基于OBE模式的電子線路CAD課程混合式教學研究

朱 敏

（安徽三聯學院 電子電氣工程學院，合肥 230601）

1 引言

電子線路CAD課程是高校電類專業的綜合實訓課程，內容與電路板圖的設計與制作密切聯系，是一門實踐性和應用性很強的課程。但實際課程的教學過程缺乏充分的實踐機會，學生難以將所學的知識完全應用到實際電路中，課程缺乏互動性及實踐性會導致學生自主學習興致不高。在教學過程中通過改革調整課程設計模式，努力提高學生在課堂的主體地位，使學生掌握電路板的計算機輔助設計基礎知識、基本理論和基本設計方法；使學生能夠在今后走向工作崗位后，具備分析和解決電路板相關實際問題的技能，同時具備獨立設計電子線路圖和PCB 板的工作能力。這對于應用型高校來說，是人才培養的關鍵之處。[1]本文從OBE理念和混合式教學兩種模式的融合中去探索電子線路CAD課程的教學設計和改革，將成果導向教育充分運用到教學一線中，提升電子線路CAD課程的教學質量，推進教學創新實踐。

2 OBE理論和混合式教學模式

2.1 OBE教育理念

成果導向教育（OBE，Outcome Based Education）理念，也稱為能力導向教育、需求導向教育或目標導向教育。最早是由美國教育學家斯派蒂（Spady W.D.）提出的，這是一種以成果作為目標導向，即以培養出能夠完成工程實踐任務的學生為目標，在教學環節中主體是學生的教育理念。OBE理念是未來工程教育的發展方向，成果導向通過聚焦和融合教育系統的一切來確保學習者能夠獲得相應的工程專業技能，以此成功獲得應對未來生活的經驗。OBE理念側重于工程實踐上的產出導向，強調學生接受教育后能夠獲得的工程實踐能力，學生通過學習知道將來能夠從事什么工作，這是OBE理念適用于工程教育中優于其他教育理念的地方。同時在教學中關注教學方法的持續改進，在實際教育教學過程中，所有的教學目標和教學設計都必須圍繞對學生實現預期的學習成果，從實踐上來說，OBE是一種注重教育產出的教育模式。[2]OBE理念的宗旨是圍繞學生的未來成效來開展教學活動，它致力于培養能夠適應社會不斷發展的高質量應用型人才。

2.2 混合式教學模式

常規的線下教學是以教師講授演示為主，不能充分實時發揮以學生為主體的教學成果導向。隨著互聯網資源的增加和當前移動技術的迅猛發展，大量的慕課、微課等教學資源拓展了實踐探索和理論研究方法方向，使得混合式教學模式得到廣泛關注和飛速發展?；旌鲜浇虒W是將常規線下課堂教學與網絡化的線上教學相結合，充分利用移動電子設備將線上和線下的優勢資源整合，劣勢資源互補，開展“線上+線下”的全方位立體式教學的一種模式。線上和線下混合式教學的實質轉換就是以學生為中心，為學生創造出一種真正高度參與的個性化的體驗，混合式教學通過結合線上和線下授課的優勢，既能激發學生主體的主動性、積極性和創造性，同時又能發揮教師引導、啟發、監督教學過程的主導作用。信息化的技術手段在混合式教學模式中的廣泛應用，使得OBE理念對推進教學管理創新具有強大的推動性和實踐可操作性。[3]

3 OBE理念的混合式教學模式的主要特征

3.1 以學生為主體

在傳統電子線路課程教學過程中，教師在課堂上傳授電路繪制設計知識，學生被動接受，對電路印倒電路板（PCB，Printed Circuit Board）設計知識的認識不夠深入，缺乏實踐實例的訓練使得教師無法及時有效掌握學生的實踐情況。實踐性的缺失也使得學生難以在工程實踐中激發自己的創新意識，限制了學生的自由發揮空間和創新思維發散。OBE理念以學生為主體，強調每一位學生的學習進步和發展，側重于學生個人的學習過程和學習成果。在整個學習過程中注重每一位學生的學習體驗，針對不同學習能力的學生采用不同的教學方法和要求，使學生樹立人人都可成功的信心。[4]

