基于OBE理念的模擬電子技術(shù)理論課與實(shí)驗(yàn)課深度融合的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

李丹丹

摘要 模擬電子技術(shù)是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，目前圍繞該課程設(shè)置有理論課、實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)三部分，但是三門(mén)課程獨(dú)立設(shè)置，課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度不高，學(xué)生對(duì)3門(mén)課程的內(nèi)容不能融會(huì)貫通，不利于培養(yǎng)學(xué)生建立“系統(tǒng)觀念、工程觀念”，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。文章探討了基于OBE理念的模擬電子技術(shù)理論課與實(shí)驗(yàn)課深度融合的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)，在理論課中講實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)課中講理論，以畢業(yè)目標(biāo)為導(dǎo)向，建立一套項(xiàng)目式教學(xué)方案，讓學(xué)生在“學(xué)中干，干中學(xué)”，讓學(xué)生進(jìn)入知識(shí)與技能不斷迭代的學(xué)習(xí)模式。

關(guān)鍵詞 理論與實(shí)驗(yàn)分離；OBE；項(xiàng)目式；知識(shí)與技能迭代；BOPPPS

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.029

當(dāng)前，國(guó)家推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)施“一帶一路”倡議，“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對(duì)工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新。高等工程教育在我國(guó)高等教育中占有重要的地位，深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強(qiáng)國(guó)，對(duì)服務(wù)和支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)意義重大。模擬電子技術(shù)作為信息化時(shí)代背景下工科學(xué)生入門(mén)電子技術(shù)的基礎(chǔ)課程，很大程度上影響著未來(lái)進(jìn)入電子技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人才的數(shù)量與質(zhì)量，能不能在這門(mén)課中使更多的學(xué)生愛(ài)上電子技術(shù)，讓更多的學(xué)生愿意在電子技術(shù)領(lǐng)域深入學(xué)習(xí)是該門(mén)課程的歷史使命，因此該課程承擔(dān)著為國(guó)家培養(yǎng)創(chuàng)新人才、工程實(shí)踐型人才、大國(guó)工匠等人才的紐帶作用。

1教學(xué)中存在的問(wèn)題

模擬電子技術(shù)是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生進(jìn)入電子技術(shù)、測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域的入門(mén)課，該課程既有自己的理論體系，又具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，是理論與實(shí)踐深度融合的一門(mén)課程，是培養(yǎng)該專業(yè)學(xué)生工程思維的入門(mén)課程，目前圍繞該課程設(shè)置有理論課、實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)三部分，但是三門(mén)課程先后獨(dú)立開(kāi)課，任課教師也是分散設(shè)置，課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度不高，不利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)體系的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，也不便于學(xué)生及時(shí)把所學(xué)的理論應(yīng)用于實(shí)踐，更不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為適應(yīng)國(guó)家“新工科”人才培養(yǎng)的需求，適應(yīng)國(guó)家新經(jīng)濟(jì)對(duì)本科人才的需求，以國(guó)家人才需求為導(dǎo)向，本文探討了基于成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，簡(jiǎn)稱OBE，亦稱能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育）理念的模擬電子技術(shù)理論課與實(shí)驗(yàn)課深度融合的教學(xué)改革方案，順應(yīng)時(shí)代需求，可以很好地解決目前該課程中存在的理論與實(shí)踐脫鉤的問(wèn)題，該教學(xué)模式可以實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)際的深度融合，引導(dǎo)學(xué)生在“干中學(xué)”，在“學(xué)中干”。

2基于OBE理念的模擬電子技術(shù)理論課與實(shí)驗(yàn)課深度融合的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 OBE理念在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用分析

基于OBE理念需要回答的四個(gè)問(wèn)題，結(jié)合模擬電子技術(shù)本身的課程性質(zhì)做以下應(yīng)用分析：

我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是——熟練掌握電子技術(shù)的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能；能掌握簡(jiǎn)單的電子電路設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)量等基本實(shí)驗(yàn)技能；能初步建立“系統(tǒng)觀念、工程觀念、科技進(jìn)步觀念和創(chuàng)新觀念”；具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。

為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果——測(cè)控技術(shù)是信息技術(shù)的“眼睛”，走在信息技術(shù)發(fā)展的前面，電子技術(shù)是信息技術(shù)的核心載體，而模擬電子技術(shù)又是電子技術(shù)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，培養(yǎng)更多掌握模擬電子技術(shù)的人才是時(shí)代所需，國(guó)家所需。

如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果——結(jié)合課程特點(diǎn)，理論與實(shí)踐深度融合，改變?cè)欣碚摵蛯?shí)踐分離的教學(xué)模式，提出理論與實(shí)踐深度融合，教學(xué)環(huán)境切換到實(shí)驗(yàn)室，采用在“干中學(xué)”，在“學(xué)中干”的深度融合教學(xué)模式。

