郝建新 高歡

摘? ? 要：文章針對目前中國民航大學(xué)電子實驗教學(xué)中存在的問題，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及自主解決復(fù)雜工程問題的能力為目的，研究探討基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE（Outcomes-based Education，OBE）的電子實驗教學(xué)優(yōu)化設(shè)計方案。方案以畢業(yè)生具體從業(yè)范圍為依托，以學(xué)習(xí)者的最終產(chǎn)出為聚焦點，分別設(shè)計驗證型、綜合型以及研究型實驗，搭配整合后的教學(xué)資源，完成對學(xué)生基本技能、綜合技能以及實踐創(chuàng)新技能的遞進式培養(yǎng)。實驗表明，基于OBE教學(xué)優(yōu)化方案將產(chǎn)出指標(biāo)點成功融合到各層次實驗環(huán)節(jié)，使“學(xué)生產(chǎn)出”成為了驅(qū)動教育的核心動力。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué);產(chǎn)出導(dǎo)向;遞進式培養(yǎng);學(xué)生產(chǎn)出

近年來，隨著全國各個高校專業(yè)教學(xué)改革工作的不斷探索與深入，實踐教學(xué)與對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)受到越來越多的重視，基于OBE教育模式被越來越廣泛地應(yīng)用于高校工程教育人才培養(yǎng)、教育教學(xué)改革及專業(yè)建設(shè)方面[1]。OBE模式理念下，基于實現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過程、教育結(jié)構(gòu)以及課程均被視為手段而非教育目的，教育應(yīng)關(guān)注“學(xué)生產(chǎn)出”，而非“教育輸入”，教育評價應(yīng)由“教”的效果向“學(xué)”的效果轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的基于課程內(nèi)容的教學(xué)向基于產(chǎn)出需求轉(zhuǎn)變[2-3]。

本文以電子實驗為例，針對具有鮮明民航特色的畢業(yè)生，探討OBE模式電子課程實驗優(yōu)化設(shè)計方案，旨在將預(yù)期產(chǎn)出指標(biāo)點與專業(yè)知識的設(shè)計貫穿于各個實驗實踐環(huán)節(jié)，尋找理論與實踐的契合點，使學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力能夠在OBE教育模式的引導(dǎo)下循序漸進地提高。

一、實驗課程問題分析

以學(xué)生為中心的人才培養(yǎng)、產(chǎn)出導(dǎo)向設(shè)計和持續(xù)改進的質(zhì)量保障機制是工程教育認證中的核心理念[4-5]。高校中的實驗教學(xué)則恰好是提高學(xué)生實踐以及創(chuàng)新能力的重要載體，是對工程教育理念的有效踐行方式，是對目標(biāo)達成度的最直觀評價[6]。但不可否認的是，實踐教學(xué)不僅是本科教學(xué)中最薄弱的環(huán)節(jié)，還與畢業(yè)需求脫節(jié)[7]。以電工電子相關(guān)實踐實驗課程為例，教學(xué)設(shè)計存在以下不足。

（一）實驗課程課時受限

寬口徑培養(yǎng)模式下，實驗課程課時數(shù)量受限，導(dǎo)致實驗環(huán)節(jié)體系不完整，課堂時間利用率低，知識點銜接效果不理想。如何在有限課時下生成更有效的“學(xué)生產(chǎn)出”成為教學(xué)改革的重點研究方向。

（二）實驗課程、課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計之間的聯(lián)系性薄弱

理論知識層面缺乏與未來實際工作之間的關(guān)聯(lián)，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程之中，還是向?qū)W生灌輸書本知識，以教學(xué)進程作為導(dǎo)向，忽視了“學(xué)生產(chǎn)出”以及“學(xué)生畢業(yè)后真正要帶走的是什么”這一根本目標(biāo)，持續(xù)改進的質(zhì)量保障機制難以成型。

二、基于OBE模式的實驗設(shè)計

中國民航大學(xué)畢業(yè)生的就業(yè)領(lǐng)域主要集中在各大航空公司、維修單位及機場，通過與上述對口用人單位的調(diào)研及溝通發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)后具有以下技能的學(xué)生更容易受到用人單位的青睞：獨立看懂英文版工作手冊;熟練使用基本電子設(shè)備;獨立分析電子設(shè)備故障原因并解決問題;具備獨立思考與設(shè)計的工程能力等。

