OBE理念下电路原理实验课的对分课堂模式研究

刘甜 王忠 田琦

摘 要：针对电路原理实验课传统教学中存在的课堂时间分配不均衡、学生参与实验效果不佳和实验评价体系不完善等问题，本研究在成果导向教育（OBE）理念指导下，将对分课堂教学模式引入电路原理实验课程，进行“OBE+对分”的电路实验教学模式探索。分验证类实验和设计类实验两方面探究该模式下各个教学环节设计方法，完善实验课程教学效果评价方式，为电路原理实验课教学提供新思路。

关键詞：OBE理念；对分课堂；电路原理；实验教学

电路原理课程是电子信息类专业的专业基础核心课程，以高等数学、电磁学为基础，主要分析电路中的电磁现象，研究电路的基本规律和分析设计方法，在专业课程体系中占据着重要地位，也是模拟电子技术、数字电子技术等课程的前导课程。

电路原理实验课是电子类专业实践人才培养的重要内容，强调通过验证类实验和设计类实验培养学生动手实践能力和综合设计能力，是本科生工程实践能力培养的重要环节。为提升电路原理实验课程教学效果，教师应积极探索电路原理实验课程课堂教学改革新模式。

一、电路原理实验课程教学现状分析

随着近年各类教育教学改革的持续推进，电路原理实验课程教学质量有了很大提高，学生实践能力和创新能力也有了一定的提升。但当前实验教学的基本模式和考核方式与新工科建设对新型人才培养的要求存在较大差距。

（一）课堂时间分配不均衡

现阶段实验课堂教学多为教师讲解实验目的和实验原理，展示实验仪器操作过程，之后学生进行实验操作，记录实验数据，完成实验报告。验证类实验前期教师讲授时间占比为20%～30%，之后的时间学生进行实践。该分配方式导致讲授结束之后，学生操作实验过程中仍然存在诸多仪器使用和实验流程不正确等问题，教师需多次解答学生的重复性问题，而且学生之间也缺少思维碰撞。

（二）学生参与实验效果不佳

电路原理实验课教学对象为大二上学期学生，他们相对擅长理论知识的学习，对仪器使用和操作等动手实践内容比较感兴趣。但在当前的课堂教学模式下，由于大部分学生前期未接触过相应的仪器设备，仅在教师20分钟的讲授之后便直接上手操作，在前两节课会比较吃力，对实验操作无从下手，难以获取正确的实验数据，导致参与实验的效果有限。

（三）实验评价体系不完善

当前学生实验成绩评定的主要依据为预习报告、课堂实验完成情况和课后实验报告书写情况这三部分。虽然实验课已在进行每班20人左右的小班化教学，但在实际教学过程中，教师很难对每个学生的实验完成情况和数据的真实性进行客观评定，而且预习报告多为实验教材的抄录，学生对实验内容认识有限，未起到良好的预习作用。尤其对于设计类实验的考核，尽管加入了验收环节等考核要素，但评价体系依然不够完善，未能合理评价学生的动手实践能力和设计创新能力，导致学生在实验课程中只注重报告的撰写，而轻视动手操作、数据分析和创新设计等综合能力的培养。

二、“OBE+对分”的电路实验教学改革思路

OBE理念（Outcomes-based Education）也被称为成果导向教育，最早由美国学者William G.Spady于1981年提出。该理念是指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，这就要求教师在进行课程设计和教学实施过程中，要清楚地聚焦于学生在完成学习过程后能达到的最终学习成果，并有效帮助学生达成学习目标。我国成果导向教育研究从2013年至今，经过近10年的发展，得到了教育界的重视和认可。

对分课堂（PAD）是复旦大学心理学教授张新学于2013年提出的一种新的教学模式，具体可阐述为讲授（Presentation）—内化（Assimilation）—讨论（Discussion）。形式上，PAD是将课堂时间一分为二，一半留给教师讲授，一半留给学生进行讨论，在讲授和讨论之间引入课后学生对讲授内容的内化吸收。