如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果——教學(xué)評(píng)價(jià)體系包括課前測(cè)試、課前面包板電路檢查、課中提問(wèn)、小組討論、章節(jié)測(cè)試、組裝電路、匯報(bào)電路工作原理、答辯等環(huán)節(jié)。

2.2基于OBE理念的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置

結(jié)合上節(jié)分析，緊緊圍繞我們想讓學(xué)生獲得的成果為導(dǎo)向，深入挖掘模擬電子技術(shù)知識(shí)點(diǎn)背后的邏輯關(guān)系，重構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)，本文構(gòu)建了以模擬電子電路核心功能為導(dǎo)向的知識(shí)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

針對(duì)圖1所示的模擬電路的功能，本文設(shè)計(jì)出了以目標(biāo)為導(dǎo)向的模擬電子技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)置方案，具體如圖2所示（p94），下面就圖2做以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

一級(jí)項(xiàng)目的設(shè)置：一級(jí)項(xiàng)目8項(xiàng)。該項(xiàng)目分類方法以器件―信號(hào)處理的自然過(guò)程為主線進(jìn)行分類，共分為8個(gè)一級(jí)項(xiàng)目，每個(gè)一級(jí)項(xiàng)目代表了模擬電子技術(shù)的一部分功能，該分類方法體現(xiàn)了模擬電子技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的場(chǎng)景，讓學(xué)生學(xué)完后能知其然，知其所以然，不會(huì)造成理論與實(shí)踐脫鉤。

子項(xiàng)目的設(shè)置：子項(xiàng)目23項(xiàng)。每個(gè)子項(xiàng)目是在充分考慮學(xué)生基礎(chǔ)、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)時(shí)、教學(xué)環(huán)境等因素的條件下設(shè)置的，本課程原先理論課時(shí)48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程10學(xué)時(shí)，進(jìn)行融合設(shè)計(jì)后的課時(shí)仍然以58學(xué)時(shí)設(shè)置。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的融合設(shè)置：原來(lái)單獨(dú)的仿真實(shí)驗(yàn)在課堂中融入一部分，大部分作為課后作業(yè)的形式完成，并以教師檢查的形式進(jìn)行反饋教學(xué)，原先單獨(dú)設(shè)置的儀器儀表的使用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)課前精準(zhǔn)視頻演示，不單獨(dú)占用課堂時(shí)間，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)儀器儀表的使用，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置遍布8個(gè)一級(jí)項(xiàng)目，這點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)課和理論課分別開(kāi)設(shè)時(shí)是做不到的，也就是說(shuō)能夠做到節(jié)節(jié)有實(shí)驗(yàn)，節(jié)節(jié)有仿真，課內(nèi)通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置，課后通過(guò)面包板，還能照顧到一部分學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)，可以完成難度更高的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

2.3基于OBE理念的項(xiàng)目式教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置

為了實(shí)現(xiàn)每一個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，本文按照BOPPPS教學(xué)模型，設(shè)計(jì)了每一個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)環(huán)節(jié)安排表，每一個(gè)項(xiàng)目設(shè)置明確的教學(xué)目標(biāo)，包括電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)層面、電子技術(shù)實(shí)踐技能層面、思想認(rèn)知層面、側(cè)重模擬電子技術(shù)應(yīng)用層面的實(shí)踐技能培養(yǎng)，具體方案如圖3所示，對(duì)BOPPPS教學(xué)模型的應(yīng)用說(shuō)明如下：

Bridge-in：導(dǎo)言部分在課中第一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)；

Objectiveor Outcome：課前2天通過(guò)學(xué)習(xí)通發(fā)布項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)前置，讓學(xué)生帶著目標(biāo)進(jìn)課堂；

Pre-assessment：通過(guò)課前發(fā)布少而精的課前預(yù)習(xí)資料和小測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，由此實(shí)時(shí)調(diào)整課堂內(nèi)容；

ParticipatoryLearning：課中借助實(shí)驗(yàn)室搭建沉浸式電子技術(shù)上課環(huán)境，通過(guò)巧妙的理論與實(shí)驗(yàn)的融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全課程全方位參與式、互動(dòng)式教―學(xué)模式；

Post-assessment：借助實(shí)驗(yàn)課每節(jié)登記成績(jī)的方式，每節(jié)課最后10分鐘教師登記各組是否完成本節(jié)課任務(wù)，并采取不同的課后安排，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)達(dá)成程度反饋；

Summary：項(xiàng)目總結(jié)放在課內(nèi)或課后學(xué)習(xí)通評(píng)論區(qū)完成，教師及時(shí)指導(dǎo)和回答學(xué)生問(wèn)題。

