基于OBE理念的計(jì)算機(jī)專業(yè)課教學(xué)方法探索與實(shí)踐

張永安

［摘 要］隨著工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的推廣，高校的教學(xué)方式也正在發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的教育理念，正在逐步取代傳統(tǒng)的教學(xué)方式。文章以內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在工程教育專業(yè)認(rèn)證過(guò)程中的教學(xué)改革與實(shí)踐為例，闡述了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面出發(fā)，以培養(yǎng)“解決復(fù)雜問(wèn)題”“構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)”能力為目標(biāo)的教學(xué)改革與實(shí)踐探索。該課程經(jīng)過(guò)連續(xù)兩屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐和不斷改進(jìn)，已取得良好的教學(xué)效果。

［關(guān)鍵詞］OBE理念；教學(xué)改革；計(jì)算機(jī)；工程教育專業(yè)認(rèn)證

［中圖分類號(hào)］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2023）14-0051-03

2016年6月我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，成為正式成員之一。截至2021年底，全國(guó)已有288所普通高等學(xué)校的1977個(gè)專業(yè)通過(guò)了工程教育認(rèn)證，這意味著我國(guó)的教育制度正逐步與國(guó)際接軌。加入工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國(guó)教育走向世界的需求，是當(dāng)前高等教育面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)類專業(yè)在工科專業(yè)中通過(guò)認(rèn)證的數(shù)量?jī)H次于機(jī)械類，截至2021年底，已有199個(gè)專業(yè)通過(guò)了工程教育專業(yè)認(rèn)證[1]。

針對(duì)工程教育認(rèn)證的“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向、以能力發(fā)展為目標(biāo)”的教育理念，現(xiàn)有教學(xué)體系需要做出一定的調(diào)整和改變，各高校也對(duì)此進(jìn)行了積極的探索與實(shí)踐。大連東軟信息學(xué)院的曹新基于OBE（Outcome?Based Education）模式對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行了混合式教學(xué)改革，知識(shí)目標(biāo)三年內(nèi)由62%提升到75%[2]；桂林航天工業(yè)學(xué)院的饒雪峰等對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理課程進(jìn)行了以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教學(xué)改革，提升了課程對(duì)專業(yè)培養(yǎng)的支撐度[3]；晉中學(xué)院的張俊瑞等則構(gòu)建了以學(xué)生為中心的互動(dòng)課堂，極大地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性[4]；陳道群等基于產(chǎn)出導(dǎo)向的理念對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了教學(xué)改進(jìn)，在原有考核題目的基礎(chǔ)上提高了學(xué)生的通過(guò)率，取得了較好的教學(xué)效果[5]；劉海燕等對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程基于OBE理念的改革，使學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了提高[6]；還有張謙、宋濤、羅衛(wèi)敏等人，對(duì)所授課程基于OBE的教學(xué)思維進(jìn)行了改進(jìn)，均獲得了良好的教學(xué)效果[7-9]。從以上教學(xué)改革的實(shí)踐結(jié)果可以看出，基于OBE理念的教學(xué)模式對(duì)當(dāng)前高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量的提升具有重要作用。

本文從我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程的教學(xué)模式、課程目標(biāo)、考核方式等多個(gè)方面基于OBE理念進(jìn)行了積極的改革與探索。

一、課程目標(biāo)制定

嵌入式技術(shù)為我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程類別為專業(yè)核心課，具有綜合性、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。綜合性強(qiáng)是指本課程所需專業(yè)知識(shí)較多，先修課包括嵌入式基礎(chǔ)、嵌入式體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)原理、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)與接口技術(shù)、模擬與數(shù)字電路等課程。實(shí)踐性強(qiáng)是指課程內(nèi)容包括嵌入式Linux系統(tǒng)定制、操作系統(tǒng)線程編程、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)等內(nèi)容，這些內(nèi)容都需要學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力以及扎實(shí)的程序設(shè)計(jì)能力。課程目標(biāo)的制定，首先需契合課程特點(diǎn)，進(jìn)而拓展到對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐，從學(xué)生目標(biāo)崗位的需求出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力為導(dǎo)向。基于以上課程特征，結(jié)合課程定位，制定課程目標(biāo)如表1所示。

