基于OBE理念的職業本科單片機技術課程教學改革實踐研究①

黃海燕

（浙江廣廈建設職業技術大學 智能制造學院，浙江 東陽 322100）

OBE理念的精髓是“學生中心，成果導向，反向設計，持續改進”[1]。2015年，《高等職業院校內部質量保證體系診斷與改進指導方案（試行）》提出職業院校要堅持“需求導向、自我保證，多元診斷、重在改進”[2]，說明職業教育的理念與OBE的理念是相契合的。從學生本身來看，應用OBE理念教育模式是學生實現自我價值的有效途徑，從社會需求來看，應用OBE理念教育模式始終是根據社會的需求提出的最終目標，是務實的。本文在OBE理念指導下完成職業本科機器人技術專業單片機技術課程教學設計并應用，形成包括“確定預期學習成果、教學活動設計、教學評價設計”三大環節的教學設計模式，針對不同目標屬性的教學內容設計相應的教學活動及教學評價，整合開發配套的教學資源，為改善單片機技術課程的教學現狀探索新途徑，為促進職業本科課程教學改革提供可參考的思路。

一、基于OBE理念的單片機技術課程教學設計模式

基于OBE理念的單片機技術課程教學設計模式，該模式共涉及三大環節，依次是預期學習成果環節、教學活動設計環節和評價學習成果環節，各環節彼此密切聯系，并按照次序進行，預期學習成果環節對教學活動設計以及評價學習成果環節具有導向作用，教學活動設計環節支撐預期學習成果的達成，學習成果評價環節反饋預期學習成果達成情況及教學活動設計的合理性。從確定預期學習成果開始，教學全程關注并輔助預期成果的達成，直至根據評價學習成果獲得的數據給出反饋并改進教學設計結束，如圖1所示。

圖1 基于OBE理念的單片機技術教學設計模式

二、符合OBE理念的單片機技術課程教學目標設計

（一）人才培養需求分析

單片機技術課程是職業本科機器人技術專業的專業課，是智能控制的基礎課程。要求學生具有一定的理論基礎和掌握單片機項目的硬件設計、軟件設計能力，在素質教育方面要求學生具備團隊協作精神、良好的語言表達能力和縝密的邏輯思維。

（二）學習者分析

單片機技術課程為職業本科機器人技術專業大二課程，在開課前，對職業本科機器人技術兩個班級共90名學生進行相關調研，學生對單片機技術課程的學習還是有所期待的，能夠接受混合式教學模式，但學生學習的主動性方面還比較欠缺，所以在教學過程中，授課教師要積極采用有效的方法激發學生的學習興趣，轉化學習動機，保證學生學習行為的主動性，提高學習效果。

（三）確定教學目標

單片機技術課程是培養職業本科機器人技術學生智能控制方面的關鍵課程。根據機器人技術專業培養方案要求，以應用能力為核心，把教學內容形象化、技能化，以項目案例為導向，重新統籌考慮和選擇、設定教學目標，組織教學內容。具體教學目標設定如下：

目標1：知識目標

掌握單片機的內部結構；掌握單片機的硬件設計和軟件編程，掌握定時器/計數器、中斷系統的應用；了解單片機的系統擴展和串口應用。

目標2：能力目標

能根據需求正確選用合適的電子元器件進行硬件電路設計、軟件編程、綜合調試。

目標3：素質目標

培養學生良好的職業素養；培養學生的團隊協作精神；培養學生認真仔細的工作作風；培養學生良好的語言表達能力[3]。

目標4：課程思政目標

將“科技創新、愛國情懷、工匠精神、職業素養、科學精神、學習方法養成”的相關思政元素有機融入課堂教學項目中，以潤物細無聲的方式進行課程思政教育。

三、基于OBE理念的單片機技術課程的教學內容設計

根據課程教學目標，以OBE理念為指導，通過項目實例，任務驅動，突出學生邏輯思維和將邏輯思維轉化為編程能力的培養。單片機技術整門課程分為5個教學模塊進行組織教學，通過課前、課中、課后三個教學環節，結合利用信息化手段讓學生課前進行線上學習、課中線下教學、課后拓展學習。采用理實一體教學方式，讓學生掌握單片機編程語言并掌握單片機的項目設計的流程。在考核方面，注重學生平時的過程性考核[3]。教學內容設計見文末表1。

