基于OBE理念的“模拟电子技术”课程教学改革研究

2024-09-23 00:00席晓晶崔建利
无线互联科技 2024年17期

摘要:“模拟电子技术”课程是电子信息类专业重要的基础课程,具有理论性强、课程内容丰富、对实践动手能力要求高等特点。为持续培养学生解决问题的能力,提升学生的综合素质,文章立足于OBE理念,对“模拟电子技术”课程教学改革进行了研究。文章分析了传统讲授型教学模式和OBE理念教学模式的区别,阐述了“模拟电子技术”课程的特点及学生学习的现状,并从教学目标、教学内容以及考核评价方面提出了基于OBE理念的“模拟电子技术”课程教学改革路径,旨在完善教学设计,强化实践应用,综合考核成果,进而提升“模拟电子技术”课程的教学效果。

关键词:OBE理念;“模拟电子技术”;课程教学改革

中图分类号:TN710-4;G642 文献标志码:A

0 引言

在当前全球高等教育改革的背景下,成果导向教育(Outcome-Based Education,OBE)理念逐渐成为教育领域的核心理念之一。OBE理念注重学生学习成果,通过设定明确的学习目标和期望结果,推动教学内容和评估方式的改革,以确保学生在完成学业后具备实际应用能力和专业素质。随着工程教育专业认证的推进和国家“双一流”建设的实施,改革“模拟电子技术”课程教学模式,融入OBE理念,已成为提高教学质量、培养高素质工程人才的必然选择。在此背景下,文章通过明确的课程目标、丰富的实践教学内容和科学的考核评价体系,能够有效提升学生的综合素质和工程实践能力,从而更好地适应现代工程技术发展的需求。

1 传统讲授型教学模式和OBE理念教学模式的区别

传统讲授型教学模式是一种以教师为中心的教育方式,即教师在课堂上进行知识传授,学生通过听讲和记笔记来获取知识。在此模式下,教学活动主要集中在课堂内,教学过程以理论知识的系统传授为主,考核方式主要依赖笔试,评估学生的知识掌握程度。相较之下,OBE理念的教学模式以学生为中心,强调教育的成果导向。在此教学模式中,教师须先设定明确的学习成果目标(包括知识、技能和态度等多个维度),随后基于目标展开教学内容和教学方法的设计,同时须注重评估方式的多样化,以全面评估学生的实际能力和综合素质。

由此可见,传统讲授型教学模式在知识传授方面具有一定优势,但在培养学生实际应用能力和综合素质方面存在不足;而OBE理念的教学模式通过设定明确的学习成果目标,强化实践教学和多元化评估,能够有效提升学生的综合素质和职业能力。主要体现在以下几个方面:(1)教学目标。传统模式侧重知识传授,OBE模式强调能力和素质的综合培养。(2)教学过程。传统模式以教师讲授为主,学生被动接受;OBE模式注重学生主动参与和实践。(3)考核评价。传统模式主要通过笔试评估知识掌握程度;OBE模式采用多样化的评估方式,全面考查学生的实际能力和学习成果。(4)教学效果。传统模式下学生理论知识较为扎实,但实践能力较弱;OBE模式下学生在理论与实践的结合方面表现更为出色,具备较强的职业适应能力。

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”课程的特点

“模拟电子技术”课程是电子信息类专业的重要基础课程,具有以下几个显著特点。

2.1.1 理论性强

“模拟电子技术”课程的理论性强,内容涵盖了模拟电路的基本原理和设计方法,包括放大器、滤波器、振荡器等电路的分析与设计,不仅要求学生具备扎实的数学和物理基础,还须要学生深入理解电路工作原理和特性。

2.1.2 内容丰富

“模拟电子技术”课程内容丰富多样,涉及大量的电路设计、仿真和实验操作。课程内容既包括基础理论的学习,也涵盖了复杂电路的设计与优化,要求学生掌握多种电路分析和设计工具。