OBE理念和对分课堂都以培养学生学习能力和核心素养为目标，这与电路原理实验课程的素质培养目标相契合。有教育工作者进行二者结合的教学改革研究，结果显示在高数、程序设计等理论课和智能控制等专业课程上，可提升课堂教学质量和学生解决工程问题的能力。但在实验课程，尤其是电类实验相关课程上缺乏对应研究，基于此，本文进行“OBE+对分”的电路原理实验课教学改革探索。

这里所述“OBE+对分”的电路原理实验课教学模式，首先基于OBE理念反向设计教学目标，其次在课堂实施阶段引入对分课堂，并构建实验课程多元评价体系，具体模式如图1所示。

教学目标是一门课程的先导。基于OBE理念，电路原理实验课程的教学目标重塑为知识、能力和素质三个方面。在知识层面，引导学生进行理论验证；在能力层面，引导学生学会仪器使用和实验设计；在素质层面，培养学生思考、探索和创新能力。

为实现该教学目标，在教学实施环节引入对分课堂模式，教师和学生对分课堂时间。具体操作为教师在前一堂课先进行实验内容讲授，学生利用课后时间进行内化吸收。在本次实验课学生进行具体实践操作，之后进行课堂讨论，这一过程中教师做好答疑解惑和引导启发。最后在师生交流环节，学生分享收获感悟，教师进行评价，使学生思想进一步升华。

对实验课程的评价，可依据实验报告完成情况、实践操作情况、讨论阶段参与情况以及后续分享质量情况构建多元化的评价体系，从而解决电路实验课程存在的评价体系不完善问题。

电路原理实验课程内容包括验证类实验和设计类实验两大类，其中验证类实验是重现经典且重要的电路理论知识，设计类实验是对所学知识的灵活运用。下面，课题组将分验证类实验和设计类实验两类分别介绍“OBE+对分”教学模式具体的实施情况。

三、验证类实验的“OBE+对分”教学模式

电路原理实验课程中验证类实验占比较大，首先根据OBE理念明确验证类实验的教学目标，即培养学生理论验证能力和仪器操作能力，并在此基础上进行综合素质培养。为实现这一教学目标，课题组对验证类实验进行改良设计，在原始对分课堂模式基础上加入实践操作环节，如图2所示。

这里以RC一阶电路的响应测试实验为例，教师讲授、内化吸收、实践操作和课堂讨论四个部分的具体操作如下。

（一）教师讲授

教师在前一次实验课的最后20分钟进行理论讲授，具体讲解RC一阶电路响应测试的实验目的和实验原理，函数发生器和示波器等仪器的操作，并布置思考作业，完成整体实验脉络的梳理、注意事项的演示和后续任务的布置。在该过程中，通过教师提纲挈领的讲解，学生对本次实验流程框架建立了清晰的认识，了解了实验仪器的使用。对于第一次实验，该环节可在对应的理论课进行讲授。

（二）内化吸收

课后的内化吸收是该教学模式的关键环节。学生听完教师的讲授后对实验框架有一定了解，但对RC一阶电路三种响应原理和如何进行响应测试等细节仍有困惑，这也是本次实验的难点。学生可利用较充分的课后时间完成一阶响应和时间常数等理论知识的回顾，并借助Multisim虚拟仿真软件进行仿真验证，观测响应波形并根据验证情况进行实验的具体设计，撰写仿真实验报告，为课上实验操作环节做好铺垫。

（三）实践操作

实践操作环节是实验课程的主要部分，也是实验教学的重难点。有了前期教师讲授和学生课后内化吸收的积累，面对之前无从下手的实验操作环节，学生已有了基本思路，并对实验预期结果有了初步认识，在本次实验课可直接进行实验操作，使用示波器观测响应波形，并进行时间常数的读取。在该环节，对于仪器操作和实验设计等具体细节问题，学生之间可以相互交流讨论，实现基本的理论验证目标。同时，教师也需要做好辅导答疑工作。

