鄭兆兆

(燕山大學(xué)　電氣工程學(xué)院，河北　秦皇島)

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基于OBE模式的數(shù)字電路實驗教學(xué)的探討

鄭兆兆

(燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北秦皇島)

該文在工程教育認(rèn)證背景下，將OBE教學(xué)模式引入到數(shù)字電路實驗教學(xué)中。以學(xué)生為中心設(shè)計實驗內(nèi)容，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向制定實驗教學(xué)目標(biāo)和實驗考核方式，實行“課堂教學(xué)+虛擬仿真+實驗教學(xué)”的立體化教學(xué)，持續(xù)教學(xué)改進，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

OBE模式；數(shù)字電路； 實驗教學(xué)；持續(xù)改進

數(shù)字電子技術(shù)課程是高等工科院校電氣信息類專業(yè)主要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它為學(xué)生畢業(yè)后從事專業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究奠定了必要的基礎(chǔ)。作為其重要組成部分的數(shù)字電路實驗一方面可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識，另一方面可以鍛煉學(xué)生的動手能力及解決工程問題的能力[1]。因此，各高等院校相繼通過更新實驗教學(xué)內(nèi)容、引入EDA教學(xué)手段、改革考核方式等措施對數(shù)字電路實驗教學(xué)進行多次探索，取得了一定的成績[1-4]。但仍存在一些問題，如部分學(xué)生跟不上進度，實驗積極性不高；強調(diào)“教”而非“學(xué)”，學(xué)生過分依賴?yán)蠋煟瑢嶒炦^程過于教條化；缺少目的性，學(xué)生創(chuàng)新能力不高等。

燕山大學(xué)電子實驗中心是國家級實驗教學(xué)中心，承擔(dān)電氣學(xué)院、信息學(xué)院所有專業(yè)的數(shù)字電路實驗教學(xué)。在工程教育認(rèn)證背景下，以自動化專業(yè)、電子信息專業(yè)學(xué)生為實施對象，將OBE教學(xué)模式引入到數(shù)字電路實驗教學(xué)中。以學(xué)生為中心設(shè)計實驗內(nèi)容，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向制定實驗教學(xué)目標(biāo)和實驗考核方式，實行“課堂教學(xué)+虛擬仿真+實驗教學(xué)”的立體化教學(xué)，持續(xù)教學(xué)改進，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

1　OBE教學(xué)模式

OBE(outcome-basededucation)是一種基于學(xué)習(xí)成果的新型教育模式，又稱能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育。OBE強調(diào)如下4個問題：我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果[5]？4個問題的核心理念是“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進”[6-8]。

OBE教育理念于1981年由Spady等人提出，很快得到了人們的重視與認(rèn)可，并成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念。美國工程教育認(rèn)證協(xié)會(A-BET)全面接受了OBE的理念，并將其貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終。2013年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》的第21個預(yù)備會員國，工程教育認(rèn)證工作開始在全國推進，因此以O(shè)BE教育理念引導(dǎo)數(shù)字電路實驗教學(xué)改革，具有現(xiàn)實意義。

2　基于OBE的數(shù)字電路實驗教學(xué)改革

以O(shè)BE核心教育理念“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進”為指導(dǎo)思想，從實驗教學(xué)目標(biāo)、實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗考核方式、評價反饋體系等方面對數(shù)字電路實驗進行改革。

2.1制定清晰、可行的實驗教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)自動化專業(yè)和電子信息專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，參照數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)大綱，制定數(shù)字電路實驗教學(xué)目標(biāo)。通過實驗使學(xué)生熟悉數(shù)字電路學(xué)習(xí)機的使用方法，掌握門電路邏輯電路測試方法，了解TTL器件的使用特點，掌握中小規(guī)模芯片實現(xiàn)各種綜合邏輯電路的方法，掌握邊沿JKFF的功能、動作特點，以及用邊沿JKFF設(shè)計同步時序電路的方法，熟悉集成計數(shù)器的邏輯功能和各控制端的作用及集成計數(shù)器的級聯(lián)擴展，綜合運用數(shù)字電路基本知識獨立設(shè)計一個較復(fù)雜的設(shè)計題目并進行調(diào)試，使學(xué)生對基本數(shù)字電路具備初步分析、運用、設(shè)計的能力，具有分析檢查與排除故障、解決和處理實驗結(jié)果的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2.2調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字電路實驗有2學(xué)時門電路驗證實驗、6學(xué)時組合邏輯、時序邏輯電路設(shè)計實驗、4學(xué)時綜合性實驗。依據(jù)實驗教學(xué)目標(biāo)，滿足對學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識和工程能力培養(yǎng)的需要，調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容，做到以學(xué)生為本體和中心。具體實施過程為：從2012級學(xué)生中征集設(shè)計構(gòu)思，鼓勵他們提出趣味性強、貼近專業(yè)的設(shè)計題目，再由實驗教師討論確定后加入到2013級實驗內(nèi)容中，然后結(jié)合2013級學(xué)生的實驗效果調(diào)整14級學(xué)生的實驗內(nèi)容。實施教改以來，我們編制了《數(shù)字電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書(教改版)》，陸續(xù)增加了A項權(quán)傾表決器、數(shù)字判斷電路、籃球投籃計時電路等設(shè)計題目，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容，加大了學(xué)生參與實驗的力度，充分調(diào)動了學(xué)生的實驗積極性。

