基于OBE汽車總線應用技術課程教學改革

摘 要：“汽車總線應用技術”是我校電子信息類、電氣類、通信類專業所開設的一門核心特色課程，該課程知識覆蓋面廣、內容抽象、專業性強，同時又具有很強的實踐性和工程性。鑒于當前工程專業認證的要求，致力于構建一個多元化、平行結構的課程體系，結合多樣化的混合式教學模式，以精心設計的教學情景為依托，對教學過程及多元化考核評價機制進行全方位改革，旨在推動課程的持續改進與良性循環，進而轉變教育教學理念，提升教學質量與成效。實踐結果表明，學生的自主學習積極性顯著增強，其工程能力、創新能力和素質能力得到了全面的提升。

關鍵詞：汽車總線；教學設計；教學模式；線上線下；項目驅動；人才培養

中圖分類號：TP273；G434 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2025）01-0-05

0 引 言

汽車作為新工業文明和時代發展的重要產物，現代汽車“新五化”是我國工業強國之路的重要戰略規劃。在國內良好的政策與市場環境支持下，汽車產業迎來了全新的變革和深度的調整期[1-2]。隨著新能源技術的持續革新與現代汽車科技的日新月異，汽車電子控制單元的數量正以前所未有的速度增長。其中，以CAN總線為代表的車用總線通信技術，憑借其卓越的性能，完美契合了汽車綜合控制系統中多節點控制信號與數據實時交換的迫切需求[3-4]。在汽車智能化浪潮的加速推進下，汽車電子及通信系統的重要性日益凸顯，而我國在該方面起步較晚，技術積累尚顯薄弱，相應的專業技術人才需求量大[5]。為了順應現代汽車電子行業及新能汽車發展的趨勢，很多高等院校的電子、自動化、計算機、汽車等專業相繼開設了汽車電子及車載總線技術相關的課程[6-7]。

“汽車總線應用技術”作為我校電子信息類、電氣類、通信類專業所開設的一門核心特色課程，該課程知識覆蓋面廣、內容抽象、理論性強，同時又具有很強的實踐性和工程性。在工程專業認證的嚴格要求下，本課程致力于培養學生的系統思維與工程意識。因此，如何幫助學生理解并掌握課程中的基本概念、原理和分析方法，以及培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，是當前該課程教學面臨的核心挑戰，也將為學生畢業后從事汽車電子及車載總線等方面開發工作打下堅實的基礎[8-9]。汽車總線網絡在汽車電子控制及通信系統中發揮著重要作用，結合當前行業的發展趨勢和我校汽車專業的教學特色，在部分二級學院的不同專業開設了“汽車總線應用技術”特色專業課程。在專業認證背景下，課程組成員充分利用現代化信息技術共享優質資源，圍繞課程的核心內容：基本概念、基本原理、分析方法、典型應用及綜合設計，構建了系統的課程體系，并進一步在教學方式、考核機制等方面進行了創新改革，旨在培養學生的綜合能力，提升課程教學的效果和質量。

1 課程教學體系設計

文獻[10]開創性地提出了基于OBE模式的課程設計模型。在國內，清華大學、武漢大學、上海交通大學等知名高校積極響應國際化教育背景下的工程專業認證要求，開展了一系列教育、教學改革工作[11-13]，并取得了顯著的成效。基于各高校的研究成果，同時緊密結合本校汽車專業的教學特色與人才培養目標，提出基于OBE理念的人才培養和課程體系建設模型，具體模型如圖1所示。

以學生為中心，構建“決策系統”“資源與服務系統”“監控與過程系統”“評估與改進系統”等四個系統核心。從學校的定位和特色出發，根據學校整體育人目標來匹配課程目標，明確課程在學生培養方案中的位置；其次根據師資隊伍、實驗室等資源配置情況，精心規劃課程教學體系；在具體課程教學內容的規劃和教學設計的實施過程中，設立必要的監督和調控機制；通過課程評價、信息收集與反饋機制，形成一個完整的評估與改進系統，進而持續地優化和完善整個教學閉環系統。

