基于OBE模式的电子线路CAD课程混合式教学研究

朱 敏

（安徽三联学院 电子电气工程学院，合肥 230601）

1 引言

电子线路CAD课程是高校电类专业的综合实训课程，内容与电路板图的设计与制作密切联系，是一门实践性和应用性很强的课程。但实际课程的教学过程缺乏充分的实践机会，学生难以将所学的知识完全应用到实际电路中，课程缺乏互动性及实践性会导致学生自主学习兴致不高。在教学过程中通过改革调整课程设计模式，努力提高学生在课堂的主体地位，使学生掌握电路板的计算机辅助设计基础知识、基本理论和基本设计方法；使学生能够在今后走向工作岗位后，具备分析和解决电路板相关实际问题的技能，同时具备独立设计电子线路图和PCB 板的工作能力。这对于应用型高校来说，是人才培养的关键之处。[1]本文从OBE理念和混合式教学两种模式的融合中去探索电子线路CAD课程的教学设计和改革，将成果导向教育充分运用到教学一线中，提升电子线路CAD课程的教学质量，推进教学创新实践。

2 OBE理论和混合式教学模式

2.1 OBE教育理念

成果导向教育（OBE，Outcome Based Education）理念，也称为能力导向教育、需求导向教育或目标导向教育。最早是由美国教育学家斯派蒂（Spady W.D.）提出的，这是一种以成果作为目标导向，即以培养出能够完成工程实践任务的学生为目标，在教学环节中主体是学生的教育理念。OBE理念是未来工程教育的发展方向，成果导向通过聚焦和融合教育系统的一切来确保学习者能够获得相应的工程专业技能，以此成功获得应对未来生活的经验。OBE理念侧重于工程实践上的产出导向，强调学生接受教育后能够获得的工程实践能力，学生通过学习知道将来能够从事什么工作，这是OBE理念适用于工程教育中优于其他教育理念的地方。同时在教学中关注教学方法的持续改进，在实际教育教学过程中，所有的教学目标和教学设计都必须围绕对学生实现预期的学习成果，从实践上来说，OBE是一种注重教育产出的教育模式。[2]OBE理念的宗旨是围绕学生的未来成效来开展教学活动，它致力于培养能够适应社会不断发展的高质量应用型人才。

2.2 混合式教学模式

常规的线下教学是以教师讲授演示为主，不能充分实时发挥以学生为主体的教学成果导向。随着互联网资源的增加和当前移动技术的迅猛发展，大量的慕课、微课等教学资源拓展了实践探索和理论研究方法方向，使得混合式教学模式得到广泛关注和飞速发展。混合式教学是将常规线下课堂教学与网络化的线上教学相结合，充分利用移动电子设备将线上和线下的优势资源整合，劣势资源互补，开展“线上+线下”的全方位立体式教学的一种模式。线上和线下混合式教学的实质转换就是以学生为中心，为学生创造出一种真正高度参与的个性化的体验，混合式教学通过结合线上和线下授课的优势，既能激发学生主体的主动性、积极性和创造性，同时又能发挥教师引导、启发、监督教学过程的主导作用。信息化的技术手段在混合式教学模式中的广泛应用，使得OBE理念对推进教学管理创新具有强大的推动性和实践可操作性。[3]

3 OBE理念的混合式教学模式的主要特征

3.1 以学生为主体

在传统电子线路课程教学过程中，教师在课堂上传授电路绘制设计知识，学生被动接受，对电路印倒电路板（PCB，Printed Circuit Board）设计知识的认识不够深入，缺乏实践实例的训练使得教师无法及时有效掌握学生的实践情况。实践性的缺失也使得学生难以在工程实践中激发自己的创新意识，限制了学生的自由发挥空间和创新思维发散。OBE理念以学生为主体，强调每一位学生的学习进步和发展，侧重于学生个人的学习过程和学习成果。在整个学习过程中注重每一位学生的学习体验，针对不同学习能力的学生采用不同的教学方法和要求，使学生树立人人都可成功的信心。[4]