而在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，上述能力的獲得更多依靠學(xué)生自身的摸索與感悟，教學(xué)設(shè)計中并沒有重點突出展示應(yīng)該如何獲取上述技能。而在基于OBE的產(chǎn)出導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計理念中，需求決定了教學(xué)內(nèi)容，其目的在于讓畢業(yè)生可以達到一定的能力要求，其教學(xué)計劃要求能夠明確反映對畢業(yè)要求的支撐。依據(jù)這一理念，我們針對中國民航大學(xué)畢業(yè)生的實際產(chǎn)出需求進行探究，對電子實驗課程進行再設(shè)計。在教學(xué)層設(shè)計驗證型實驗、設(shè)計型實驗和研究型實驗，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能、綜合應(yīng)用技能和創(chuàng)新實踐技能，使學(xué)生能在畢業(yè)后真正地“帶走”實際能力。

（一）針對基本技能的驗證型教學(xué)設(shè)計

在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，基本技能的驗證型教學(xué)實驗與綜合技能、創(chuàng)新實踐技能實驗存在密切的聯(lián)系，二者缺一不可?；诨炯寄艿尿炞C型教學(xué)實驗?zāi)繕?biāo)為培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識和動手能力。

以“電路分析基礎(chǔ)”為例，本課程中，主要培養(yǎng)學(xué)生對于電類實驗中基本知識、基本技能的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，包括萬用表、示波器、交流信號源的基本使用方法，驗證戴維南定理等效內(nèi)阻、測量一階過渡過程時間常數(shù)、觀察串聯(lián)諧振條件等，這些實驗都不需要學(xué)生的創(chuàng)新與設(shè)計，只要在正確的實驗方法指導(dǎo)下，熟練并準確地操作儀器，每個學(xué)生都可以完成實驗內(nèi)容的復(fù)現(xiàn)。

在驗證型教學(xué)設(shè)計中，我們則將教學(xué)目標(biāo)定位于提升畢業(yè)生的基本工程素養(yǎng)。通過在實驗中向?qū)W生展示航空公司的優(yōu)秀案例（譬如工具存儲、擺放規(guī)則與實際照片），讓學(xué)生從實驗之初養(yǎng)成嚴格遵守實驗室規(guī)則、按照實驗規(guī)范去指導(dǎo)其每一個行動的習(xí)慣，以小見大，使未來的民航從業(yè)者從學(xué)生時代起就敬畏規(guī)章與守則，讓仔細和認真成為一種優(yōu)秀的工作習(xí)慣與基本工程素養(yǎng)。

（二）針對綜合技能的設(shè)計型教學(xué)設(shè)計

設(shè)計型實驗可以認為是在驗證型實驗基礎(chǔ)之上對所學(xué)知識的再運用、拓展和創(chuàng)新。因此，在該教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計上，應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生利用驗證型實驗環(huán)節(jié)中所掌握的知識與技能完成更深入的應(yīng)用的能力，將本學(xué)科知識結(jié)構(gòu)與當(dāng)前發(fā)展的最新科技相連接，在實驗內(nèi)容中自然滲透實用的、畢業(yè)產(chǎn)出所需要的知識內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的設(shè)計型實驗還應(yīng)該以學(xué)術(shù)為中心、任務(wù)為導(dǎo)向，鼓勵學(xué)生組成團隊，師生雙方在開放的實驗平臺上自由選擇、發(fā)揮和引導(dǎo)，完成綜合應(yīng)用實驗。

以“低頻電子技術(shù)實驗”的“集成運放電路”實驗為例，在OBE模式引導(dǎo)下，首先確定學(xué)生課堂產(chǎn)出，即自主選擇運放電路芯片，設(shè)計完成帶有負反饋運放放大電路。除放大倍數(shù)、反饋深度等參數(shù)由教師給定外，選用何種芯片、使用什么具體電路、是否制作PCB板，全部由學(xué)生以及團隊自主決定。課程采取四節(jié)聯(lián)排方式，在開放的實驗平臺上給學(xué)生充分的思考和發(fā)揮時間。

另外，在OBE教學(xué)模式引導(dǎo)下的設(shè)計型教學(xué)實驗還應(yīng)緊貼學(xué)生的“畢業(yè)產(chǎn)出”，教師在課堂上將設(shè)計型實驗中學(xué)生所設(shè)計的低通濾波電路圖和空客A320民航客機GCU組件的某局部電路圖作比較，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和探索，使學(xué)生了解到課程中自主設(shè)計電路圖即是將來讀懂GCU電路圖的基礎(chǔ)，是對未來研究及維修機載電子系統(tǒng)能力的有效培養(yǎng)。學(xué)生如果能夠充分利用設(shè)計型實驗了解集成電路的通用知識并且動手設(shè)計、排故并最終實現(xiàn)設(shè)計目的，那么通過設(shè)計型實驗培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的目的就可以達到，其“畢業(yè)產(chǎn)出”將有效地提高學(xué)生的工作能力及業(yè)務(wù)素養(yǎng)，更好地助力中國民航大學(xué)畢業(yè)生的民航從業(yè)歷程。

