基于OBE 理念的教学模式及过程性考核模式探索——以“模拟电子技术”课程为例

马李刚

（南京晓庄学院，江苏 南京 210017）

1 传统讲授型教学模式和OBE 理念教学模式的区别

传统讲授型教学在学校教学中广泛应用,有其独特的优点,例如有利于发挥教师的教育职责、增强教师的教学效率、易于掌握教学进度等［1］。 传统的讲授型教学也存在一定的弊端,例如:主要以教师为主导,学生被动学习,不利于发挥学生主观能动性。 传统讲授法面对所有学生同时开展教学,不能很好地兼顾到不同学生的学习能力的差异。 这样一来,差生就越来越差,恶性循环。 同时,传统讲授型教学思维定式,不能很好地培养学生的实践和创新能力。

近年来,基于学习产出的教育模式(OBE)被提出,这种教育模式是以学生为中心,充分发挥学生的能动性、创新性,以学习实质性成果为导向的教育理念［2］。这种教育理念符合新工科和工程教育专业认证的要求,是对传统教学模式的一种改革,也是新工科背景下工程教育改革的主流方向之一。 其中,考核作为教学过程中的一个重要的环节,能有效地了解和考查教学效果,能推动教学水平的提升,推进素质教育,培养学生实践能力和创新能力［3］。 因此,OBE 理念下的教学模式的改革必然会有相应的考核过程与之相适应,本研究剖析了“模拟电子技术”课程的特点,探索了OBE理念下的教学模式,提出了相应的过程性考核模式,动态掌握学生学习的整个过程。

2 “模拟电子技术”课程的特点及学生学习的现状

2.1 “模拟电子技术”的特点及所处的地位

“模拟电子技术”是高等学校、高职院校及大专院校工科类专业的必修课和基础课,其是电子技术基础的一个重要组成部分,是光电、电子信息等专业在电子技术方面入门性质的基础课。 后续课程“高频电子技术”等课程是以该课程为学习基础的,是该课程的进一步延伸。 学习该课程对这些课程起到重要的支柱作用。 本课程有理论和实验两部分组成,两部分同等重要。 实验是对理论部分的验证,理论是对实验的指导,两者相辅相成。 学生获得模拟电子技术方面的基本知识、基本理论、基本分析方法、基本应用和基本技能,为深入学习后续课程和从事有关电子技术方面的实际工作打下坚实基础［4］。

2.2 模拟电子技术教学及学生学习的现状

该课程涉及的内容多、范围广。 对初学者而言,内容复杂、概念抽象、不易理解。 因此,初学者通常形象地将该课程称为“魔”电。 班级人数庞大也是一个要重视的问题,教师无法摆脱以课件、板书等机械式讲授为主的局面,教学方式枯燥,并且顾及不到所有学生。 学生只是被动地接受知识而没有真正参与课堂。 考核成绩的比重为平时30%,期末考试70%。 该课程目前所面临教师难教、学生难学的困境。 面对这些困境,很多学校正在推进对传统教育模式的改革,基于OBE 教学理念对该课程提出了很多新的教学方式,进行了该课程的改革,目的是让学生真正地做到学以致用。

3 OBE 理念下“模拟电子技术”的教学模式改革

3.1 端正认知，小班教学，全员参加教学过程

对课程的正确认知、好的学习态度可使学习效果事半功倍,有助于学习成果的产出。 自学生进入大学起,学院应该为每位学生指定学业导师,积极引导学生树立正确的人生观和价值观,让学生从一开始对所在专业有新的认识,了解该专业开设课程的架构,知道学习课程的重要性,改变学生的思维模式。 同时,教学班级应该是标准班级,在教学过程中能兼顾到每位同学,让所有的同学参与互动的环节［5］。

