使用知識，設計綜合型實驗占比少數用來考查學生對知識的掌握程度和使用能力。實驗項目放棄了使用實驗箱，改用面包板、基礎元件、各類電子儀器來搭建實驗電路。實驗內容增加了Multisim仿真環節。計算機輔助軟件是現代工程師必備的技能。平衡基礎實驗和綜合實驗，基礎驗證類為多數，重點是學習各類元件儀器的使用知識，設計綜合類則用來考查學生對知識的掌握程度及使用能力。根據以上分析，海南熱帶海洋學院制訂了課程的必修實驗項目，共22課時，7個實驗，如表2所示。

在實施過程中，筆者采用分組學習的實驗方法，根據學生之前的學習成績，按照好、中、差混合分組，每大組8～9名學生，組內一起活動。教學模式采用線上線下混合教學模式，課程實施分為課前、課中、課后三個階段。

1.課前

教師發布實驗任務并提供學習資源，學習資源包括儀器使用視頻、仿真學習視頻、實驗講義等資料，給出預習檢測題目。學生要完成預習測試，合格者方能在預習環節拿到分數。設計類與綜合類的實驗還要求學生用仿真軟件設計出實驗電路圖。

2.課中

課堂前25分鐘，教師要完成理論授課，講解注重整體實驗脈絡的梳理，注重實驗設備的使用。學生認真思考，建立對本次實驗框架的清晰認識。在理論授課后，教師引導學生分組討論，內化吸收實驗內容，展示仿真電路設計，討論方案優越性。討論結束后開始實物實驗，教師巡回指導并答疑。實驗完成后，學生將所記錄數據交給教師檢驗，并簡要匯報操作過程。

3.課后

學生整理仿真電路和實驗電路數據，撰寫實驗報告。教師審閱完班上的報告后，可選出優秀報告推送給班上學生學習。

課程后期將開始綜合性實驗，綜合實驗要求以團隊形式進行，此時一大組再分為2～3小組進行實驗。實驗結束后，再安排一次課堂時間以翻轉課堂模式進行項目匯報。

（四）如何知道學生已經取得了哪些成果——課程考核

考核評價方式對學生的學習具有明顯的導向作用。傳統的實驗課程考核是以教師作為唯一評價者，以實驗操作和實驗報告作為依據，過于單一，不能充分調動學生的積極性，不利于對學生進行綜合考核。OBE理念強調要加強過程性考核，建立多元的評價體系。對此，海南熱帶海洋學院構建“教師評價+學生互評+學生自評”的綜合評價方式，如表3所示。

每個實驗，學生和教師都要按照表3進行評價。基礎驗證實驗考核以課前預習、實驗操作和書面報告為主，評價權重偏重于教師。綜合性實驗考核以項目匯報為主，權重偏重于同學互評。在綜合性實驗學生匯報時，教師可對自評較高的學生進行針對性的提問，活躍課堂氣氛。教師鼓勵學生參與評價，不僅能調動學生參與實驗的積極性，還保證了學生全程參與課堂，體現了學生的主動性。

在教育部提出的新工科建設背景下，地方院校迎來更大的挑戰。教師只有基于科學的教育理念，持續改進自己的專業教育，不斷探索新的教學方案，才能培育出不被社會淘汰、符合需求的工程人才。本文基于OBE理念，探討了電子信息類專業電路原理實驗課程教學改革方案，對工科其他專業課程也具有一定的參考作用。

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基金項目：海南熱帶海洋學院2024年度校級教育教學改革研究項目“基于OBE理念的電路原理實驗課程教學設計與實施”，項目編號：Rhyjg2024-12。

（作者單位：海南熱帶海洋學院）