基于OBE理念的阶梯式电子技术实验教学改革研究

邓鹏 王恒 马雪芬 唐文涛

摘要： 为了克服传统电子技术实验教学方法单一，学生动手能力和创新能力得不到有效提高等诸多问题，提出一种以OBE教育理念为基础的阶梯式电子技术实验教学策略。该策略将电子技术理论知识贯穿于整个电子技术实验课程中，使每个学生都能从自己掌握的理论基础出发去探索新知识。本文从多方面探讨了如何有效地将现代教育技术手段运用到电子技术实验教学当中，提高学生的综合素质和创新能力。经过推广和实践应用，以OBE理念为基础的阶梯式电子技术实验教学方法不仅可以为电子技术实验教学质量的提高提供启示，也可为电子技术实验教学改革提供参考。

关键词：OBE理念；阶梯式教学模式；实践能力；创新意识

中图分类号：G426      文献标志码：A      文章编号：1008-4657（2024）02-0076-07

0        引言

目前电子技术已经在各行各业和各种领域得到广泛应用，对科技发展和人们生活水平提高起到了极大的促进作用。传统的电子技术实验教学中存在着一些问题，如教师在实验过程中，只注重理论知识点的讲解和实验注意事项，而忽视了对学生实验技能的培养，实验教师讲解完后，学生往往只是被动地进行实验操作，对实验内容的理解不深入。由于随着社会经济的不断发展，人们对电子产品的要求越来越高，电子设计专业人才的培养面临着巨大的挑战。面对这些挑战，教师需要改革电子技术实验教学方法，更有效地提高学生电子技术设计方面的应用能力，并激发他们的创新能力。王波等［ 1 ］人根据工程教育专业认证的要求，结合电子技术实验教学中存在的问题，对电子技术实验教学进行了改革。彭莉峻等［ 2 ］人针对电子技术实验内容缺乏系统性等问题，开发了以培养学生工程意识为导向的综合性实验项目。本文提出了一种基于OBE（Outcomes-based   Education）理念的梯式电子技术实验教学方法［ 3-4 ］。该方法采用产出导向的教学理念，以学生的学习成果作为教学核心，培养学生的动手能力和创新能力，在进行电子技术实验教学过程中，构建起一种阶梯式的教学模式。通过将实验内容细分为多个层次和难度级别，这些任务包括基础电路搭建验证、综合电子系统设计和创新实验项目，要求学生逐步完成一系列实验任务，逐步提高学生的实验能力和创新思维能力，培养学生分析问题的能力。

1        构建电子技术实验教学OBE阶梯式教学体系

合理的电子技术实验教学设计是培养电类专业学生实验能力和创新思维能力的一个十分关键的环节［ 5 ］。为了更好地满足现代电子技术行业对人才的需求，课题组积极探索和构建了一套基于OBE理念的阶梯式电子技术实验教学体系。首先根据电类专业学生的毕业要求、课程要求和学生的自身要求对电子技术实验课程进行需求分析，然后根据知识目标、能力目标和素质目标确定要达到的成果，根据设计的基础实验、综合实验和创新实验实施教学，最后进行教学评价，教学评价包括过程评价、实验评价和终结性评价。在制定教学目标时，注重培养学生的实践能力、创新思维能力和团队合作精神，将实验教学内容进行了重新组织，形成一个阶梯式的教学体系。在教学内容设计上，对实验项目进行认真筛选，做到理论知识与实际应用相结合，逐步增加实验项目的难易程度和复杂程度，使学生对所学的电子技术知识进行巩固和应用。为培养学生的创新思维能力，鼓励同学们针对自己的实际情况，尝试不同的创新思路，解决实际问题，把自己的创新成果展示出来。通过实验教学，既锻炼了学生的创新意识，又提高了学以致用的能力，动手能力也得到了加强［ 6-7 ］。以OBE理念为基础的阶梯式实验教学体系如图1所示。

