基于OBE理念的电工电子学实验教学改革探索

谷倩倩

(1.滨州学院 航空工程学院；2.山东省航空材料与器件工程技术研究中心；3.滨州市航空光电材料与器件重点实验室，山东 滨州 256603)

在工程教育专业认证的背景下，成果导向教育(Outcome Based Education，OBE)的教育理念在越来越多的高校教学过程中日益推进，强调教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果，而学习成果最终体现为学生学习后所获得的能力[1]。各高校在开展工程教育专业认证的过程中，始终用OBE理念推进工程教育改革，拓宽专业认证的范围，从而进一步更新专业建设的理念，提升人才培养的标准，保障人才培养质量[2]。电工电子学是工科非电类专业的基础技术性课程，更是一门能够反映学生基本能力的综合课程，课程的理论部分反映学生的逻辑思维能力、分析能力等，实验部分反映学生的动手能力以及综合运用能力等，理论部分与实验部分不可分割，理论知识是实验环节的论据，实验环节对理论课程起支撑作用[3-4]。因此，拟结合现阶段电工电子学实验的教学现状，对电工电子学实验的改革与实践进行探索与研究。

1 电工电子学实验教学现状

(1)知识点零散，学生缺乏系统意识。电工电子学包含的知识面比较广，既包含电工部分的知识又包含电子技术部分的知识，知识点零散，重难点内容较多。工科非电类专业的学生前期没有接触过电类的相关课程，很难系统性地将该课程的重难点知识全部掌握。若非电类专业后续没有开设相关课程，将导致学生对该课程的重视程度和学习积极性降低。

(2)学习资源利用不足，预习准备不充分。实验与理论相辅相成，学生在学习完理论知识以后，需要在实验的基础上验证理论知识学习成果的实践性。实验可以在理论知识的基础上实现创新，创新的过程与结果是学生学习成果的转化。目前，不管是电工实验还是涉及的数电、模电基本实验在互联网都有很多资料可以参考，通过网络甚至可以实现模拟仿真。同样在学校图书馆也可以找到讲解资料[5]。但许多学生主动学习意识薄弱，并不会充分利用这些资源，从而使得预习准备不充分，有的学生为了应付实验的预习环节，甚至抄袭同学的预习作业，致使实验预习报告千篇一律，无法体现学生的学习成果。

(3)学生成绩评定单一，缺乏科学的客观评定标准。学生的学习成果较多体现在成绩的评定上，而最终的考核成绩主要是教师据实验报告给出的主观分值，评价标准主观、单一，缺乏科学性和客观性。学生做实验时的表现不一，数据处理时也存在差异，且由于实验人数较多，教师不可能完全关注到所有学生的实验流程，所以，以实验报告为依据进行考核不够合理公正。此外，教师在评定实验报告时，还可能存在随意、主观等情绪，不能完全有效地评价学生的能力及学习成果。

2 实验课教学改革方案

2.1 更新教学理念强化学生学习成果

长期以来，非电类专业的工科学生把理论教学看作学习知识的主要途径，实验教学作为辅助工具，这样容易导致重理论轻实践的现象[6]。根据OBE理念的中心思想，针对实验教学理念的改革应重点突出学生关于实验课程的学习成果，即把学生通过相关课程的实验环节获得的学习成果与通过理论教学获得的学习成果之间相互独立，所占比重相同，不存在依附关系。因此，针对实验学时较多的电工电子学实验课程应单独核算学分，重点考察学生的动手能力、创新能力的转化，从而提升实验课程的地位，保障实验课程的教学质量。

2.2 用新的教学理念引导教学模式改革

为了让学生更好地满足行业需求，接受更科学的培养方式，需革新传统的教学模式，用以学生学习成果为主导的中心思想来引导教学模式的改革。在新的教学模式中要突出学生主动学习的意识，让学生学会主动学习并学有所成。如为了激发学生对实验的好奇心与兴趣，教师可以在学生的预习环节增加简单又浅显易懂的相关小实验，以此来引出实验的主题，并对实验结果进行大胆猜想预测。在实际的教学过程中，教师引导学生进行结果的验证，让学生带着悬念来完成相关实验的全过程。

2.3 优化教学内容

电工电子学课程所包含实验环节的价值就是将抽象化的理论知识具体化、形象化，从而使理论知识更容易理解并应用[7]。根据不同专业对学生的要求，对接OBE教育理念下各专业的培养目标，以层次化实验教学为原则，拓展实验教学内容，对实验内容进行精讲、细讲。

提出将实验教学内容层次化设计，主要分为三个层次：第一层次是要求学生必须掌握的验证性实验所涉及的知识，如基尔霍夫定律的验证、等效电源定理的验证等。在实际的实验教学过程中，首先，教师在课堂帮助学生回忆相关定理的理论知识，对理论知识进行巩固加强；其次，以实验方案为指导，教师进行实验演示，并指导学生开展实验。第二层次是综合性实验，主要考察学生的观察力与综合运用力，通过在第一层次中教师针对验证性实验的讲解与演示，要求学生根据对实验的理解，将所学的知识与技能贯穿起来综合运用，加深理解，提高能力。第三层次是设计性实验，主要考察学生的创新力并将创新力输出为学习成果，学生可结合自己所学的专业，制订实验方案，设计自己感兴趣的实验内容。

