基于OBE 理念的电类专业工程实践能力立体化培养模式改革研究与实践

但永平，王凤歌，耿世勇，路向阳，方向前

（中原工学院 电子信息学院，河南郑州 450007）

将新技术引入教学是新时代高校教育教学的“新基建”，是保证专业质量和专业技术水平的“质量革命”。基于OBE 理念的电类专业立体化工程实践能力培养平台的构建，符合新工科建设要求。

对电类专业而言，教师要对学生毕业时应达到的专业技术能力及水平有明确的认识，需要制定具体的培养方案，配套教育平台，设计适宜的教学方式，保证毕业生达到预期培养目标。

电类专业学生的工程实践能力是衡量其培养质量的重要标志，如何按照教育部全面提高人才培养质量的要求，基于在线开放课程，采用OBE 教学理念重塑教育平台，制定实践教学目标体系，改革现有的实践教学模式，提高电类专业学生工程应用与创新实践能力，培养高素质专业应用型人才，成为当前电类专业教学研究的重要课题之一。借鉴OBE 理念，改革中原工学院电类专业人才培养模式，形成立体化工程实践能力培养模式，是一项艰巨复杂的系统工程[1-4]。

中原工学院一贯重视专业特色建设，开展基于OBE 理念的电类专业工程实践能力立体化培养模式改革研究与实践，为该校电类专业学生工程实践能力培养搭建了全新的实践教育平台，将大大改善该校电类专业教育资源和信息化学习环境，优化实践教学方式，促进教师能力提高，对高素质工程技术人才的培养和该校一流本科课程的建设具有重要意义。

1 基于OBE理念的实践培养模式现状分析

基于OBE 理念的电类专业工程实践能力立体化培养模式改革与研究，符合高等教育新发展理念，是电类专业高质量本科教育“新基建”的重要组成部分。目前的实践培养体系及模式与电类专业人才应具备的工程应用能力和创新实践能力仍有差距，部分毕业生缺乏工程实践能力，难以适应现代企业岗位需求。

近几年，基于成果导向的教学模式已经在众多国家的各学科教学中应用。国内众多高校也开始应用OBE 理念开展教学，在理论教学中取得了良好效果，但在实践教学中应用较少。同时，基于信息化的课程建设大规模开展，目前，国家级线上一流本科课程已认定1 900 门左右，但大多数是理论课程，实践课程较少，不利于学生工程实践能力的培养。因此，迫切需要将OBE 教学理念应用于实践教学的改革与研究，实现电类专业人才工程思维和工程实践能力培养模式的改革[5-7]。

2 基于OBE理念的实践培养模式构建

针对现有实践教学体系在培养学生工程实践能力和创新能力方面存在的不足，结合现有的教学基础条件，整合各种软硬件资源，搭建“电类专业工程实践综合”慕课教学平台，创建实验室平台、智慧教室平台，采用OBE 理念，重塑实践环节教育教学形态，探索实施智能化教育，培养学生在所学专业方面的创新实践意识，提高其专业素质及创新实践能力，锻炼其团队协作与交流、技术报告撰写及作品演示等能力，从而使学生的综合素质得到有效提升。

组建有工程背景的师资队伍，开展立体化的“金字塔”人才培养模式改革与研究，逐步建立以学生为主体、以提升学生的实践能力和增强学生创新意识为目的、以慕课平台和开放实验室为主线，形成基于OBE理念的实践人才培养模式，如图1 所示。

图1 OBE 理念实践培养模式

2.1 重塑OBE 理念的工程化实践目标体系

大学教育以人为本，教师是教育的重要引导者和参与者，首先要在教育目标上提高认识，教育理念上达到统一，进而主动学习和践行OBE 理念，为教育新目标实施奠定人才基础。

重塑实践课程目标体系，制定实践教学环节的工程化规范和标准。建立相应的专业课程教学大纲，制定实践环节规范和标准。完善现有课程实验及工程化指导书，录制实践教学视频，搭建慕课平台，细化实践能力评价体系。

一系列目标体系的建立将服务于工程实践人才的培养，促进教师着眼现代教学模式和教学手段，从形式到内容适应新时代教学目标，将学生培养成为电子信息行业的优秀人才。

2.2 创建多功能工程化实验室

创建工程化培养的实验室和实训基地，配套完成电子电气信息基础实验中心、电气信息专业实验中心、自动控制实践基地、PLC 实践基地、嵌入式CDIO共建实验室、大学生创新实践基地、飞行器协会实践基地及电子大赛协会实践基地。加大力度，配置仪器设备及课程设计项目资源，开设毕业设计工作室，对接对口企业资源，搭建作品展示室，建设创新活动基地，推动竞赛培训营工程化运转。将现有实验室进行工程化改进，满足实时仿真、实时交流、实时实践的需要。

