基于OBE模式的《数字电路》课程教学改革研究
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摘要：在工程教育认证背景下，为了能够有效地提高学生自主学习能力、创新能力和工程实践能力，培养高级应用型人才。该文以产出为导向，分别从教学目标、教学方法、教学手段、考核标准以及持续改进几个方面对《数字电路》课程教学改革进行研究。
关键词：OBE;数字电路;教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）35-0170-02
1 背景
《数字电路》是电子信息工程专业的基础课和必修课，全面介绍组合电路和时序电路的分析与设计方法、基本脉冲电路的一般分析方法、D/A和A/D转换器的基本原理和主要技术指标。通过本课程，培养学生分析和设计数字电路系统的能力。本课程理论体系严密，逻辑性强，有着广阔的工程应用背景，对培养学生的辩证思维能力，树立理论联系实际的科学观点，以及提高学生分析问题和解决问题的能力都有着重要作用。
我校以航空宇航为特色，学校致力于培养高级应用型人才，以教学质量为生命线。在工程教育认证背景下，以电子信息工程专业的学生为实施对象，将OBE教学模式引入到《数字电路》课程教学中，具有很强的现实意义。以学生为中心设计教学内容，重视对全体学生学习成效的评价，以学生学习效果为导向制定教学目标和考核方式，持续教学改进，能够有效地提高学生自主学习能力、创新能力和工程实践能力。
2 0BE模式
成果导向教育（Outcome-based education，OBE）是一种基于学习成果的先进教育理念，又称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。于1981年由Spady等人提出后，很快得到了人们的重视与认可，并已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。2013年6月，我国被接纳为《华盛顿协议》签约成员。工程教育专业认证的核心理念是：以学生为中心、以产出为导向、持续改进。这些理念对于引导高校教学改革，提高工程教育人才培养质量，具有现实意义。
在工程教育认证背景下，提升授课质量，改善学生学习效率，并使课程充分满足企业用人需要，提供工程所需要的多样且独特的人才。作为电子信息工程专业重要的专业基础课，《数字电路》课程的教学改革势在必行！
3 改进课程教学目标
根据我校电子信息工程专业的毕业要求和培养目标，参照《数字电路》课程的教学大纲，对《数字电路》课程的教学目标改进如下：知道数制和码制的概念、逻辑代数的基本知识，知道基本门电路的组成并理解其工作原理，知道触发器的组成并理解其工作原理，知道存储器的组成并理解其工作原理;能够根据数制概念和逻辑代数的基本知识，进行常用不同进制数的转换和逻辑函数化简;能够应用相关知识与方法，对组合和时序逻辑电路进行分析和设计;能够根据555定时器的特性及功能，对其构成的波形产生和整形电路进行分析和设计;能够分析和应用常用D/A和A/D转换电路芯片;不考虑非技术因素的影响，能够结合性能要求提出数字电路设计的指标或方案，并能通过文献研究寻求工程数字电路的解决方案及其可替代方案。
4 改进课程教学方法
以往有学生反映某些课程内容比较枯燥，激发不出学习兴趣。例如第6章中时序电路的分析，部分学生反映学过这部分内容后会按照给定的步骤进行时序电路的分析，至于为什么要对时序电路分析，为什么要遵循这样的步骤，部分学生一知半解。针对学生反映的问题，在讲解这部分内容时，首先提出问题让学生思考。时序电路分析的本质问题是什么？是什么导致电路状态发生改变？电路的状态如何改变？电路的对外输出是什么规律？学生带着这些问题进行思考，明确驱动方程导致电路状态发生改变，电路状态依据次态方程发生改变，电路依据输出方程产生对外输出。这三个问题搞清楚了，画出电路的状态转换表、状态转换图或时序图，就能确定出时序电路的逻辑功能，从而明确了时序电路分析的本质问题。
例如讲授555定时器相关电路的分析和设计时，要求学生课前做好预习，查阅相关资料，了解555定时器相关电路在实际生活中的应用及工程实例，课堂上要求学生以4～5人为一组，对所了解的内容进行互相讨论，观察学生的课堂表现，活跃了课堂气氛，提高了教学效果。