基于上述模型，深入貫徹OBE理念，以電子信息工程專業的培養目標、畢業要求、專業課程大綱為重要依據，推動教育教學觀念的革新。借助現代化信息技術手段，豐富教學內容，優化教學方法，完善評估與改進體系，形成以成果為導向的汽車電子類大課程教學體系，與其他相關課程一起配套建設多源化可拓展的實踐教學平臺，并深入開展校企合作，以企業需求、工程技術標準為依托，形成較為完善的實踐教學體系，以支撐培養目標的達成。

大課程教學體系不僅為專業課程具體知識點與教學內容的設計提供了明確的方向和目標，還重點增強了相近專業課程之間的關聯性和銜接性[14]。與此同時，新課程體系從系統工程的視角出發，對課程知識目標、能力目標與素質目標的協調性與一致性進行了深入梳理，并在此基礎上進一步構建了“汽車總線應用技術”課程教學體系。以課程導入為驅動力，形成以“共享資源”“課堂教學”“實踐教學”“自主學習”“創新教育”為主體框架的多元化、扁平化體系結構，如圖2所示。

在課題體系中基于慕課、超星學習通等網絡資源平臺，自建課程資源包和典型案例庫來開展課程理論教學；依托電子信息工程系通信技術實驗室以及自主研發的車載總線網絡實踐教學平臺，開展課程實驗等實踐教學；通過翻轉課堂、線上線下混合的方式引導學生開展高效的自主學習；通過電工電子創新訓練中心提供的場所開展學科競賽、大學生創新訓練項目課題研究等創新教育活動，能夠使得學生在寬口徑、多方面、全方位的視角下，深入學習與掌握車載總線網絡與汽車電子相關知識。

2 教學環節設計

根據本專業人才培養定位，基于學生知識、能力、素質方面的要求，設計了基于工程專業認證的教學體系。該體系不僅涵蓋了基于OBE理念的課程目標設定，還囊括了理論教學、實踐教學、教學方式創新、考核方式優化、總結反饋機制以及持續改進策略等多個維度，完善了各個教學環節的教學資料和軟硬件條件。通過應用多元的教學方式，設計合理的教學情景，建立詳細的教學過程、多元化考核評價機制，確保課程的持續改進和良性循環。

2.1 課程目標與達成途徑

CAN、LIN、Flex Ray、MOST是當前主流的車用總線，通過充分調研，結合課程教學大綱和課程內容的分布，圍繞課程目標對理論教學、過程訓練、實踐教學等環節的達成途徑和學時分配進行了合理設置，見表1。

2.2 教學模式與方法

高效的課堂教學能夠充分發揮學生的主動性和創造性，具體實施要規范“教的方式”和“學的行為”，即教學模式和方法。因地制宜、多種方式混合的教學模式能夠最大程度提升授課的效率、效益和效果。結合課程實際情況，主要采用線上線下混合、項目驅動、理實一體化的教學模式。

（1）線上線下混合

充分利用現代化信息技術和網絡資源，挖掘“線上與線下相結合，演示講授與實踐操作相結合，師生互動與分組討論相結合，課內精講與課外拓展相結合，文字圖片與音像視頻相結合”的教學模式，開發和構建多樣化、立體化的教學資源，多維度呈現較為抽象的知識點、系統模型或工作原理。如圖3所示，通過三維立體整車空間結構模型和ECU節點分布圖，使得學生更直觀地理解汽車總線網絡系統整體架構和基本原理。

線上線下教學的有機融合與靈活轉換可打破時間和空間的邊界限制。線上通過騰訊課堂和超星學習通平臺發布課前預習、問題導入、課后知識外延等資料，滿足學生個性化、碎片化的學習需求；線下通過教師對共性問題、核心要點、系統原理的講解，來促進學生對重難點內容的消化吸收，并通過面對面的討論、答疑、實驗、實操、實訓等環節提升學生的動手和實踐能力。

