基于OBE 理念的教學模式及過程性考核模式探索
——以“模擬電子技術”課程為例

馬李剛

（南京曉莊學院，江蘇 南京 210017）

1 傳統講授型教學模式和OBE 理念教學模式的區別

傳統講授型教學在學校教學中廣泛應用,有其獨特的優點,例如有利于發揮教師的教育職責、增強教師的教學效率、易于掌握教學進度等［1］。 傳統的講授型教學也存在一定的弊端,例如:主要以教師為主導,學生被動學習,不利于發揮學生主觀能動性。 傳統講授法面對所有學生同時開展教學,不能很好地兼顧到不同學生的學習能力的差異。 這樣一來,差生就越來越差,惡性循環。 同時,傳統講授型教學思維定式,不能很好地培養學生的實踐和創新能力。

近年來,基于學習產出的教育模式(OBE)被提出,這種教育模式是以學生為中心,充分發揮學生的能動性、創新性,以學習實質性成果為導向的教育理念［2］。這種教育理念符合新工科和工程教育專業認證的要求,是對傳統教學模式的一種改革,也是新工科背景下工程教育改革的主流方向之一。 其中,考核作為教學過程中的一個重要的環節,能有效地了解和考查教學效果,能推動教學水平的提升,推進素質教育,培養學生實踐能力和創新能力［3］。 因此,OBE 理念下的教學模式的改革必然會有相應的考核過程與之相適應,本研究剖析了“模擬電子技術”課程的特點,探索了OBE理念下的教學模式,提出了相應的過程性考核模式,動態掌握學生學習的整個過程。

2 “模擬電子技術”課程的特點及學生學習的現狀

2.1 “模擬電子技術”的特點及所處的地位

“模擬電子技術”是高等學校、高職院校及大專院校工科類專業的必修課和基礎課,其是電子技術基礎的一個重要組成部分,是光電、電子信息等專業在電子技術方面入門性質的基礎課。 后續課程“高頻電子技術”等課程是以該課程為學習基礎的,是該課程的進一步延伸。 學習該課程對這些課程起到重要的支柱作用。 本課程有理論和實驗兩部分組成,兩部分同等重要。 實驗是對理論部分的驗證,理論是對實驗的指導,兩者相輔相成。 學生獲得模擬電子技術方面的基本知識、基本理論、基本分析方法、基本應用和基本技能,為深入學習后續課程和從事有關電子技術方面的實際工作打下堅實基礎［4］。

2.2 模擬電子技術教學及學生學習的現狀

該課程涉及的內容多、范圍廣。 對初學者而言,內容復雜、概念抽象、不易理解。 因此,初學者通常形象地將該課程稱為“魔”電。 班級人數龐大也是一個要重視的問題,教師無法擺脫以課件、板書等機械式講授為主的局面,教學方式枯燥,并且顧及不到所有學生。 學生只是被動地接受知識而沒有真正參與課堂。 考核成績的比重為平時30%,期末考試70%。 該課程目前所面臨教師難教、學生難學的困境。 面對這些困境,很多學校正在推進對傳統教育模式的改革,基于OBE 教學理念對該課程提出了很多新的教學方式,進行了該課程的改革,目的是讓學生真正地做到學以致用。

3 OBE 理念下“模擬電子技術”的教學模式改革

3.1 端正認知，小班教學，全員參加教學過程

對課程的正確認知、好的學習態度可使學習效果事半功倍,有助于學習成果的產出。 自學生進入大學起,學院應該為每位學生指定學業導師,積極引導學生樹立正確的人生觀和價值觀,讓學生從一開始對所在專業有新的認識,了解該專業開設課程的架構,知道學習課程的重要性,改變學生的思維模式。 同時,教學班級應該是標準班級,在教學過程中能兼顧到每位同學,讓所有的同學參與互動的環節［5］。