以基尔霍夫定律验证实验为例，教师对基尔霍夫电流定律(KCL)的理论知识进行讲解并做实验演示，要求学生根据实验手册，正确无误地连接电路，记录实验数据，分析实验结果，完成有关KCL的实验验证，这一部分的设计属于第一层次要求学生熟练掌握验证性实验。所有学生完成以后，教师讲解基尔霍夫电压定律(KVL)的理论知识。对KVL的实验环节，讲解实验过程中的注意事项以及实验步骤中所涉及的重难点内容，明确实验目标，制订实验要求，给定相同的实验条件及仪器，教师根据实验教学方案引导学生自主完成KVL的实验验证。这一部分主要是对学生仿真能力、综合运用能力的考查，属于实验内容中的第二层次。KCL和KVL验证实验完成之后，学生已经对实验步骤、注意事项、实验目标等环节非常熟悉，并且能够进一步加深对基尔霍夫定律的理解，同时学生的动手能力和自主思考能力得到锻炼。思维比较活跃、科研能力比较强的学生，可将自己所学的专业与实验内容相结合，通过查找相关文献拟定实验方案，充分使用仪器设备，在教师的引导下完成操作。如：机械专业可融合机电一体化实验元素，飞行器动力工程专业可与通信导航设备相融合等。以飞行器动力工程专业为例，充分利用教学的实验设备，完成检测甚高频全向信标系统(VOR)线路连接错误实验、检验测距仪(DME)输出信号的稳定性实验等。这一部分属于第三层次，主要考察学生的创新能力，同时也为将来的实践做理论铺垫。

2.4 多元化教学方法与手段的实施

教学方法是教学过程中学生的学习成果得以转化的工具，它直接影响教师的教学效果以及学生的学习成果。因此，要突破原有“填鸭式”教学方法的局限性，结合实验内容的多样化、专业化，采取多元化相结合的教学方法，如案例式教学、研究式教学、小组讨论式教学三者相结合的实验教学方法。在课堂上充分发挥学生的思维，体现学生的主体地位，形成开放式的教学模式[8]。

例如，针对集成运算放大器的应用实验，集成运算放大器在线性应用方面可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路，所涉及的实验内容比较多，属于综合性实验。故可将此类型的实验内容分为三个层次运用多种教学方法完成教学。在做实验之前要求学生预习集成运放线性应用的部分内容，对所学的理论知识进行巩固加强。实验开始时，教师仍然需要对理论知识的重点内容进行介绍，然后选择其中一部分实验内容(如反相比例运算电路)作为实例对整个实验步骤进行讲解演示，其中对实验目标和实验过程中容易出现的错误需要重点强调，要求学生正确连接实验电路，测量相应的输出电压，并对输出电压和输入电压的相位关系进行比较观察。这一阶段的实验内容属于第一层次，要求学生理解并掌握，采用案例教学法。在此基础上，鼓励学生参照教师的讲解实例，自主设计、正确连接电路完成减法运算电路、加法运算电路、同相比例运算电路、积分电路。由于这几种电路具有相似性，可采用小组讨论式教学方法，以小组为单位集中完成某一个实验，然后针对实验中出现的现象和问题开展讨论。通过以上两个阶段，学生的学习能力、探究能力已经得到锻炼，为此针对设计性实验的实验环节采用研究式教学法，给定相同的实验箱以及足够的实验条件，指导学生创新实验内容，对非线性运算电路进行研究探讨，并开展相关实验结果的仿真与讨论。

另一方面，将多元化的教学方法运用到学生的预习环节，强调学生学的方式方法，突出预习环节的重要性，提高学生的预习要求。现在很多实验在网上、图书馆、资料室的实验指导书上都有详细的讲解，同时也有很多成熟的电子电路通用仿真软件，可以实现对电子电路的仿真研究。学生在课前可以利用仿真软件对将要学的实验内容按照实验指导手册的设计完成实验操作流程，这样可以在课堂上提高实验速度。同样在课后也可以利用这些资源查找实验数据以及对比实验结果等。

2.5建立科学的实验考核机制

在对学生开展实验考核时，采用灵活的评价方式，使最后的学习成果不仅突出对过程的考核还涵盖最后的实验成绩，形成多元化的考核机制。其中形成性评价更加注重学生的课前预习质量、实验过程、课堂表现以及网上的自主学习等方面。终结性评价由实验数据和实验报告的成绩来体现。因此在对学生的实验课程进行考核时，除了革新考核机制，同时也要对评价标准进行量化赋分。

形成性评价的开展过程为：在实验过程中，主要以学生为主，教师为辅，因此教师有充分的时间监督整个实验过程。教师根据每个层次的实验内容对学生的要求，具体给分。第一层次属于基础内容，主要考查学生的动手能力以及理解力，教师根据学生操作的熟练度以及实验结果给出具体分值。第二层次属于提升内容，主要考查学生的独立思考问题的能力，教师根据实验过程以及完成度来打分。第三层次属于创新内容，主要考查学生的创新能力以及实践能力，教师根据学生所做实验的创新点以及实验内容的实践性进行给分。形成性评价方法更偏重考查学生的自主学习成果。

终结性评价主要对学生的数据处理、实验结果的分析等方面进行评价。在终结性评价环节中对相同的实验数据以及相同的分析结果的报告直接给予零分，并进行批评教育。对实验结果分析有独特见解的给予加分奖励。

在新的实验考核机制中，学生最终的考核成绩由两种评价方法所得分数折算得到。

3 总结

在工程教育专业认证的背景下，以OBE教育理念为引领，结合实验教学中普遍存在的问题，对非电类专业电工电子学实验课程，从教学理念、教学内容、教学模式等角度进行了改革探讨。提出在整个教学过程中要始终坚持以学生就业方向为参照，以学生学习成果输出为内容的教学思想，以学生的学习成果为评定标准的实验课程改革思路。