2.4以項(xiàng)目2：半導(dǎo)體二極管為例說(shuō)明教學(xué)實(shí)施過(guò)程

為了更清楚地體現(xiàn)本文所設(shè)計(jì)的教學(xué)方案與教學(xué)目標(biāo)的支撐關(guān)系，以下列出了半導(dǎo)體二極管的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)矩陣如表1所示。對(duì)表1做以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

表中所列教學(xué)內(nèi)容順序即上課講授順序；

項(xiàng)目實(shí)施在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室配備有計(jì)算機(jī)仿真軟件、面包板、實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái)、多媒體等設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，首先直觀上讓學(xué)生進(jìn)入電子技術(shù)的環(huán)境，對(duì)學(xué)生理論的學(xué)習(xí)起到視覺(jué)引導(dǎo)作用；

本節(jié)課需要的前導(dǎo)知識(shí)、二極管基礎(chǔ)知識(shí)部分和典型應(yīng)用實(shí)例、項(xiàng)目的目標(biāo)任務(wù)已經(jīng)在課前通過(guò)學(xué)習(xí)通推送精選視頻傳達(dá)給學(xué)生，同學(xué)們進(jìn)入課堂時(shí)已經(jīng)清楚本節(jié)課的目標(biāo)，并且已經(jīng)大致清楚二極管有單向?qū)щ娦裕遣恢缹?shí)際應(yīng)用中利用二極管的單向?qū)щ娦跃唧w可以實(shí)現(xiàn)什么功能？含有二極管的電路如何分析？在實(shí)際中如何選用二極管？

課程引入和課程教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置重點(diǎn)圍繞以上三方面，分別設(shè)置了課前自主學(xué)習(xí)、課前提問(wèn)、自測(cè)題、PPT展示、例題、板書(shū)、Multisim或Tina仿真演示、視頻演示、面包板搭建電路、實(shí)驗(yàn)、小組討論、課后Multisim或Tina仿真、課后擴(kuò)展資料13個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)；

具體教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)思路：首先把二極管的知識(shí)體系分為五部分。常規(guī)理論部分包括結(jié)構(gòu)、分類、符號(hào)，伏安特性和等效電路三項(xiàng)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，講課進(jìn)度比較快，符號(hào)、伏安特性、等效電路通過(guò)板書(shū)或Multisim或Tina再現(xiàn)畫(huà)圖過(guò)程，加深學(xué)生印象。每個(gè)仿真過(guò)程均配有視頻，方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)。二極管參數(shù)部分直接通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)講解，引入工程實(shí)踐選型的知識(shí)。基本應(yīng)用電路部分，重點(diǎn)講解整流電路，根據(jù)課堂進(jìn)度，隨時(shí)切入限幅電路、鉗位電路。對(duì)于課堂上沒(méi)有展示的部分通過(guò)課后Multisim或Tina仿真作業(yè)的形式實(shí)現(xiàn)；對(duì)于特殊二極管部分，重點(diǎn)講解穩(wěn)壓二極管，把穩(wěn)壓原理和穩(wěn)壓電阻的選擇解釋清楚，其他類型的二極管應(yīng)用電路通過(guò)課后擴(kuò)展視頻資料實(shí)現(xiàn)。

各教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的支撐情況如表2所示，每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都是根據(jù)需要達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)而精細(xì)化設(shè)置，沒(méi)有冗余，沒(méi)有缺項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，在實(shí)踐過(guò)程中需要根據(jù)學(xué)生的基本情況進(jìn)行調(diào)整、升級(jí)。

3結(jié)論

本文基于OBE理念、BOPPPS教學(xué)模式，設(shè)計(jì)了一種模擬電子技術(shù)理論課與實(shí)驗(yàn)課深度融合的項(xiàng)目式教學(xué)方案。通過(guò)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，讓學(xué)成形成系統(tǒng)觀念；對(duì)電子元器件參數(shù)、單元電路的講解引入大量工程應(yīng)用實(shí)例、數(shù)據(jù)手冊(cè)和網(wǎng)絡(luò)分析工具；在理論學(xué)習(xí)中隨時(shí)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中不斷深化理論的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的迭代學(xué)習(xí)，初步形成工程思維；在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展教學(xué)，能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象概念的直觀體驗(yàn)，把基本電路原理的講解與Multisim仿真和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及時(shí)無(wú)縫銜接，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念、工程觀念非常有利。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)模式深受學(xué)生喜愛(ài)，能最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)原動(dòng)力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力效果明顯。

基金項(xiàng)目：貴州大學(xué)省級(jí)本科教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)（2021005）。

參考文獻(xiàn)

[1]華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社， 2015.