3.2 知識歸納，注重過程，引導積極自主學習

教師要著重備教材、備學生,梳理重難點,在內容和章節安排上進行改革,分散學習難點。 “模擬電子技術”這門課程主要有四大板塊。

第一板塊為基本知識與基本元器件,這個板塊主要內容涉及半導體的基本知識、二極管、三極管(晶體三極管和場效應三極管)。 具體要求:了解P 型、N 型半導體的區別,內部載流子的特點；了解PN 結的形成過程；掌握PN 的單向導電性、反向擊穿特性；理解二極管主要參數；掌握二極管簡化模型；掌握二極管簡化模型,分析二極管電路的基本方法；理解齊納二極管及其并聯型穩壓電路的工作原理；了解變容二極管、肖特基二極管和光電子器件等其他特殊二極管；掌握三極管(BJT、MOS)的基本結構、類型、工作原理以及輸入和輸出特性曲線,讓同學對“模擬電子技術”的基礎知識有所了解,由易入難。

第二板塊為基本放大電路。 這個板塊主要講解基本的放大電路,先講解晶體管放大電路,類比晶體管放大電路,講解場效應管放大電路。 學生須掌握BJT 放大電路的靜態偏置方法和計算方法；掌握信號的輸入、輸出方式；理解BJT 小信號模型的物理含義和使用條件；掌握用小信號模型分析法分析BJT 放大電路的動態指標；掌握共射、共集電和共基放大電路的性能及特點；掌握復合管的結構特點。 根據晶體管放大電路,在場效應管器件學習的基礎上,老師提前給學生分組自學場效應管放大電路,然后進行翻轉課堂學習。

第三板塊為其他基本放大電路。 這個板塊的主要內容是以基本放大電路為基礎,講解差分放大電路、反饋放大電路、功率放大電路、運算放大電路。

學生需要掌握差分放大電路的基本概念；理解差分式放大電路放大差模信號和抑制共模信號的原理；掌握在雙端輸入、雙端輸出的基礎上,引出差分放大電路的4 種接法以及在每種接法下動態參數的求解辦法；掌握對差分放大電路進行改進,引出具有恒流源的差分放大電路和場效應管放大電路。

對于反饋放大電路,學生需要理解反饋的基本概念與分類；掌握各種反饋類型的判別方法,并能判斷放大電路中的反饋極性和反饋組態；掌握在深度負反饋的基礎上,求解放大電路的放大增益。

學生需要了解功率放大電路的特點和分類,熟練掌握乙類互補對稱功率放大電路的工作原理和指標計算；理解產生交越失真原因及消除的方法；了解甲乙類互補對稱功率放大電路的工作原理；熟練掌握各項指標的求解。

對于運算放大器,學生需要了解運算放大器的兩個工作區域,分別對線性區給出線性運算放大電路；對非線性工作區域,學生需要掌握電壓比較器、遲滯比較器、正弦波產生電路、方波產生電路和鋸齒波產生電路等的工作原理。

器件、放大電路的應用主要內容有濾波電路、穩壓電路、直流穩壓電源、模擬集成電路以及工程應用對應的實際電路,主要考查學生對模擬電子技術的基本知識的掌握和應用,注重理論知識與實際的緊密結合。

對模擬電子技術的知識按照如上幾塊進行分解,學生能漸漸地適應“模擬電子技術”這門課程。 同時,老師上課前應該結合線上資源,引導學生自主學習,這樣才能達到教學效果和教學目標。 考核形式應該注重學習的過程性環節。

3.3 以差分放大電路為例進行課程改革

以差分放大電路為例,歸納知識,教師講課主要從以下幾個方面進行。

(1)課前:教師布置預習任務,線上發布本章基本知識點的學案,同學們通過預習對本章知識有大致了解,上課是在此基礎上進行的。

(2)引出零點漂移:通過晶體管放大電路,引出零點漂移及產生的原因。 其中,溫度的影響是主要原因,因此也叫作溫漂。

(3)克服溫漂的方法:引入直流負反饋、溫度補償等。 在此基礎上,引出另一種克服溫漂的辦法,即差分放大電路,然后引出差分放大電路的組成以及電路對差模信號和共模信號的作用。

(4)求解差分放大電路:引導學生自行分析差分放大電路的靜態工作點。 靜態分析完成后,分析動態。動態分兩種情況:在共模信號作用下,電壓增益的求解；在差模信號的作用下,電壓增益的求解。 從求解的結果對比,差分放大電路是放大差模信號,抑制共模信號的。 因此,差分放大電路也叫作差動放大電路,輸入變動了才能有輸出。 同時,教師講解共模信號被抑制的原因,引出共模抑制比。