從表1中可看出，本課程可支撐畢業(yè)要求中對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題研究方案的選擇、計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建能力、嵌入式產(chǎn)品對(duì)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響以及工程師的社會(huì)責(zé)任等。課程目標(biāo)的制定符合課程特點(diǎn)，且對(duì)畢業(yè)要求的支撐強(qiáng)度的選擇合理。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

本課程以學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)定制、嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)以及運(yùn)用嵌入式技術(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題為教學(xué)目標(biāo)，以反向設(shè)計(jì)的思路對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，即以最終產(chǎn)出為目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，為了夯實(shí)學(xué)生實(shí)踐能力，所有授課均在機(jī)房進(jìn)行，做到人手一臺(tái)計(jì)算機(jī)，達(dá)到學(xué)生與教授授課同步實(shí)操的目的。同時(shí)以我校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為載體，將線上教學(xué)手段和傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)相結(jié)合，圍繞課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)操和課后鞏固三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出一套混合式課堂教學(xué)模式，具體實(shí)施過(guò)程如表2所示。

本課程授課方式還是以教師授課為主，線上學(xué)習(xí)和課后鞏固為輔。整體教學(xué)過(guò)程并未增加教學(xué)環(huán)節(jié)，主要原因是在以往的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，太多的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，不僅增加了教師和學(xué)生的負(fù)擔(dān)，而且對(duì)于學(xué)生整體知識(shí)的掌握沒(méi)有起到應(yīng)有的作用，因此在經(jīng)過(guò)幾輪的教學(xué)實(shí)踐后，選擇以上教學(xué)過(guò)程，并在實(shí)踐教學(xué)中取得了較好的教學(xué)效果。

三、課程考核方案

由于OBE的理念是以成果為導(dǎo)向的，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)成果的考核就成為教學(xué)體系中重要的一環(huán)。考核方式采用過(guò)程性和期末考試相結(jié)合的方式，總成績(jī)=作業(yè)（10%）+平時(shí)成績(jī)（20%）+期末筆試成績(jī)（70%）。教學(xué)過(guò)程中布置2次以上的作業(yè)，考查學(xué)生對(duì)嵌入式概念、主要產(chǎn)品、當(dāng)前主流技術(shù)、工程師職業(yè)道德的把握，以及了解嵌入式產(chǎn)品對(duì)社會(huì)、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的影響，這些主要由學(xué)生自主查閱資料完成。平時(shí)成績(jī)由學(xué)生階段性知識(shí)點(diǎn)的線上測(cè)試構(gòu)成，主要考查學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)成果和課堂聽(tīng)課狀況，根據(jù)工程認(rèn)證要求，我們摒棄了以往的出勤考核，主要原因是出勤狀況難以反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。期末考試采用筆試閉卷考試的方式，主要考核學(xué)生對(duì)課程主要知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)內(nèi)容的掌握程度和對(duì)專業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決能力。表3為考核方式與課程目標(biāo)之間權(quán)重分配情況。

按照以上授課方式以及考核方法，2018級(jí)和2019級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的總體課程目標(biāo)達(dá)成度分別為85%和88%，較以往提升8%以上。

