OBE理念下的單片機課程教學改革與實踐

薛玉利 柳欣

摘? 要： 單片機是電子信息工程專業的一門重要課程。文章以工程教育專業認證為契機，基于OBE理念，以成果導向為目標，反向設計教學內容和教學方法，構建新的考核模式，培養學生在電子信息領域的創新和實踐應用能力。

關鍵詞： OBE理念; 單片機; 持續改進

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）11-92-03

Abstract： SCM is an important course of electronic information engineering specialty. Taking the opportunity of Engineering Education Accreditation， with the OBE concept， aiming at the outcomes， the teaching content and teaching methods are designed reversely in this paper to build a new assessment mode， and cultivate students' abilities of innovation and practical application in the field of electronic information.

Key words： OBE concept; SCM; continuous improvement

0 引言

單片機課程，是電子信息工程專業的核心課程之一，承載著培養學生創新和實踐應用能力的任務。傳統的教學存在以下問題[1-3]：①課程教學目標很少考慮學生的“學習成果”;②教學內容較少關注解決復雜工程問題的能力培養;③教學過程以教師講授為主，沒有體現“以學生為中心”;④實驗項目以小組展開，有少部分同學濫竽充數;⑤學生的學習成果采用期末試卷和平時成績進行考核，缺乏對學生學習成果達成度的評價。上述情況導致學生雖然通過學習具備了一定的動手實踐能力，但是缺乏解決復雜工程問題的能力;教學過程缺乏有效的監督，有些同學中途掉隊，無法完成實踐項目，對課程失去興趣;學生學習成果無法衡量，不確定是否達到教學目標。

OBE理念強調關注“教育產出”，即“學生學到了什么”，因此，單片機課程的教學按照“反向設計，正向施工”的基本思路[4-5]。將培養目標和畢業要求分解為相應的指標點，制定能夠支撐指標點的教學大綱，確定課程目標，構建支撐課程目標的教學內容，采用項目驅動式教學方法，推動該課程教學質量的可持續性改進。

本課程通過理論和設計方法的講授，讓學生掌握單片機的開發技術;通過分層次的實踐教學，培養學生實踐應用能力;通過綜合設計的展開，培養學生的創新意識和分析解決復雜工程問題的能力。

1 制定OBE課程目標

經過廣泛調研，結合學校辦學定位和專業發展，以學生為中心，根據畢業要求制定了單片機的課程目標。該課程目標可以支撐專業培養方案的相應指標點，以學生的學習成果作為驅動力，反向設計課程內容及教學方式，提高學生的工程實踐能力。我校電子信息工程專業單片機的課程目標與畢業要求的對應關系如表1所示。

2 構建OBE課程內容

本課程以學生為中心，根據工程教育認證中學生能力培養的要求，主要在工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、個人和團隊、溝通等方面根據畢業要求指標，對學生進行培養，課程團隊將單片機的教學內容進行分解，構建了基于OBE理念的課程能力培養矩陣，如表2所示。

3 組織課程教學

在《單片機原理與應用》課程教學中，以培養學生的創新能力為切入點，以學生實踐能力的提高為著重點，設計了多層次的課程教學體系。

⑴ 第一層次：理論教學。引入項目驅動式教學方法，每個章節結合項目案例對知識點進行講授，讓學生掌握理論知識，構建知識體系。同時在教學過程中布置基于實際問題的案例作業，培養學生思考、分析和解決實際問題的能力。

⑵ 第二層次：課程實驗。利用現有的單片機實驗箱和Proteus仿真軟件，讓學生獨自完成實踐項目，觀察實驗結果，分析實驗中出現的問題，探索解決問題的方法。在此基礎上，3～5人一組，小組討論如何在此基礎上進行創新，并搭建硬件電路、編寫程序，嘗試進行項目的改進與創新。

⑶ 第三層次：課程設計。在學完模擬電子技術、數字電子技術、PCB設計技術和單片機原理與應用之后，通過“電子綜合設計”課程設計，進行知識的整合和應用，以3人為一組，設計開發一個電子綜合系統，通過元器件的選型、參數的設定、軟件仿真和電路的調試的實施，讓學生了解電子系統的設計流程，培養學生解決復雜工程問題的能力。

⑷ 第四層次：課外科技創新活動。包括大學生創新創業訓練項目、大學生學科競賽等方式。引導學生運用文獻檢索等工具獲取電子信息相關理論與技術的最新進展，理解電子信息工程實踐和解決復雜工程問題所面臨的各種制約因素，能夠基于科學原理并采用科學方法對電子信息系統及軟件、硬件模塊進行研究，能夠針對特定需求，設計滿足指標和要求的系統、軟硬件模塊。最后，學生通過報告、陳述發言等方式，就電子信息領域的復雜工程問題，與同行及社會公眾進行有效溝通和交流。

4 OBE課程的考核

基于OBE理念的教學評價以學生的學習成果為導向，為了更好地實現學生實踐、創新、團隊合作和可持續發展等能力的培養及提高，單片機課程探索多元化考核方式。主要包括：平時測驗、期末考試、實驗項目、綜合設計等。

⑴ 平時測驗是根據近期所學內容進行的幾次隨堂測試，重點考察學生理論知識的掌握程度。

⑵ 實驗項目是根據每一次學生實驗項目的完成情況，進行打分，促使每一位同學切實掌握相應的實踐技能。在打分過程中，教師通過和學生充分交流，能夠了解到每位學生的學習狀況。教師根據學生存在的知識盲點，及時進行答疑。讓大多數的學生能夠隨著老師的進度穩步前進。少部分優秀的學生能夠走在前面，并適當拓展他們的能力。

⑶ 綜合設計由學生自己選擇題目，進行軟硬件設計制作， 根據該綜合設計的完成情況和創新性以及答辯現場表現給出成績。在這個過程中，學生充分發揮主觀能動性，利用所學知識解決實際問題，提升解決復雜工程問題的能力。

最終考核結果由試卷成績、平時測驗、實驗項目和綜合設計四部分構成。并根據教學過程和學生的各階段的表現，來進行學習成果的達成度評價。

5 結束語

以2017級電子信息工程專業學生為例，在課堂教學和實踐教學過程中，引入了OBE理念，以學生為中心，將培養學生的創新意識和實踐應用能力作為抓手，在經過一個學期的單片機課程學習后，學生對于單片機的興趣從被動變為主動，積極性得到很大提高。采用實驗箱和Proteus軟件仿真結合的方式開展實驗項目，學生可以不拘泥于現有的元器件，選擇更多的元器件進行軟硬件設計，學生的單片機應用系統設計能力有了很大提升。在隨后的電子綜合設計中，采用實物制作、調試的形式培養了學生對工程問題的分析、設計、調試和優化的能力，使他們更適應社會及企業對人才綜合能力及素質的要求。

參考文獻（References）：

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[4] 李志義，朱泓，劉志軍，夏遠景.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014.2：29-34

[5] 張欣.基于OBE的《單片機原理及應用》課程教學設計與實踐[J].長春工程學院學報（社會科學版），2019.20（1）：150-152