3.2 注重成果导向

电子线路计算机辅助设计（CAD，Compater Aided Design）课程是高校电类专业的综合实训课程，课程具有较强的实践性和应用性。基于OBE理念的电子线路CAD课程在实践教学过程中以成果为导向，以学生能够完成工程任务为目标，按照这种培养理念，在实践教学过程中按照“三位一体”人才培养理念，将知识、能力、素养融合为一体，明确培养学生的通识能力、专业基础能力和发展能力，即学习目标为知识学习、能力学习和素质学习三个部分。如表1。

表1 电子线路CAD课程学习目标

在电子线路通识学习过程中要求学生能够掌握一定的电子电路理论知识，结合电路原理、模拟电子技术和数字电子技术实际设计电子电路，通过电路版图设计软件绘制仿真电路原理图，同时能够设计和制作印刷电路版图。在工程认证中支撑毕业要求指标中知识学习部分的支撑毕业要求体现在掌握电路版图设计工程技术知识，分析电路工程问题，设计和开发解决方案，能够熟练使用现代仿真测试工具等方面。在能力学习中要求学生明确个人与团队的关系，有一定的团队合作能力，能够通过团队分工协作去解决实际电路设计过程中涉及的问题。在以学生为主体的支撑毕业要求中要求学生具有写作和沟通能力。在素质学习中学生要养成诚信、守时、严谨求真的学习态度，具有一定的职业素养，并且具有终身学习的意识和自主学习的能力。[5]

3.3 线下实践教学与线上教学相融合

对于电子线路CAD课程教学而言，实践与应用是学生面临的最大挑战。基于OBE理念的教学是为了培养具备实践操作能力和应用能力的复合型人才，因此采用信息化的教学手段是实践OBE 理念的必要条件。在实践时应用型高校在教学过程中常采用线上+线下的混合式教学模式来引导学生学习电子线路CAD课程，多种教学平台资源的应用提高了学生的学习兴趣和学习效果。同时为了检测学生的实践操作能力，学校通过向校企合作单位定期输送实习生以及指导学生参加电子设计大赛等一系列实践比赛来验证学生的实践创新能力。随着教学模式的不断更新与发展，信息化技术的提升使得“线上+线下”混合式教学模式已经成为电子线路CAD课程设计环节实现教学效果的深度探索，培养应用型人才的有效方法与途径[3]。

4 基于OBE模式的电子线路CAD混合式教学实践设计

4.1 课程资源建设

为了有效开展混合式教学，建设优秀的课程教学平台资源是关键。当前提供慕课的线上共享开发平台有很多，比如中国大学MOOK、雨课堂、超星泛雅等等。我院线上资源的建设选择的是超星集团学习通平台。学习通平台使用方便，功能强大。教师可根据教学内容录制实践教学视频，同时从网络上收集相关教学资料上传至学习通供学生线上学习。针对我校应用型高校的定位，结合我院学生对于本门课程理论性学习兴致不高的学情分析，在整合资源上选择高版本的Altium Designer 软件，解锁更多绘图功能，提升设计体验，同时在课外时间给学生在学习本门课程上提供完善的课下辅助服务，提升学生自主学习的积极性与便利性。

4.2 教学目标和内容设计

根据OBE教学理念，针对电子线路CAD课程设计的教学目标中原理图设计及PCB设计，整合相关教学内容，把内容根据不同目标进行分类设置，根据教学目标个性化定制教学内容，强化案例化教学，项目化教学，不断更新和工程实践相结合的教学案例，分析电路原理的实际意义，真正做到学以致用。在撰写报告过程中能够规范课程设计报告内容，注重报告的内容和格式，并且在项目化的设计过程中注重团队合作意识，在答辩环节锻炼自身的口语表达能力。[6]如表2。

