工程专业认证背景下的电子信息类实验教学改革

［摘 要］ 电子信息类综合课程设计是电子信息类专业课程教学体系中承上启下的一个重要实践环节，是学生知识综合运用、动手能力和创新能力培养的重要手段。以新工科对人才培养的需求为出发点，旨在探讨如何培养学生解决复杂工程问题和创新能力。通过对现有实验课程教学内容、教学方法及考核方式的深入剖析，提出了以成果导向教育（OBE）理念为指导的电子信息专业综合课程设计实验教学的一系列改革措施，以培养学生解决复杂工程问题能力和团队合作能力，激发学生的探索精神和创新意识。

［关键词］ 工程教育认证；综合课程设计；OBE；教学改革

［基金项目］ 2021年度教育部产学研实践条件与实践基地建设教改项目“专业实验II中光传感模块实验室建设”（202102153034）；2021年度教育部产学研师资培训项目“电子信息基础实验教学团队建设与创新能力培养”（202102504004）

［作者简介］ 饶 岚（1979—），女，江西抚州人，博士，北京邮电大学电子工程学院讲师，主要从事光电子材料、器件与集成技术研究；魏翼飞（1983—），男，宁夏吴忠人，博士，北京邮电大学电子工程学院教授，主要从事无线网络资源智能优化技术研究；何晓颖（1981—），女，湖北荆州人，博士，北京邮电大学电子工程学院副研究员，主要从事低维半导体光电子器件与集成技术研究。

［中文分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）23-0001-04 ［收稿日期］ 2023-11-23

工程教育认证是实现工程教育国际互认的重要基础，自2012年发布《工程认证标准》以来，已经成功实现了“形似”到“神似”的转变，形成了以成果为向导（OBE）的教育理念［1］。为应对新一轮科技革命与产业变革，支撑国家发展战略的人才培养需求，工程教育改革需持续深化。全面落实以学生为中心、以成果为向导、持续改进的教学理念，成为各大高校在教学体系、教学模式、教学方法和评价体系等方面的研究重点和探索方向［2-5］。“高校教学改到深处是课程”，课程才是人才培养的核心要素，电子信息类综合设计课程是电子信息类专业课程教学体系中的重要实践环节，旨在培养学生知识综合运用、问题解决能力和创新能力。为了适应产业对人才培养的新需求，电子信息类综合课程设计的改革势在必行。

本文以新工科对人才培养的需求为出发点，通过对现有实验课程教学内容、教学方法及考核方式的深入剖析，设计了基于OBE的教学理念半开放实验教学项目和“教师/学生共同体”教学方法及全流程多维度考核方法。通过对实验内容、教学方法和考核标准的改革，有助于强化知识综合运用的能力，重构学生自身知识的关联，提升学生复杂问题发现和解决能力以及创新能力。

一、目前电子信息综合课程设计存在的问题

本校电子信息类综合课程设计设置在大三学期末，此时专业课和专业基础课的理论部分已基本完成。该课程目标在于强化学生对课程理论和专业知识的理解与掌握。通过实验项目的设计与实践，使学生深入理解理论与实践相结合的过程，充分认识到理论与实践的相辅相成、互相促进的关系，从而提高学生运用所学电子专业知识解决复杂工程问题能力和创新能力。然而，在过去的实验课程中，仍存在一些问题。

首先，实验项目的层次化和个性化程度不足。在过去的综合课程设计实验教学中，教师往往给出具有明确设计指标的综合实验项目，以提高学生综合运用电子专业多学科知识解决实际问题的能力。但是由于题目固定，实验层次化、差异化不明显，学生自由度不够，难以实现个性化教学。

其次，在实验教学方法方面，仍然以教师占主导地位。教师结合实验讲义，给学生全面讲解实验项目功能和技术指标、基本原理及仪器使用等等。学生查找典型电路图，并根据电路图进行实验系统的搭建和测试。这种教学方式将导致学生长期处于被动学习状态，对于培养学生的主观能动性和创新能力是不利的。