表1 單片機技術課程教學內容設計

四、教學組織實施與考核方式

（一）教學組織實施

單片機技術課程在教學過程中以任務目標為主線，通過課前、課中、課后三個教學環節進行任務實施和設計，采用混合式教學方法進行各相關知識點的講解和項目設計訓練。以“學生為中心，教師為主導”，要求學生根據項目任務的要求實現硬件電路設計、軟件編程設計和調試[3]。具體教學活動設計流程圖如圖2所示。

圖2 單片機技術教學活動流程

（二）考核方式

單片機技術課程教學中選用新形態教材，利用學習通線上教學平臺，采用線上+線下考核相結合的方式，側重于平時過程性評價。具體考核方式如表2所示。

表2 考核方式

五、實施并驗證教學效果

為驗證運用基于OBE理念的職業本科單片機技術課程的教學設計是否有助于培養學生單片機技術的綜合應用能力，改善單片機技術課程教學現狀、提升教學效果，開展對比驗證實驗研究，在教學實驗通過采用OBE理念教學模式的實驗班和采用傳統教學模式的對照班進行相關數據收集分析，主要包含學生知識技能掌握情況分析、學生學習態度發展情況分析。

（一）學生知識技能掌握情況分析

學生對知識的掌握情況分析，收集實踐項目1~3的3次成績，具體結果如表3所示。

表3 實驗班、對照班3次項目成績對比

通過表3實驗班和對照班的成績對比得出結論如下：通過項目1考核，兩個班級對知識技能的掌握程度相差不大，但隨著教學進度的推進，相對于對照班，實驗班學生對基礎知識掌握更加深刻，整個班級學生對知識和技能掌握程度較好。通過實驗數據分析，在單片機技術課程的教學中，采用目標導向的教學策略進行教學活動，跟按照傳統教學模式進行的教學活動相比，更有利于學生對知識和技能的掌握和理解。

（二）學生學習態度發展情況分析

學生對單片機技術課程學習的參與情況能夠反映學生的學習態度。分析學生的學習態度，主要通過對學生的出勤情況、答題積極性、資源學習完成度和參與討論等情況進行整理分析。

實驗班、對照班線上測試三次答題積極性情況如下：

圖3 線上測試答題積極性情況統計

在線上測試答題積極性方面，單片機技術課程開始初期階段，兩個班級學生的學習積極性都比較好，但隨著課程教學推進，相對于對照班而言，實驗班學生學習的積極性總體保持穩定，沒有出現學生學習態度不端正、消極對待教學安排的情況。

六、結論與建議

（一）結論

OBE理念對單片機技術課程教學改革有著積極的指導作用。綜合實施驗證和教學效果分析表明：采用OBE理念進行單片機技術的教學改革，無論是在理論學習和實踐技能方面，還是在學生學習態度和能力提升方面，實驗班學生較對照班有更高的成績和成效。在理論知識和基本技能的教學上，目標—問題導向，與傳統的教學模式相比較，有利于學生掌握基礎知識和操作技能，激發學生的學習興趣，符合以“學生為中心”的教學要求[4]。線上豐富的教學資源有利于提升學生的實踐技能，學生線上學習分為課前線上基礎學習和課后拓展學習兩個方面，延展學生學習的寬度，提高學習效率。過程性評價能夠全方位反饋學生的學習過程和知識技能的掌握程度[5-6]。

（二）建議

針對不同項目內容，靈活運用與之相適應的教學策略。基于OBE理念的單片機技術課程教學設計，根據預定的教學成果和目標進行教學任務分解，根據預定的教學成果和目標屬性不同的項目內容采用不同的教學策略。其中理論知識和項目實踐項目內容采用項目式目標—問題導向的教學策略，讓學生更快地進入學習狀態，激發學生的內在學習動力。對于拓展提升方面的知識，讓學生在課外時間進行訓練，培養學生學習的主動性與積極性。