5 改进课程教学手段
为了提高学习效率，培养学生主动学习的习惯，充分利用多媒体教学，引入雨课堂改进授课方式，激发学生的学习兴趣。雨课堂全部功能基于PPT和微信，操作便捷，极大地方便师生的使用，将课前一课上一课后的每一个环节都赋予全新的体验，师生实时互动。
利用雨课堂，在课前布置预习。例如在讲解中规模集成模块这些重点和难点问题时，制作预习课件，要求学生了解：寄存器和存储器的区别有哪些？寄存器在实际中有哪些应用？把预习课件向学生手机端推送，灵活地开展翻转课堂，提高学生自主学习积极性。
使用雨课堂授课时，进行限时小测验。例如讲授常用数制转换时，设置测验题：数码1010，若分别用来表示二进制数、八进制数和十六进制数，其对应的十进制数是多少？第一时间掌握学生学习情况，从而使学生注意力大大提高。另外，使用雨课堂为学生布置课后作业。
6 改进课程考核标准
为了改变部分学生期末突击复习以应付考试的现象，提高学生平时学习的积极性，对课程的考核标准进行改进。学生课程总评成绩包括平时考核和期末考试两部分，平时考核占课程总评成绩的30%，期末考试占课程总评成绩的70%。平时考核包括作业、课堂测验和课内项目等。作业主要考核学生平时的学习态度、以及对课堂知识点的掌握程度。课堂测验主要考核学生对知识点的理解和掌握程度。课内项目要求学生自行组队，针对实际工程问题抽象出的给定设计项目。
例如设置知识竞赛24秒计时器的课内项目，提出一系列问题让学生思考：如何具有显示24秒的计时功能？如何设置外部操作开关？计时器部分如何实现24秒递减的功能？计时器递减计时到零时，如何使数码显示器不灭灯并且发出光电报警信号。带着上述问题学生们自行组队，3人一组，通过查阅资料进行方案分析和论证、制定方案、進行各个模块电路设计、通过虚拟仿真软件进行仿真调试，从而验证所设计的电路，最后撰写设计报告并进行答辩。 课内项目使理论教学与实际应用有机地结合起来，有效地提高了学生分析和解决实际问题的能力，充分挖掘学生的创造潜能，同时也有利于培养学生之间的团结互助精神和团队意识。
7 持续改进
对本学年本专业学生的总评成绩进行评价分析，本课程共支撑3个指标点，相应毕业要求达成评价值均大于0.65，均为达成。说明学生运用数字电路的相关知识对电子信息领域相關问题进行抽象、描述、建模，基于数字电路的基本原理正确表述电子信息领域相关工程问题的解决方案，能够利用数字电路的相关知识确定电子信息系统或功能模块的设计方案，并能够在设计中体现创新意识。说明学生能够灵活运用所学的数字电路知识解决电子信息领域中相关的工程问题，对数字电路的相关知识掌握较好，具有自主学习的能力和创新能力。
在今后的教学过程中，要对教学过程进行更为严格、规范的管理。结合工程实际，增加实际应用范例，加深学生对中规模集成模块功能的理解，注重应用能力的培养。进一步加强与学生沟通，关注学生的课程知识掌握情况，促进学生对所学知识的深入理解，对于学习问题较多的学生要进行重点关注。了解学生的反馈信息，关注科技发展以及企业需求，及时调整课程的教学目标、教学方法、教学手段以及考核标准，持续进行教学改进。
8 结束语
在《数字电路》课程的教学过程要始终把学生作为主体，充分考虑科学技术的发展和企业用人需要，调动学生学习的主动性和积极性，提升工程教育授课质量。在今后的教学过程中，要善于发现问题，积极探索各种方法，使《数字电路》课程的教学更具特色，致力于培养有良好发展能力的工程技术人才。
参考文献：
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[2]吴文剑，兰善红，范洪波.基于OBE理念的《材料工程设计基础》教学改革与探讨[J].东莞理工学院学报，2017，24（5）：107-109.
[3]刘恋，郭立强.OBE理论视角下高校电工实训课程教学改革与实践[J].吉林省教育学院学报，2017，33（7）：72-74.
【通联编辑：谢媛媛】
收稿日期：2019-10-19
作者简介：孙琦（1980-），女，黑龙江肇东人，讲师，博士，从事语音信号处理研究;徐锦丽（1973-），女，辽宁葫芦岛人，讲师，硕士，从事自动控制理论研究。
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