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基于OBE理念的模拟电子技术课程混合式教学模式研究
摘要:基于OBE的工程教育理念,以培养学生实践能力、知识的综合运用能力、终身学习能力和小组协作能力为出发点,改革模拟电子技术课程,采用线上线下混合式教学模式,充分利用现代化教育资源,采用多元课程评价方式,提高课程的教学质量,以达到本科人才培养的毕业要求。
关键词:OBE理念;线上线下混合式教学;模拟电子技术
一 引言
基于产出的教育(OBE)是一种新的教育模式,是以成果为中心的教育方法,侧重于学生的学习成果,为其毕业后的工作做好准备。提倡从传统教学到更注重学生学习的方法的范式转变,被认为是一种可以量测学生对关键知识和技能达成的比较好的方法[1]。在《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中也明确了一流本科课程要以目标为导向加强课程建设,进一步促进了基于OBE理念课程建设的研究和实践。模拟电子技术课程是电子信息类、电气类、自动化类等多个学科的专业基础核心课程,通过课程学习,学生可以获得电子技术的基础知识、掌握电子技术基本理论和基本应用技能,也是很多专业课程学习的基础理论支撑课程。不论是面向后续理论的学习,还是课程有关知识体系的直接应用都需要对课程提出知识体系、能力需求等目标要求。
(一)传统授课模式的利与弊
传统的课堂教学模式,以教师讲授、学生课堂听课加课后自学为主,从以往精英式大学教育模式的成功范例来看,这种方式下学生对知识的掌握牢靠、扎实,运用和分析能力较强。但是随着高等教育发展,大众化教育招生开始后,学生数量逐年增多,课堂多以大班授课为主,传统的课堂教学模式下,教师越来越难以根据学生课堂反应来掌握课程授课进度和深度,学生对于传统课堂的适应性也逐年下降。尤其是近年来,我国高等教育大力开展基于工程教育认证的教育模式,以产出为导向,以适应企业和行业需求为目标,对于学生实践和动手能力需求越来越高,要求学生主动思考和实践的课程内容也越来越多,但是同时,随着互联网的快速发展,学生摄取知识的途径也越来越多,这都给课堂教学模式的改革带了新的思路和契机。越来越多的年轻教师开始思考,如何运用好“互联网+”这个平台和自身丰富的互联网经验、扎实的理论知识来促进学生对于传统理论知识学习的热情,通过多样的授课模式和多元的评价方式,改革传统课堂,既能讲好传统的理论知识,又能适应当代学生的学习模式,提高学生学习能力和实践能力。
《模拟电子技术》课程是电子信息类、电气类、自动化类等多个学科类别教指委制定国家标准下的必修基础课程,其课程重要性是毋庸置疑的,是许多后续课程的理论基础课程。同时,作为从通识类课程向专业课程过渡的一个转折课程,学生从学习态度、学习方法和学习内容上都要有一个较大的转变,学习起来颇有困难,做好这个过渡,将为后续专业课程的学习从学习方法等多个维度给学生奠定基础、培养习惯、提高学习能力。
(二)基于“互联网+”的教学模式
1997年英国学者Pete George Thomas就指出:互联网被认为是一种能够彻底改变教育的机制,因为它使学习者能够获取大量的信息,并使信息提供者能够轻松地发布越来越多的信息[2]。在随后的二十几年里,越来越多的教育工作者开始探索利用互联网进行各种教学模式改革,从最初的引入互联网资源,到开始发布网络课开展远程授课,到今天的大力推广线上线下混合式教学和线上直播课程,人们充分意识到了“互联网+课堂”带给教育工作的便利和机遇。
(三)线上线下混合教学模式
线上线下混合式教学模式是充分利用信息化教育教学平台的优质课程资源,指导学生通过在线学习补充课堂教学内容、制定个性化学习计划,是对传统课堂教学知识的丰富和扩展,同时,也给线下教学带来更多的灵活性,教师可以通过混合式教学模式,设计越来越丰富的线下教学内容,如实践动手环节、学生个人展示环节、小组合作环节等等[3],激发学生主动学习的动力和热情,同时通过多样性的课堂活动,培养学生独立、自信、团结、协作等多种优秀品质和个人能力,充分发挥“以学生为中心”教育理念,助力学生个性化培养。
二 基于OBE理念的混合式教学模式构建
(一)混合式课程教学大纲的定制