2.1.3 强调实践

“模拟电子技术”对学生的实践动手能力要求高,强调通过实验和项目实践来验证理论知识,培养学生的实际应用能力和解决工程问题的能力[1]。

2.2 “模拟电子技术”课程学生学习的现状

尽管“模拟电子技术”课程内容丰富,教学目标明确,但在实际教学过程中,学生的学习现状存在一些问题。如一些学生在理论学习中常常感到困难,主要表现在对复杂电路原理的理解不够深入,难以将抽象的理论知识转化为具体的电路设计和分析能力。同时,由于课程内容繁多,一些学生容易在学习过程中感到压力,难以系统地掌握全部知识点。尤其是在实验和项目实践环节,学生普遍缺乏足够的动手能力和实际操作经验,导致实验效果不理想,实践环节与理论学习脱节严重。此外,传统的教学模式以教师讲授为主,学生的主动性和参与度较低,缺乏自主学习和创新能力,进一步影响了学习效果。因此,基于OBE理念的“模拟电子技术”课程教学改革显得尤为必要。

3 基于OBE理念的“模拟电子技术”课程教学改革路径

3.1 确定课程目标,完善教学设计

基于OBE理念,明确的课程目标是“模拟电子技术”教学改革的核心。课程目标应涵盖知识、技能和态度3个方面,确保学生在课程结束时能够掌握核心理论知识,具备相应的实践能力和积极的学习态度[2]。

3.1.1 知识方面

课程目标应确保学生全面掌握模拟电子技术的基本原理和设计方法:(1)基本电子元器件的特性与应用;(2)常见模拟电路的分析与设计方法;(3)模拟信号处理的基本原理;(4)电路仿真与测试技术。通过系统的理论学习,学生能够建立扎实的知识基础,为后续的实践和创新奠定坚实的理论基础。

3.1.2 技能方面

课程目标应注重培养学生的实践动手能力和解决工程实际问题的能力。“模拟电子技术”是一门实践性很强的课程,学生须要通过大量的实验和项目实践验证理论知识,提升实际操作技能。为此,课程应设计多样化的实验项目和实践环节,引导学生进行电路搭建、调试和故障排除,培养其动手能力和工程实践能力。此外,课程还应注重培养学生的创新思维和团队协作能力,通过项目式学习和小组合作,提升学生的综合应用能力和解决复杂工程问题的能力。

3.1.3 态度方面

课程目标应培养学生积极的学习态度和良好的职业素养。“模拟电子技术”课程涉及大量的理论知识和实践操作,学生须要具备积极主动的学习态度,能够自我驱动,不断探索和创新。为此,课程应通过多种教学手段,激发学生的学习兴趣,增强其学习动力。同时,教师应注重培养学生的工程伦理和职业素养,使其在学习和实践过程中,养成严谨认真的工作态度和团队协作的精神。

3.2 丰富教学内容,强化实践应用

3.2.1 设置虚拟仿真实验

为了更好地实现OBE理念下“模拟电子技术”课程的教学目标,丰富教学内容并强化实践应用是必不可少的环节。虚拟仿真实验的设置是其中重要的一部分,不仅可以提供一个低成本、高安全性的实验环境,还能模拟复杂的电路行为,使学生能够反复练习,直观地理解抽象的理论知识[3]。如教师可以在“晶体二极管及其应用电路”一章设置虚拟仿真实验,通过仿真平台(如Multisim或Proteus)实现。

在设置虚拟仿真实验时,教师须要先设计具体的实验任务,包括二极管伏安特性曲线的测试、整流电路的搭建与分析以及稳压二极管应用电路的模拟。在二极管伏安特性曲线实验中,学生须要在仿真软件中搭建测试电路,包括直流电源、电流表和电压表,连接二极管(如1N4148),通过调节直流电源电压,从0 V逐步增加到指定电压(如10 V),学生可以记录电流表和电压表的读数,绘制二极管的伏安特性曲线。此过程中,学生须要注意二极管的正向和反向特性,理解击穿电压和导通电压的概念;在整流电路实验中,学生需要设计并仿真单相半波整流电路和全波整流电路。学生应在仿真软件中选择变压器、二极管(如1N4007)和负载电阻,搭建整流电路。通过观察整流电路的输入输出波形,学生可以分析整流效果和效率,通过添加滤波电容,观察输出波形的平滑效果,理解滤波原理;在稳压二极管应用电路实验中,学生则需要设计一个简单的稳压电源电路,使用稳压二极管(如1N4733)。学生应在仿真软件中连接直流电源、电阻和稳压二极管,调整输入电压并记录输出电压。通过观察稳压二极管在不同输入电压下的输出稳定性,学生可以理解稳压原理和应用。在每个实验步骤中,学生均须要详细记录实验数据,绘制相应波形和特性曲线,分析实验结果。通过虚拟仿真实验,学生不仅能够熟练使用专业工具和软件,还能加深对晶体二极管及其应用电路的理解,培养其电路分析和设计能力,为实际实验操作打下坚实的基础。

