基于OBE理念的電路原理實驗課程教學(xué)改革探討

摘要：為了適應(yīng)新工科建設(shè)，文章在成果導(dǎo)向教育理念下闡述與分析電路原理實驗課程教學(xué)改革，并緊緊圍繞成果導(dǎo)向教育的四個基本問題，從課程目標(biāo)、課程地位、實驗項目內(nèi)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(guān)鍵詞：電路原理；實驗教學(xué)；OBE理念

一、學(xué)情分析

電路原理實驗是本科生的第一門專業(yè)實驗課。在課程中，學(xué)生首次接觸示波器、信號發(fā)生器、萬用表等常用電子儀器，努力養(yǎng)成遵守實驗室規(guī)章制度和嚴謹操作的習(xí)慣，學(xué)習(xí)設(shè)計并驗證基本電路，為后續(xù)電子實踐實驗課程打下良好的基礎(chǔ)。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(xué)生電子儀器相關(guān)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(jié)果驗證原理，但限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度，使得學(xué)生難以積累基本實驗技能經(jīng)驗。

大一學(xué)生剛經(jīng)歷高中枯燥的學(xué)習(xí)，有一定的數(shù)學(xué)知識，學(xué)習(xí)電路定理方面難度不大。可對于傳統(tǒng)實驗課程，不少學(xué)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(shù)據(jù)，不用心去思考課程知識，不嘗試設(shè)計電路來解決問題。如何調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，是這門課教學(xué)的難點。

二、基于OBE理念構(gòu)建電路實驗教學(xué)改革

傳統(tǒng)的教育理念強調(diào)知識體系的系統(tǒng)性和完備性，以教師在課堂上教授知識為主，學(xué)生被動學(xué)習(xí)，評分方式主要是考核學(xué)生掌握知識的水平。OBE教育理念則是以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，全程跟進學(xué)生取得成果情況并持續(xù)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(xué)生取得什么樣的學(xué)習(xí)成果，為什么要取得這樣的學(xué)習(xí)成果，如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果，如何知道學(xué)生已經(jīng)取得這些成果。

（一）想讓學(xué)生取得什么學(xué)習(xí)成果——課程目標(biāo)

電路原理實驗作為電子信息類新生的第一次專業(yè)實驗室活動，不單有鞏固電路原理知識的要求，更有培養(yǎng)學(xué)生使用基本實驗儀器、參與團隊合作、設(shè)計基本電路、撰寫實驗報告等能力的任務(wù)。為了保障學(xué)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(shè)置以下課程目標(biāo)。

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

課程目標(biāo)2（能力目標(biāo)）：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(xué)習(xí)，使學(xué)生具有利用計算機仿真軟件來實現(xiàn)電路輔助設(shè)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(biāo)3（素質(zhì)目標(biāo)）：培養(yǎng)實事求是和認真嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，能分析實驗數(shù)據(jù)、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(shè)計思路、方法、過程與結(jié)果。

（二）為什么要取得這樣的學(xué)習(xí)成果——課程地位

OBE教學(xué)理念遵循逆向設(shè)計原則，首先調(diào)研業(yè)界對畢業(yè)生技能和素質(zhì)的要求，綜合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟工業(yè)發(fā)展和國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，預(yù)先給出專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，再由培養(yǎng)目標(biāo)羅列出學(xué)生的畢業(yè)要求，設(shè)計支持畢業(yè)要求的課程體系，課程體系中任一門課程的教學(xué)目標(biāo)都要對該畢業(yè)要求進行支撐。電路原理實驗作為最基本的專業(yè)實驗課，教學(xué)目的就是讓學(xué)生掌握最基本的常用儀器用法，熟練最基本的電路設(shè)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(yè)實踐課程打下堅實的基礎(chǔ)。表1是電路原理實驗對電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)要求矩陣。