最后，在实验考核方面，评估主要依据学生的实验报告、技术指标达成情况。平时成绩主要考虑出勤情况，形成性评价不足，无法全面反映学生的实验操作和创新能力。

为此，为满足工程教育专业认证和用人单位对高校人才培养的需求，本文将围绕OBE教学模式，结合本校教学及实验条件，对教学内容、教学方法及考核指标进行初步探索研究。

二、综合课程设计的改革与实践

综合课程设计是一门涵盖多个学科的实验课程，其改革始终秉持“以学生为中心、以成果为导向，持续改进”的原则，致力于培养学生的解决复杂工程问题的能力和创新意识。本文将围绕课程主要目标和社会人才需求，对综合课程设计的教学内容、教学方法以及考核方式进行改革创新。

（一）设计半开放实验教学项目

在过去的教学中，发现指定项目虽然有助于巩固知识，但是许多学生是被动地参与项目，这种方式在激发创新思维方面稍显不足。考虑到学生已掌握了基本专业理论和课程知识，本文提出了一种半开放实验项目的设计，如图1所示，实验项目分为三个层次：基本综合、提高综合实验和创新综合实验，以满足多层次、个性化培养。在项目构建过程中，教师仅提供最基本的功能和核心指标要求，学生可根据兴趣自由发挥，提升技术指标或扩展项目功能。项目需求分析由教师和学生共同完成，并确定每组同学实现的项目的具体功能和相应的技术指标要求，从而提升学生的参与度，激发学生的兴趣和创新意识。

相较于传统实验项目，半开放实验项目强化了学生在项目设计初期的参与度，从而可有效激发学生的兴趣和探索精神。与此同时，半开放实验教学项目相较于完全开放项目，其在内容方面又有所限制，但为学生提供了一定选择。在选择范围内，学生可以自主设计实验内容、组织实验实施计划，具有一定的灵活性，同时教师也能较好地把握教学内容和掌控教学节奏。

（二）“教师/学生共同体”实验教学方法

教学实施中，以实际的工程类项目流程为引导，涵盖包括项目需求分析、方案论证项目等全部工程项目环节，在各个阶段通过“教师/学生共同体”来突出“以学生为中心”的设计理念，加强学生与教师、学生与学生之间的互动，激发学生的探索精神和创新精神，培养学生解决复杂工程问题的能力。

从具体实施角度来看，在项目需求、论证阶段，教师给出基本综合实验项目的指标和功能，学生根据自身特点提出实验拓展想法，通过教师与学生的充分沟通和交流，共同确定最终实验项目。然后学生根据最终实验项目，结合自身的兴趣、特点完成自由组合后进行方案设计，并和老师探讨方案的可行性。此举有助于学生快速进入项目角色，提高参与度，同时激发创新热情。确定设计方案后，学生根据选题完成系统设计、搭建和优化。在系统设计中，教师和学生共同探讨学生电路设计的合理性；在系统搭建中，组员分工协作共同搭建系统，在教师的引导下完成问题排查；在系统优化阶段，教师仅给出共性问题的解决方案，各小组需根据自身具体问题，提出与之相对应的解决方案，并与教师进行相互交流以期实现系统的优化。在这个过程中“以学生为中心”，学生为主教师为辅，培养学生解决复杂工程问题的能力和团队协作能力。在最终系统测试答辩阶段，教师不仅需要对最终系统的功能和指标进行测试，还需要和学生交流了解学生解决问题的最终方案，并在后续的答辩中，教师引导学生对其他同学的完成情况进行评价，答辩成绩由教师和同学共同决定，以培养学生的交流能力、独立思考能力和评价能力。

总体而言，整个实验过程以学生为中心，教师主要发挥引导、启发和评价的作用，实现教学主体的转变。这种教学方法将传统的“教—学”灌输式方法逐步转变为研讨式教学，增强了学生与教师、学生与学生之间的互动，活跃了课堂气氛，调动了学习的积极性，激发了学生的探索精神，培养了学生的创新意识。

