基于OBE理念的電子信息類課程改革與實(shí)踐

陶丹　胡健　黃琳琳　陳后金

摘要：OBE理念作為一種對(duì)傳統(tǒng)教育模式的革新，在提高教學(xué)質(zhì)量、檢驗(yàn)教學(xué)效果和培養(yǎng)合格人才等方面具有重要意義。本文以電子信息類基礎(chǔ)課“信號(hào)與系統(tǒng)”為例，對(duì)基于OBE理念課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)考核、達(dá)成度評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的改革與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：工程教育；OBE；信號(hào)與系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）30-0081-02

一、引言

成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，OBE）是一種基于成果或產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育模式[1]。美國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)全面接受了OBE理念，并將其貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終。2013年6月，我國(guó)被接納為《華盛頓協(xié)議》簽約成員。因此，用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)工程教育改革，具有現(xiàn)實(shí)意義[2]。“信號(hào)與系統(tǒng)”課程是電子信息類專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要介紹信號(hào)與系統(tǒng)的基本原理和基本分析方法。該課程具有知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、兼顧實(shí)用性等突出特點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式仍存在不足，例如成果導(dǎo)向不足、課程體系與指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不夠等，直接影響到教學(xué)質(zhì)量與人才培養(yǎng)質(zhì)量。本文以電子信息類基礎(chǔ)課“信號(hào)與系統(tǒng)”為例，在課程建設(shè)和課程教學(xué)中開(kāi)展OBE理念的改革與實(shí)踐。

二、課程改革與實(shí)踐

1.細(xì)化課程目標(biāo)。OBE中“定義學(xué)習(xí)產(chǎn)出”強(qiáng)調(diào)“我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么”。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，細(xì)化本課程目標(biāo)如下：（1）掌握利用數(shù)學(xué)的方法將信號(hào)從不同角度進(jìn)行表示；根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)建立描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并從不同域?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行描述；理解信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)域、頻域和復(fù)頻域的特點(diǎn)及適用情況，從而根據(jù)具體問(wèn)題選擇合適的域進(jìn)行分析。（2）掌握運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理及電路基本原理，對(duì)通信、自動(dòng)化、信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的工程問(wèn)題進(jìn)行建模，并能夠從時(shí)域、頻域或復(fù)頻域進(jìn)行分析，獲得有效結(jié)論。（3）掌握信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域、頻域和復(fù)頻域方法，及其在通信、自動(dòng)化、信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用，能夠查閱文獻(xiàn)，對(duì)傅里葉分析在工程應(yīng)用的局限性進(jìn)行分析。

課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。基于OBE理念，根據(jù)“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”類型，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)“為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果”。根據(jù)“信號(hào)表示、系統(tǒng)描述”的課程內(nèi)涵，剖析了課程的教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，優(yōu)化了課程內(nèi)容。結(jié)合多年來(lái)的教研和科研，以全新的視角詮釋了信號(hào)的卷積、信號(hào)的變換、信號(hào)的抽樣等內(nèi)容。如信號(hào)的卷積不只是計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)的工具，更體現(xiàn)出輸入、輸出與系統(tǒng)之間的內(nèi)在機(jī)理。修正了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外同類教材中普遍存在的關(guān)于“抽樣定理”的表述和結(jié)論，從時(shí)域與頻域、離散化與周期化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系揭示了信號(hào)時(shí)域抽樣定理的本質(zhì)內(nèi)容。增加了信號(hào)與系統(tǒng)在信號(hào)處理、通信系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，突出了信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)域分析和變換域分析的物理概念和工程概念，強(qiáng)調(diào)了將工程問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)、物理問(wèn)題，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行描述。

3.豐富教學(xué)方法。使用多樣化的教學(xué)方法“實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，強(qiáng)調(diào)“如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果”。將課內(nèi)外教學(xué)有機(jī)結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極地參與到教學(xué)過(guò)程。在課堂講授中，從宏觀上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的總體把握；從微觀上啟發(fā)學(xué)生能夠從數(shù)學(xué)概念、物理概念及工程概念去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。將研究成果和前沿技術(shù)帶入課堂，轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)案例。以案例為載體，使學(xué)生掌握信號(hào)與系統(tǒng)基本理論在相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生科研興趣。以實(shí)際問(wèn)題為載體，以小組為單位，對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)域分析、頻域分析和復(fù)頻域分析的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行專題實(shí)驗(yàn)和研討，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及理論與實(shí)際相結(jié)合的能力。在研究性學(xué)習(xí)交流中，以PPT等形式展示本小組的研究成果，同學(xué)可以提問(wèn)，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，既鍛煉學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力，又促進(jìn)學(xué)生之間交流。課程組每學(xué)期在中國(guó)大學(xué)MOOC開(kāi)設(shè)國(guó)家級(jí)教學(xué)名師陳后金教授主講的信號(hào)與系統(tǒng)課程，學(xué)生可以利用MOOC預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，通過(guò)MOOC平臺(tái)開(kāi)展學(xué)習(xí)交流、問(wèn)題討論，課程組教師在線答疑。

4.完善教學(xué)考核。課程考核采用多元和梯次的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，各考核環(huán)節(jié)所占分值及評(píng)價(jià)細(xì)則參見(jiàn)表2所示。

5.達(dá)成度評(píng)價(jià)。“評(píng)估學(xué)習(xí)產(chǎn)出”是OBE模式中的環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)“如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果”，以檢驗(yàn)學(xué)生是否達(dá)到了應(yīng)具備的畢業(yè)要求。就課程達(dá)成度評(píng)價(jià)而言，指課程針對(duì)畢業(yè)要求相應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)提出的教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)由作業(yè)、仿真實(shí)驗(yàn)、期中/期末考試按照一定比例組成。具體做法如下：抽取一個(gè)教學(xué)班的課程成績(jī)作為樣本，先計(jì)算樣本中支撐某分項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)的所有學(xué)生平均得分與試題總分之比；再根據(jù)課程大綱中確定的對(duì)畢業(yè)要求中指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的權(quán)重確定該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的評(píng)價(jià)值；最終，形成課程的達(dá)成度自評(píng)結(jié)果。課程教師根據(jù)達(dá)成度自評(píng)結(jié)果和專業(yè)評(píng)價(jià)組的建議，在下一輪教學(xué)中的授課內(nèi)容、教學(xué)方式和考核環(huán)節(jié)等方面實(shí)施相應(yīng)的改進(jìn)措施，以加強(qiáng)學(xué)生較弱方面能力的培養(yǎng)和提高。

三、結(jié)論

本文基于OBE理念，針對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”的課程建設(shè)和課程教學(xué)的諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行改革與實(shí)踐，為進(jìn)一步發(fā)揮OBE理念在課程建設(shè)和課程教學(xué)中的指導(dǎo)性地位奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧佩華，胡文龍，林鵬，包能勝，陸小華，熊光晶，陳嚴(yán).基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式一汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.

[2]李志義.解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[J].中國(guó)高等教育，2014，（17）：7-10.