(5)實際應用:信號源需要有“接地”點,以避免干擾；負載需要有“接地”點,以安全工作。 因此,差分放大電路有4 種接法。 同學們類比雙端輸入、雙端輸出,分組討論自行求解另外3 種接法下的性能指標,并對比4 種接法的共同點和差別。

(6)引導學生分析提高共模抑制比:從4 種接法中,要想使得共模抑制比越大,就必須增大Re,但是Re太大會影響靜態工作點。 用恒流源來代替Re 電阻。在保證有一個合適的射極電流的同時有一個比較大的電阻,得到具有恒流源的差分放大電路,然后分析電路特性。

(7)在以上基礎上,提出問題:差分放大電路理想情況是左右對稱,若對于實際電路而言,出現不對稱的情況,應該怎么辦？ 怎么對現有的差分放大電路進行改進？ 教師引出在兩個晶體管的射極加凋零電位器,使得放大電路左右對稱。 試著在這種接法的基礎上寫出共模增益和差模增益。

(8)在以上基礎上,進一步提出問題:若信號源很微弱,就希望差分放大電路的輸入電阻趨于無群,應怎么改進差分放大電路？ 同學分組討論,引出場效應管差分放大電路,分析場效應管差分放大電路的4 種接法下對應的共模增益和差模增益。

在這8 個環節中,從理想電路到實際電路,從提出問題到解決問題,吸引學生的注意力,分組討論激發學生的學習興趣。 以學生為中心,以教學效果為導向。

4 OBE 理念下的“模擬電子技術”的考核形式的改革探索

該課程的考核形式大多數高校通常采取平時占30%,期末占70%,忽視學生對該課程的學習過程的考核。 學生期末考試重點突擊復習,也能蒙混過關,但是并不了解和熟練掌握該課程的主要內容。

基于OBE 理念,“模擬電子技術”在教學模式上進行了改革,考核形式也隨之改革。 期末成績不僅僅是由平時作業和期末卷面構成,過程性的學習效果和成果須納入期末總評成績中。 OBE 理念下的“模擬電子技術”的過程性考核項目有以下幾點。

課前預習(5%):借助各類線上學習平臺,以問題的形式提前發布上課內容,上課前完成,上課時提問,給出分數。 旨在培養學生的自學能力和獨立思考的能力,提高教學效益,提高學生的學習興趣。

考勤(5%):課程的出勤應該是貫穿于整個學習過程的,可以通過隨機點名,確保學生全勤參與。

課堂表現與作業(10%):根據上課的內容,設計提問、做題環節,根據學生的回答情況,給予成績。

作業(10%):每章教學完成后,教師針對關鍵題型布置作業。 學生在復習做題的同時,會理解得更加深刻。 教師可以通過課程中心線上發布作業的題目。 學生線上提交作業。 過程性材料可以電子歸檔保存。

分組討論(10%):每組布置與課程緊密相關的主題進行討論,最后以講課的形式反饋,根據討論的結果,給予成績。 設計如下問題:放大電路是怎么對信號進行放大的、怎么判斷反饋的組態、差分放大電路是怎么抑制溫度漂移的、怎么通過小信號模型得到差分放大電路的共模增益和差模增益。

章節測驗(10%):每章進行一次測驗,或者每個板塊進行一次測驗,檢驗同學們對本章知識的掌握程度、學習情況,反饋本章的教學效果,適合調整教學計劃和教學方法。 教師可以通過課程中心線上發布考試題目,學生線上提交考試結果。 過程性材料可以電子歸檔保存。

期末考試(50%):考試范圍依據考試大綱,覆蓋所學知識,可以采用教考分離的辦法實施考核,考察同學們對整體掌握的情況。

5 結語

以OBE 理念為宗旨,勢必要對傳統的教學模式進行改革,才能體現出以學生為中心,以成果為導向。 本文提出了幾點教學改革的措施,并以差分放大電路為例,對其進行了舉例說明,有助于老師教學。 考核是檢驗學習的手段,目的是讓學生學習到更多的知識,并能在實踐中應用。 過程性考核以學生為中心,在整個教學過程中起到監督作用,讓學生全程參與學習,讓學生真正做到學以致用。 最后,在嘗試教學改革的過程中,要時常觀察學生的學習狀態和心理狀態的變化,做到因人施教。