基于OBE模式的《數字電路》課程教學改革研究

孫琦 徐錦麗

摘要：在工程教育認證背景下，為了能夠有效地提高學生自主學習能力、創新能力和工程實踐能力，培養高級應用型人才。該文以產出為導向，分別從教學目標、教學方法、教學手段、考核標準以及持續改進幾個方面對《數字電路》課程教學改革進行研究。

關鍵詞：OBE;數字電路;教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）35-0170-02

1 背景

《數字電路》是電子信息工程專業的基礎課和必修課，全面介紹組合電路和時序電路的分析與設計方法、基本脈沖電路的一般分析方法、D/A和A/D轉換器的基本原理和主要技術指標。通過本課程，培養學生分析和設計數字電路系統的能力。本課程理論體系嚴密，邏輯性強，有著廣闊的工程應用背景，對培養學生的辯證思維能力，樹立理論聯系實際的科學觀點，以及提高學生分析問題和解決問題的能力都有著重要作用。

我校以航空宇航為特色，學校致力于培養高級應用型人才，以教學質量為生命線。在工程教育認證背景下，以電子信息工程專業的學生為實施對象，將OBE教學模式引入到《數字電路》課程教學中，具有很強的現實意義。以學生為中心設計教學內容，重視對全體學生學習成效的評價，以學生學習效果為導向制定教學目標和考核方式，持續教學改進，能夠有效地提高學生自主學習能力、創新能力和工程實踐能力。

2 0BE模式

成果導向教育（Outcome-based education，OBE）是一種基于學習成果的先進教育理念，又稱能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育。于1981年由Spady等人提出后，很快得到了人們的重視與認可，并已成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念。2013年6月，我國被接納為《華盛頓協議》簽約成員。工程教育專業認證的核心理念是：以學生為中心、以產出為導向、持續改進。這些理念對于引導高校教學改革，提高工程教育人才培養質量，具有現實意義。

在工程教育認證背景下，提升授課質量，改善學生學習效率，并使課程充分滿足企業用人需要，提供工程所需要的多樣且獨特的人才。作為電子信息工程專業重要的專業基礎課，《數字電路》課程的教學改革勢在必行！

3 改進課程教學目標

根據我校電子信息工程專業的畢業要求和培養目標，參照《數字電路》課程的教學大綱，對《數字電路》課程的教學目標改進如下：知道數制和碼制的概念、邏輯代數的基本知識，知道基本門電路的組成并理解其工作原理，知道觸發器的組成并理解其工作原理，知道存儲器的組成并理解其工作原理;能夠根據數制概念和邏輯代數的基本知識，進行常用不同進制數的轉換和邏輯函數化簡;能夠應用相關知識與方法，對組合和時序邏輯電路進行分析和設計;能夠根據555定時器的特性及功能，對其構成的波形產生和整形電路進行分析和設計;能夠分析和應用常用D/A和A/D轉換電路芯片;不考慮非技術因素的影響，能夠結合性能要求提出數字電路設計的指標或方案，并能通過文獻研究尋求工程數字電路的解決方案及其可替代方案。

4 改進課程教學方法

以往有學生反映某些課程內容比較枯燥，激發不出學習興趣。例如第6章中時序電路的分析，部分學生反映學過這部分內容后會按照給定的步驟進行時序電路的分析，至于為什么要對時序電路分析，為什么要遵循這樣的步驟，部分學生一知半解。針對學生反映的問題，在講解這部分內容時，首先提出問題讓學生思考。時序電路分析的本質問題是什么？是什么導致電路狀態發生改變？電路的狀態如何改變？電路的對外輸出是什么規律？學生帶著這些問題進行思考，明確驅動方程導致電路狀態發生改變，電路狀態依據次態方程發生改變，電路依據輸出方程產生對外輸出。這三個問題搞清楚了，畫出電路的狀態轉換表、狀態轉換圖或時序圖，就能確定出時序電路的邏輯功能，從而明確了時序電路分析的本質問題。

例如講授555定時器相關電路的分析和設計時，要求學生課前做好預習，查閱相關資料，了解555定時器相關電路在實際生活中的應用及工程實例，課堂上要求學生以4～5人為一組，對所了解的內容進行互相討論，觀察學生的課堂表現，活躍了課堂氣氛，提高了教學效果。

5 改進課程教學手段

為了提高學習效率，培養學生主動學習的習慣，充分利用多媒體教學，引入雨課堂改進授課方式，激發學生的學習興趣。雨課堂全部功能基于PPT和微信，操作便捷，極大地方便師生的使用，將課前一課上一課后的每一個環節都賦予全新的體驗，師生實時互動。

