基于新工科和OBE的電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革研究

姜建國(guó) 王秀芳 張光華 曹雪 孫行衍 劉超 高金蘭

摘要：文章基于新工科和OBE（Outcomes-Based Education）理念，從構(gòu)建新工科實(shí)踐教學(xué)體系、頂層設(shè)計(jì)課程思政方案、打造混合教學(xué)方式、構(gòu)建實(shí)踐課程評(píng)價(jià)方案等方面進(jìn)行電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究，在實(shí)踐教學(xué)中將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，全面提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，達(dá)成高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：OBE；新工科；電子信息類；實(shí)踐教學(xué)；課程思政

中圖分類號(hào)：O175.1? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）31-0151-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

2020年教育部發(fā)布《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》， 2021年習(xí)近平總書記在清華大學(xué)考察時(shí)強(qiáng)調(diào) “推進(jìn)新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)”，2022年習(xí)近平總書記在二十大報(bào)告中指出“育人的根本在于立德”。在這樣的背景下，各高校全力推進(jìn)新工科建設(shè)和課程思政建設(shè)。

東北石油大學(xué)作為地方行業(yè)特色高校，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，學(xué)校非常重視學(xué)生應(yīng)用能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，截至目前，已經(jīng)有13個(gè)專業(yè)通過(guò)了工程教育專業(yè)認(rèn)證。東北石油大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)通過(guò)了工程教育專業(yè)認(rèn)證，電氣工程及其自動(dòng)化、通信工程專業(yè)完成了工程教育認(rèn)證專家進(jìn)校考察。隨著工程教育改革的不斷深入，電子信息類專業(yè)的總學(xué)分逐漸減少，但是實(shí)踐教學(xué)學(xué)分比例不斷增加，基于新工科和OBE理念進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，落實(shí)立德樹人任務(wù)，決定著應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

目前，在知網(wǎng)檢索到新工科背景下進(jìn)行電子信息類專業(yè)教學(xué)改革的文獻(xiàn)有18篇，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革研究的論文5篇，朱君等在電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新嘗試[1]，李穎等構(gòu)建了“新工科”創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)課程體系[2]，劉毅科等以競(jìng)賽促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革[3]。檢索到實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行課程思政的文獻(xiàn)有60篇，其中研究高校實(shí)驗(yàn)課程思政的有6篇，如王學(xué)芳等對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入思政元素進(jìn)行了探索與實(shí)踐[4]，李開昕等對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程思政融合進(jìn)行探究[5]，沈光等對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程思政親和力的價(jià)值和提升路徑進(jìn)行研究[6]，劉少楠等分析了實(shí)驗(yàn)課程思政的優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)狀[7]。與電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程思政研究的文獻(xiàn)較少，孫洪亮在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程實(shí)驗(yàn)中實(shí)施課程思政[8]，袁秀湘進(jìn)行了電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程思政改革[9]，彌寅等進(jìn)行了通信原理實(shí)驗(yàn)課程思政探索[10]。目前實(shí)驗(yàn)課程思政改革主要以單門課程進(jìn)行。

綜上，目前電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題：

1） 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容缺少學(xué)科交叉，不適應(yīng)快速發(fā)展的行業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)需求。

2） 實(shí)踐教學(xué)課程思政主要以單門課程進(jìn)行。

3） 實(shí)踐教學(xué)方式不適應(yīng)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要。

4） 實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)中沒(méi)有突出OBE理念。

1 基于新工科和OBE改革電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

為解決電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的上述問(wèn)題，落實(shí)立德樹人的教育任務(wù)，基于新工科和OBE的教育理念，制定了圖1所示的實(shí)踐教學(xué)改革方案。具體為：開發(fā)具有交叉融合的新工科實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目；頂層設(shè)計(jì)實(shí)踐課程思政育人方案；打造“線上+線下”“仿真+實(shí)物”“課上+課下”“創(chuàng)新+競(jìng)賽”的混合教學(xué)方式；構(gòu)建基于OBE的實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)方案，推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)，提高學(xué)生的應(yīng)用能力和工程實(shí)踐能力。