表2 电子线路CAD课程目标与对应教学内容

在教学过程中根据案例教学融入课程思政，结合当前电子线路PCB电路发展的实际问题，引导学生关注世界科技发展，不断将电子线路发展研究前沿科技及社会需求的最新变化，学生切身感受企业工程实践等具体过程纳入到课程和实践教学内容中，激发学生学习兴趣和学习积极性，引导学生树立正确价值理念，培养学生具有深耕于工程实践和科技创新领域的意识。[7]

4.3 教学模式框架设计

混合式教学模式框架是在传统教学资源基础上增加多种教学媒介，实际上是线上和线下教学媒介的混合。教学团队集体备课，注重课程的教学设计研讨，在实践教学环节采用项目化设计等一系列教学手段进行混合式教学。有效整合利用电子线路CAD课程教学资源以达到更高效的教学效果，实现OBE教学理念。电子线路CAD课程的混合式教学模式框架如图1所示，分成三个环节，一是知识讲授，包括课堂面授和线上互动教学。在课堂学习前，利用学习通平台发送预习知识点链接或者发送相关课程导入问题，以供学生预习，让学生提前对本次课程内容有个初步认识。在教学过程中借助平台监测教学效果，通过提问、投票、课堂练习等方式来增加与学生的互动，提高学生的课堂参与度，及时把握学生的学习动态。在课后借助软件布置课后作业，学生遇到问题能够通过教学平台及时和老师沟通，老师通过平台对学生的问题及时反馈并监督学生复习与巩固。因此混合式教学模式极大地提升了老师的教学效率和学生的学习效率。二是实践训练环节，通过增加实践教学课时、通过项目化的设计让学生更重视、也有更多的机会去通过仿真进行电路设计，学生在实践中理论联系实际进行PCB模块的设计。为了检验教学效果，在第三环节实践应用环节，教师鼓励学生在校期间参加各级别大学生创新创业训练项目和全国电子设计大赛等专业性赛事，并且由老师提供专业的培训。在学生实习时我院定期向校企合作单位输送实习生，增加学生在对口行业的实践设计实习经验。学生通过参加比赛和专业实习锻炼了电子线路设计应用的实践能力，结果也能检验出线上+线下混合式教学模式的效果。[3]

图1 电子线路混合式教学模式框架

4.4 教学评价

基于OBE理念的教学需要合理而全面的学习成果评价，传统的评价方式不能很好地体现出结果驱动，缺乏对课程目标中学生个人能力达成度的评价，难以全面的从过程到结果来综合评定学生的学习效果。[8]为了有效实践OBE的教学理念，电子线路CAD课程教学采用以学生为中心，形式多样化的评价方式，通过了解学生不同学习能力和学习需求，以及学生的团队合作能力，对每个学生的学习过程及学习结果进行综合性的评价，依靠现代教学信息化技术，通过教学平台数据收集，实现激励学生自动自发学习。[9]-[10]

课程教学环节具体考核由平时考核和项目考核两部分成绩构成，个人考核成绩占比50%，包含平时签到（5%）、线上学习（20%）、线上测试（20%），借助超星学习通平台记录成绩。项目考核占比50%，包括课程设计报告（15%）、设计仿真实物（20%）、项目答辩（15%）。通过所选项目的要求进行具体分值判定，从而培养学生的团队合作意识，提高学生的积极性。同时为了避免团队中有成员浑水摸鱼，在项目答辩成绩中可以适当根据学生参与度去给项目中每个成员打分。[11]

在实践教学环节中通过合作实习单位的优秀评价反馈和参加全国电子设计大赛教学竞赛荣获一、二等奖等获奖结果来看，我院电子线路CAD课程设计混合式教学模式设计合理，教学反馈较好。

5 结语

通过进行OBE理念的电子线路CAD课程设计线上和线下混合式教学改革尝试，不仅改善了传统线下课堂教学，积累了大量课程实践经验，同时丰富了学生的学习方式，也拓展了学生的学习平台。通过近三年的课程实践，效果明显，充分凸显了以学生为中心、以教学成果为导向的教学理念，符合工程教育认证下培养应用型人才的标准。