基于OBE-CDIO理念的智慧教學(xué)模式實(shí)踐與研究

摘" 要" 新工科背景下，傳統(tǒng)“重理論、輕實(shí)踐”的實(shí)踐教學(xué)模式已不能滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。圍繞智慧教學(xué)模式打通教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，從課程產(chǎn)出目標(biāo)出發(fā)，反向設(shè)計(jì)和優(yōu)化職業(yè)技術(shù)教育實(shí)踐課程的教學(xué)過程和資源，探索研究創(chuàng)新型OBE-CDIO理念與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式。實(shí)現(xiàn)教學(xué)課前、課中、課后一體化，加強(qiáng)教學(xué)全流程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化，突出對學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞" 智慧教學(xué)；OBE；CDIO；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；實(shí)踐教學(xué)；傳感器技術(shù)及應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G652" "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）23-00-05

0" 引言

近年來，隨著《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》《中國教育現(xiàn)代化2035》等方針政策的推行，基于互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、人工智能等新一代信息技術(shù)和智能硬件輔助教學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)代職業(yè)技術(shù)教育的一種趨勢[1]。它可以使規(guī)模化教育與個(gè)性化學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，為啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等多種以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式提供有力的支持[2]。

本文以機(jī)電專業(yè)典型課程傳感器技術(shù)及應(yīng)用為例展開研究，該課程具有多學(xué)科交叉、知識(shí)相對抽象等特點(diǎn)。它不僅包括基礎(chǔ)的物理學(xué)知識(shí)，還包括自動(dòng)化控制技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)電工程技術(shù)等的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)涉及自動(dòng)化、智能化、工業(yè)制造、信息傳輸和無人作業(yè)等現(xiàn)代科技方面的實(shí)際應(yīng)用。這些知識(shí)領(lǐng)域之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，使得這門課程擁有非常強(qiáng)的技術(shù)性和綜合性，教學(xué)難度大。因此，基于OBE（產(chǎn)出導(dǎo)向教育）和CDIO（即構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施與運(yùn)行）的實(shí)踐教學(xué)理念，充分發(fā)揮智慧教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢和特點(diǎn)，打造適應(yīng)新工科實(shí)踐課程教學(xué)的智慧課堂，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力[3]。

1" 基于OBE-CDIO理念的智慧教學(xué)模式

為深化高素質(zhì)職業(yè)技術(shù)人才“有深度、有廣度、有創(chuàng)新”的培養(yǎng)內(nèi)涵，解決職業(yè)技術(shù)教育中實(shí)踐課程內(nèi)容枯燥、結(jié)構(gòu)體系陳舊、職業(yè)性不足的問題，筆者提出在深度融合OBE和CDIO教學(xué)理念的基礎(chǔ)上，運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、數(shù)據(jù)分析手段和線上教學(xué)平臺(tái)，探索機(jī)電專業(yè)智慧實(shí)踐教學(xué)新模式。基于OBE-CDIO理念的教學(xué)模式框架如圖1所示，主要包括以下四個(gè)層次。

1）確立與學(xué)生畢業(yè)要求對應(yīng)的五個(gè)維度的課程產(chǎn)出目標(biāo)——理論認(rèn)識(shí)能力、分析復(fù)雜工程、綜合設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目管理能力和動(dòng)手操作能力，并將預(yù)設(shè)的課程目標(biāo)作為實(shí)踐任務(wù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2）對課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行分析凝練，設(shè)計(jì)開發(fā)以綜合性、設(shè)計(jì)性為主的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，依托MOOC、SPOC、雨課堂或超星等智慧教學(xué)平臺(tái)，建成具有新工科特色的數(shù)字化實(shí)踐課程資源庫。以構(gòu)思→設(shè)計(jì)→實(shí)施→運(yùn)行路線打破線上與線下教學(xué)的壁壘，將工作過程和教學(xué)過程緊密結(jié)合[4]。

3）對各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)情進(jìn)行監(jiān)管，讓教學(xué)實(shí)施過程更加科學(xué)，考核方式更加智能。

4）根據(jù)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)情數(shù)據(jù)分析、學(xué)生最終的考核結(jié)果和課程問卷調(diào)查結(jié)果判斷課程目標(biāo)的達(dá)成度，若未達(dá)成目標(biāo)則繼續(xù)優(yōu)化教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