在电子技术实验教学中，还注重培养学生的团队合作精神，鼓励学生以小组为单位共同完成实验项目。通过学生之间的团队合作与交流，学生可以学会协调分工、解决团队内部问题等。这种团队合作的经验对于他们未来的职业发展至关重要。为有效考查学生的动手能力和综合素质，除了对实验报告和实验结果评定之外，还对学生的实际操作能力、创新能力、团队协作能力等方面进行考核。通过这样的测评，可以更加全面地了解学生的动手操作水平、拓展能力等各方面的情况。

1.1   以学生为本，注重学生动手能力和创新意识的培养

电子技术实验课程的开设，在电子类专业中具有非常积极意义，可以促进大学生创新能力的提高。阶梯式教学模式是一种高效的教学方法，通过将实践活动分为不同的级别和难度，逐步提升学生的实际操作能力。在开展教学过程中，根据课程特点和课程目标达成度要求等因素制定相应的教学计划和方案。例如，从基础的共射极放大电路实验开始，逐渐引导学生进行电子系统的综合设计和创新项目的实践，培养学生的问题分析和解决能力。

1.2    充分利用现代化设备和资源

随着电子技术的飞速发展，在进行电子技术实验的过程中，需要根据教学目标，制定适合自己的教学方式和方法。不仅需要整合最新的实验设备和技术，还需要充分利用现代化设备和资源，如结合学习通网络资源，为学生创造一個开放、灵活的学习环境。学生上课前通过网络资源预习，上课时实际动手操作，可以更深刻地理解电子技术实验项目的基本原理和应用场景，同时也能培养他们的创新思维。

1.3   设置合理的考核评价方式

目前，我国高校中还没有一个统一的电类专业实践教学模式及考核评价方法。传统的电子技术实验考核评估方法很难全面地评价学生实际操作技能和创新思维表现。为了对学生的实验能力进行更为准确的评估，课题组探索了多元和全方位的评估方法，例如实验操作、实验报告、现场展示实验成果等方式。为了将学生的实际操作能力和创新精神与他们的实际需求紧密结合，课题组将电子设计竞赛和智能车竞赛等学科竞赛的测试方法引入电子技术实验考核中。表1为基于OBE的集成运算放大器实验考核和评定标准。

2   基于OBE理念的阶梯式教学方法的实施

2.1   实验教学项目设置

为达到电类专业人才培养方案对电子技术实验课程的教学要求，采用OBE阶梯式实践教学方法。通过这种方式提高学生对学习兴趣、动手操作能力以及解决问题能力等各方面的素质，逐步提升学生在应用、设计和创新这三个方面的综合能力。通过对各层次的训练与考核，使学生都能达到相应的要求，从而实现从知识到技能再到素养的全面发展。表2为电子技术实验项目设置表。

2.2   OBE阶梯式电子技术实验教学实施情况

在电子技术实验教学中，以学校人才培养方案对电类学生的毕业要求为依据，设置教学目标，选择相应的方法。通过循序渐进的实验项目设置，帮助学生更好地掌握课程内容，提高自主学习能力，为增强学生的工程应用能力和创新思维能力，设计了阶段性实验方案。课题组把实验课题分成三种类型：基础型、综合型、创新型，对需要达到的要求，每一种类型的实验项目都做了明确规定。通过基础实验教学，使学生掌握基本的实验技术和方法，对电子技术实验箱的操作方法及常用的电子实验仪器有深入的了解，为开展较复杂的实验任务奠定基础。这三种不同层次的实验，每一种都有特定的教学目标和训练重点。学生在熟练掌握实验基本技能的同时，通过系统化、渐进式的训练方法，提高实际操作能力。

通过OBE的阶梯式实验教学法，学生学习的激情和主动性明显增强［ 8 ］。在锻炼学生动手操作能力以及创新能力的同时，这些技能对学生未来的职业发展也有积极的作用。通过这样的授课方式，让同学们更好地理解理论和实际的不同之处。明确实验目标，合理安排实验步骤，在实验教学设计过程中引导学生对实验内容进行深入的分析，使学生对实验方法的掌握和理解更加深刻。