2.3更新實驗教學(xué)模式

在教學(xué)模式上，我們通過“課堂教學(xué)+虛擬仿真+實驗教學(xué)”的立體化教學(xué)，以保證達到預(yù)期實驗教學(xué)目標(biāo)。1)課堂教學(xué)：在課堂上講授理論知識的同時有針對性地講解一些實驗所涉及的理論基礎(chǔ)，安排與應(yīng)用、實驗相關(guān)的習(xí)題或思考題，引導(dǎo)學(xué)生把理論與實際結(jié)合起來。2)虛擬仿真：將Multisim、Labview等EDA軟件引入到數(shù)字電路實驗教學(xué)中，學(xué)生設(shè)計完電路后先在計算機上進行虛擬仿真。一方面可以驗證設(shè)計電路的正確性；另一方面可以看到仿真結(jié)果及仿真過程中出現(xiàn)的各種問題。3)實驗教學(xué)：實驗教學(xué)全過程以學(xué)生的實際操作為主體，學(xué)生利用數(shù)字實驗箱、集成芯片和導(dǎo)線搭建并調(diào)試數(shù)字電路，實驗教師做好“參謀長”，引導(dǎo)學(xué)生樹立工程意識，提高學(xué)生的實踐動手能力。

2.4完善實驗考核方式

2.5構(gòu)建評價反饋機制，持續(xù)教學(xué)改進

OBE教育模式關(guān)注的是學(xué)生在畢業(yè)時或畢業(yè)后一段時間(一般為3～5年)應(yīng)取得的學(xué)習(xí)成果。為了確保實驗教學(xué)目標(biāo)的達成，我們構(gòu)建了評價反饋機制。期末與理論課教師溝通，討論學(xué)生的實驗情況及效果，關(guān)注學(xué)生的成績及知識掌握情況。通過與學(xué)生代表座談，了解學(xué)生的實驗教學(xué)效果，傾聽學(xué)生的意見和建議。關(guān)注后續(xù)相關(guān)課程EDA課程設(shè)計、單片機原理等，了解學(xué)生對相關(guān)數(shù)字電路知識及實踐動手能力的需求。鼓勵學(xué)生廣泛參與科技活動，為學(xué)生申報大學(xué)生科技創(chuàng)新項目提供良好的實踐環(huán)境。依據(jù)上述反饋信息，動態(tài)調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)模式及實驗考核方式，持續(xù)教學(xué)改進。

3　結(jié)束語

在OBE教育理念的指導(dǎo)下，堅持以學(xué)生為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，以持續(xù)教學(xué)改進為動力進行數(shù)字電路實驗教學(xué)改革，加深了學(xué)生對理論知識的理解，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，鍛煉了學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。近三年學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新項目30多項，獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎、二等獎各一項。2014年自動化專業(yè)順利通過了專業(yè)認(rèn)證。2016年電子信息專業(yè)接受《華盛頓協(xié)議》專家考察，為中國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員貢獻了自己的一份力量。今后，我們將總結(jié)經(jīng)驗，陸續(xù)在其他專業(yè)有序開展實驗教學(xué)改革，為學(xué)校專業(yè)認(rèn)證工作添磚加瓦。

[1]鄭兆兆，高靜．《數(shù)字電子技術(shù)》實驗教學(xué)改革探討[J]．實驗科學(xué)與技術(shù)，2013，11(2)：103-106．

[2]蘇玉萍．《數(shù)字電子技術(shù)》實驗教學(xué)改革探析[J]．實驗科學(xué)與技術(shù)，2013，11(3)：81-83．

[3]鄭兆兆，高靜，李建霞．將Multisim引入數(shù)字電路實驗教學(xué)探討[J]．教學(xué)研究，2014，37(2)：86-88．

[4]潘曉蘋，但果，陳昕，等．基于CDIO理念的數(shù)字電路實驗教學(xué)改革[J]．實驗室研究與探索，2013，32(8)：400-402．

[5]李志義，朱泓，劉志軍，等．用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J]．高等工程教育研究，2014(2)：29-34，70．

[6]趙春霞，周靜，劉曰利．工程教育認(rèn)證導(dǎo)向材料物理專業(yè)實驗教學(xué)探索[J]．實驗科學(xué)與技術(shù)，2015，13(3)：79-81，90．

[7]林志萍，鄭建盛．OBE模式在醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)實驗教學(xué)改革中的應(yīng)用[J]．基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2015，17(8)：713-714．

[8]卿大詠，劉瑩．基于OBE模式下的《化工原理實驗》教學(xué)的探索與實踐[J]．廣州化工，2015，43(15)：237-239．

Discussion on the Experiment Teaching of Digital Circuit Based on OBE Mode

ZHENG Zhaozhao

(SchoolofElectricalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)

Underthebackgroundofengineeringeducationaccreditation，theOBEteachingmodeisintroducedintothedigitalcircuitexperimentteaching.Wetakethestudentasthecentraldesignexperimentcontent，takethelearningeffectastheguidancetoregulateexperimentteachinggoalandevaluationmodeofexperiment，andimplementthree-dimensionalteachingof“theclassroominstruction+virtualsimulation+experimentteaching”.Throughcontinuesimprovingteaching，independentlearningcapability，innovativeabilityandengineeringpracticeabilityofstudentsareenhanced.

OBEmode；digitalcircuit；experimentalteaching；sustainingimprovement

2014-06-29；修改日期: 2014-08-19

鄭兆兆(1981-)，女，碩士，實驗師，主要從事EDA實驗教學(xué)和數(shù)字電路實驗教學(xué)。

G642.423

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.053