以上四個(gè)層次的實(shí)現(xiàn)可以解決實(shí)踐教學(xué)中資源匱乏和教學(xué)方式單一的問題[5]。

2" OBE-CDIO智慧教學(xué)模式實(shí)踐

以傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程為例，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展和新工科建設(shè)需求，深入分析機(jī)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，明確傳感器技術(shù)的發(fā)展方向和難點(diǎn)，立足于課程產(chǎn)出目標(biāo)反向設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)。旨在通過CDIO實(shí)踐教學(xué)理念的實(shí)施，幫助學(xué)生更好地掌握傳感器技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技能，強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)過程中對傳感器的運(yùn)用能力[6]。

2.1" 基于OBE理念的課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

OBE教學(xué)理念中的課程產(chǎn)出目標(biāo)是教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。傳感器技術(shù)及應(yīng)用的課程目標(biāo)可分為五個(gè)維度，分別是理論認(rèn)識(shí)能力、分析復(fù)雜工程、綜合設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目管理能力和動(dòng)手操作能力[7]。

2.1.1" 課程目標(biāo)一：理論認(rèn)識(shí)能力

熟知各種類型的傳感器原理、結(jié)構(gòu)、分類、特性、優(yōu)缺點(diǎn)和側(cè)重方向等內(nèi)容，并能夠?qū)χR(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，培養(yǎng)理論認(rèn)識(shí)能力和自學(xué)能力。

2.1.2" 課程目標(biāo)二：分析復(fù)雜工程

學(xué)會(huì)閱讀工作手冊和任務(wù)書，分析環(huán)境場合、技術(shù)支持、測量范圍、測量精度大小和性價(jià)比需求等指標(biāo)，選用適合的傳感器，培養(yǎng)綜合分析能力和獨(dú)立思考能力。

2.1.3" 課程目標(biāo)三：綜合設(shè)計(jì)能力

能夠通過對實(shí)驗(yàn)最終的效果或功能演示，推斷并設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案，綜合考慮傳感器技術(shù)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)專業(yè)技能和創(chuàng)新能力。

2.1.4" 課程目標(biāo)四：項(xiàng)目管理能力

通過小組合作的方式，利用大量傳感器測量實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步應(yīng)用傳感器技術(shù)解決工程測控系統(tǒng)中的具體問題，增加項(xiàng)目管理的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.1.5" 課程目標(biāo)五：動(dòng)手操作能力

深入感知企業(yè)生產(chǎn)中真實(shí)的實(shí)踐任務(wù)，能夠按要求進(jìn)行傳感器的正確安裝和調(diào)試，明白各類相同傳感器和不同傳感器的可代替性，培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。

2.2" 基于CDIO的智慧實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化

在教學(xué)實(shí)施過程中，為了利于學(xué)生對專業(yè)技能的掌握，要秉持理論學(xué)習(xí)、學(xué)練結(jié)合和技能錘煉相輔相成的思路進(jìn)行優(yōu)化[8]。因此，根據(jù)CDIO路線，把課程產(chǎn)出目標(biāo)作為驅(qū)動(dòng)力設(shè)計(jì)具體實(shí)踐項(xiàng)目。具體的教學(xué)實(shí)施過程包括課前導(dǎo)學(xué)、課中互學(xué)和課后助學(xué)，如表1所示。

2.2.1" 課前導(dǎo)學(xué)

要發(fā)揮智慧教學(xué)模式最大的優(yōu)勢，就要盡可能減輕課堂教學(xué)負(fù)擔(dān)，留出時(shí)間重點(diǎn)解決CDIO每個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)中的疑難點(diǎn)和共性問題。教師需在課前以碎片化的方式處理教學(xué)內(nèi)容，細(xì)化原本的課堂知識(shí)，利用智慧教學(xué)平臺(tái)發(fā)布有關(guān)的預(yù)習(xí)資料和小測習(xí)題。學(xué)生自主學(xué)習(xí)課程知識(shí)，并對未能理解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問和評論[9]。通過課前小測的結(jié)果和學(xué)生提問情況，教師能掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，有針對性地開展教學(xué)。