（四）课堂讨论

课堂讨论分为小组讨论和全班交流。经过前期的知识内化吸收和课堂上的实践操作，学生完成了响应波形观测和时间常数测定，同时存在许多疑问。在小组讨论环节，学生在组内交流实验过程中的仪器操作技巧，分析时间常数测量的误差来源。未完成实验的学生也可讨论存在的问题，以及如何解决和避免这一问题的，分享本次实验的收获和感悟。通过这一环节，学生基本解决了大部分实验仪器的操作问题，验证了数据的准确性。同时小组内部讨论因人数较少，讨论内容多样，可以使所有人都有内容可讨论，有观点可发表，有收获可分享。学生之间的讨论，在解决具体问题的同时，提高了学生实验课堂的参与度，激发了学生的创造性思维。

在全班交流环节，教师抽查各组讨论结果，对学生仍存疑的部分进行答疑解惑，并对本次实验注意事项和完成情况进行总结回顾。学生分享前期内化吸收时积累的积分电路和微分电路应用，教师在此基础上进行应用拓展，引导学生进行深层次思考，培养学生实践能力，提升学生综合素质。

四、设计类实验的“OBE+对分”教学模式

电路原理实验课程中的设计类实验一般为4个学时，学生可在给定项目内选择一个，以3人一组的形式完成。其主要目标是在培养学生仪器操作能力的基础上，培养他们的探索精神和创新意识。课题组对设计性实验教学模式设计如图3所示。

具体操作时，在教师讲授阶段列出两个项目内容供学生选择，并介绍项目的开发流程，以其中一个点进行创新性启发，引导学生在课后进行资料查询。课后的内化吸收阶段，学生不仅要选定题目，还需要自行设计实验方案，进行仿真验证，并通过文献查阅分析该项目的创新点，以此培养自己的实验思维和探索精神。

增加课上的第一个小组讨论阶段，主要供小组成员进行题目敲定，并通过讨论确定具体实验方案，最后做好组内分工。该环节便于后续以小组形式进行实践操作。实践结束后，组内进行第二个小组讨论，分享收获，收集存在的疑难问题，在此基础上进行应用推广。

设计性实验有一定的开放性，为使得该部分考核评价公平公正，教师应为学生提供作品展示的平台，并在最后加入项目验收环节。该环节各小组首先展示本组选题的设计思路，演示基本功能；接着分享本组作品的创新点和应用拓展；最后其他学生和教师可进行提问，由本组学生进行答疑。教师在此基础上进行总结点评和拓展升华，进一步培养学生的创新意识和综合素质。

五、构建多元化的实验课教学评价体系

传统的实验课教学评价方式以课前预习、课上操作和实验报告为主要依据，不利于对学生进行综合素质考量。在“OBE+对分”的实验课教学模式下，评价体系的构建至关重要，要体现多元化的特征。

鉴于实验教学实施过程环节多样，评价内容细分为以下四个部分：实验报告完成情况、课上实践操作情况、讨论阶段参与情况和后续分享质量情况。其中每个部分又包括多个细分内容，比如实验报告完成情况包括预习完成情况、仿真实验报告整理、真实数据记录与分析等。通过多项目考核内容的构建，实现实验课程的全过程、精细化评价。

传统的评价方式以教师考核为主，但教师一人难以全面考核所有学生的课程参与情况。为解决这一问题，可构建“教师评价+学生互评”的综合评价方式。实验报告完成情况和实践操作完成情况等客观项目由教师进行考核，组内讨论参与情况和后续全班交流分享情况等学生全员参与项目由学生进行互评，这既保证了学生全程参与课堂，也体现了考核方式的合理性，使得过程性考核更真实有效。

实践教学内容是电路原理课程的重要组成部分，对培养学生的电路思维和动手实践能力具有重要作用。“OBE+对分”的电路原理实验课教学模式是一种可促进学生参与实验教学、提高学生综合素质的教学模式，具有应用价值和参考性。

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