OBE導向下重構“嵌入式系統”課程的實踐

摘 ?要：“嵌入式系統”課程在常規教學中存在學與用的嚴重脫節問題，而在OBE導向下“嵌入式系統”課程體系的重構，是基于知識應用、學生學習的結果為考核目標進行設計。將課程知識的學習貫穿于四個項目的完成過程中，實現了“做中學”，起到學與用無縫融合的效果，同時還培養了學生項目實操能力，激發了學生自主學習積極性，提高企業崗位適應能力，為學生走向工作奠定了基礎。

關鍵詞：OBE;重構;嵌入式系統

中圖分類號：TP368.2 ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：2096-4706（2020）23-0174-04

Practice of Reconstructing “Embedded System” Course under OBE Orientation

YOU Ling

（Yango University，Fuzhou ?350015，China）

Abstract：There is a serious disconnection between learning and application of “Embedded System” course in the routine teaching. Under the guidance of OBE，the reconstruction of “Embedded System” course system is designed based on the application of knowledge and the results of studentslearning. The learning of course knowledge runs through the completion process of the four projects，realizing “learning by doing”，playing the effect of seamless integration of learning and application. At the same time，it also cultivates studentspractical ability of project，stimulates the initiative of studentsindependent learning，improves the adaptability of enterprisespositions，and lays a foundation for students to work.

Keywords：OBE;reconstructing ;embedded system

0 ?引 ?言

OBE（Outcome-based Education）即成果導向教育，最早在1981年由美國學者斯派蒂（Spady W.D.）率先提出，核心要義是要求學校和教師要結合現實需求明確學生預期學習結果，以最終學習成果為起點反向設計課程體系、開展教學活動，結合個性化培養方案，給予每一位學生平等成功的機會，讓每一位學生都能在學習過程中自我實現，最終通過與預期結果的評價反饋不斷改進原有課程體系與教學活動[1]。

“嵌入式系統”課程是一門綜合性、實踐性、應用性很強的專業課，為了克服常規教學體系中教與學、學與用互相脫離，學生學習缺乏自主性，無法建立專業知識結構的整體框架等弊病，陽光學院“嵌入式系統”課程在引進六和敬（福建）信息技術有限公司合作企業，為課程提供實際項目，以OBE理念為導向重構課程內容體系，采用“項目驅動+能力培養”的教學模式，以“嵌入式系統”的知識模塊與工程實訓項目相結合來驅動學生的工程實踐能力培養。

1 ?設計思路

以OBE理念為導向，以合作企業六和敬（福建）信息技術有限公司的實際項目作為課程項目，以學生能力的產出為根本任務，從課程定位、課程設計、課程實施和課程評價等要素進行重構“嵌入式系統”課程內容，采用了“項目驅動+能力培養”的教學模式，將“嵌入式系統”課程知識學習貫穿于每個項目的完成過程中，達到“做中學，學中做”的目的。

2 ?課程定位

“嵌入式系統”課程的學習，掌握嵌入式系統的基本概念和工作原理，能夠熟練地使用“嵌入式系統”開發流程、常用開發工具及仿真軟件，掌握嵌入式系統軟硬件設計的基本方法，培養學生軟硬件開發能力;通過基于OBE理念重構的“嵌入式系統”課程學習，可以使學生理解學與用之間的關系，解決學與用脫節的問題，提高學生項目開發能力與解決實際問題的能力，培養學生的崗位適應能力與團隊協作能力;提高學生良好的職業意識和職業素質。

