基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的“電子實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)改革

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大背景下，作為一所省屬普通高校，我校高度重視工程實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，深入開(kāi)展了教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的改革。在“電子實(shí)習(xí)”實(shí)訓(xùn)中，結(jié)合我校辦學(xué)條件和專業(yè)特點(diǎn)，引入了“學(xué)習(xí)產(chǎn)出OBE(Outcomes-BasedEducation)教育理念，解決了“培養(yǎng)學(xué)生什么能力，如何培養(yǎng)這些能力，培養(yǎng)的效果如何”的問(wèn)題。
1、OBE理念
基于OBE的教育模式最早出現(xiàn)于美國(guó)和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革。美國(guó)學(xué)者斯派帝(SpadyW．D．)撰寫的《基于產(chǎn)出的教育模式:爭(zhēng)議與答案》一書把OBE定義為“清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學(xué)生獲得在未來(lái)生活中獲得實(shí)質(zhì)性成功的經(jīng)驗(yàn)。”在OBE教育模式中，學(xué)生學(xué)到了什么和是否成功遠(yuǎn)比怎樣學(xué)習(xí)和什么時(shí)候?qū)W習(xí)重要。西澳大利亞教育部門把OBE定義為:“基于實(shí)現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過(guò)程。教育結(jié)構(gòu)和課程被視為手段而非目的。如果它們無(wú)法為培養(yǎng)學(xué)生特定能力作出貢獻(xiàn)，它們就要被重建。”在OBE教育模式中，教育者必須對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計(jì)適宜的教育結(jié)構(gòu)來(lái)保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。OBE是以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式。阿查亞(ChandramaAcharya)指出實(shí)施OBE教育模式主要有四個(gè)步驟:定義學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Defining)、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Ｒealizing)、評(píng)估學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Assessing)和使用學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Using)。這涵蓋了戴明環(huán)(計(jì)劃、實(shí)施、檢查、行動(dòng))各要素。
2、“電子實(shí)訓(xùn)”的重要性和存在的問(wèn)題
“電子實(shí)訓(xùn)”是我校工科專業(yè)的一門公共基礎(chǔ)課程，是一門以培養(yǎng)學(xué)生基本專業(yè)技能、工程綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的實(shí)踐課程。我校“電子實(shí)習(xí)”課程教學(xué)已經(jīng)開(kāi)展了20多年，2014年將“電子實(shí)習(xí)”課程劃入工程訓(xùn)練中心，并更名為“電子實(shí)訓(xùn)”。在傳統(tǒng)的“電子實(shí)習(xí)”教學(xué)中，教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容存在如下問(wèn)題:
2．1教學(xué)理念落后
師生普遍認(rèn)為“電子實(shí)習(xí)”是一門實(shí)習(xí)課，只是單純的技能培訓(xùn)，經(jīng)過(guò)幾周的訓(xùn)練，完成一個(gè)電子小產(chǎn)品就可以交差。在這種教學(xué)理念下，教師在教學(xué)中重技能訓(xùn)練，輕知識(shí)運(yùn)用;重產(chǎn)品制作結(jié)果，輕工藝流程理解;重實(shí)踐訓(xùn)練，輕能力培養(yǎng)。許多學(xué)生只滿足自己制作的小產(chǎn)品。這樣的教學(xué)理念，不利于學(xué)生的個(gè)人能力和綜合素質(zhì)的提升，忽視了學(xué)生在知識(shí)、職業(yè)技能、團(tuán)隊(duì)合作和交流、工程項(xiàng)目運(yùn)行周期實(shí)踐等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致該課程在學(xué)生的能力培養(yǎng)方面收效甚微。
2．2教學(xué)模式單一，缺乏創(chuàng)新性
傳統(tǒng)的“電子實(shí)習(xí)”教學(xué)，在教師的示范和指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行電子元器件認(rèn)知、電子元器件測(cè)量、電路圖認(rèn)知、電路板焊接、電子產(chǎn)品組裝和調(diào)試。元器件、電路圖等全部都是教師預(yù)先準(zhǔn)備好的，學(xué)生只需要“照葫蘆畫瓢”來(lái)完成。這樣的教學(xué)模式單一、刻板，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2．3教學(xué)內(nèi)容陳舊，新技術(shù)引入不足
傳統(tǒng)的“電子實(shí)習(xí)”內(nèi)容是:電子元器件基礎(chǔ)、常用儀器使用、電子元器件測(cè)量、電路板手工焊接、電子產(chǎn)品套件組裝、調(diào)試。缺乏電路的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、測(cè)試環(huán)節(jié)、更沒(méi)有引入任何新工藝、新技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容幾十年都沒(méi)有太大變化，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)前企業(yè)的技術(shù)發(fā)展需求，不利于學(xué)生技術(shù)能力和職業(yè)能力的培養(yǎng)。