（三）如何幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果——實驗項目內(nèi)容和課程實施

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法是以教師為中心，教師根據(jù)知識體系及教材開展教學(xué)，通過課堂講解、實驗演示來授課。OBE理念認為學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，強調(diào)的是學(xué)生輸出，而不是教師輸入。教師是課堂上的設(shè)計者、組織者和指導(dǎo)者，提供科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)由“教得好”到“學(xué)得好”的轉(zhuǎn)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(yīng)自主學(xué)習(xí)的節(jié)奏，授課過少會影響課程質(zhì)量，實驗項目也不能過多引入綜合設(shè)計型實驗。

教師可放棄使用集成實驗箱，改用面包板、基礎(chǔ)元器件、各類電子儀器來進行實驗教學(xué)，這樣跳出了實驗箱對實驗項目及內(nèi)容的限制。實驗項目可以分為基礎(chǔ)型實驗和綜合設(shè)計型實驗，基礎(chǔ)型實驗占比多數(shù)，重點是學(xué)習(xí)各類元件儀器的使用知識，設(shè)計綜合型實驗占比少數(shù)用來考查學(xué)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(chǔ)元件、各類電子儀器來搭建實驗電路。實驗內(nèi)容增加了Multisim仿真環(huán)節(jié)。計算機輔助軟件是現(xiàn)代工程師必備的技能。平衡基礎(chǔ)實驗和綜合實驗，基礎(chǔ)驗證類為多數(shù)，重點是學(xué)習(xí)各類元件儀器的使用知識，設(shè)計綜合類則用來考查學(xué)生對知識的掌握程度及使用能力。根據(jù)以上分析，海南熱帶海洋學(xué)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(xué)習(xí)的實驗方法，根據(jù)學(xué)生之前的學(xué)習(xí)成績，按照好、中、差混合分組，每大組8～9名學(xué)生，組內(nèi)一起活動。教學(xué)模式采用線上線下混合教學(xué)模式，課程實施分為課前、課中、課后三個階段。

1.課前

教師發(fā)布實驗任務(wù)并提供學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)資源包括儀器使用視頻、仿真學(xué)習(xí)視頻、實驗講義等資料，給出預(yù)習(xí)檢測題目。學(xué)生要完成預(yù)習(xí)測試，合格者方能在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)拿到分數(shù)。設(shè)計類與綜合類的實驗還要求學(xué)生用仿真軟件設(shè)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(luò)的梳理，注重實驗設(shè)備的使用。學(xué)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(dǎo)學(xué)生分組討論，內(nèi)化吸收實驗內(nèi)容，展示仿真電路設(shè)計，討論方案優(yōu)越性。討論結(jié)束后開始實物實驗，教師巡回指導(dǎo)并答疑。實驗完成后，學(xué)生將所記錄數(shù)據(jù)交給教師檢驗，并簡要匯報操作過程。

3.課后

學(xué)生整理仿真電路和實驗電路數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。教師審閱完班上的報告后，可選出優(yōu)秀報告推送給班上學(xué)生學(xué)習(xí)。

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(jié)束后，再安排一次課堂時間以翻轉(zhuǎn)課堂模式進行項目匯報。

（四）如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了哪些成果——課程考核

考核評價方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)具有明顯的導(dǎo)向作用。傳統(tǒng)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(jù)，過于單一，不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，不利于對學(xué)生進行綜合考核。OBE理念強調(diào)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(xué)院構(gòu)建“教師評價+學(xué)生互評+學(xué)生自評”的綜合評價方式，如表3所示。

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

在教育部提出的新工科建設(shè)背景下，地方院校迎來更大的挑戰(zhàn)。教師只有基于科學(xué)的教育理念，持續(xù)改進自己的專業(yè)教育，不斷探索新的教學(xué)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(yè)電路原理實驗課程教學(xué)改革方案，對工科其他專業(yè)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(xué)院2024年度校級教育教學(xué)改革研究項目“基于OBE理念的電路原理實驗課程教學(xué)設(shè)計與實施”，項目編號：Rhyjg2024-12。

（作者單位：海南熱帶海洋學(xué)院）