基于OBE理念的專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究與實(shí)踐

摘 ?要：文章以嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)課程為例，介紹基于OBE理念設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)類課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程。該課程以《智能家居》項(xiàng)目案例為依托，并合理分解和重構(gòu)案例，同時(shí)基于超星平臺(tái)建設(shè)線上第二課堂，設(shè)計(jì)合理的評(píng)價(jià)考核方案。從教學(xué)反饋上看，該模式不僅能提升學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也提高了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手創(chuàng)新的能力。

關(guān)鍵詞：OBE理念;專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn);線上線下

中圖分類號(hào)：TP39;G434 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）24-0190-04

Abstract： Taking the comprehensive training course of embedded technology and application specialty as an example， this paper introduces the teaching design and implementation process of designing comprehensive practical training courses based on OBE concept. The course selects the smart home project as the case， decomposes and reconstructs the case reasonably， builds online second classrooms based on Chaoxing platform， and designs reasonable evaluation and assessment scheme. From the perspective of teaching feedback， this model can not only enhance students interest in professional learning， but also improve students ability to use knowledge comprehensively and practical innovation.

Keywords： OBE concept; professional comprehensive training; online and offline

0 ?引 ?言

OBE理念是以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向的教育理念，而綜合實(shí)訓(xùn)課程需要綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論知識(shí)、設(shè)計(jì)軟件和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，完成實(shí)際系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試、軟件系統(tǒng)的集成，它涉及的知識(shí)面廣，需要綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)。本文以O(shè)BE理念為起點(diǎn)，針對(duì)專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)的課程特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)，重構(gòu)教學(xué)課程體系，合理拆分知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)，采取線上平臺(tái)與線下課堂的混合式教學(xué)深模式，構(gòu)建新的課堂教學(xué)形態(tài)，進(jìn)而達(dá)成產(chǎn)出目標(biāo)，最終提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性以及創(chuàng)造性，綜合利用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的實(shí)踐動(dòng)手能力。

1 ?課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

1.1 ?學(xué)習(xí)成果

OBE理念教學(xué)是以學(xué)生為主體的成果導(dǎo)向教育，學(xué)生需要明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)的綜合實(shí)訓(xùn)課程，根據(jù)人才培養(yǎng)方案對(duì)職業(yè)崗位及能力的定位，選取企業(yè)在用智能家居項(xiàng)目案例為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，同時(shí)將軟件測(cè)試融合到各項(xiàng)目案例中，學(xué)生通過整學(xué)期的綜合實(shí)訓(xùn)完成智能家居項(xiàng)目開發(fā)和測(cè)試。學(xué)生在課前需要明確了解本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)：移動(dòng)控制門鎖、移動(dòng)獲取溫、濕度、煙霧報(bào)警信息、移動(dòng)控制報(bào)警器、風(fēng)扇等設(shè)備，以及知識(shí)和能力要求，并通過課程的分組明確個(gè)人需要完成什么樣的項(xiàng)目任務(wù)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、增加學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

1.2 課程教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)OBE理念“反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤钡乃悸罚Y(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及課程支撐畢業(yè)能力的要素，綜合考慮專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)課程特點(diǎn)，提出了課程培養(yǎng)目標(biāo)。（1）素質(zhì)目標(biāo)：具備良好而規(guī)范的編碼習(xí)慣;具有項(xiàng)目文檔規(guī)范意識(shí);具備較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)合作精神，能與團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成任務(wù);具備強(qiáng)烈的責(zé)任感、吃苦耐勞的精神和較強(qiáng)的抗壓素養(yǎng);具備良好的自主學(xué)習(xí)能力。（2）知識(shí)目標(biāo)：熟悉嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)過程;掌握項(xiàng)目計(jì)劃方法;掌握項(xiàng)目質(zhì)量保證的方法;掌握項(xiàng)目代碼版本控制與管理;掌握單片機(jī)、android和QT應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。（3）能力目標(biāo)：具備系統(tǒng)需求分析的能力;具備單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和上層應(yīng)用程序的開發(fā)和測(cè)試能力;具備數(shù)據(jù)庫(kù)管理與設(shè)計(jì)的能力;具備項(xiàng)目管理的能力;能根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景完成系統(tǒng)需求分析;能分析系統(tǒng)功能并完成系統(tǒng)設(shè)計(jì);能開發(fā)C/S模式應(yīng)用程序;能根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)并管理數(shù)據(jù)庫(kù);能開展項(xiàng)目管理工作;能將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用，根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)及興趣，完成單片機(jī)與數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目、上層應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目、服務(wù)器數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目的開發(fā)和測(cè)試。

2 ?課程案例選取與重構(gòu)

