“數字電子技術”課程的OBE模式教學改革

基金項目：2021年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究優質教學資源建設與共享項目；項目名稱：基于OBE模式下的《數字電子技術基礎》跨校修讀模式探索。

作者簡介：魏洪峰（1975—），男，講師，碩士；研究方向：模式識別，信息處理。

摘要：為了滿足電子、自動化、通信等專業對相應專業人才的需求，“數字電子技術”課程作為其各專業課程的基礎與核心，課程教學模式必須與經濟技術的發展相對應。文章從課程的特點出發，從理論課程教學、實踐課程教學、教學方法、考核模式4個方面對“數字電子技術”課程進行了OBE模式教學改革。改革注重以學生為中心，課程教學模式多樣化，培養學生自主式和探究式學習，提高學生的綜合素養。

關鍵詞：OBE；“數字電子技術”；教學改革

中圖分類號：G6420文獻標志碼：A

0引言

集現代化電子技術、信息技術、通信技術于一體的電子信息工程專業，與社會上的眾多領域都有著密切聯系。隨著我國經濟的快速發展，各行各業對數字電路及相關最新技術的要求也在逐漸提高。由于人才培養目標的變化，電子信息工程領域對學生的實踐能力和專業水平也提出了更高的要求。專業課內容不再局限于傳統書本上的理論知識，還要加強培養學生的自主思維、自我學習以及實踐創新能力。因而，在新工科背景下，電子信息工程專業相關課程體系、課程教學內容、課程教學方法、課堂教學手段、實驗方案及評價體系等需要不斷進行相應的改革和探索，以更好地適應時代的需要。

新工科要求高校建立以學生為主體，適應新業態、新形式的挑戰，培養出多元化的技能型人才，促使學生在理論知識、專業技能和創新能力等全面發展［1］。

成果導向教育（Outcomes-BasedEducaiton，OBE），是以學生為中心的一種基于學習產出的教學模式。首先，OBE在教學中的應用，改變了傳統式的教學理念，由灌輸知識轉變為實踐能力培養；其次，在教學內容上，注重學生學到了什么，而不是教師教了什么，在學習過程中要突出學生的主體地位，體現學生之間的個體差異，注重學生的個性發展，注重學生的自主學習性，以提高學生的主觀能動性為目的；最后，高校人才培養要符合OBE的教學理念，有利于社會上專業崗位的人才需求，能使學生具備優良的專業文化素養，讓學生畢業后走出校園能及時適應社會，為學生在工作領域打下堅實的基礎［1］。在新工科背景下，針對專業人才的需求，培養模式應融合理論分析、虛擬仿真和實踐能力，通過整合理論教學內容、拓寬實驗教學層面，多種教學方法和教學手段并用，使學生扎實地掌握課程的理論知識，培養學生獨立進行分析、設計電路的能力，實施基于OBE模式的課程教學改革勢在必行。

1“數字電子技術”課程面臨的問題

教育部積極推進新工科建設，以適應產業對專業人才的需求，但傳統的“數字電子技術”課程存在教材內容更新慢、理論與實際結合不夠、教學模式和手段面臨創新驅動不足等問題，學生對該課程的理解和學習效果往往達不到預期要求，一定程度上缺少獨立思考和解決實際問題的創新能力［2］。“數字電子技術”課程仍然偏重理論教學，對實際電路的設計方案和應用方面涉及較少；學生在學習過程中往往單純記住了器件的組成及功能，在考試中能夠獲得較高的分數，但真正需要綜合設計電路的時候力不從心；實驗環節教學內容相對陳舊，工程實踐性不強，有待進一步改進；第二課堂開展不足，新的信息化學習平臺引入不夠，無法充分引導學生發揮團隊合作、自我學習和實踐探索等獲得“數字電子技術”的新知識和新成果的能力。

2目前“數字電子技術”課程的現狀

“數字電子技術”課程內容一般包括：基本門電路的設計與測試、譯碼器與數據選擇器及全加器的設計及應用、觸發器的功能與測試、計數器和555定時器的設計與應用等［3］。通過調研33所本科院?！皵底蛛娮蛹夹g”課程的教學內容，相對應的理論教學學時數的統計數據如圖1所示［4］。

