目標導向教育(OBE)在單片機課程教學中的應用研究

朱永強 張平霞 潘福全

摘要：《單片機原理及應用》是交通運輸專業(yè)電子控制方向非常重要的專業(yè)課，目前存在學生學習興趣不高、理論講解多、實際操作少等問題，基于此，本文基于目標導向教育模式，對課程進行改革，注重學生的實際能力培養(yǎng)，采用虛擬實驗與實物實驗相結合的辦法，結合具體的單片機控制項目，開展單片機知識點教學，形成項目提出-理論分析-編程-實際控制的項目式教學流程，大大增加了學生實際操作的機會，提升了學生知識應用的能力，及在電子控制方面的應用水平。

關鍵詞：目標導向教育;單片機;項目式教學

0? 引言

基于目標導向、成果導向的[1-2]OBE（Outcomes-based Education）教育模式，特別注重：學生學到了什么和是否成功[3-4]。《單片機原理及應用》是交通運輸專業(yè)電子控制方向非常重要的專業(yè)課，隨著智能信息系統(tǒng)的飛速發(fā)展，單片機在運輸系統(tǒng)發(fā)揮著越來越重要的作用，因此如果能將OBE與單片機課程結合起來，則必將推動學生對單片機實際運用能力的提升。

1? 教學現(xiàn)狀

單片機屬于應用類課程，目前在教學中存在以下問題：

①學生被動性學習。由于沒有進行應用性題目研究，因此學生處于被動接收知識狀態(tài)，而未考慮如何應用知識解決實際問題，導致對知識掌握效果不佳。

②理論講解多，實際操作少。由于電子元器件操作的易損壞性，導致實際授課時，理論講授較多，具體實踐操作較少。特別是對于實際應用方面的知識講授較少，導致課程理論性太強，學生積極性不高，特別是不知道如何應用所學的知識。

③一考定成績，沒有體現(xiàn)出目標導向教育（OBE）。目前多為重復性知識考核，挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性、應用性不明顯，不能推動學生積極進行目標導向式學習。

2? 教學改革

在教學實施時，教師首先進行單片機基本課程知識的講授，然后指導學生進行企業(yè)考察和市場調研，確定研究題目，在此過程中，通過課程的深入學習和項目的不斷完善，最終完成項目研究報告，同時指導學生參與相關的比賽，并給出課程綜合成績。本研究采用方案如圖1所示。

在此過程中重點需要解決以下問題：

2.1 有價值的、符合課程需要的、難易適中的研究題目的方案篩選與課程內容的對應銜接

由老師結合課程特點、結合教師科研經(jīng)驗、和學生前期學習成效，引導同學確定研究題目。通過組織學生參與企業(yè)調研、市場調研，結合老師及相關技術專家的技術指導，確定有價值的研究題目。通過項目進展的方式，結合階段檢查、階段匯報，及時掌握學生的學習和研究進展情況，避免學生突擊式學習以及抄襲;在課時不變的情況下，通過將部分研究內容轉移到課下，來提高和保證學生的學習質量。

此外，授課內容和課程知識體系架構，是單片機課程教學的基本要素，是能否培養(yǎng)出滿足目標導向（OBE）標準的工程人才的關鍵，必須重新設計課程體系、更新教學內容和重新組織教學活動來實現(xiàn)優(yōu)秀人才的培養(yǎng)。針對單片機課程，具體實施過程是：依據(jù)OBE所提出的導向目標，建立對應的課程教學環(huán)節(jié)與能力目標，以單片機編程、解決分析具體題目的工程實踐能力、工程設計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構單片機課程的教學內容和課程體系;以注重能力培養(yǎng)、注重學生產出為導向，打破原課程按章節(jié)內容講解模式，重新劃分課程教學內容，建立與各項能力指標相對應的模塊化課程內容體系。

2.2 KeilC-Proteus+虛擬串口虛擬仿真平臺的搭建

目前單片機比較成熟的編程平臺為KeilC，運行仿真平臺為Proteus，但二者之間銜接的并不好，因此通過虛擬串口技術，將二者聯(lián)合起來，構成在線調試平臺，由KeilC進行程序編譯和調試，Proteus進行器件仿真，模擬出單片機等電子元器件的工作狀態(tài)。由于該虛擬仿真平臺調試時和實物非常接近，具有較強的挑戰(zhàn)性和成就感，而且具有實驗開展隨時性、低成本性、低風險性、分析過程可視性等優(yōu)勢，因此可以先用于方案的理論分析，然后再結合實際的實驗課，進行驗證，減少后期的器件損耗，從而大大提高實驗效率。

2.3 OBE考核模式的探索

結合人才培養(yǎng)目標中規(guī)定的知識能力大綱、課程教學目標、課程特點及其在體系中所處的地位，提出和設計本課程的教學環(huán)節(jié)與能力目標體系，聯(lián)合企業(yè)工程師、專業(yè)教師和已畢業(yè)學生，分析和撰寫課程教學環(huán)節(jié)與能力目標體系，全面深入地研究課程的每一教學環(huán)節(jié)與能力目標的合理性、科學性和可實施性，最終形成針對單片機課程的教學目標與能力產出要求。

通過指導學生完成一個完整的“實際項目”，在此過程中將機械設計、組裝、電路設計、軟件編程等知識，通過下達的任務書串起來，起到學習、溫故、應用、知新的作用，并與團隊分工合作結合起來，增強學生的團隊意識，最終大家通過實物、研究報告、PPT答辯等形式予以展現(xiàn)。

在整個環(huán)節(jié)中，通過制定系統(tǒng)完整的考評手段，讓全部學生參與到題目研究與考核中，例如為避免部分學生不參與研究，要求答辯時，團隊所有成員，依據(jù)不同的分工，分別進行不同部分的答辯，既有分工又有合作，同時各隊還互相競爭。在匯報時為避免聽取匯報的同學不作為，要求每個同學都要提出意見，并納入考核范圍。最終實現(xiàn)全部同學積極主動參與學習。

3? 總結

通過本項目研究，實現(xiàn)OBE教學模式在單片機課程教學中的改革，激發(fā)學生的學習積極性，解決當前單片機課程理論知識與實際應用環(huán)節(jié)不能有效融合、實踐動手與創(chuàng)新能力不強的實際難題，提高學生利用電子控制解決實際問題的能力，有效提升學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力，同時大幅度提升同學參與各種科技創(chuàng)新比賽的能力。

參考文獻：

[1]梅林，楊麗君，孫玲玲，等.基于OBE模式的電力系統(tǒng)綜合實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2018（1）：218-220.

[2]齊曉杰，紀峻嶺.基于“OBE”的車輛工程專業(yè)建設模式研究與實踐[J].高教學刊，2017（9）：65-66.

[3]邱劍鋒，朱二周，周勇，等.OBE教育模式下的操作系統(tǒng)課程教學改革[J].計算機教育，2015（12）：28-30.

[4]鳳權.OBE教育模式下應用型人才培養(yǎng)的研究[J].安徽工程大學學報，2016，31（3）：81-85.