课程教学大纲是与人才培养方案相呼应的课程指导纲要,其培养目标是基于OBE的人才培养要求的支撑,因此一经制定,不能轻易更改,在人才培养总体框架下,混合式教学方案应与课程目标相呼应,而不是单纯的就是要实现混合式教学这个目标,因此,在混合式教学设计中,应充分考虑课程培养目标的达成是否真正符合工程教育认证要求和高质量人才培养的目标。因此,在实际的混合式课程教学大纲制定过程中,对于线上和线下学时的比例是没有具体要求的,但是要设定总体目标框架,在该框架下,既要完成既定课程内容的讲授,又要充分体现混合式教学的优势。工程认证指标对于学时的要求,不是要减少学生理论学习的学时,而是要灵活授课方式,使学生可以在既定的学时内通过更加灵活的方式学习更多的理论知识。在大纲设计中,充分引用布鲁姆教学法,制定可量测的课程目标和课程活动,切实支撑专业毕业要求。基于OBE的模拟电子技术课程教学目标及对毕业要求支撑如下:
教学目标1:基本电子电路分析能力的培养。
通过半导体器件特性曲线和伏安特性等数学描述形式的学习,使学生具备分析由半导体器件构成的电子线路的计算分析能力。支撑内涵观测点:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于通信相关工程问题和科学问题的计算分析。
教学目标2:模拟电子电路知识的工程应用能力。
通过学习滤波电路、稳压电源电路、信号处理电路、运算电路等典型模拟电路,掌握模拟电路的工作原理、分析方法,建立工程中有关模拟信号传输和应用的概念,能够运用理论知识解决实际工程问题。支撑内涵观测点:能够将通信行业相关复杂工程问题抽象为数学、物理问题,选择适当的模型进行描述,对模型进行推理、求解和必要修正,并理解其局限性。
教学目标3:培养知识综合运用能力。
通过学习放大电路的频率响应、功率放大电路及集成运算放大电路的分立元件构成、直流电源,能够综合模拟电子基本理论和基本分析方法,灵活运用,培养知识的综合运用能力。支撑内涵观测点:能够明确设计需求,并确定设计目标、了解实际限制条件,确定设计性能指标。能够设计通信专业有关设计、研究和工程的候选方案,考虑技术限制条件,评估方案可行性。
教学目标4:自主学习和终身学习的能力。通过课程实验,掌握模拟电路的分析方法和典型电路的扩展、延伸和综合,培养学生自主学习和终身学习的意识与能力。支撑内涵观测点:具备主动学习的能力,能够运用信息和文献工具,自主学习知识。
(二)改革教学模式
(1)通过跨校修读支撑课程教学目标
本课程针对通信工程专业培养方案,制定了合理的教学目标,通过半导体器件特性曲线和伏安特性等数学描述形式的学习,使学生具备分析由半导体器件构成的电子线路的计算分析能力。通过学习滤波电路、稳压电源电路、信号处理电路、运算电路等典型模拟电路,掌握模拟电路的工作原理、分析方法,建立工程中有关模拟信号传输和应用的概念,能够运用理论知识解决实际工程问题。通过学习放大电路的频率响应、功率放大电路及集成运算放大电路的分立元件构成、直流电源,能够综合模拟电子基本理论和基本分析方法,灵活运用,培养知识的综合运用能力。通过课程实验,掌握模拟电路的分析方法和典型电路的扩展、延伸和综合,培养学生自主学习和终身学习的意识与能力。
学生通过跨校修读对四个教学目标均有支撑作用,通过课程内容的学习,培养了学生电子电路分析能力、电子电路知识的工程应用能力、知识综合运用能力的同时,更好地完成了学生自主学习能力和终身学习能力的培养。
(2)通过跨校修读实现课程教学内容整合
通过跨校修读,教师博采众长,在教学方法、教学重难点的把握能力上得到了提高,通过课程预习内容中问题的提出,激发学生积极思维;课堂教学中教师能够更有效地组织学生进行学习;能够对学生的学习方法恰当指导;培养学生良好的学习习惯;以跨校学习为平台,开展线上线下混合教学模式探索,创设生动有趣的教学情境来诱发学生学习主动性和创造性,和学生一起学习,探究、倾听、交流;改革学生课程评价方式,激励学生自主学习、主动提出问题。通过课程相关实践环节,促使学生紧密联系实际,加深理论知识的应用能力。同时,通过跨校修读的实施,教学团队在教学内容上进行了整合,在授课环节中,引入线上线下混合式教学方法,提高学生课堂参与度的同时,启发学生思考,引导学生主动提出问题,促进学生知识的构建,通过跨校学习给学生留有充分思考和强化时间;引入软件仿真环节,激发学生学习兴趣的同时,锻炼了学生动手实践能力,使学生从硬件和软件两方面入手,加深课程内容的理解和学习;引入思政元素,在思政元素引入过程中,除了培养学生大国工匠、爱国主义情怀的以外,以学生自己动手完成思政内容的讲解和小视频制作的方式,扩展学生视野,提高实践动过手能力;通过跨校学习,学生由被动学习变为主动学习,善于发现问题,提出问题,积极解决问题。
(三)多元课程评价