從調查結果看，“數字電子技術”課程應該縮減分立器件部分知識點的講授學時，小規模集成電路部分知識點應該精講，而數字脈沖電路部分內容應注重應用，另外還應該引入大規模集成電路、可編程器件等內容［5］。

大多數高校主要采用多媒體課件進行本門課程的教學，網絡資源平臺、手機App、虛擬仿真技術等結合不足，師生之間的互動交流環節少，教師不能很好地掌握學生的學習動態，不能及時發現問題并加以解決。33所本科高校的教學方法統計結果如圖2所示［4］。

3OBE理念下“數字電子技術”課程的改革措施

基于新工科背景及OBE模式標準，從專業人才培養模式、教學質量要求等方面對課程教學內容、實驗項目、考核方法等方面進行設置、修訂、完善，以培養應用型技術人才為目標，形成一套可共享的、具有優良借鑒價值的教學改革方案。

31理論課程教學改革

新工科背景下，根據OBE的教學理念，修正“數字電子技術”課程的教學目標，將課程教學內容劃分為4個模塊，即基本門電路的設計與應用、譯碼器與數據選擇器及全加器的設計及應用、觸發器的功能與測試、計數器和555定時器的設計與應用，如圖3所示。

結合OBE模式相關內容對原來的教學大綱進行修改，將理論課中與先修課程重復的內容刪除或削減，例如數值的運算這個知識點，由于計算機基礎課程中已經講過，本課程講授是可作概述總結，不必精講細練。這樣，將節省的課時融入新知識點體系，同時增加學生實踐課堂，讓學生到生產企業中參觀、調研和學習，加強學生對本專業和課程知識結構的認識，以便于更好地培養學生的自我學習能力，促進學生綜合實踐能力的提升。

32實踐課程教學改革

設置合理的實驗項目，強化設計性、綜合性和創新性實驗，并結合虛擬仿真技術進行實驗設計和驗證。通過設計性、綜合性實驗的展開，進一步培養學生的動手能力、思維能力和創新能力。例如，用與非門設計一電路，完成如下功能：某車間有A、B、C、D4臺發電機，今要求A必須開機，其他3臺電動機中至少有2臺開機，如不滿足上述要求，則指示燈熄滅。設計電路時，首先做邏輯抽象：輸入變量A、B、C、D為1時是開機、為0時是關機；輸出變量Y為1時是燈亮、為0時是燈滅。其次，列寫邏輯真值表后可列寫出符合要求的邏輯表達式Y=（（ABC）′·（ACD）′·（ABD）′）′。最后，畫出對應的組合邏輯電路，如圖4所示，連接完圖形后進行功能驗證即可。通過實驗設計，學生既開發了邏輯思維，還鍛煉了動手能力，同時對應的理論知識點也得到了復習和鞏固。

另外，引入虛擬仿真儀器作為測試輔助手段，鍛煉學生進行模擬仿真實踐的能力。根據學生對前期實驗內容的掌握情況，如設計綜合設計項目，將學生分組，要求學生自己檢索相關實驗內容并分配好工作，由教師審核后展開實施，整個過程完全由學生自主進行，教師對最后的結果進行分析和點評。這樣通過循序漸進的模式，既鍛煉了學生的團隊協作精神，又使學生的綜合能力得以提升。

33教學方法改革

教學內容將傳統教學平臺、網絡資源平臺、手機App、虛擬仿真技術等緊密結合，打破了傳統的課堂教學模式，利用多種教學手段，虛實相結合實現課程融合。教師在使用多媒體與板書講授相結合的方式進行理論課堂講授的同時，在網絡教學平臺建立班級學習群，把教學大綱、教案、相應的章節習題等上傳到學習群中，也可以在學習群中完成在線問答與交流，擴充了師生互動的渠道與環節，方便了學生隨時解決疑難問題，學生的自由度和主動性得到良好的體現。理論章節講授完后，教師布置一定的任務，結合情境課堂、互動討論、任務驅動等環節，設置設計性、綜合性實驗并與虛擬仿真相結合，讓學生自主學習掌握電路仿真軟件Logisim、Protel、Pspice、Multisim等，使教學內容更符合行業的應用需求，也完善了課程體系。教師給予學生一定程度的指導，使學生獨立使用仿真軟件完成邏輯電路的繪制及性能的分析等，使學生對課程知識融會貫通。以仿真軟件Multisim設計八路搶答器為例，總體電路仿真如圖5所示。