四、課程思政內(nèi)容的融入

根據(jù)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程的主要內(nèi)容，在授課過(guò)程中要穿插思政內(nèi)容元素，做到潤(rùn)物無(wú)聲，既要起到培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)熱情、敬業(yè)精神等方面的作用，又要激勵(lì)學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣和熱情。如在嵌入式主流產(chǎn)品介紹過(guò)程中，增加我國(guó)嵌入式產(chǎn)品（如華為產(chǎn)品）當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，引起學(xué)生的民族自豪感，同時(shí)也要看到我國(guó)在嵌入式產(chǎn)品發(fā)展過(guò)程中受到的制約，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)斗志，為國(guó)家的強(qiáng)大而努力學(xué)習(xí)。在系統(tǒng)定制過(guò)程中，讓學(xué)生看到我們和發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)差距；在驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，融入行業(yè)規(guī)范與職業(yè)道德方面的內(nèi)容。

五、教學(xué)監(jiān)督與課程持續(xù)改進(jìn)

教學(xué)監(jiān)督是教學(xué)質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)。本專業(yè)從培養(yǎng)計(jì)劃的制定，到最終的課程考核，都引入了嚴(yán)格的監(jiān)督機(jī)制，這也是工程教育專業(yè)認(rèn)證中重要的一環(huán)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程配套監(jiān)督機(jī)制如表4所示。

以上全過(guò)程的教學(xué)監(jiān)督，對(duì)本專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量的保障和教學(xué)效果的提升起到了決定性的作用。在教學(xué)監(jiān)督過(guò)程中，根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題，尤其是教學(xué)總結(jié)中關(guān)于課程目標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算結(jié)果，對(duì)照上一學(xué)年的計(jì)算結(jié)果，提出本課程后續(xù)在教學(xué)方法、課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目?jī)?nèi)容、難易程度等方面的持續(xù)改進(jìn)意見(jiàn)，用于指導(dǎo)下一輪教學(xué)的實(shí)施。

六、結(jié)論

本文從我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在工程教育專業(yè)認(rèn)證過(guò)程中的教學(xué)改革出發(fā)，以嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程為例，介紹了與專業(yè)認(rèn)證對(duì)接的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，以持續(xù)改進(jìn)為重點(diǎn)”的教育理念引導(dǎo)，設(shè)計(jì)出一套線上、線下多資源混合式教學(xué)方案，在實(shí)施過(guò)程中，不僅有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且在教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度上獲得了明顯的提升。在后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中，將持續(xù)、深入地進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)，在夯實(shí)當(dāng)前教學(xué)成果的同時(shí)，進(jìn)一步探索以成果為導(dǎo)向的改革方案和教學(xué)手段。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 教育部高等教育教學(xué)評(píng)估中心.教育部公布已通過(guò)工程教育認(rèn)證的普通高等學(xué)校本科專業(yè)名單[EB/OL].（2022-07-05）[2022-12-01].https：//heec.cahe.edu.cn.

[2] 曹新.基于OBE-SC的單片機(jī)課程混合式教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2022（1）：106-110.

[3] 饒雪峰，張亞紅，陳艷.OBE理念下面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)改革[J].西部素質(zhì)教育，2021，7（24）：132-134.

[4] 張俊瑞，王秀華.構(gòu)建OBE理念下“以學(xué)生為中心”的互動(dòng)課堂：以計(jì)算機(jī)組成原理為例[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2022（6）：93-96.

[5] 陳道群，周向陽(yáng)，彭文藝，等.基于OBE的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)改革[J].大學(xué)教育，2022（2）：119-121.

[6] 劉海燕，陳穎穎，李紅領(lǐng).基于OBE的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革研究[J].信息系統(tǒng)工程，2022（10）：141-144.

[7] 張謙，紀(jì)少琪，鄔依林，等.結(jié)合OBE的計(jì)算機(jī)組成原理混合式教學(xué)改革實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2022，18（23）：171-174.

[8] 宋濤，王志強(qiáng)，張靜.基于OBE視角的新工科專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐教學(xué)改革探究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2022，18（20）：173-175.

[9] 羅衛(wèi)敏，吳元斌，劉雨露.基于OBE培養(yǎng)計(jì)算思維能力的實(shí)踐探索：以“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例[J].科技風(fēng)，2021（36）：121-123.

［責(zé)任編輯：雷 艷］