3.2 注重成果導向

電子線路計算機輔助設計（CAD，Compater Aided Design）課程是高校電類專業的綜合實訓課程，課程具有較強的實踐性和應用性?；贠BE理念的電子線路CAD課程在實踐教學過程中以成果為導向，以學生能夠完成工程任務為目標，按照這種培養理念，在實踐教學過程中按照“三位一體”人才培養理念，將知識、能力、素養融合為一體，明確培養學生的通識能力、專業基礎能力和發展能力，即學習目標為知識學習、能力學習和素質學習三個部分。如表1。

表1 電子線路CAD課程學習目標

在電子線路通識學習過程中要求學生能夠掌握一定的電子電路理論知識，結合電路原理、模擬電子技術和數字電子技術實際設計電子電路，通過電路版圖設計軟件繪制仿真電路原理圖，同時能夠設計和制作印刷電路版圖。在工程認證中支撐畢業要求指標中知識學習部分的支撐畢業要求體現在掌握電路版圖設計工程技術知識，分析電路工程問題，設計和開發解決方案，能夠熟練使用現代仿真測試工具等方面。在能力學習中要求學生明確個人與團隊的關系，有一定的團隊合作能力，能夠通過團隊分工協作去解決實際電路設計過程中涉及的問題。在以學生為主體的支撐畢業要求中要求學生具有寫作和溝通能力。在素質學習中學生要養成誠信、守時、嚴謹求真的學習態度，具有一定的職業素養，并且具有終身學習的意識和自主學習的能力。[5]

3.3 線下實踐教學與線上教學相融合

對于電子線路CAD課程教學而言，實踐與應用是學生面臨的最大挑戰?；贠BE理念的教學是為了培養具備實踐操作能力和應用能力的復合型人才，因此采用信息化的教學手段是實踐OBE 理念的必要條件。在實踐時應用型高校在教學過程中常采用線上+線下的混合式教學模式來引導學生學習電子線路CAD課程，多種教學平臺資源的應用提高了學生的學習興趣和學習效果。同時為了檢測學生的實踐操作能力，學校通過向校企合作單位定期輸送實習生以及指導學生參加電子設計大賽等一系列實踐比賽來驗證學生的實踐創新能力。隨著教學模式的不斷更新與發展，信息化技術的提升使得“線上+線下”混合式教學模式已經成為電子線路CAD課程設計環節實現教學效果的深度探索，培養應用型人才的有效方法與途徑[3]。

4 基于OBE模式的電子線路CAD混合式教學實踐設計

4.1 課程資源建設

為了有效開展混合式教學，建設優秀的課程教學平臺資源是關鍵。當前提供慕課的線上共享開發平臺有很多，比如中國大學MOOK、雨課堂、超星泛雅等等。我院線上資源的建設選擇的是超星集團學習通平臺。學習通平臺使用方便，功能強大。教師可根據教學內容錄制實踐教學視頻，同時從網絡上收集相關教學資料上傳至學習通供學生線上學習。針對我校應用型高校的定位，結合我院學生對于本門課程理論性學習興致不高的學情分析，在整合資源上選擇高版本的Altium Designer 軟件，解鎖更多繪圖功能，提升設計體驗，同時在課外時間給學生在學習本門課程上提供完善的課下輔助服務，提升學生自主學習的積極性與便利性。

4.2 教學目標和內容設計

根據OBE教學理念，針對電子線路CAD課程設計的教學目標中原理圖設計及PCB設計，整合相關教學內容，把內容根據不同目標進行分類設置，根據教學目標個性化定制教學內容，強化案例化教學，項目化教學，不斷更新和工程實踐相結合的教學案例，分析電路原理的實際意義，真正做到學以致用。在撰寫報告過程中能夠規范課程設計報告內容，注重報告的內容和格式，并且在項目化的設計過程中注重團隊合作意識，在答辯環節鍛煉自身的口語表達能力。[6]如表2。