智能家居是嵌入式技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型案例，它通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、門鎖系統(tǒng)、環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)）連接到一起，并提供門鎖控制、照明控制、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及可編程定時(shí)控制等多種功能和控制手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，同時(shí)具有網(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備自動(dòng)化，提供全方位的信息交互功能。具體包含：（1）遠(yuǎn)程控制。照明設(shè)備、報(bào)警器等通過Wi-Fi等通信方式接入服務(wù)器接，通過APP相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，在保證屋內(nèi)的安全和節(jié)能要求的同時(shí)，也提供給用戶便捷的操作。（2）環(huán)境檢測(cè)。采溫濕度傳感器、空氣質(zhì)量檢測(cè)傳感器等實(shí)時(shí)采集家居環(huán)境信息，并根據(jù)用戶設(shè)置的閾值進(jìn)行智能報(bào)警，保障用戶家居環(huán)境安全。（3）智能防火。通過對(duì)煙火等感應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的連動(dòng)，實(shí)現(xiàn)防火監(jiān)測(cè)和智能報(bào)警。

課程以“智能家居”項(xiàng)目貫穿整個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)過程，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行合理的分解與重組，劃分為硬件控制子系統(tǒng)、服務(wù)器子系統(tǒng)和移動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)等3個(gè)子系統(tǒng)，其中移動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)主要功能應(yīng)該包括含用戶的登錄和注冊(cè)功能、實(shí)時(shí)顯示家居環(huán)境信息、照明和門鎖等設(shè)備的遠(yuǎn)程開關(guān)控制;服務(wù)器子系統(tǒng)主要功能應(yīng)該包括解析和存儲(chǔ)硬件子系統(tǒng)、移動(dòng)控制子系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)信息，提供調(diào)用接口和控制頁(yè)面;硬件控制子系統(tǒng)主要完成智能家居硬件設(shè)計(jì)與集成和功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)該包括設(shè)備控制、環(huán)境檢測(cè)、數(shù)據(jù)上傳等功能。學(xué)生以組為單位，根據(jù)特點(diǎn)與興趣導(dǎo)向，分工完成子系統(tǒng)開發(fā)，最后將3個(gè)子系統(tǒng)集成完整的智能家居項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)圖如圖1到圖4所示。

3 ?線上資源建設(shè)

3.1 ?線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

針對(duì)線上線下混合教學(xué)模式，將現(xiàn)有的教學(xué)資源，項(xiàng)目案例拆解成合理的教學(xué)模塊及知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制作對(duì)應(yīng)的教案、PPT、視頻等教學(xué)相關(guān)材料，線上課程界面如圖5所示。

3.2 ?利用超星教學(xué)平臺(tái)完成線上學(xué)習(xí)內(nèi)容的建設(shè)

根據(jù)全新的線上和線下的混合式教學(xué)過程，同時(shí)結(jié)合線上平臺(tái)多樣化、靈活性強(qiáng)、移動(dòng)式學(xué)習(xí)等優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)微背景、微目標(biāo)、微案例、微互動(dòng)、微拓展、微實(shí)訓(xùn)、微小結(jié)、微視頻、微資源九微環(huán)節(jié)。充分利用線上建設(shè)的資源及功能幫助實(shí)施課堂教學(xué)中的互動(dòng)討論法、理論補(bǔ)充、課堂效果評(píng)價(jià)等，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。如第三方框架的OkHttp的學(xué)習(xí)和使用通過微拓展方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升解決問題的能力。

3.3 ?線上學(xué)習(xí)與線下實(shí)踐操作結(jié)合的實(shí)施方式

利用超星線上平臺(tái)給學(xué)生必要的短視頻學(xué)習(xí)資源，通過試題檢測(cè)，互動(dòng)討論檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，讓學(xué)生在提升動(dòng)手實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)課程關(guān)聯(lián)知識(shí)的自我升華，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) “基礎(chǔ)知識(shí)—職業(yè)技能—素養(yǎng)”的綜合提升。將案例開發(fā)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵的技術(shù)制作5 ～ 10分鐘的小視頻，簡(jiǎn)單的動(dòng)畫等，如使用繼電器實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的控制的連線和功能實(shí)現(xiàn)等。

3.4 ?成績(jī)?cè)u(píng)定的階段化、過程化

綜合實(shí)訓(xùn)的課程側(cè)重于項(xiàng)目的完成度，學(xué)生的動(dòng)手能力的提升上。設(shè)計(jì)合理的考核評(píng)價(jià)體系統(tǒng)，將成績(jī)分為線上考核和線下階段考核成績(jī)，其中線上成績(jī)包含線上作業(yè)、課程視頻學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、簽到、互動(dòng)次數(shù)等。線下階段成績(jī)根據(jù)項(xiàng)目的完成度來綜合評(píng)價(jià)。