3.2.2 搭建实践教学平台

搭建实践教学平台也是强化实践应用的重要举措。实践教学平台可以为学生提供丰富的实践机会,使其在实际操作中巩固理论知识,培养综合应用能力。在此过程中,高校可以与企业合作,搭建电子技术创新实践基地,以此确保学生能够在企业环境中进行实际操作,了解最新的技术应用和工程实践[4]。

在实践基地中,教师可以设计一个综合性的课程项目,让学生从需求分析、方案设计、实现到测试,经历完整的工程实践过程。以“晶体三极管及其基本放大电路”教学为例,教师可以设置一个“音频放大器设计与实现”项目。在项目初期,学生须要进行需求分析,确定音频放大器的增益、带宽、输入输出阻抗等关键参数。学生须选择合适的晶体三极管(如2N2222)作为放大元件,设计电路原理图,确保各元件参数合理匹配,满足设计要求。在方案设计阶段,学生须使用仿真软件对设计的放大电路进行仿真分析,验证其频率响应、稳定性和线性度。仿真结果满足要求后,学生开始实际搭建电路。选用合适的电源、电阻、电容等元件,按照电路原理图焊接和连接各元件,完成放大器电路的实际搭建。在实现阶段,学生须进行电路调试,测量各节点电压、电流,确保电路正常工作,达到设计目标。在测试阶段,学生须通过示波器等测试设备测量放大器的输入输出波形、频率响应曲线、总谐波失真等性能参数,评估电路的实际工作效果。通过项目的各个阶段,学生不仅能够掌握晶体三极管的基本放大原理和电路设计方法,还能培养实际操作能力、问题解决能力和团队协作能力。

3.2.3 加强实践案例应用

案例分析和实践项目也是强化实践应用的重要途径,能够引导学生认识到工程实践中的责任感和职业道德。如在“负反馈放大电路”课程中,教师可以设置具体的实践案例,帮助学生深入理解负反馈放大电路的原理及其在实际工程中的应用。

教师在课程中,可先设置一个关于音频放大器设计的综合案例。学生须要设计一个带有负反馈的音频放大器,要求使用不同类型的负反馈电路,如电流串联负反馈、电压串联负反馈、电流并联负反馈和电压并联负反馈。在电流串联负反馈放大电路的设计和分析中,学生须要选择合适的三极管和其他元件,设计电路原理图,计算各个电阻和电容的参数,使用仿真软件进行电路仿真,观察负反馈对电流增益和频率响应的影响。学生可以通过调节反馈电阻,分析反馈深度对电路稳定性和带宽的影响,从而理解电流串联负反馈的稳定性和抗干扰能力;对于电压串联负反馈放大电路,学生需要设计一个放大电路,通过实验测量输入输出电压,观察负反馈对电压增益和非线性失真的改善效果。在此过程中,学生可以理解电压串联负反馈如何通过调节反馈电阻,降低放大电路的输出阻抗,提高电路的线性度和频率响应;在电流并联负反馈和电压并联负反馈的实验中,学生则须分别设计和搭建相关电路,测量和分析不同类型负反馈对放大器输入阻抗、输出阻抗及增益的影响。通过实验,学生能够直观理解并联负反馈如何提高电路的稳定性和频率响应特性。此外,通过上述实践项目,学生还可以了解到负反馈在生活中的广泛应用。例如:在自动控制系统中,温度控制器、自动增益控制器等都应用了负反馈原理,以实现稳定控制。在整个案例分析和实践过程中,教师应强调数据记录的准确性和实验操作的规范性,培养学生严谨认真的工作态度和团队协作精神。同时,教师应通过分析负反馈在实际工程中的应用,引导学生思考在设计和应用中遵循职业道德,确保工程的安全性和可靠性。