3.2 知识归纳，注重过程，引导积极自主学习

教师要着重备教材、备学生,梳理重难点,在内容和章节安排上进行改革,分散学习难点。 “模拟电子技术”这门课程主要有四大板块。

第一板块为基本知识与基本元器件,这个板块主要内容涉及半导体的基本知识、二极管、三极管(晶体三极管和场效应三极管)。 具体要求:了解P 型、N 型半导体的区别,内部载流子的特点；了解PN 结的形成过程；掌握PN 的单向导电性、反向击穿特性；理解二极管主要参数；掌握二极管简化模型；掌握二极管简化模型,分析二极管电路的基本方法；理解齐纳二极管及其并联型稳压电路的工作原理；了解变容二极管、肖特基二极管和光电子器件等其他特殊二极管；掌握三极管(BJT、MOS)的基本结构、类型、工作原理以及输入和输出特性曲线,让同学对“模拟电子技术”的基础知识有所了解,由易入难。

第二板块为基本放大电路。 这个板块主要讲解基本的放大电路,先讲解晶体管放大电路,类比晶体管放大电路,讲解场效应管放大电路。 学生须掌握BJT 放大电路的静态偏置方法和计算方法；掌握信号的输入、输出方式；理解BJT 小信号模型的物理含义和使用条件；掌握用小信号模型分析法分析BJT 放大电路的动态指标；掌握共射、共集电和共基放大电路的性能及特点；掌握复合管的结构特点。 根据晶体管放大电路,在场效应管器件学习的基础上,老师提前给学生分组自学场效应管放大电路,然后进行翻转课堂学习。

第三板块为其他基本放大电路。 这个板块的主要内容是以基本放大电路为基础,讲解差分放大电路、反馈放大电路、功率放大电路、运算放大电路。

学生需要掌握差分放大电路的基本概念；理解差分式放大电路放大差模信号和抑制共模信号的原理；掌握在双端输入、双端输出的基础上,引出差分放大电路的4 种接法以及在每种接法下动态参数的求解办法；掌握对差分放大电路进行改进,引出具有恒流源的差分放大电路和场效应管放大电路。

对于反馈放大电路,学生需要理解反馈的基本概念与分类；掌握各种反馈类型的判别方法,并能判断放大电路中的反馈极性和反馈组态；掌握在深度负反馈的基础上,求解放大电路的放大增益。

学生需要了解功率放大电路的特点和分类,熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的工作原理和指标计算；理解产生交越失真原因及消除的方法；了解甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理；熟练掌握各项指标的求解。

对于运算放大器,学生需要了解运算放大器的两个工作区域,分别对线性区给出线性运算放大电路；对非线性工作区域,学生需要掌握电压比较器、迟滞比较器、正弦波产生电路、方波产生电路和锯齿波产生电路等的工作原理。

器件、放大电路的应用主要内容有滤波电路、稳压电路、直流稳压电源、模拟集成电路以及工程应用对应的实际电路,主要考查学生对模拟电子技术的基本知识的掌握和应用,注重理论知识与实际的紧密结合。

对模拟电子技术的知识按照如上几块进行分解,学生能渐渐地适应“模拟电子技术”这门课程。 同时,老师上课前应该结合线上资源,引导学生自主学习,这样才能达到教学效果和教学目标。 考核形式应该注重学习的过程性环节。

3.3 以差分放大电路为例进行课程改革

以差分放大电路为例,归纳知识,教师讲课主要从以下几个方面进行。

(1)课前:教师布置预习任务,线上发布本章基本知识点的学案,同学们通过预习对本章知识有大致了解,上课是在此基础上进行的。

(2)引出零点漂移:通过晶体管放大电路,引出零点漂移及产生的原因。 其中,温度的影响是主要原因,因此也叫作温漂。

(3)克服温漂的方法:引入直流负反馈、温度补偿等。 在此基础上,引出另一种克服温漂的办法,即差分放大电路,然后引出差分放大电路的组成以及电路对差模信号和共模信号的作用。

(4)求解差分放大电路:引导学生自行分析差分放大电路的静态工作点。 静态分析完成后,分析动态。动态分两种情况:在共模信号作用下,电压增益的求解；在差模信号的作用下,电压增益的求解。 从求解的结果对比,差分放大电路是放大差模信号,抑制共模信号的。 因此,差分放大电路也叫作差动放大电路,输入变动了才能有输出。 同时,教师讲解共模信号被抑制的原因,引出共模抑制比。