2.2.2" 課中互學(xué)

在課堂教學(xué)階段，主要采用團(tuán)隊(duì)合作的方式完成實(shí)踐任務(wù)。教師可以在教學(xué)過程中引入各種各樣的教學(xué)資源引導(dǎo)學(xué)生展開互學(xué)，并下達(dá)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書。

1）在構(gòu)思階段，小組內(nèi)成員共同討論，分享各自學(xué)習(xí)的成果和過程中遇到的問題，歸納整理，可采取重復(fù)觀看教學(xué)視頻、查閱資料或咨詢教師等形式探究問題。另外，線上隨堂測試應(yīng)貫穿整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生的注意力保持高度集中，并且能及時(shí)解決學(xué)生出現(xiàn)的共性問題，幫助學(xué)生總結(jié)和鞏固所學(xué)內(nèi)容。

2）在設(shè)計(jì)階段，組內(nèi)共同擬定實(shí)踐計(jì)劃，組長分配任務(wù)，分工合作。

3）在實(shí)施階段，學(xué)生進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)在旁指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、實(shí)驗(yàn)儀器損壞、實(shí)驗(yàn)步驟安全等問題。

4）在運(yùn)行階段，將各組傳感器數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行展示，各小組完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算和匯報(bào)，填寫線上實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.2.3" 課后助學(xué)

課堂結(jié)束后，教師根據(jù)智慧教學(xué)模式平臺(tái)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫，對每個(gè)團(tuán)隊(duì)分工的完成度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，找出學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗的原因，完善教學(xué)資源，并對優(yōu)秀學(xué)生作業(yè)進(jìn)行線上展示，鼓勵(lì)學(xué)生相互借鑒學(xué)習(xí)，借助競爭心理激勵(lì)學(xué)生參與學(xué)習(xí)[10]。同時(shí)，布置課后習(xí)題幫助學(xué)生鞏固實(shí)踐的重點(diǎn)知識(shí)和難點(diǎn)知識(shí)，并根據(jù)答題情況推送相關(guān)學(xué)習(xí)資料供學(xué)生學(xué)習(xí)和拓展。教師從課后練習(xí)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)方式。

2.3" 考核方式與課程評價(jià)

在智慧教學(xué)模式下，可以實(shí)現(xiàn)考核主體的多元化、考核內(nèi)容的多維化和考核形式的多樣化，對學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的評價(jià)提供有力的支持[11]。學(xué)生考核成績結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3.1" 考核主體多元化

可以從學(xué)生自評、組內(nèi)（組長）評價(jià)、教師評價(jià)多個(gè)角度出發(fā)，在智慧教學(xué)平臺(tái)發(fā)布評價(jià)表對學(xué)生課堂表現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)的反饋。其中，學(xué)生自評可以有效地讓學(xué)生從自身出發(fā)去探尋問題，在課堂上及時(shí)反思；組內(nèi)（組長）評價(jià)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力、團(tuán)隊(duì)合作能力和任務(wù)管理能力；教師評價(jià)可以通過學(xué)生的綜合表現(xiàn)對學(xué)生的個(gè)人性格特點(diǎn)與知識(shí)學(xué)習(xí)水平進(jìn)行評價(jià)，記錄學(xué)生成長過程，教師也可以據(jù)此調(diào)整實(shí)踐任務(wù)的難度[12]。

2.3.2" 考核內(nèi)容多維化

課堂評價(jià)表的設(shè)計(jì)可以對學(xué)生實(shí)踐的多個(gè)方面進(jìn)行考核和評價(jià)，包括理論知識(shí)的理解程度、任務(wù)關(guān)鍵點(diǎn)分析情況、小組內(nèi)討論交流情況、實(shí)踐任務(wù)最終成效等。這種多維度的考核方法能幫助教師了解學(xué)生在不同方面的進(jìn)步程度和能力狀況，有針對性地采取因材施教的教學(xué)手段。

2.3.3" 考核形式多樣化

多樣化的考核需要結(jié)合智慧教學(xué)數(shù)據(jù)分析工具，利用手機(jī)實(shí)現(xiàn)課堂簽到、搶答、評論、提問、（課前、課中和課后）習(xí)題完成等。考核將自學(xué)成績作為學(xué)生的平時(shí)成績；把實(shí)踐方案設(shè)計(jì)、操作過程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等作為實(shí)踐成績；結(jié)合平時(shí)成