3、基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的教學(xué)改革與實(shí)踐
基于以上問(wèn)題，傳統(tǒng)的“電子實(shí)習(xí)”已經(jīng)不能滿足國(guó)家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，所以它需要被重新構(gòu)建。我們?cè)谛麻_(kāi)設(shè)的“電子實(shí)訓(xùn)”實(shí)踐教學(xué)中，吸收“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”教學(xué)理念，以CDIO(Convice-Design-Implement-Operate)工程教育模式為基礎(chǔ)，結(jié)合我國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證要求和發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行了探索和二次創(chuàng)新。
“電子實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)改革主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié):①引進(jìn)新設(shè)備和新工藝，提升實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的軟硬件條件。②將我校的工科專業(yè)按照專業(yè)類別進(jìn)行分類，不同專業(yè)類別，教學(xué)內(nèi)容不同，能力培養(yǎng)需求不同。③建立電子實(shí)訓(xùn)課程-能力匹配矩陣。④確定課程的預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，并提出相適應(yīng)的教學(xué)策略。⑤做好課程的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”評(píng)估。
3．1引進(jìn)新設(shè)備和新工藝
近幾年來(lái)，我校非常重視學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，在工程訓(xùn)練中心投入大量資金進(jìn)行軟硬件建設(shè)。經(jīng)過(guò)幾年的建設(shè)，電子實(shí)訓(xùn)室的軟硬件水平獲得了質(zhì)的飛躍。在課程教學(xué)中，使用當(dāng)前主流的仿真軟件Multium進(jìn)行電路仿真;使用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件AltiumDesigner進(jìn)行電路原理圖和印制電路板設(shè)計(jì)。購(gòu)置了印制電路板雕刻機(jī)、多層板壓合設(shè)備、孔金屬化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)最多8層印制電路板的制作。在實(shí)訓(xùn)中引入了表面貼裝技術(shù)(SMT)工藝，從錫膏自動(dòng)印刷到電路板自動(dòng)貼片再到回流焊接，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室就可以體驗(yàn)工業(yè)企業(yè)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。
3．2工科專業(yè)分類和課程內(nèi)容更新
“電子實(shí)訓(xùn)”是一門面向全校工科專業(yè)的公共基礎(chǔ)課程，我校工科專業(yè)涵蓋了紡織、材料、化工、建筑、水利、電氣信息、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、物理等學(xué)科。不同類別的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和能力培養(yǎng)需要不盡相同，為此將“電子實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)改革和各院系的培養(yǎng)方案建設(shè)結(jié)合起來(lái)。根據(jù)不同的專業(yè)類型，將我校工科專業(yè)劃分為電類專業(yè)、近電類專業(yè)、非電類專業(yè)三類，針對(duì)不同的專業(yè)分類，同時(shí)將“電子實(shí)訓(xùn)”課程分為A、B、C三類。
電子實(shí)訓(xùn)A，為電類專業(yè)大三第六學(xué)期的學(xué)生開(kāi)設(shè)，這些專業(yè)的學(xué)生具有較好的專業(yè)基礎(chǔ)和電工電子基本技能。所以在課程中增加了印制電路板制作、錫膏自動(dòng)印刷、自動(dòng)貼片、回流焊接等新工藝，以開(kāi)拓學(xué)生視野。還增加了電路原理圖設(shè)計(jì)、印制電路板設(shè)計(jì)、嵌入式程序設(shè)計(jì)、模擬電路設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。以項(xiàng)目產(chǎn)出結(jié)果為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造力。
電子實(shí)訓(xùn)B，為計(jì)算機(jī)、機(jī)電等近電類專業(yè)大二第四學(xué)期的學(xué)生開(kāi)設(shè)，該類學(xué)生具有一定的電工電子基礎(chǔ)，為此增加了室內(nèi)照明電路的安裝、配線和錫膏自動(dòng)印刷、自動(dòng)貼片、回流焊接等電子新工藝。以電子產(chǎn)品生產(chǎn)流程為主線，讓學(xué)生掌握基本的電工、電子技能，培養(yǎng)學(xué)生分析工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。
電子實(shí)訓(xùn)C，為紡織、環(huán)化、材料等非電類專業(yè)第四學(xué)期的學(xué)生開(kāi)設(shè)，這些學(xué)生學(xué)習(xí)了“電工學(xué)”，對(duì)電工電子知識(shí)有了初步了解，但缺乏電工電子的實(shí)踐訓(xùn)練機(jī)會(huì)。在課程中開(kāi)設(shè)室內(nèi)照明電路的安裝和配線，訓(xùn)練學(xué)生的電工基本技能，熟練掌握電器元件的使用，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和解決日常家庭照明常見(jiàn)故障的能力。
表1 課程能力匹配矩陣

注: 表中阿拉伯?dāng)?shù)字是根據(jù)布魯姆的教育目標(biāo)分類法確定的“掌握程度”。
3．3建立課程-能力匹配矩陣
根據(jù)CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我校各院系學(xué)生培養(yǎng)方案，我們制定了電子實(shí)訓(xùn)的課程-能力匹配矩陣，如表1所示。