(5)实际应用:信号源需要有“接地”点,以避免干扰；负载需要有“接地”点,以安全工作。 因此,差分放大电路有4 种接法。 同学们类比双端输入、双端输出,分组讨论自行求解另外3 种接法下的性能指标,并对比4 种接法的共同点和差别。

(6)引导学生分析提高共模抑制比:从4 种接法中,要想使得共模抑制比越大,就必须增大Re,但是Re太大会影响静态工作点。 用恒流源来代替Re 电阻。在保证有一个合适的射极电流的同时有一个比较大的电阻,得到具有恒流源的差分放大电路,然后分析电路特性。

(7)在以上基础上,提出问题:差分放大电路理想情况是左右对称,若对于实际电路而言,出现不对称的情况,应该怎么办？ 怎么对现有的差分放大电路进行改进？ 教师引出在两个晶体管的射极加凋零电位器,使得放大电路左右对称。 试着在这种接法的基础上写出共模增益和差模增益。

(8)在以上基础上,进一步提出问题:若信号源很微弱,就希望差分放大电路的输入电阻趋于无群,应怎么改进差分放大电路？ 同学分组讨论,引出场效应管差分放大电路,分析场效应管差分放大电路的4 种接法下对应的共模增益和差模增益。

在这8 个环节中,从理想电路到实际电路,从提出问题到解决问题,吸引学生的注意力,分组讨论激发学生的学习兴趣。 以学生为中心,以教学效果为导向。

4 OBE 理念下的“模拟电子技术”的考核形式的改革探索

该课程的考核形式大多数高校通常采取平时占30%,期末占70%,忽视学生对该课程的学习过程的考核。 学生期末考试重点突击复习,也能蒙混过关,但是并不了解和熟练掌握该课程的主要内容。

基于OBE 理念,“模拟电子技术”在教学模式上进行了改革,考核形式也随之改革。 期末成绩不仅仅是由平时作业和期末卷面构成,过程性的学习效果和成果须纳入期末总评成绩中。 OBE 理念下的“模拟电子技术”的过程性考核项目有以下几点。

课前预习(5%):借助各类线上学习平台,以问题的形式提前发布上课内容,上课前完成,上课时提问,给出分数。 旨在培养学生的自学能力和独立思考的能力,提高教学效益,提高学生的学习兴趣。

考勤(5%):课程的出勤应该是贯穿于整个学习过程的,可以通过随机点名,确保学生全勤参与。

课堂表现与作业(10%):根据上课的内容,设计提问、做题环节,根据学生的回答情况,给予成绩。

作业(10%):每章教学完成后,教师针对关键题型布置作业。 学生在复习做题的同时,会理解得更加深刻。 教师可以通过课程中心线上发布作业的题目。 学生线上提交作业。 过程性材料可以电子归档保存。

分组讨论(10%):每组布置与课程紧密相关的主题进行讨论,最后以讲课的形式反馈,根据讨论的结果,给予成绩。 设计如下问题:放大电路是怎么对信号进行放大的、怎么判断反馈的组态、差分放大电路是怎么抑制温度漂移的、怎么通过小信号模型得到差分放大电路的共模增益和差模增益。

章节测验(10%):每章进行一次测验,或者每个板块进行一次测验,检验同学们对本章知识的掌握程度、学习情况,反馈本章的教学效果,适合调整教学计划和教学方法。 教师可以通过课程中心线上发布考试题目,学生线上提交考试结果。 过程性材料可以电子归档保存。

期末考试(50%):考试范围依据考试大纲,覆盖所学知识,可以采用教考分离的办法实施考核,考察同学们对整体掌握的情况。

5 结语

以OBE 理念为宗旨,势必要对传统的教学模式进行改革,才能体现出以学生为中心,以成果为导向。 本文提出了几点教学改革的措施,并以差分放大电路为例,对其进行了举例说明,有助于老师教学。 考核是检验学习的手段,目的是让学生学习到更多的知识,并能在实践中应用。 过程性考核以学生为中心,在整个教学过程中起到监督作用,让学生全程参与学习,让学生真正做到学以致用。 最后,在尝试教学改革的过程中,要时常观察学生的学习状态和心理状态的变化,做到因人施教。