1.1 構(gòu)建新工科實(shí)踐教學(xué)體系

東北石油大學(xué)自2021年將各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合，成立了院級(jí)實(shí)驗(yàn)中心，為構(gòu)建新工科實(shí)踐教學(xué)體系提供了便利條件。新工科實(shí)踐教學(xué)體系分為三個(gè)層次，第一層次為多門課程融合的綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，第二層次為多個(gè)學(xué)科交叉的綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐，第三個(gè)層次為面向行業(yè)企業(yè)需求的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。

1） 將多門課程融合進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。信息類專業(yè)課程按照課程內(nèi)容分成電子電路類、信號(hào)分析與處理類、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信類、智能控制類課程群，如表1所示。多門課程融合是將課程群中的多門課程進(jìn)行融合，開發(fā)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目和綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如在基于LabVIEW的虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)中融合了信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等課程內(nèi)容，在嵌入式人工智能應(yīng)用設(shè)計(jì)中融合了計(jì)算機(jī)控制、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等課程內(nèi)容，具有多門課程融合的特點(diǎn)。

2） 將多個(gè)學(xué)科交叉，培養(yǎng)學(xué)生綜合和創(chuàng)新實(shí)踐能力。搭建管道泄漏實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、電機(jī)故障實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等，對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、傳輸、分析與處理，開發(fā)多個(gè)學(xué)科交叉的綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，如基于人工智能的管道泄漏檢測(cè)項(xiàng)目、基于人工智能的電機(jī)故障檢測(cè)項(xiàng)目等，吸引學(xué)生加入創(chuàng)新項(xiàng)目組，進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目訓(xùn)練，參加科技競(jìng)賽，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力。

3） 對(duì)接行業(yè)企業(yè)需求，建設(shè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院?；趯W(xué)校立足油田、服務(wù)龍江、面向全國(guó)的辦學(xué)定位，對(duì)接大慶油田和信息技術(shù)行業(yè)的需求，與大慶油田有限責(zé)任公司和華為公司聯(lián)合建立智能測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)業(yè)學(xué)院和華為ICT產(chǎn)業(yè)學(xué)院。通過(guò)與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，深化校企協(xié)同育人，縱深推進(jìn)新工科建設(shè)，培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)油田行業(yè)及信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的應(yīng)用型人才。

1.2 從專業(yè)頂層設(shè)計(jì)課程思政方案

基于OBE理念，從專業(yè)頂層進(jìn)行課程思政方案的設(shè)計(jì)。根據(jù)專業(yè)的思政培養(yǎng)目標(biāo)，制定思政育人的畢業(yè)要求，將畢業(yè)要求細(xì)化為若干指標(biāo)點(diǎn)，充分考慮各門課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，經(jīng)專業(yè)研討達(dá)成一致意見，將各指標(biāo)點(diǎn)科學(xué)合理地分配給課程群，避免各門課程思政內(nèi)容和目標(biāo)的重復(fù)，從而形成各門課程的育人合力。在教學(xué)環(huán)節(jié)完成后，以產(chǎn)出為導(dǎo)向評(píng)價(jià)各門課程的思政目標(biāo)達(dá)成情況，分析存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)的措施，形成持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)循環(huán)，達(dá)成專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。

1） 明確專業(yè)思政育人目標(biāo)。以通信工程專業(yè)為例，根據(jù)國(guó)家、地方和行業(yè)需求，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位，明確專業(yè)的思政育人目標(biāo)為：堅(jiān)持立德樹人，具備社會(huì)主義核心價(jià)值觀，傳承大慶精神，德智體美勞全面發(fā)展，具有團(tuán)隊(duì)意識(shí)和溝通能力，具有創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和國(guó)際視野，具有通信職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神，具有“五心四力”特質(zhì)。

2） 明確課程群的思政育人目標(biāo)。在進(jìn)行專業(yè)思政育人目標(biāo)的分解過(guò)程中，考慮到課程之間的關(guān)聯(lián)和銜接的特點(diǎn)，將課程群分配到同一畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，這樣就避免了課程群中的各門課程進(jìn)行課程思政內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象，有效提高了課堂效率和思政育人效果，也解決了目前單門課程進(jìn)行獨(dú)立課程思政的現(xiàn)狀。

