基于OBE的單片機原理線上線下混合教學改革與實踐

張國旭

摘 要：在進行工程教育認證的背景下，促進OBE理念在單片機原理課程教學中落地生根，打造“金課”，具有很重要的現實意義。本文分析了單片機原理課程教學效果欠佳的問題，按照OBE認證理念的要求，對課程的教學目標、教學內容、教學方式和課程評價體系進行探索。實踐表明，課程改革后有效地提升了教學質量，促進了學習目標達成。

關鍵詞：OBE模式;PBL;評價體系

中圖分類號：G4? ? ?文獻標識碼：A? ? ? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.22.060

1 單片機原理及應用教學現狀

單片機原理及應用是唐山學院電氣、電子專業必修的專業基礎課程，也是一門綜合性、實踐性較強的課程，該課程在教學中存在以下問題。

1.1 教學過程以教師為中心，忽略學生

在單片機原理教學過程中，教師往往是教學的中心，由教師把控教學內容和教學進度，學生只是被動、機械的跟隨教師;而且學生在學習興趣、學習能力、學習參與度和學習基礎等方面存在一定的差異。例如，單片機原理課程一般在第五或六學期開設，此時學生的基礎能力差異比較大，有的學生通過各種開放的視頻資源，已經自學了單片機相關知識，有的甚至參加過各類單片機相關競賽，具有獨當一面的單片機開發能力;但還有一部分學生理論知識基礎基本為零、動手實踐的意愿和能力都不強，也不善于將所學知識運用到實際中去。最終導致學生學習的主動性和積極性不高，還存在“跟不上、吃不飽”的兩極分化問題。

1.2 教學內容以教材為主，忽略學習目標

本課程的教學內容雖然在持續改進中，但課堂教學大部分仍然以教材為中心，教材怎么講，課堂就怎么教，學生就怎么學，仍然被理論知識和經典問題的講解所占據，新的知識內容沒有及時地補充到教學當中，并且缺乏實際工程項目的實踐。造成學生死讀書、讀死書的思想僵化問題，影響了教學目標的實現、學生應用能力、創新創業能力的培養。

1.3 評價方式以理論考核為主，忽略持續改進

課程的評價方式和規則會直接影響學生的學習重點與方式。單片機原理現有的評價體系以期末理論考核和proteus仿真大作業為主，這種方法不僅難以衡量學生的真實學習水平，而且容易把學生的學習重點引導至背誦書本知識、突擊重點例題的學習方法上，造成學生重理論、輕實踐的局面，不利于提高學生的動手操作能力，從而導致程序設計和硬件設計能力培養不到位，達不到預期教學目標的情況;其次這樣的評價體系也缺乏對學生學習過程的評價，學生在學習過程中取得的成果和出現的問題都得不到及時的反饋，導致教師不能及時總結課程教學過程，揚長避短、發現問題解決問題，無法做到教學過程的持續改進。

2 基于OBE理念的課程探索與實踐

OBE是基于學習產出教學模式（Outcomes Based Education）的簡寫，一般被理解為“成果導向教育”，是一種基于學習成果或者結果為導向的教育理念。OBE教育的核心理念是“成果導向、以學生為中心、持續改進”。OBE教育的實施要點有如下5個：確定學習成果;構建課程體系;確定教學策略;自我參照評價;逐級達到頂峰。當前，OBE教育理念已在我國工程教育專業認證等多領域得以應用，為新工科推動工程教育改革起到了重要作用。

鑒于單片機原理及應用課程的教學現狀，為了更好地提升課程教學質量，達成課程學習目標，教學團隊依托唐山學院電氣工程及其自動化省級一流專業建設和唐山學院教學項目《基于OBE的單片機原理在線教學改革與實踐》，在單片機原理及應用課程建設過程中引入OBE教學理念，以學生為主體，以學習成果為導向，在課程的教學目標、教學內容、教學方式和課程評價體系多方面進行了探索和實踐。

2.1 明確課程教學目標

在OBE教育理念下，單片機原理及應用的課程教學目標是由專業的畢業要求、課程體系和課程特點確定的。課程的課程教學目標需要對專業畢業要求做出貢獻。

學院電氣工程及其自動化專業的培養方案中，單片機原理及應用課程是一門專業核心必修課，經專業系統論證，該課程包括3學分、48學時，開設在大學第六學期。依據電氣工程及其自動化專業的培養目標、對單片機相關行業崗位需求的調研和對歷屆畢業生的走訪調研，分析作為一名單片機相關技術從業人員應該掌握的理論知識、具備的專業設計能力、使用現代工具的實驗能力和工程素質，然后重新確定學生完成單片機原理學習后應該達到的知識和能力標準和對畢業要求的支撐貢獻（見表1）。

根據單片機原理及應用課程的特點和對電氣工程及其自動化專業畢業要求的支撐，進而明確具有指導性、可執行性和可評價的課程教學目標（見表2），從表2中可以看出課程教學目標完全覆蓋了對應的畢業要求。

2.2 反向設計教學內容

課程教學內容不再以教材為中心，而是以課程教學目標為起點，將課程教學目標分解為一個個具體的教學模塊目標，再把教學模塊目標進一步細化為教學單元任務目標。按照教學單元目標由淺入深的、層層遞進的重新組織課程教學內容。單片機原理及應用的課程教學內容由此分解為理論教學和實踐教學兩部分。理論教學又包括7個教學模塊：計算機基礎知識、單片機的結構和原理、單片機匯編語言程序設計、單片機C語言程序設計、單片機片內資源、單片機的總線與系統擴展、單片機應用系統的設計與調試。單片機片內資源又細化為4個教學單元任務：并行口、中斷系統、定時計數器、串行口。實踐教學包括驗證性實驗和綜合性實驗，讓學生能夠運用合適的實驗設備和開發環境，并在加深對理論理解的基礎上，提高單片機系統的分析和設計能力。

對具體的教學單元任務要結合實際案例，該教學單元的知識點是案例所覆蓋的，這樣打破了傳統的只大篇幅講理論而不知道應用在何處的模式，讓學生通過實例的方法學習相關的理論知識并且又將學到的理論應用到具體的實例中，提高學生的學習積極性。同時以案例項目開發過程為主線進行引導，從項目的一項基本要求作為起點，不斷引出新的要求，和后續教學單元任務結合完善擴展項目，使學習過程是一種由易到難、不斷深入的知識與能力積累過程，使學生從解決單一的問題開始，不斷分析解決更為復雜的新問題，逐步培養學生解決綜合問題的能力。