基于OBE-CDIO理念的智慧教學模式實踐與研究

摘" 要" 新工科背景下，傳統“重理論、輕實踐”的實踐教學模式已不能滿足應用型人才的培養要求。圍繞智慧教學模式打通教學環節與教學數據的特點，從課程產出目標出發，反向設計和優化職業技術教育實踐課程的教學過程和資源，探索研究創新型OBE-CDIO理念與項目驅動教學法相結合的實踐教學模式。實現教學課前、課中、課后一體化，加強教學全流程的數字化、網絡化、智能化和多媒體化，突出對學生專業實踐能力的培養。

關鍵詞" 智慧教學；OBE；CDIO；項目驅動；實踐教學；傳感器技術及應用

中圖分類號：G652" "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）23-00-05

0" 引言

近年來，隨著《教育信息化2.0行動計劃》《中國教育現代化2035》等方針政策的推行，基于互聯網、計算機信息技術、人工智能等新一代信息技術和智能硬件輔助教學已經成為當代職業技術教育的一種趨勢[1]。它可以使規模化教育與個性化學習有機結合，為啟發式、探究式、討論式、參與式等多種以學生為中心的學習方式提供有力的支持[2]。

本文以機電專業典型課程傳感器技術及應用為例展開研究，該課程具有多學科交叉、知識相對抽象等特點。它不僅包括基礎的物理學知識，還包括自動化控制技術、信息技術、機電工程技術等的專業知識，同時涉及自動化、智能化、工業制造、信息傳輸和無人作業等現代科技方面的實際應用。這些知識領域之間的關系錯綜復雜，使得這門課程擁有非常強的技術性和綜合性，教學難度大。因此，基于OBE（產出導向教育）和CDIO（即構思、設計、實施與運行）的實踐教學理念，充分發揮智慧教學平臺的優勢和特點，打造適應新工科實踐課程教學的智慧課堂，激發學生自主學習的興趣，培養學生的專業實踐能力[3]。

1" 基于OBE-CDIO理念的智慧教學模式

為深化高素質職業技術人才“有深度、有廣度、有創新”的培養內涵，解決職業技術教育中實踐課程內容枯燥、結構體系陳舊、職業性不足的問題，筆者提出在深度融合OBE和CDIO教學理念的基礎上，運用項目驅動教學法，依托移動互聯網新技術、數據分析手段和線上教學平臺，探索機電專業智慧實踐教學新模式。基于OBE-CDIO理念的教學模式框架如圖1所示，主要包括以下四個層次。

1）確立與學生畢業要求對應的五個維度的課程產出目標——理論認識能力、分析復雜工程、綜合設計能力、項目管理能力和動手操作能力，并將預設的課程目標作為實踐任務設計的依據。

2）對課程的實驗實踐內容進行分析凝練，設計開發以綜合性、設計性為主的實踐教學項目，依托MOOC、SPOC、雨課堂或超星等智慧教學平臺，建成具有新工科特色的數字化實踐課程資源庫。以構思→設計→實施→運行路線打破線上與線下教學的壁壘，將工作過程和教學過程緊密結合[4]。

3）對各個教學環節的學情進行監管，讓教學實施過程更加科學，考核方式更加智能。

4）根據各個教學環節的學情數據分析、學生最終的考核結果和課程問卷調查結果判斷課程目標的達成度，若未達成目標則繼續優化教學模式，提高教學質量和教學效率。

以上四個層次的實現可以解決實踐教學中資源匱乏和教學方式單一的問題[5]。

2" OBE-CDIO智慧教學模式實踐

以傳感器技術及應用課程為例，結合產業發展和新工科建設需求，深入分析機電產業發展特點，明確傳感器技術的發展方向和難點，立足于課程產出目標反向設計實踐任務。旨在通過CDIO實踐教學理念的實施，幫助學生更好地掌握傳感器技術基礎知識和專業技能，強化學生在實際生產過程中對傳感器的運用能力[6]。

2.1" 基于OBE理念的課程目標設計

OBE教學理念中的課程產出目標是教學活動設計的重要依據。傳感器技術及應用的課程目標可分為五個維度，分別是理論認識能力、分析復雜工程、綜合設計能力、項目管理能力和動手操作能力[7]。