4 ?教學(xué)實(shí)施

教學(xué)的實(shí)施劃分為：項(xiàng)目的需求分析與管理、系統(tǒng)硬件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成、服務(wù)器子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、移動(dòng)控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)集成與測(cè)試等五部分內(nèi)容。 其中：項(xiàng)目的需求分析與管理階段：包括系統(tǒng)的需求分析和概要設(shè)計(jì)、軟件項(xiàng)目管理的概念以及搭建碼云代碼管理平臺(tái)及內(nèi)網(wǎng)穿透方案實(shí)現(xiàn)，在本階段不僅從技術(shù)上選擇合理的方案完成項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)，也從項(xiàng)目管理的角度啟動(dòng)項(xiàng)目管理。完成項(xiàng)目的需要分析并編寫需求分析報(bào)告，完成碼云GIT代碼托管平臺(tái)的創(chuàng)建和使用，完成內(nèi)網(wǎng)穿透平臺(tái)的搭建與使用。系統(tǒng)硬件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成階段：根據(jù)項(xiàng)目的需求分析選擇合適的模塊，完成智能家居項(xiàng)目所需要的硬件支撐平臺(tái)的搭建與集成。完成選擇STC89C52、Ardunio、STM32等為主控制單元，集成繼電器模塊、普通照明LED燈、DT06 Wi-Fi模塊、5 V風(fēng)扇模塊、12 V煙霧檢測(cè)模塊、報(bào)警器模塊、DHT11溫濕度檢測(cè)模塊、萬能板或HOT51單片機(jī)開發(fā)箱等模塊完成硬件子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與集成，并完成硬件子系統(tǒng)功能程序設(shè)計(jì)。服務(wù)器子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段：搭建系統(tǒng)所需服務(wù)器平臺(tái)，支持本地訪問和遠(yuǎn)程訪問（內(nèi)網(wǎng)穿透），學(xué)生完成采用QtCreator開發(fā)工具，搭建項(xiàng)目的服務(wù)器平臺(tái)，分別采用TCP和HTTP通信實(shí)現(xiàn)與硬件子系統(tǒng)與移動(dòng)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。設(shè)計(jì)服務(wù)器與硬件平臺(tái)的16進(jìn)制數(shù)據(jù)通信協(xié)議，服務(wù)器與移動(dòng)子系統(tǒng)的基于JSON格式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，完成ER圖的繪制，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，完成功能代碼的編寫與實(shí)現(xiàn)等。移動(dòng)控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段：實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的移動(dòng)實(shí)時(shí)顯示和歷史功能，以及設(shè)備的移動(dòng)控制功能，學(xué)生完成移動(dòng)控制子系統(tǒng)的需求分析、UI設(shè)計(jì)，采用OkHttp框架實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器子系統(tǒng)的HTTP數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)溫、濕度、光強(qiáng)等環(huán)境信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢顯示和門鎖、報(bào)警等設(shè)備的遠(yuǎn)程開關(guān)控制等功能的編碼和實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)集成與測(cè)試階段：集成硬件子系統(tǒng)、服務(wù)器子系統(tǒng)和移動(dòng)子系統(tǒng)的集成，并采用黑盒測(cè)試方法，編寫測(cè)試用例，對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)并修復(fù)BUG，同時(shí)根據(jù)文檔模塊編寫測(cè)試報(bào)告和實(shí)訓(xùn)報(bào)告等，學(xué)生作品如圖6所示。

5 ?考核評(píng)價(jià)研究

專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)課程以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，完成智能家居項(xiàng)目的開發(fā)的能力為目標(biāo)，課程考核方式以過程考核為主，理論考核為輔，將考核分為線上和線下兩個(gè)模塊進(jìn)行，具體如表1所示。

6 ?結(jié) ?論

本文以嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)的綜合實(shí)訓(xùn)課程為例，介紹基于 OBE 理念進(jìn)行專業(yè)結(jié)案合課程設(shè)計(jì)和實(shí)施過程。該課程通過完成能家居項(xiàng)目開發(fā)為結(jié)果導(dǎo)向和以學(xué)生實(shí)踐能力提升為中心，確定課程的教學(xué)目標(biāo)，將項(xiàng)目案例合理的拆分和重構(gòu)，并依托超星平臺(tái)建設(shè)線上教學(xué)第二課堂，實(shí)現(xiàn)線上線下的混合式教學(xué)，重視教學(xué)的實(shí)施全過程，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)過程構(gòu)建專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法，從教學(xué)反饋分析可知基于OBE理念的專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能提學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。

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作者簡(jiǎn)介：艾瓊龍（1982—），男，漢族，湖南長(zhǎng)沙人，講師，碩士研究生，研究方向：嵌入式應(yīng)用技術(shù)。