3 ?課程設計

“嵌入式系統”課程常規學習路線是：嵌入式系統概述-ARM微處理器-指令系統-嵌入式程序設計-實時操作系統-接口技術應用-應用程序設計;基于OBE理念將課程內容重構為基本原理、開發知識、接口技術、傳感器技術和應用開發五個知識模塊，這五個知識模塊貫穿于四個教學項目中。項目1教學目標是學習嵌入式系統基本原理、開發知識兩個模塊，項目2教學目標是學習接口技術內容，同時鞏固了基本原理、開發知識兩個模塊，項目3教學目標是學習傳感器技術，同時對前三個知識模塊進行鞏固，項目4教學目標是學習嵌入式系統的應用開發，是對前面知識的綜合應用。這就實現了在完成項目任務過程中學習，實現理論知識階段迭代學習，讓知識在最短時間內得到鞏固與應用。課程知識體系重構過程圖如圖1所示。

4 ?課程實施

“嵌入式系統”課程在具體實施過程中是采用知識模塊與工程實訓項目相結合來驅動學生的工程實踐能力培養，學生在不同的項目中對“循環往復”方式重溫概念與開發流程，不斷加深對課程知識的理解，促進知識遷移與應用，解決傳統教學中學與用脫節的問題。

每個項目都分教、學、做三部曲，“教”是指老師通過演示講解知識點，使學生理解本項目所需要的知識，“學”是指老師指導學生操作，要求學生在“教”的基礎上通過學生自己動手實現，讓學生邊學邊做，繼續去開發一些小的系統;“做”是讓學生自己利用所學去發揮，這樣可以做到“學中做”、“做中學”，學以致用，具體如圖2所示。

每個項目依據從簡單到復雜遞進式設計內容，“學”和“做”都有具體的工作任務和明確的學習目標，任務下達模仿企業運作方式：任務下達-制定計劃-開發文檔編寫-任務總結報告等方式對學生進行考核，對于遇到的問題要進行歸納分析與整理。4個項目最終結果均要求學生設計出完整的系統并給予演示，并由老師、企業導師和學生共同打分。

4個項目均對應了“嵌入式系統”設計流程：系統分析-系統設計-開發環境搭建-代碼編寫-交叉編譯-系統聯調，這樣重復的是步驟，不同的是課程知識，并實現知識迭代。學生對所要達到的學習目標可自知，而通過這個過程，學生就會激發強烈的求知欲望，從而更好地掌握相應的知識和技能。

學生根據工作任務表可以清楚知道自己是否完成任務，或完成了多少，以及出現了哪些問題，實現學生對學習情況可自知，同時引導學生解決問題，真正做到授人以漁，培養學生自主學習思考的能力。

4.1 ?工作任務取得

“嵌入式系統”課程和六和敬（福建）信息技術有限公司簽訂合作協議，公司的環境數據采集項目，作為課程的真題習作項目。學生按照項目分步驟完成相關的任務，各項任務的評判參考上面任務的實例。最后對項目的總體實現進行整合。

4.2 ?工作場景建立

“嵌入式系統”課程在實施過程的工作場景的建立主要有以下二種：

（1）模擬場景：由重點學科建設經費在學校建立一個迷你規模的大棚。在大棚中初步實現光照、溫度、濕度等環境數據的采集，數據傳輸到學校的大數據中心云平臺，作為課程采集數據使用。

（2）真實場景：通過與六和敬（福建）信息技術有限公司的真實測試環境，讓學生統一利用周末或放假時間去進行功能測試與驗證。

4.3 ?學習激勵方式

該課程在教學過程中為了更好地激勵學生自主學習，采用正、負兩種激勵方式：

（1）正激勵：對于完成較好的作品，可轉換本課程的學分并可轉化成畢業設計作品;可推薦參加各類項目競賽;合作企業對于項目完成較好的學生直接簽訂就業協議，還幫助優先推薦到相關企業;同時企業對于課程綜合成績在前三位的同學給予課程獎學金獎勵。

（2）負激勵：分配任務時，和學生約定任務完不成要接受相應的懲罰，懲罰措施學生可以自己提，并自愿執行，主要采用繞操場跑5圈、俯臥撐50下等運動型方式，讓學生學會有擔當。