（三）采用全流程多维度考核方法，考核内容知识、能力、素质并重

为能更好地评估学生的学习效果，判断教学改革是否达到课程的培养目标，需要建立一套合理的考核标准。本文以新工科对人才培养的知识、能力和素养需求为依据，结合课程内容改革，从学生能力培养出发，将形成性考核与终结考核结合，将小组评价与个人评价结合，将教师评价与学生评价结合，设计了全流程多维度的考核标准，如图2所示。

在整个实验项目过程中，教师的考查侧重有所不同。授课教师分析学情，评判综合课程中学生的选题，通过选题评判后进行设计答辩、问题排查及系统优化。结合学生对实验及其结果的总结分析与思考，进行实验成绩评定；并结合基于考勤和课堂表现的平时分，对学生的综合能力进行评价。选题评价反映了学生对专业相关基础课程和专业课程的掌握程度及理解深度，同时体现了创新能力；任务书评价则反映学生的逻辑能力、问题分析能力及对知识的熟悉程度；实验答辩则分析学生的临场应变能力、实验掌握程度，判断学生是否独立完成实验，体现学生的独立学习和实践能力，同时反映学生的道德素质和品格；实验报告则展示了学生的总结归纳能力以及对问题的分析和思考能力；平时分则反映学生的个人德育素质。整个考核方法全方位、立体地评价学生的知识、能力和素养，能更客观地反映学生的综合素质，同时确保评价的公正性。

三、课程实验教学改革成效分析

本次教学改革，根据学生的兴趣和发展需求，设计了具有一定挑战性和创新性的半开放实验教学内容引导学生主动探索和解决问题，从而有效地解决了传统实验教学中，综合课程设计的实验项目以综合实验为主，实验层次不够丰富的问题。探索了“教师/学生共同体”实验教学方法，从传统的“教授和指导”转变为“研讨和引导”。在项目任务的驱动下，通过教师和学生的研讨不断推进项目的进行，在不断地尝试和探索中，加强学生对知识的理解和关联；同时鼓励学生之间互相交流，实现“教学相长”，从而有效地解决了原来实验中学生主观能动性不足的问题。构建了与项目内容相适应的全过程、多维度的课程考核体系，这种考核方法能全方位、立体地对学生的知识、能力和素质进行考核评价，更客观地反映学生的综合素质，同时也能确保评价的公正性，从而有效地解决了传统的、以达到的技术指标为最终实验目的的单一考核标准问题。

结语

本文从工程教育认证出发，以培养新工科人才所需综合素质为目标，结合本校课程特色，针对当前综合课程设计存在的问题，根据学生的兴趣和发展需求，提出了基于OBE的电子信息专业综合课程设计教学模式改革，包括设计了具有一定挑战性和创新性的半开放实验教学内容、探索了“教师/学生共同体”实验教学方法、构建了与项目内容相适应的全过程多维度的课程考核体系，以提升学生复杂问题发现和解决能力以及创新能力。同时还兼顾工程素养、团队合作精神的培养。本次改革根据学生个体差异，探索了多层次、差异化的人才培养的教学方法，可为我国培养更多具备综合素质的工程人才提供参考。

参考文献

［1］李志义，赵卫兵.我国工程教育认证的最新进展［J］.高等工程教育研究，2021（5）：39-43.

［2］王连明，陈菊芳，黄继鹏，等.电子信息类专业实验课程体系改革与实践［J］.实验室研究与探索，2018，37（3）：147-149.

［3］高守锋，尚妍，金鑫，等.阶梯式项目驱动的工程实践教学改革与探讨［J］.实验室研究与探索，2023，42（5）：179-182+203.

［4］冯学玲，姚鸿泰，张蓉，等.项目驱动的电力电子实验教学研究与探索［J］.实验室研究与探索，2023，42（6）：164-168+173.

［5］李孟倩，汪金花，韩秀丽.基于OBE理念的PBL教学法多元化考核方法探索：以“遥感原理与应用”课程为例［J］.黑龙江教育（理论与实践），2023（8）：1-5.

Teaching Reform of Electronic Information Experiment under the Background of Engineering Education Accreditation： A Case Study of Comprehensive Course Design