3   实验教学设计

3.1   改革实验项目

在实验教学过程中，课题组采用项目式的教学方法，经过几年的探索与改革，形成了一套完整的从理论到应用的一体化实践教学体系。运用这种教学方式，既保证了实验教学内容的完整性，又促进了教学质量的提高，激发了学生学习的积极性，增加了学生动手、创新的能力［ 9 ］。

通过对实验题目进行了重新设计，将理论教学与实验题目相结合，对实验题目进行了精心设计。为了让学生更好地理解实验内容，除了基础的实验教学内容，还融入了一些的扩展内容。以项目式的授课方式，强调综合运用专业知识，注重提高学生解决实际问题的能力，以实际应用案例结合教材中的基本概念，扩大学生的知识面。学生在项目式教学过程中的参与，既有利于理论知识的加深理解，又可以培养创新思维，培养团队协作精神。这种实验教学模式对激发学生学习积极性、增强动手操作能力也有好处，对扩大学生视野也有一定的帮助。

3.2   引入网络教学资源

采用超星学习通进行线上线下混合式教学，进一步提高教学效果［ 10 ］。通过将学习任务在学习通上发布的方式，将实验教学过程按照不同的步骤，以任务驱动为主线，贯穿于每一个环节，最终完成整门课程的知识构建。通过利用学习通教学平台，可以最大限度地利用其丰富的课程资源，使学生能够提前预习，同时也能更深入地理解实验原理和所要求设计的电路。

学生通过学习通教学平台，可以在任何时间和地点访问电子技术实验课程资料，进行实验预习和自学。利用互联网技术，能够更加直观地对实验过程进行展示，帮助学生理解知识之间的相互关系，加深他们的理解，提高教学效果。学生也可以在线上平台对自己做完的实验进行评价，在此平台上分享自己的经验和想法，老师也能从在线平台上获得反馈信息。

3.3   合理利用仿真软件

Multisim是美国国家仪器公司开发的一款专门针对电子电路设计的仿真软件。该软件采用比较直观的图形界面设计，学生可以很方便在上面操作，快速搭建起一个完整的电路仿真模型，并进行电路的仿真分析。通过实际操作和仿真结合，学生能够更加深刻地理解电子电路的工作原理，锻炼运用所学知识进行电子综合设计的能力。

Multisim软件为学生们提供了丰富的元件库和各种实用工具，能快速地选择合适的元器件并进行电路设计。由于使用Multisim软件设计电路时，很容易对元件参数进行修改，更换元件，所以学生使用Multisim软件进行电路设计和搭建后，可以直觀地对测试结果进行分析。通过使用仿真软件，学生可以很方便观察电压、电流和信号波形，并掌握关键参数的调试方法。

教学案例：RC振荡电路实验

本实验电路由三部分组成：运算放大器、选频网路，反馈网络［ 11 ］。通过本次实验，学生既能了解桥式RC正弦波振荡器的电路结构及工作原理，又能掌握测试正弦波振荡器的方法，还能观察振荡频率受R、C参数影响的情况。图2为RC振荡电路的Multisim仿真电路图，图3为RC振荡电路和运放输出波形。

3.4   改革考核方式

为了更准确地评估学生的表现和学习情况，将实验操作与实验报告的成绩结合起来进行考核是一种非常有效的方法。在对学生平时表现进行评价时，可以从多个方面考查，例如提问次数、上传课前实验预习的仿真电路图、在线观看教学视频的时长等。这种方式不仅有助于学生更好地进行课前预习和课后复习，也为教师提供了一种新的教学方式。加深了学生对所学知识的理解，通过观看实验教学视频，使实验内容完成得更好［ 12 ］。通过在线测试或问答环节，可以及时评估学生对教学内容的掌握程度，并将这些内容纳入学生的平时成绩。此外，学生还可以完成线上的学习任务，进行自主探索和协作讨论等方式学习，不断改进自己的学习方法。