为了实现基于OBE理念设置的课程目标,达到学生毕业要求,从知识的学习过程、掌握程度、运用能力、实践能力、小组协作能力几个方面进行课程评价。成绩由线上的视频访问、章节测验和线下的个人作业、小组作业、实验、阶段测验和期末测试构成。学生学习过程从线上的预习、学习、复习和检验到线下的答疑、释疑、运用和评价,形成闭环学习过程,通过小组协作,实现科教融合,将学科、课程和专业联系起来,既能学习知识,又能学习知识的运用,为后续的学科竞赛奠定良好的理论和实践基础。
三 教学效果
(一)通过线上线下混合模式教学支撑课程教学目标
本课程针对专业培养方案,制定了合理的教学目标,通过半导体器件特性曲线和伏安特性等数学描述形式的学习,使学生具备分析由半导体器件构成的电子线路的计算分析能力。通过学习滤波电路、稳压电源电路、信号处理电路、运算电路等典型模拟电路,掌握模拟电路的工作原理、分析方法,建立工程中有关模拟信号传输和应用的概念,能够运用理论知识解决实际工程问题。通过学习放大电路的频率响应、功率放大电路及集成运算放大电路的分立元件构成、直流电源,能够综合模拟电子基本理论和基本分析方法,灵活运用,培养知识的综合运用能力。通过课程实验,掌握模拟电路的分析方法和典型电路的扩展、延伸和综合,培养学生自主学习和终身学习的意识与能力。
学生通过跨校修读线上学习结合线下实践对四个教学目标均有支撑作用,通过课程内容的学习,培养了学生电子电路分析能力、电子电路知识的工程应用能力、知识综合运用能力的同时,更好地完成了学生自主学习能力和终身学习能力的培养。
(二)通过线上线下混合模式教学完善了课程教学内容整合
通过线上跨校修读,教师博采众长,在教学方法、教学重难点的把握能力上得到了提高,通过课程预习内容中问题的提出,激发学生积极思维;课堂教学中教师能够更有效地组织学生进行学习;能够对学生的学习方法恰当指导;培养学生良好的学习习惯;以跨校学习为平台,开展线上线下混合教学模式探索,创设生动有趣的教学情境来诱发学生学习主动性和创造性,和学生一起学习,探究、倾听、交流;改革学生课程评价方式,激励学生自主学习、主动提出问题。
(三)通过线上线下混合模式教学学生成绩得到提高
通过对比分析2017-2020年采用线下教学模式与2021年后混合式教学模式学生成绩,线上线下混合式教学改革后,学生总体成绩趋于上升,自主学习能力得到较大提升。学生学习过程能有效参与,90%以上学生能够相互交流知识、交流体会、交流情感,在获取丰富知识的同时形成了一定的学习能力。
四 结语
经过2年的混合式教学实践表明,线上线下混合式教学,充分利用了线上教学资源,给教师和学生线下实践提供更大的空间和时间,学生通过结合理论学习成果、查阅资料、学习仿真软件,小组讨论、协作,制作课件和汇报成果,在课程的有限学时内,从理论到实践到能力均有所锻炼和提高,达到了基于OBE的工程能力培养要求。
参考文献:
[1]Lugay C ,Agustin B E ,Codico M ,et al.A Design Of An Automated Assessment Process For The Outcomes-Based Education In The Industrial Engineering Department Of The Faculty Of Engineering At The University Of Santo Tomas[J].Journal of Physics: Conference Series,2020,1529(3):032046 (7pp).
[2]Pete George Thomas.Teaching over the Internet: The future.Computing and Control Engineering,1997:8(3):136-142.
[3]刘敬肖,史非,张晶晶等.一流课程建设背景下无机材料科学基础线上线下混合式教学研究与实践.高教学刊,2022(28): 35-37,41.
辽宁省本科教学改革研究项目:基于OBE的通信工程国家一流本科专业建设研究与实践 [辽教通[2022]166号]
中国建设教育协会项目:一流本科专业建设背景下电子信息类专业多方协同育人模式研究[建教协2021(94号)2021134]
辽宁省本科教学改革研究项目:电磁场理论与微波技术课程思政研究与实践[辽教通[2022]166号]
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