表2 電子線路CAD課程目標與對應教學內容

在教學過程中根據案例教學融入課程思政，結合當前電子線路PCB電路發展的實際問題，引導學生關注世界科技發展，不斷將電子線路發展研究前沿科技及社會需求的最新變化，學生切身感受企業工程實踐等具體過程納入到課程和實踐教學內容中，激發學生學習興趣和學習積極性，引導學生樹立正確價值理念，培養學生具有深耕于工程實踐和科技創新領域的意識。[7]

4.3 教學模式框架設計

混合式教學模式框架是在傳統教學資源基礎上增加多種教學媒介，實際上是線上和線下教學媒介的混合。教學團隊集體備課，注重課程的教學設計研討，在實踐教學環節采用項目化設計等一系列教學手段進行混合式教學。有效整合利用電子線路CAD課程教學資源以達到更高效的教學效果，實現OBE教學理念。電子線路CAD課程的混合式教學模式框架如圖1所示，分成三個環節，一是知識講授，包括課堂面授和線上互動教學。在課堂學習前，利用學習通平臺發送預習知識點鏈接或者發送相關課程導入問題，以供學生預習，讓學生提前對本次課程內容有個初步認識。在教學過程中借助平臺監測教學效果，通過提問、投票、課堂練習等方式來增加與學生的互動，提高學生的課堂參與度，及時把握學生的學習動態。在課后借助軟件布置課后作業，學生遇到問題能夠通過教學平臺及時和老師溝通，老師通過平臺對學生的問題及時反饋并監督學生復習與鞏固。因此混合式教學模式極大地提升了老師的教學效率和學生的學習效率。二是實踐訓練環節，通過增加實踐教學課時、通過項目化的設計讓學生更重視、也有更多的機會去通過仿真進行電路設計，學生在實踐中理論聯系實際進行PCB模塊的設計。為了檢驗教學效果，在第三環節實踐應用環節，教師鼓勵學生在校期間參加各級別大學生創新創業訓練項目和全國電子設計大賽等專業性賽事，并且由老師提供專業的培訓。在學生實習時我院定期向校企合作單位輸送實習生，增加學生在對口行業的實踐設計實習經驗。學生通過參加比賽和專業實習鍛煉了電子線路設計應用的實踐能力，結果也能檢驗出線上+線下混合式教學模式的效果。[3]

圖1 電子線路混合式教學模式框架

4.4 教學評價

基于OBE理念的教學需要合理而全面的學習成果評價，傳統的評價方式不能很好地體現出結果驅動，缺乏對課程目標中學生個人能力達成度的評價，難以全面的從過程到結果來綜合評定學生的學習效果。[8]為了有效實踐OBE的教學理念，電子線路CAD課程教學采用以學生為中心，形式多樣化的評價方式，通過了解學生不同學習能力和學習需求，以及學生的團隊合作能力，對每個學生的學習過程及學習結果進行綜合性的評價，依靠現代教學信息化技術，通過教學平臺數據收集，實現激勵學生自動自發學習。[9]-[10]

課程教學環節具體考核由平時考核和項目考核兩部分成績構成，個人考核成績占比50%，包含平時簽到（5%）、線上學習（20%）、線上測試（20%），借助超星學習通平臺記錄成績。項目考核占比50%，包括課程設計報告（15%）、設計仿真實物（20%）、項目答辯（15%）。通過所選項目的要求進行具體分值判定，從而培養學生的團隊合作意識，提高學生的積極性。同時為了避免團隊中有成員渾水摸魚，在項目答辯成績中可以適當根據學生參與度去給項目中每個成員打分。[11]

在實踐教學環節中通過合作實習單位的優秀評價反饋和參加全國電子設計大賽教學競賽榮獲一、二等獎等獲獎結果來看，我院電子線路CAD課程設計混合式教學模式設計合理，教學反饋較好。

5 結語

通過進行OBE理念的電子線路CAD課程設計線上和線下混合式教學改革嘗試，不僅改善了傳統線下課堂教學，積累了大量課程實踐經驗，同時豐富了學生的學習方式，也拓展了學生的學習平臺。通過近三年的課程實踐，效果明顯，充分凸顯了以學生為中心、以教學成果為導向的教學理念，符合工程教育認證下培養應用型人才的標準。