將各個自電路進行連接后，可運用Multisim進行仿真來驗證搶答器電路的功能。仿真工具的應用能突出設計的實用性、便捷性和易操作性，課程采用案例驅動法，以工程或生活實例導入的方式，培養學生獨立思考、自主查閱資料、合同協作等綜合能力，學生的創新意識得到增強。教師用多渠道多手段使學生掌握本門課程的知識體系及其應用，也為后續課程的學習做好鋪墊。

34考核模式改革

在OBE的教學理念指導下，教師在傳授學生課程理論知識和專業技能的同時，更加注重學生綜合素質的培養，更加重視學生自主學習能力、實踐操作能力和思維創新能力的提升?？己四Ｊ讲辉僖跃砻娣謹禐橹鳎谡n教師要按照教學大綱、所需考核內容和實際的教學過程環節，將評價標準細化，使考核體系更加全面、更加完善。

考核采用多種成績綜合評定的方式，考核成績的形式為：總評成績構成（100%）=平時成績（30%）+期末考試（70%）。其中，平時成績由出勤、情境互動、作業、實驗操作、分析設計能力、實驗報告、團隊合作精神等情況給出，主要檢驗學生曠課與學生上課回答問題情況、學生對課程知識的學習和掌握情況、學生對實驗項目的獨立完成情況、分析設計及團隊協作的能力等，根據學生的完成程度打分。期末考試成績占70%，試卷命題以教學大綱作為標準、以新工科和OBE模式為依據、以學生為中心、以課程的達成目標和學生應具備的能力標準為依據，貫穿整體課程，突出重點與難點，難易分層，基本覆蓋課程的知識點，綜合評價學生對本課程的學習與掌握程度。根據學生期末試卷的答題情況給予成績，試卷滿分100分折合實際分值為70分，學生根據所得分數按比例進行折合。

在新工科背景下，按照OBE模式以課程目標和能力標準為基礎，考核將會分層化、具體化、內容全面化，能綜合評價學生對本課程的達成度，使學生具備獨立設計數字電路和系統的能力，促使學生綜合素質全面發展。

4結語

綜上所述，OBE模式融入“數字電子技術”課程，以學生為中心，以成果為導向，注重學生學習產出，培養學生自主式和探究式學習，不僅提高了學生的工程實踐能力、創新能力和綜合素養，還提高了學生的工程實踐能力和創新能力，改善了教學效果。作為從事一線教學的授課教師，要充分掌握OBE的教學理念，理解其內涵，結合課程的特點從理論課程教學、實驗課程教學、教學方法與教學手段、課程考核模式幾個方面進行創新和改革，以學生為中心，注重理論聯系實際，把OBE的教學理念貫穿到教學實踐中，盡自己最大的努力去提高教學效率，改善教學效果。

參考文獻

［1］楊春玲，朱敏.基于OBE的“數字電子技術”課程改革初探［J］.電氣電子教學學報，2018（40）：31-33.

［2］劉華珠.淺談數字電子技術課程教學改革研究［J］.教育現代化，2018（21）：55-56.

［3］閻石.數字電子技術基礎［M］.北京：高等教育出版社，2016.

［4］張秀榮.“數字電子技術”課程教學現狀的調研［J］.電氣電子教學學報，2017（39）：95-97.

［5］劉金錦，龐學民，劉瑞婷，等.“數字電子技術基礎”課程改革探索與實踐［J］.工業信息化教育，2015（3）：24-26.

（編輯王雪芬）