2.1.1" 課程目標一：理論認識能力

熟知各種類型的傳感器原理、結構、分類、特性、優缺點和側重方向等內容，并能夠對知識點進行整合，培養理論認識能力和自學能力。

2.1.2" 課程目標二：分析復雜工程

學會閱讀工作手冊和任務書，分析環境場合、技術支持、測量范圍、測量精度大小和性價比需求等指標，選用適合的傳感器，培養綜合分析能力和獨立思考能力。

2.1.3" 課程目標三：綜合設計能力

能夠通過對實驗最終的效果或功能演示，推斷并設計出切實可行的實驗方案，綜合考慮傳感器技術之間的聯系，培養專業技能和創新能力。

2.1.4" 課程目標四：項目管理能力

通過小組合作的方式，利用大量傳感器測量實驗進一步應用傳感器技術解決工程測控系統中的具體問題，增加項目管理的經驗，培養團隊合作能力。

2.1.5" 課程目標五：動手操作能力

深入感知企業生產中真實的實踐任務，能夠按要求進行傳感器的正確安裝和調試，明白各類相同傳感器和不同傳感器的可代替性，培養實踐動手能力和解決實際問題的能力。

2.2" 基于CDIO的智慧實踐教學優化

在教學實施過程中，為了利于學生對專業技能的掌握，要秉持理論學習、學練結合和技能錘煉相輔相成的思路進行優化[8]。因此，根據CDIO路線，把課程產出目標作為驅動力設計具體實踐項目。具體的教學實施過程包括課前導學、課中互學和課后助學，如表1所示。

2.2.1" 課前導學

要發揮智慧教學模式最大的優勢，就要盡可能減輕課堂教學負擔，留出時間重點解決CDIO每個實踐環節中的疑難點和共性問題。教師需在課前以碎片化的方式處理教學內容，細化原本的課堂知識，利用智慧教學平臺發布有關的預習資料和小測習題。學生自主學習課程知識，并對未能理解的知識點進行提問和評論[9]。通過課前小測的結果和學生提問情況，教師能掌握學生的預習情況，有針對性地開展教學。

2.2.2" 課中互學

在課堂教學階段，主要采用團隊合作的方式完成實踐任務。教師可以在教學過程中引入各種各樣的教學資源引導學生展開互學，并下達實驗任務書。

1）在構思階段，小組內成員共同討論，分享各自學習的成果和過程中遇到的問題，歸納整理，可采取重復觀看教學視頻、查閱資料或咨詢教師等形式探究問題。另外，線上隨堂測試應貫穿整個教學過程，使學生的注意力保持高度集中，并且能及時解決學生出現的共性問題，幫助學生總結和鞏固所學內容。

2）在設計階段，組內共同擬定實踐計劃，組長分配任務，分工合作。

3）在實施階段，學生進行傳感器實驗時，教師應當在旁指導，幫助學生解決可能出現的實驗數據錯誤、實驗儀器損壞、實驗步驟安全等問題。

4）在運行階段，將各組傳感器數據結果進行展示，各小組完成實驗數據計算和匯報，填寫線上實驗報告。

2.2.3" 課后助學

課堂結束后，教師根據智慧教學模式平臺學生實驗報告的填寫，對每個團隊分工的完成度進行數據分析，找出學生實驗失敗的原因，完善教學資源，并對優秀學生作業進行線上展示，鼓勵學生相互借鑒學習，借助競爭心理激勵學生參與學習[10]。同時，布置課后習題幫助學生鞏固實踐的重點知識和難點知識，并根據答題情況推送相關學習資料供學生學習和拓展。教師從課后練習的統計結果中總結教學經驗，改進教學方式。

2.3" 考核方式與課程評價

在智慧教學模式下，可以實現考核主體的多元化、考核內容的多維化和考核形式的多樣化，對學生實踐能力和綜合素質的評價提供有力的支持[11]。學生考核成績結構如圖2所示。

2.3.1" 考核主體多元化

可以從學生自評、組內（組長）評價、教師評價多個角度出發，在智慧教學平臺發布評價表對學生課堂表現進行及時的反饋。其中，學生自評可以有效地讓學生從自身出發去探尋問題，在課堂上及時反思；組內（組長）評價可以激發學生的創造力、團隊合作能力和任務管理能力；教師評價可以通過學生的綜合表現對學生的個人性格特點與知識學習水平進行評價，記錄學生成長過程，教師也可以據此調整實踐任務的難度[12]。

2.3.2" 考核內容多維化

課堂評價表的設計可以對學生實踐的多個方面進行考核和評價，包括理論知識的理解程度、任務關鍵點分析情況、小組內討論交流情況、實踐任務最終成效等。這種多維度的考核方法能幫助教師了解學生在不同方面的進步程度和能力狀況，有針對性地采取因材施教的教學手段。

2.3.3" 考核形式多樣化

多樣化的考核需要結合智慧教學數據分析工具，利用手機實現課堂簽到、搶答、評論、提問、（課前、課中和課后）習題完成等。考核將自學成績作為學生的平時成績；把實踐方案設計、操作過程和實驗報告質量等作為實踐成績；結合平時成

績、實踐成績和期末成績，得到學生的最終課程成績，充分體現評價形式的多樣化理念，能有效地對學生的綜合素質進行考核。除此之外，教師還可以發布問卷跟蹤教學反饋，了解學生的聽課效果和知識吸收程度，針對學生覺得難理解的知識點以及對授課的建議展開調查。