（三）針對創(chuàng)新實踐技能的研究型教學(xué)設(shè)計

針對創(chuàng)新實踐技能的研究型教學(xué)設(shè)計則采用以“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”為引導(dǎo)，以“研究報告及論文”為載體的探索型學(xué)習(xí)模式。通過“大創(chuàng)項目”強化學(xué)生自主創(chuàng)新意識和探索未知領(lǐng)域的興趣，以“協(xié)同創(chuàng)新”實踐教學(xué)理念為引導(dǎo)，有機結(jié)合驗證型實驗與綜合型實驗，扣緊各個知識環(huán)節(jié)，實現(xiàn)“科研+教學(xué)”齊頭并進的實驗體系。以“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”中源于“智慧機場”子項目的“機場智慧消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計”為例，該項目涉及到的知識領(lǐng)域包括傳感器的應(yīng)用、硬件電路設(shè)計、單片機與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等，我們將其應(yīng)用到研究型教學(xué)設(shè)計中，這既有利于學(xué)生基本技能和綜合技能的運用與發(fā)揮，同時又能培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”、微信程序編寫等新技術(shù)，與時俱進，避免落伍。

在研究型教學(xué)設(shè)計中，通過持續(xù)的項目鍛煉，合理分配項目模塊與知識模塊，使學(xué)生可以真切、實在地了解自己的“產(chǎn)出值”是什么，了解到自己所學(xué)的知識到底有什么樣的實際應(yīng)用，因此也更容易掌握運用知識分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。

（四）階梯式學(xué)習(xí)資源整合

培養(yǎng)基本技能、綜合技能、創(chuàng)新實踐技能的階梯式實驗教學(xué)目標(biāo)的確立，為學(xué)習(xí)資源的推送提供了合理的依據(jù)。學(xué)習(xí)資源的組成模式，應(yīng)該遵循技能的遞進方式，合理推送給學(xué)習(xí)者。

以“電路分析基礎(chǔ)實驗”中示波器使用教學(xué)資源推送舉例。實驗顯示，如果僅僅單純將PPT以及示波器使用視頻推送給學(xué)生，不論是視頻的觀看次數(shù)還是PPT的下載點擊次數(shù)都比較低，課堂上學(xué)生表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)效果也并不理想。這是由于學(xué)生根本不了解示波器除了在課堂上使用來測量一些基本波形參數(shù)外，還能做什么，因此無法引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；诖?，在教學(xué)資源的推送過程中，還需要加入一些實際使用案例。以中國民航大學(xué)學(xué)生的就業(yè)特點為例，在教學(xué)視頻中加入航空公司電子測試維修車間氣象雷達測試臺中關(guān)于示波器對機載電子板卡進行測試的實際工作視頻，通過實際的認知，使畢業(yè)生更有針對性地了解自己的學(xué)習(xí)任務(wù)以及學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解所學(xué)知識的用武之地。通過學(xué)習(xí)資源的合理整合與推送，不僅能提高學(xué)生的科學(xué)視野，同時也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而取得較好的學(xué)習(xí)成果。

三、總結(jié)

基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE的電子實驗類課程教學(xué)模式改革改變了過去按部就班的實驗教學(xué)模式，提供了不同難度、不同方向的培養(yǎng)內(nèi)容，有目的地將未來畢業(yè)生應(yīng)該掌握的能力有機地導(dǎo)入到實驗課程設(shè)計中。該模式建立起驗證型、設(shè)計型、研究型實驗的實驗課程培養(yǎng)框架，以合理的教學(xué)資源完成教學(xué)框架填充，形成階梯式教育培養(yǎng)方式，完成對學(xué)生基本技能、綜合技能以及實踐創(chuàng)新技能的培養(yǎng)，真正做到了有差異性的“因材施教”，使學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力得到了循序漸進地提升。

參考文獻：

[1]周春月，劉穎，張洪婷，等.基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE的階梯式實踐教學(xué)研究[J].實驗室研究與探索，2016（11）.

[2]仉毅，孫慧芝.基于OBE的實驗實踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法改革的探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2018（9）.

[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實踐與探索[J].高等工程教育研 究，2014（1）.

[4]孫敏，金印彬，寧改娣，等.OBE理念下數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)改革與實踐[J].中國教育信息化，2020（1）.

[5]何秋生.面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)模式探索[J].山西高等學(xué)校社會科學(xué)學(xué)報，2016（2）.

[6]肖志濤，吳駿，耿磊，等.基于OBE理念的電子信息類本科專業(yè)實踐教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2018（26）.

[7]宋偉先，張喜海.高校工科實踐教學(xué)存在的不足及解決方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（11）.