3．4預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”及相應(yīng)教學(xué)策略
OBE是以預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”為中心來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式。定義學(xué)生預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”是首要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。參照歐美經(jīng)驗(yàn)，布魯姆的教育目標(biāo)分類框架是被廣泛使用的指南，它提供了描述學(xué)生知識(shí)、情感和技能掌握程度水平的詞匯。
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出，所有的教學(xué)計(jì)劃和課程內(nèi)容都是遵循“回溯式設(shè)計(jì)”原則，實(shí)現(xiàn)完整的匹配矩陣。我們以電子實(shí)訓(xùn)A為例來(lái)說(shuō)明課程預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”及相應(yīng)教學(xué)策略的設(shè)計(jì)，如表2所示。
表2 電子實(shí)訓(xùn)A 預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”與教學(xué)策略

注: 表中的數(shù)字是根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類的方法對(duì)應(yīng)的層次
電子實(shí)訓(xùn)A面向電類專業(yè)開(kāi)設(shè)，在教學(xué)開(kāi)展過(guò)程中，跟據(jù)不同學(xué)生的特點(diǎn)將課程內(nèi)容分為兩類。一類針對(duì)具有較強(qiáng)動(dòng)手能力的學(xué)生(電類專業(yè)開(kāi)設(shè)該課程在大三下學(xué)期，很多學(xué)生已經(jīng)參加過(guò)機(jī)器人大賽、電子設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯等學(xué)科競(jìng)賽，具有一定工程經(jīng)驗(yàn))，經(jīng)過(guò)方案評(píng)審，可根據(jù)自己的創(chuàng)意進(jìn)行自擬課題的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作。另一類針對(duì)沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，教師擬定題目，學(xué)生進(jìn)行選擇。學(xué)生以2人一組的團(tuán)隊(duì)開(kāi)展實(shí)訓(xùn)，完成電子產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)、電路仿真、電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)與制作，焊接、安裝和調(diào)試，最后進(jìn)行課題答辯。
3．5課程“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”評(píng)估
評(píng)估“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)。在“電子實(shí)訓(xùn)”課程評(píng)估中，知識(shí)和內(nèi)容只是手段，重在學(xué)生能力測(cè)評(píng)。評(píng)估中不再以單純的結(jié)果為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，而是將形成性評(píng)估和總結(jié)性評(píng)估相結(jié)合，重視學(xué)生的能力形成和成長(zhǎng)。以電子實(shí)訓(xùn)A為例進(jìn)行課程實(shí)際產(chǎn)出評(píng)測(cè)，如表3所示。
表3 電子實(shí)訓(xùn)( A) 實(shí)際產(chǎn)出評(píng)測(cè)( 局部)

4、教學(xué)改革的實(shí)施效果
基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的“電子實(shí)訓(xùn)”教學(xué)改革方案，我們實(shí)施了2年，得到了學(xué)生的歡迎和支持，取得了很好的教學(xué)效果。
(1)將學(xué)生的能力培養(yǎng)作為教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)保證，真正做到以學(xué)生為中心。對(duì)于學(xué)生個(gè)人職業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力具有很大的提升。
(2)課程按照預(yù)期產(chǎn)出-教學(xué)實(shí)施-評(píng)價(jià)產(chǎn)出的閉環(huán)模式運(yùn)行，使得課程的教學(xué)策略和教學(xué)內(nèi)容更加靈活和多樣化，對(duì)于教師的教學(xué)創(chuàng)意發(fā)揮留有巨大空間。
(3)經(jīng)過(guò)該課程的訓(xùn)練，學(xué)生具有了完成完整項(xiàng)目的工程實(shí)踐能力。在工程訓(xùn)練中心組織參加的中國(guó)工程機(jī)器人大賽暨國(guó)際公開(kāi)賽、中國(guó)機(jī)器人大賽、ＲoboCup機(jī)器人世界杯中國(guó)賽等學(xué)科競(jìng)賽中，均取得了優(yōu)異的成績(jī)。
5、結(jié)語(yǔ)
“電子實(shí)訓(xùn)”作為一門實(shí)踐類公共基礎(chǔ)課，對(duì)于學(xué)生工程實(shí)踐能力、個(gè)人職業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)具有重要的意義。以“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”作為工程實(shí)踐課程的衡量標(biāo)準(zhǔn)，符合社會(huì)和企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的能力和素質(zhì)要求。將國(guó)家和社會(huì)對(duì)學(xué)生的能力要求融入教學(xué)實(shí)踐的培養(yǎng)目標(biāo)之中，對(duì)于高等學(xué)校培養(yǎng)出國(guó)家需要的有用之才具有很好的社會(huì)效應(yīng)。