績、實(shí)踐成績和期末成績，得到學(xué)生的最終課程成績，充分體現(xiàn)評價(jià)形式的多樣化理念，能有效地對學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行考核。除此之外，教師還可以發(fā)布問卷跟蹤教學(xué)反饋，了解學(xué)生的聽課效果和知識(shí)吸收程度，針對學(xué)生覺得難理解的知識(shí)點(diǎn)以及對授課的建議展開調(diào)查。

智慧教學(xué)考核方式可以通過對整個(gè)教學(xué)周期中所獲得的豐富的學(xué)情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程評價(jià)、學(xué)生學(xué)習(xí)成效的綜合性評價(jià)和學(xué)生的課程體驗(yàn)感評價(jià)，以此更加全面地判斷課程目標(biāo)是否達(dá)成。若課程的總體評價(jià)結(jié)果未達(dá)到預(yù)設(shè)的要求，則需要根據(jù)評價(jià)結(jié)果不斷優(yōu)化授課方式、教學(xué)過程和教學(xué)資源庫，直到課程目標(biāo)達(dá)成。

3" 智慧教學(xué)課程資源搭建

在傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程中，大部分知識(shí)的綜合性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)。因此，利用數(shù)字化資源進(jìn)行導(dǎo)入或講解能極大程度解決傳統(tǒng)教學(xué)“一對多”的問題，實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生都能坐在“第一排”學(xué)習(xí)的狀態(tài)。這不僅有益于學(xué)生多層次、個(gè)性化的學(xué)習(xí)，也有利于多個(gè)維度課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[13]。因此，本研究共設(shè)計(jì)以下五種類型的教學(xué)資源：

1）針對知識(shí)點(diǎn)講解的動(dòng)畫或微課；

2）針對整個(gè)教學(xué)過程的課件；

3）針對實(shí)踐任務(wù)介紹的任務(wù)書；

4）針對課前、課中和課后的小測習(xí)題；

5）針對實(shí)驗(yàn)過程和教學(xué)評價(jià)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

學(xué)生可以以不同方式、從不同方向了解實(shí)踐任務(wù)的內(nèi)容，形成完整的任務(wù)實(shí)踐畫面[14]。

在教學(xué)資源中占主要地位的是微課，它的種類豐富、形式多變、不受時(shí)間和空間的限制。微課的制作方式主要包括：格式工廠視頻錄制、Adobe Premiere Pro CC 2020軟件視頻剪輯、萬彩動(dòng)畫大師動(dòng)畫制作等。例如，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用THSRZ-1型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行教學(xué)時(shí)，有部分實(shí)驗(yàn)?zāi)K字體等不清晰，會(huì)讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)無從下手，故會(huì)先通過軟件模擬仿真的微課，讓學(xué)生明白具體步驟的意義。然后在具體實(shí)操步驟微課中，對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行展示，讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)需要使用什么。在錄制過程中留出一定的時(shí)間供學(xué)生進(jìn)行同步實(shí)操，以提升學(xué)生的參與度和增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這樣，不僅能讓學(xué)生學(xué)到實(shí)際內(nèi)容，還能讓其進(jìn)行同步技能練習(xí)，有利于學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟，避免出錯(cuò)。

4" 結(jié)束語

以傳感器技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐課程為例，基于OBE-CDIO教學(xué)理念，通過合理的實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過程安排，將智慧教學(xué)模式應(yīng)用于職業(yè)技術(shù)機(jī)電專業(yè)的實(shí)踐課程教學(xué)，并根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度不斷優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)過程和所需要的課程資源庫。這種方式可以有效地滿足學(xué)生和教師的不同需求，切合學(xué)生的學(xué)習(xí)方式；不僅能促進(jìn)師生之間的交流、合作和反饋的立體化呈現(xiàn)，而且能達(dá)到培訓(xùn)學(xué)生專業(yè)技能、培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)踐能力、培育優(yōu)秀的傳感器技術(shù)人才的目的。

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