3） 充分發(fā)掘課程群的思政育人元素。以信號(hào)分析與處理類課程群為例，根據(jù)課程思政目標(biāo)進(jìn)行反向教學(xué)設(shè)計(jì)，突出大慶精神育人的學(xué)校辦學(xué)特色。充分利用每周三下午的教研活動(dòng)日，通過(guò)課程組教師共同研討，從科學(xué)家精神、大慶精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、職業(yè)操守、家國(guó)情懷等方面提煉課程內(nèi)容中的思政資源，注意避免不同課程的思政內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。信號(hào)分析與處理類課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思政目標(biāo)如表2所示。

4） 在實(shí)踐教學(xué)中實(shí)施課程思政。以表2中課程思政為例，進(jìn)行信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析實(shí)驗(yàn)思政采用啟發(fā)思考法，由信號(hào)與系統(tǒng)的關(guān)系，引申出個(gè)人與社會(huì)的關(guān)系，塑造社會(huì)主義核心價(jià)值觀；進(jìn)行信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析實(shí)驗(yàn)思政采用故事導(dǎo)入法，由傅里葉變換背后的故事，引導(dǎo)學(xué)生刻苦鉆研；進(jìn)行連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域特性實(shí)驗(yàn)思政采用事件聯(lián)想法，由油氣管道泄漏信號(hào)的分析，引入大慶精神育人。

1.3 打造混合教學(xué)方式

打造“線上+線下”“仿真+實(shí)物”“課上+課下”“校內(nèi)+校外”融合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，探索“以學(xué)生為本”支持學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

1） 構(gòu)建“線上+線下”“仿真+實(shí)物”融合式實(shí)踐教學(xué)。利用在線實(shí)踐課程資源，進(jìn)行線上實(shí)踐預(yù)習(xí)，如電子電路類實(shí)驗(yàn)開發(fā)了虛擬在線仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以在線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)裝置搭建的預(yù)習(xí)，達(dá)到預(yù)定的成績(jī)后方可進(jìn)行預(yù)約到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，形成了“仿真+實(shí)物”融合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

2） 構(gòu)建“課上+課下”“校內(nèi)+校外”融合式實(shí)踐教學(xué)。針對(duì)綜合性、創(chuàng)新型的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，利用開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在可預(yù)約的任意時(shí)間都可以到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自選實(shí)踐項(xiàng)目，支持個(gè)性化發(fā)展，形成“課上+課下”一體化的教學(xué)方式。針對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院開設(shè)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)類課程，采用“校內(nèi)+校外”融合式實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生既可以進(jìn)入校內(nèi)的實(shí)踐基地進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，也可以利用企業(yè)的實(shí)踐基地進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

1.4 構(gòu)建基于OBE的實(shí)踐課程評(píng)價(jià)方案

《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》提出了改進(jìn)結(jié)果評(píng)價(jià)、強(qiáng)化過(guò)程評(píng)價(jià)、探索增值評(píng)價(jià)、健全綜合評(píng)價(jià)的要求?；贠BE教育理念，細(xì)化課程目標(biāo)的達(dá)成條款，以課程目標(biāo)的達(dá)成情況評(píng)價(jià)課程教學(xué)質(zhì)量。在評(píng)價(jià)過(guò)程中注意加大對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)，例如學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括線上預(yù)習(xí)、線上測(cè)試、線上預(yù)約、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、過(guò)程測(cè)試、實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳、實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交。線上預(yù)習(xí)的內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)教師提供的實(shí)驗(yàn)儀器使用視頻、與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的資料，預(yù)習(xí)完成后要進(jìn)行測(cè)試，成績(jī)達(dá)到良好以上方可進(jìn)行預(yù)約實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)過(guò)程完成后要進(jìn)行過(guò)程測(cè)試，成績(jī)合格后才能上傳實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行復(fù)習(xí)測(cè)試，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)教師可以根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)大綱設(shè)置各環(huán)節(jié)的成績(jī)比例，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的課程目標(biāo)達(dá)成情況制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

2 結(jié)束語(yǔ)

基于新工科和OBE理念，通過(guò)構(gòu)建新工科實(shí)踐教學(xué)體系、從專業(yè)頂層設(shè)計(jì)課程思政方案、打造混合教學(xué)方式、構(gòu)建基于OBE的實(shí)踐課程評(píng)價(jià)方案，對(duì)電子信息類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。近兩年，學(xué)生的工程實(shí)踐和應(yīng)用能力明顯提高，獲得了省級(jí)以上大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目30項(xiàng)，“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)10項(xiàng)，推動(dòng)了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】