5 ?課程評價

基于OBE理念重構的“嵌入式系統”課程的教學評價聚焦在學習成果上，注重過程性評價與總結性評價相結合，突出過程性評價，運用不同的方法促進學生對于知識的綜合應用和多種能力的養成。課程采用多元評價，最終成績是由四個項目成績構成的，每個項目都設計了可量化考核細項及評價方式，具體如表1所示，根據學生的完成情況，給出相應的評分，評分有學生自評、互評和企業導師點評、教師評價等方式，同時建立相應的反饋機制，針對學生完成學習成果的表現進行反饋，以便學生及時了解學習的進度和完成程度，更加客觀地跟蹤與評價學生學習過程的全程與形成性評估，提高了學生學習效果。

最終成績=項目1×20%+項目2×25%+項目3×25%+ 項目4×30%;

每個項目成績=教×20%+學×30%+做×50%;

“教”是由指導老師評分;“學”是學生互評+指導老師評分;

“做”是學生自評+學生互評+指導老師評價+企業導師評分。

6 ?重構成效

“嵌入式系統”課程中引入OBE理念，以基于知識應用和學生學習結果為導向建設的，使得學生真正成為了課程的最大受益者，學生部分成果如圖3所示。實現從以教為中心到以學為中心和從知識體系為中心到能力達成為目標的轉變。經過重構后“嵌入式系統”課程的教改實踐，課程教學顯著提高：

（1）課程學習效果明顯提高了，課堂出勤率都是100%，遲到人數也有了明顯下降，學生自主學習能動性提高了。

（2）學生學習硬性積極性與興趣有了明顯提高，讓更多的學生喜歡上硬件，畢業設計硬件選題人數從2019年3人上升到2020年的15人的突破，學生對于硬件不再那么害怕，并接受，一定程度上改善了重軟怕硬的問題。

（3）在項目系統演示時引進合作單位六和敬（福建）信息技術有限公司企業導師林灶鋼共同點評，而有2位學生直接被企業導師簽約。該組學生產品演示圖如圖3、圖4所示。

（4）課程組2020年與北京賽佰特科技有限公司教育部產學合作協同育人項目申請書，項目名稱為“嵌入式系統”教學內容與課程體系改革。

（5）課程組老師的實踐能力也得到提高，由游玲老師帶頭自主研發的“智慧新生報到系統”助力疫情防控新生報到，產品如圖5和圖6所示，該成果也得到新浪網、人民網、光明網等重要媒體的爭先報道。

7 ?結 ?論

構建OBE導向下的“嵌入式系統”課程體系，實現了課程工作化，課程教學目標貼合辦學定位和社會實際需求，課程設置合理且注重實踐環節;達到學懂學會、學以致用的目的，激發了學生學習的動機，培養學生自主學習能力，也提前培養學生崗位適應能力。借助對學生預期學習成果的評價，及時發現教學中存在的問題和不足，進而提出有效改進建議，構成持續改進的運行閉環。

OBE教育理念實現了教學從“教育者為中心”向“學習者為中心”的轉變。用OBE教育理念引導“嵌入式系統”課程的教學改革，并結合課程特點，改變了傳統單一的全程灌輸式教學，讓學生積極、主動地參與到教學活動中來，在活動中得到認識和體驗，并獲得相應的能力。

OBE模式下的課程體系重構是從學生培養目標入手，反向設計課程內容與考核方式，堅持教學改革后反饋和持續改進，但是OBE也是一種內涵豐富的教育理念，還需要不斷地在實踐中探索，尋找正確的方向，才能更好地把OBE的理念融入課程教學中，這也是本課程改革長期要追求的目標。

參考文獻：

[1] Spady W G. Outcome-Based Education：Critical Issues and Answers [M].VA：American Association Of School Administrators，1994：1-10.

[2] 李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革 [J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+70.

作者簡介：游玲（1975—），女，漢族，福建福州人，副教授，碩士，研究方向：計算機科學與技術、應用型課程研究。