课题组对开设电子技术实验课的两个班级的成绩进行了详细的分析和比较。在电子技术实验-0001班教学过程中采用以OBE理念为主的阶梯式教学方法，而电子技术实验-0002班采用传统的教学方法。图4是电子技术实验课程目标达成度柱状图，图5是电子技术实验课程目标达成度分布示意图。从图中可以清晰地看出两个班级在课程目标达成度上的显著差异，采用了基于OBE理念的阶梯式教学法的班级，通过有效的教学手段提高了学生的学习兴趣，增强了学生的自主探究能力，最终实现了课程教学目标，提高了学生的自主探究能力。

4   结束语

通过对电子技术实验OBE阶梯式专业实践体系的改革与实施，学生的实践应用能力得到较大程度的提升。在实施过程中，需要综合考虑、整体规划，使各个实践环节有机融合，因此基于OBE理念的阶梯式电子技术实验教学改革是一项系统工程。通过教学方法改革能够有效促进学生自主性、研究性和探索性的學习，满足学生对基础实验、综合实验、设计实验学习的需求，对学生专业能力和综合素质的培养，以及科学态度和创新能力的形成都具有积极意义，对提高教学质量和培养工程应用型高素质人才具有积极作用。

参考文献：

［1］王波，王美玲，刘伟，等.基于OBE理念的电子技术实践教学改革［J］.实验室研究与探索，2019，38（10）：228-231.

［2］彭莉峻，韩行.工程教育专业认证下电工电子技术综合性实验项目改革［J］.实验室研究与探索，2018，37（7）：178-181.

［3］陈彬，刘建清.以产出为导向：一种符合新发展理念的课程体系构建方式［J］.荆楚理工学院学报，2021，36（5）：36-41.

［4］罗平，杭丽君，尹克，等.基于OBE理念的电力系统分析课程教学模式改革［J］.教育教学论坛，2020（9）：127-128.

［5］戴璐平.电子技术实验教学现状分析与改革探讨［J］.武汉船舶职业技术学院学报，2012，11（4）：109-111.

［6］周亚同，武一，常和玲，等.虚实结合分层递进的电子信息工程实验体系建设［J］.实验室研究与探索，2017，36（5）：93-96.

［7］姜春华，李成仁，宋利民，等.电子技术课程设计的教学体系和教学模式［J］.辽宁师范大学学报（自然科学版），2002（1）：96-98.

［8］刘振华，林传文，林文海，等.基于“新三中心”理论的JAVA实践教学改革研究［J］.吉林农业科技学院学报，2020，29（4）：83-87.

［9］朱敏.虚拟实验与教学应用研究［D］.上海：华东师范大学，2006.

［10］朱美军，夏玉玲，顾玉萍，等.基于移动端的线上线下混合式教学研究与实践［J］.教育现代化，2020，7（11）：54-57.

［11］崔冬.低相噪Ku波段分频锁相式振荡源研制［D］.南京：南京理工大学，2014.

［12］夏莉，董萌，雷存喜.翻转课堂在“仪器分析”教学中的应用实践［J］.高教学刊，2017（21）：131-133.

Research on the Reform of Stepped Electronic Technology

Experimental Teaching Based on OBE Concept

DENG  Peng， WANG  Heng， MA  Xuefen， TANG  Wentao

（College of Electronic Information Engineering，Jingchu University of Technology，Jingmen，448000，China）

Abstract：In order to overcome many problems such as the single teaching method of traditional electronic technology experiments and the ineffective improvement of students' hands-on and innovative abilities， this article proposes a stepped electronic technology experimental teaching strategy based on the OBE education concept. This strategy integrates theoretical knowledge of electronic technology throughout the entire electronic technology experimental course， enabling each student to explore new knowledge from their own theoretical foundation. This article explores from multiple aspects how to effectively apply modern educational technology methods to electronic technology experimental teaching， and improve students' comprehensive quality and innovation ability. After promotion and practical application， the stepped electronic technology experimental teaching method based on the OBE concept can not only provide inspiration for improving the quality of electronic technology experimental teaching， but also provide reference for the reform of electronic technology experimental teaching.

Key words：OBE concept；stepped teaching mode；practical ability；innovation consciousness

［责任编辑：郑笔耕］