（2）項目驅動式教學

多總線異構網絡融合是現代整車網絡架構的重要組成部分[15]，結合自身申請的科研項目“純電動汽車異構網絡關鍵技術研究”相關內容，作為典型案例，通過對CAN、LIN、Flex Ray、MOST等多總線混合網絡拓撲結構的分析，設計了典型電動汽車多總線混合網絡結構，如圖4所示。通過班級分組的方式成立項目小組，基于總體結構中各電子部件和模塊功能及性能指標要求，分組討論項目整體方案和技術問題。例如：相比傳統的燃油車，電動汽車在數據采集、數據傳輸和數據處理等方面有何不同；在滿足汽車整體性能的前提下系統成本和開銷有哪些影響因素；針對不同采集數據量大小和數據傳輸速率快慢的要求，在不同模塊或部件中如何設計不同類型的總線網絡結構來滿足系統經濟性方面的指標等。

（3）理實一體化教學

通過理實一體化教學設計可針對知識點來構建學生素質和技能的培養框架，將理論和實踐并行穿插進行，充分融合，讓學生在做中學、學中做，充分激發他們的學習興趣，提高學生的自主學習與動手實踐能力。以汽車LIN總線工作原理知識點為例，課程導入通過課前安排預實踐內容，要求學生通過網絡查閱資料和文獻，對汽車LIN總線系統實例有一定的感知和認識。教師基于重點內容講授，并對預實踐中遇到的問題進行解答；利用專業實驗室現有的開發板或硬件平臺資源，設計一個LIN總線通信系統，通過軟件編程來模擬實現汽車燈控系統的工作原理，并進一步就編程實踐過程中遇到的具體問題進行講解，形成閉環鞏固和強化理論知識點的理解，以此來提高學生的工程意識和實踐能力。

2.3 多元考核評價方式

工程專業認證需要培養學生多方面能力，需要從多個維度來建立合理科學的考核方式，以評價學生對課程知識的掌握情況，并反映其素質和技能的提升效果。因此，課程的考核機制更加注重多元化和動態化。

課程考核評價方式如圖5所示，根據課程目標細化考核過程和內容，按照比例系數來匹配各考核環節，主要包括：課程互動與匯報、課程考試、課程實驗、課程大作業四個方面。教師可根據學生對知識點的實際掌握情況靈活調整各部分的比例系數。

3 課程改革成效

學校堅持以提高本科教學質量為核心，以課程為抓手，積極推進教學研究與課程改革。“汽車總線應用技術”課程組成員遵循OBE理念進行充分研討，落實教改舉措細節，根據近年來的實施總結來看，課程改革取得了一系列的成效。

（1）基于OBE的理念，通過教育信息化手段，充分利用線上資源結合汽車特色，將總線網絡課程知識點和教學內容進行整合更新，形成前后呼應、相互滲透、理論聯系實際的課件資源庫、線上拓展學習資源庫、大作業/課題案例庫、實驗平臺資源庫等豐富多化的教學資源庫，如圖6所示。

（2）堅持以賽促學、以賽促教的思想，積極鼓勵結合課程內容參加各類學科競賽，促進教師教學能力提升、改進學生學習效果。學生通過開放式案例設計來完成各類競賽作品，不僅工程實踐能力得到了大幅提升，同時也獲得了多項省級國家級獎項，部分作品展示如圖7所示。

（3）為進一步提升學生的工程創新能力和學術研究水平，課程組成員組織學生積極申報大學生創新訓練項目，并擬定一系列畢業設計課題，結合課程相關內容開展方案創新與設計、理論研究與提升、工程實踐與鍛煉等活動，提升學生的專業水平和素質能力，不僅拓展和豐富了課程教學內容，也為整個專業的人才培養提供了有力的支撐。近年來申請的創新訓練項目和畢業設計情況如圖8所示。

4 結 語

為了進一步落實OBE人才培養理念，推動本科專業教育教學觀念轉變，促進優質課程資源共建共享，學校堅持以提高本科教學質量為核心，根據地方高校汽車專業教學特色，遵循OBE理念，以課程為抓手，積極推進教學研究與課程改革。在此背景下，結合專業人才培養方案，對“汽車總線應用技術”核心特色課程教學體系、教學內容、教學方式、教學模式、考核評價方式等方面進行改革。課改實施后，教學質量和效果得到了提升，并取得了一系列的成效。在此基礎上，未來將進一步強化持續改進，進一步拓展教學資源，為該課程轉型升級為重點特色專業核心課程奠定基礎，同時也為其他專業課程改革和培養方案修訂提供借鑒和參考。

注：本文通訊作者為張金亮。

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