利用雨課堂，在課前布置預習。例如在講解中規模集成模塊這些重點和難點問題時，制作預習課件，要求學生了解：寄存器和存儲器的區別有哪些？寄存器在實際中有哪些應用？把預習課件向學生手機端推送，靈活地開展翻轉課堂，提高學生自主學習積極性。

使用雨課堂授課時，進行限時小測驗。例如講授常用數制轉換時，設置測驗題：數碼1010，若分別用來表示二進制數、八進制數和十六進制數，其對應的十進制數是多少？第一時間掌握學生學習情況，從而使學生注意力大大提高。另外，使用雨課堂為學生布置課后作業。

6 改進課程考核標準

為了改變部分學生期末突擊復習以應付考試的現象，提高學生平時學習的積極性，對課程的考核標準進行改進。學生課程總評成績包括平時考核和期末考試兩部分，平時考核占課程總評成績的30%，期末考試占課程總評成績的70%。平時考核包括作業、課堂測驗和課內項目等。作業主要考核學生平時的學習態度、以及對課堂知識點的掌握程度。課堂測驗主要考核學生對知識點的理解和掌握程度。課內項目要求學生自行組隊，針對實際工程問題抽象出的給定設計項目。

例如設置知識競賽24秒計時器的課內項目，提出一系列問題讓學生思考：如何具有顯示24秒的計時功能？如何設置外部操作開關？計時器部分如何實現24秒遞減的功能？計時器遞減計時到零時，如何使數碼顯示器不滅燈并且發出光電報警信號。帶著上述問題學生們自行組隊，3人一組，通過查閱資料進行方案分析和論證、制定方案、進行各個模塊電路設計、通過虛擬仿真軟件進行仿真調試，從而驗證所設計的電路，最后撰寫設計報告并進行答辯。

課內項目使理論教學與實際應用有機地結合起來，有效地提高了學生分析和解決實際問題的能力，充分挖掘學生的創造潛能，同時也有利于培養學生之間的團結互助精神和團隊意識。

7 持續改進

對本學年本專業學生的總評成績進行評價分析，本課程共支撐3個指標點，相應畢業要求達成評價值均大于0.65，均為達成。說明學生運用數字電路的相關知識對電子信息領域相關問題進行抽象、描述、建模，基于數字電路的基本原理正確表述電子信息領域相關工程問題的解決方案，能夠利用數字電路的相關知識確定電子信息系統或功能模塊的設計方案，并能夠在設計中體現創新意識。說明學生能夠靈活運用所學的數字電路知識解決電子信息領域中相關的工程問題，對數字電路的相關知識掌握較好，具有自主學習的能力和創新能力。

在今后的教學過程中，要對教學過程進行更為嚴格、規范的管理。結合工程實際，增加實際應用范例，加深學生對中規模集成模塊功能的理解，注重應用能力的培養。進一步加強與學生溝通，關注學生的課程知識掌握情況，促進學生對所學知識的深入理解，對于學習問題較多的學生要進行重點關注。了解學生的反饋信息，關注科技發展以及企業需求，及時調整課程的教學目標、教學方法、教學手段以及考核標準，持續進行教學改進。

8 結束語

在《數字電路》課程的教學過程要始終把學生作為主體，充分考慮科學技術的發展和企業用人需要，調動學生學習的主動性和積極性，提升工程教育授課質量。在今后的教學過程中，要善于發現問題，積極探索各種方法，使《數字電路》課程的教學更具特色，致力于培養有良好發展能力的工程技術人才。

參考文獻：

[1]曹建平.基于OBE理念的電力拖動自動控制系統實驗教學改革探索[J].中國教育技術裝備，2018（6）：113-114，117.

[2]吳文劍，蘭善紅，范洪波.基于OBE理念的《材料工程設計基礎》教學改革與探討[J].東莞理工學院學報，2017，24（5）：107-109.

[3]劉戀，郭立強.OBE理論視角下高校電工實訓課程教學改革與實踐[J].吉林省教育學院學報，2017，33（7）：72-74.

【通聯編輯：謝媛媛】

收稿日期：2019-10-19

作者簡介：孫琦（1980-），女，黑龍江肇東人，講師，博士，從事語音信號處理研究;徐錦麗（1973-），女，遼寧葫蘆島人，講師，碩士，從事自動控制理論研究。