2.3 构建工程思维实践教学平台

中原工学院电类专业相关专业基础课程电路原理、模拟电子技术及数字电子技术慕课已建立完成，且在超星泛雅平台和中国大学MOOC 平台正常运行，均已被认定为河南省一流本科专业课程，其中模拟电子技术课程被认定为国家级线上一流本科课程。传感器原理、信号与系统、通信原理及电气工程基础等专业课慕课也已建立完成，在泛雅平台、中国大学MOOC 平台上线，并逐步完善，这为教学改革奠定了良好的基础，也为实践教学资源的共享提供了实施平台。结合中原工学院优质的教育资源和现有的教学体系，创建“电类专业工程实践综合”教学平台，充实平台资源、多角度形象直观展示教学内容，既可激发学生学习新知识的兴趣和动力，也可增强其创新意识。“电类专业工程实践综合”教学平台资源设计如图2 所示。刚进入创新实践中心的新生可以通过实践教学平台提供的实践教学资源：器件资源库、实验仪器使用、优秀作品展示及竞赛作品展示，对实践环节产生浓厚兴趣，从而进一步增强实践的信心[8-9]。

图2 “电类专业工程实践综合”教学平台

2.4 制定工程化实验教学分级管理体系

制定工程化实验教学分级管理体系，如图3 所示。这一阶段面向本科二年级、三年级理工科相关专业学生，课程实验和课程教学同步进行，实验采用单人单台设备的运行方式，主要以专业基础课实验、专业课实验、方向课实验为实践教学体系改革对象。教师采用以学生为主体的教学方法，改变以验证性实验为主的传统模式，增大设计性和综合应用性实验的比例，强调工程设计思维和工程实践能力培养，并在教学手段上实现分级管理[10]。

图3 实验教学分级管理体系

2.5 课程设计加强工程实践能力培养

在理论教学和实验教学结束后，学生分层次开展课程设计，包含：专业基础课程设计、专业课程设计及专业方向课程设计。教师借助实践教学平台，通过信息化教学手段，使实践课程“虚实结合、软硬结合、线上线下结合”。课程设计真正做到选题自由化、设计自主化、仿真验证信息化、验收标准国际化、结果真实化、设计报告标准化、考核严谨化，努力使学生在各个层次的设计中都能从中获益。课程设计环节教学设计如图4 所示[11-12]。

图4 课程设计环节教学设计

2.6 学科竞赛培养学生实践创新能力

鼓励学生参加国家及行业举办的各类学科竞赛，以全国大学生电子设计大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生“恩智浦杯”智能汽车竞赛、机器人竞赛、“西门子杯”中国智能制造竞赛等一系列竞赛为依托，强化训练，提高学生的专业兴趣和科学精神，促进学生实践能力的提升，并将竞赛内容融入日常实践教学环节的改革中，实现全体学生实践创新能力的提 高[13-14]。

以赛促学、以赛促能，以赛促就业，借助实践教学平台和开放性实践基地，为学生举办竞赛培训班和强化训练营，并通过实践教学平台实现竞赛资源共享。由高年级学生辅助指导低年级学生进行基础实践的训练，形成“导生制”和“导师制”实践教学模式。通过近几年的不断探索，总结出一套“3+3+4”三位一体的“管理+选拔＋竞赛”的实践创新基地管理模式和运行机制，如图5 所示。新的实践创新模式能够让更多的学生接受大学生创新基地的培训和实践指导。

图5 学科竞赛培训管理模式

2.7 毕业设计实现综合素质培养

大学生的工程实践能力和实践创新能力是衡量其综合素质的重要标志。用人单位对大学生综合素质能力有着明确要求，独立工作能力和敢为人先的创新意识是大学生应具备的素质。毕业设计是完成本科培养目标的重要环节，是对学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。优化毕业设计指标达成度，丰富毕业设计项目库，使毕业设计紧密结合工程实际，设计内容紧扣最新的科技成果和国家鼓励推广的新技术，实现学生从学习者到从业者的顺利过渡[15]。

3 基于OBE理念的实践培养模式实施成效

基于OBE 理念的电类专业工程实践能力立体化培养模式改革研究与实践已在中原工学院电子信息学院全面推广应用，学生参加学科竞赛的积极性明显提高（见表1），参与人数增长显著，学科竞赛屡创佳绩。

表1 2021—2022 年学科竞赛获奖情况

4 结语

基于OBE 理念的电类专业工程实践能力立体化培养模式，实现以兴趣为导向，以问题为引领，以阶段化的实践教学体系为主干，以立体化的教学手段为实施方案，以工程实践评价标准贯穿始终，使各年级、各专业学生均实现不同阶段的工程实践能力培养目标，有利于提高本科学生工程实践能力和创新能力，为新工科实践教学探索出一条新的路径。