智慧教學考核方式可以通過對整個教學周期中所獲得的豐富的學情數據進行分析，實現教學過程評價、學生學習成效的綜合性評價和學生的課程體驗感評價，以此更加全面地判斷課程目標是否達成。若課程的總體評價結果未達到預設的要求，則需要根據評價結果不斷優化授課方式、教學過程和教學資源庫，直到課程目標達成。

3" 智慧教學課程資源搭建

在傳感器技術及應用課程中，大部分知識的綜合性和實踐性都非常強。因此，利用數字化資源進行導入或講解能極大程度解決傳統教學“一對多”的問題，實現每個學生都能坐在“第一排”學習的狀態。這不僅有益于學生多層次、個性化的學習，也有利于多個維度課程目標的實現[13]。因此，本研究共設計以下五種類型的教學資源：

1）針對知識點講解的動畫或微課；

2）針對整個教學過程的課件；

3）針對實踐任務介紹的任務書；

4）針對課前、課中和課后的小測習題；

5）針對實驗過程和教學評價的實驗報告。

學生可以以不同方式、從不同方向了解實踐任務的內容，形成完整的任務實踐畫面[14]。

在教學資源中占主要地位的是微課，它的種類豐富、形式多變、不受時間和空間的限制。微課的制作方式主要包括：格式工廠視頻錄制、Adobe Premiere Pro CC 2020軟件視頻剪輯、萬彩動畫大師動畫制作等。例如，在實驗室內使用THSRZ-1型傳感器系統綜合實驗裝置進行教學時，有部分實驗模塊字體等不清晰，會讓學生對實驗無從下手，故會先通過軟件模擬仿真的微課，讓學生明白具體步驟的意義。然后在具體實操步驟微課中，對實驗器材進行展示，讓學生知道實驗需要使用什么。在錄制過程中留出一定的時間供學生進行同步實操，以提升學生的參與度和增強學生學習的積極性。這樣，不僅能讓學生學到實際內容，還能讓其進行同步技能練習，有利于學生更好地掌握實驗操作步驟，避免出錯。

4" 結束語

以傳感器技術及應用實踐課程為例，基于OBE-CDIO教學理念，通過合理的實踐項目設計和教學實施過程安排，將智慧教學模式應用于職業技術機電專業的實踐課程教學，并根據課程目標達成度不斷優化實踐教學過程和所需要的課程資源庫。這種方式可以有效地滿足學生和教師的不同需求，切合學生的學習方式；不僅能促進師生之間的交流、合作和反饋的立體化呈現，而且能達到培訓學生專業技能、培養學生自主實踐能力、培育優秀的傳感器技術人才的目的。

5" 參考文獻

[1] 喻菲菲，杜燦誼，王紅云，等.基于混合式教學的機電工程實驗教學模式改革與探索[J].中國教育技術裝備，2021（16）：125-127，133.

[2] 廖劍，劉選.理感聯通：人工智能賦能智慧教育新范式[J].中國電化教育，2023（6）：18-24.

[3] 劉革平，劉選.跨學科比較視域下智慧教育的概念模型[J].電化教育研究，2021，42（3）：5-11.

[4] 曾華鵬，邢媛，湯莉，等.基于能力本位與CDIO的應 用型本科實踐類課程改革：以“工業控制網絡集成”課程為例[J].高等工程教育研究，2020（1）：182-188.

[5] 蘭添才，陳振武，黃婧，等.OBE與CDIO融合的Python程序設計教學模式研究[J].計算機時代，2022（3）：98-100，103.

[6] 陳梅，陶紅飛，李自臣，等.基于多元混合的專業課教學改革探索：以“傳感器技術與應用”課程為例[J].職業技術，2020，19（11）：74-78.

[7] 李志義，王澤武.成果導向的課程教學設計[J].高教發展與評估，2021，37（3）：91-98，113.

[8] 郭哲，張晶.“互聯網+”視域下開放式課堂教學改革的困境與破局[J].現代教育技術，2021，31（8）：85-91.

[9] 胡國良，黃美初.“5G+AI”視域下智慧學習空間的構建研究：基于開放大學的實踐探索[J].遠程教育雜志，2020，38（3）：95-104.

[10] 趙濤.智慧技術支持下混合式學習模式建構與實踐研究[J].中國電化教育，2021（9）：137-142.

[11] 王成榮，龍洋.深化“三教”改革 提高職業院校人才培養質量[J].中國職業技術教育，2019（17）：26-29.

[12] 趙濤.智慧技術支持下混合式學習模式建構與實踐研究[J].中國電化教育，2021（9）：137-142.

[13] 湯勃，孔建益，曾良才，等.“互聯網+”混合式教學研究[J].高教發展與評估，2018，34（3）：90-99，117-118.

[14] 馮永剛，陳穎.智慧教育時代教師角色的“變”與“不變”[J].中國電化教育，2021（4）：8-15.