3.3 改革考核方式,综合考核成果

基于OBE理念的教学改革,不仅要求在教学目标和教学内容上进行创新,更须要在考核方式上进行全面改进,以全面评估学生的学习成果和实际应用能力。在“模拟电子技术”课程中,考核方式可以包括学习档案、项目设计以及综合测试等多种形式,通过多维度的考核手段,全面衡量学生的知识掌握情况和实践能力[5]。

学习档案是记录学生知识掌握情况的重要手段。在“模拟电子技术”学习中,学生须要建立和维护一个全面的学习档案,记录自己的学习历程,包括课堂笔记、实验数据、项目设计的文档和个人反思。基于档案,教师可以评估学生学习的资料完整性、记录规范性和反思深度,进而了解学生对课程内容的深度理解和持续进步。项目设计也是考核学生综合应用能力的重要形式。如在“音频放大器设计与实现”的项目中,项目设计的考核应包括设计方案的创新性、实际操作的准确性、项目实施的完整记录和最终设计成果的性能表现,评分标准应包括设计思路的合理性、实际操作的规范性、团队协作的表现和最终产品的功能和性能。综合测试也是考核学生整体知识掌握情况的重要方式。基于学生在课程中的综合表现,综合测试可以包括笔试、口试和操作考试等多种形式。笔试可以考核学生对课程理论知识的掌握程度,口试可以通过问答形式考查学生对关键概念的理解和表达能力,操作考试则可以通过实际操作考核学生的实验动手能力和解决实际问题的能力。

在最终的综合考核中,教师应根据学生在学习档案、项目设计和综合测试中的表现,进行全面评估。综合考核的最终成绩,应通过加权平均的方式,将学习档案、项目设计和综合测试的成绩进行汇总。合理的分数比例可以是实验报告学习档案占30%,项目设计占40%,综合测试占30%。此种多维度的综合考核方式,能够全面评估学生的学习成果,既重视理论知识的掌握,又关注实践应用能力,符合OBE理念下的教学目标。

4 结语

综上所述,基于OBE理念的“模拟电子技术”课程教学改革,通过明确的课程目标、丰富的教学内容和多样化的考核方式,能够有效提升学生的知识掌握和实践应用能力。教师通过设置虚拟仿真实验、搭建实践教学平台和加强实践案例应用,使学生能够在真实的工程环境中锻炼自身,培养解决实际问题的能力和创新意识;而教师通过综合考核方式,可评估学生的理论知识,注重其实际操作能力和综合素质。未来,教师应进一步优化教学设计和考核方式,持续改进教学方法,将有助于更好地实现课程教学目标,提升学生的综合素质,为社会培养更多优秀的工程技术人才。

参考文献

[1]吴琼,王江明.OBE理念支持下的电子专业课程教学改革:以“模拟电子技术”为例[J].家电维修,2024(4):46-48.

[2]柳成,刘慧宣,陈艳.基于OBE理念的“三结合”任务驱动式《模拟电子技术实验》课程教学改革探索[J].江西科技师范大学学报,2023(6):122-125.

[3]王守亚,余海军,孟德硕.基于OBE-CDIO的模拟电子技术课程教学改革研究[J].电脑知识与技术,2023(1):169-171.

[4]王蕾,马壮,葛超,等.基于OBE的模拟电子技术“专创融合”课程教学改革[J].创新创业理论研究与实践,2022(15):167-169.

[5]李晓平.基于OBE理念的数字电子技术课程教学改革探索[J].河南农业,2020(27):28-29.

Research on the teaching reform of “Analog Electronics Technology” course based on OBE concept

Abstract: The course of “Analog Electronics Technology” is an important basic course for electronic information majors, with strong theoretical basis, rich course content, and high requirements for practical skills. In order to continuously cultivate students’ problem-solving ability and enhance their comprehensive quality, this article focuses on the OBE concept and conducts research on the teaching reform of the “Analog Electronics Technology” course. This article analyzes the differences between traditional lecture based teaching mode and OBE concept teaching mode, elaborates on the characteristics of “Analog Electronics Technology” course and the current situation of student learning, and proposes a teaching reform path for “Analog Electronics Technology” course based on OBE concept from the aspects of teaching objectives, teaching content, and assessment evaluation. The aim is to improve teaching design, strengthen practical application, comprehensively assess results, and ultimately enhance the teaching effectiveness of “Analog Electronics Technology” course.

Key words: OBE concept; “Analog Electronics Technology”; curriculum and teaching reform