張永安

［摘 要］隨著工程教育專業(yè)認證工作的推廣，高校的教學方式也正在發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。以學生為中心、成果為導向的教育理念，正在逐步取代傳統(tǒng)的教學方式。文章以內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)在工程教育專業(yè)認證過程中的教學改革與實踐為例，闡述了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程從課程目標、教學內(nèi)容、考核方式等方面出發(fā)，以培養(yǎng)“解決復雜問題”“構(gòu)建復雜系統(tǒng)”能力為目標的教學改革與實踐探索。該課程經(jīng)過連續(xù)兩屆學生的教學實踐和不斷改進，已取得良好的教學效果。

［關(guān)鍵詞］OBE理念；教學改革；計算機；工程教育專業(yè)認證

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）14-0051-03

2016年6月我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，成為正式成員之一。截至2021年底，全國已有288所普通高等學校的1977個專業(yè)通過了工程教育認證，這意味著我國的教育制度正逐步與國際接軌。加入工程教育專業(yè)認證是我國教育走向世界的需求，是當前高等教育面臨的一項重要挑戰(zhàn)。計算機類專業(yè)在工科專業(yè)中通過認證的數(shù)量僅次于機械類，截至2021年底，已有199個專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證[1]。

針對工程教育認證的“以學生為中心，以成果為導向、以能力發(fā)展為目標”的教育理念，現(xiàn)有教學體系需要做出一定的調(diào)整和改變，各高校也對此進行了積極的探索與實踐。大連東軟信息學院的曹新基于OBE（Outcome?Based Education）模式對單片機課程進行了混合式教學改革，知識目標三年內(nèi)由62%提升到75%[2]；桂林航天工業(yè)學院的饒雪峰等對計算機組成原理課程進行了以產(chǎn)出為導向的教學改革，提升了課程對專業(yè)培養(yǎng)的支撐度[3]；晉中學院的張俊瑞等則構(gòu)建了以學生為中心的互動課堂，極大地提升了學生學習的主動性和積極性[4]；陳道群等基于產(chǎn)出導向的理念對計算機基礎(chǔ)課程進行了教學改進，在原有考核題目的基礎(chǔ)上提高了學生的通過率，取得了較好的教學效果[5]；劉海燕等對計算機網(wǎng)絡課程基于OBE理念的改革，使學生的實踐能力和創(chuàng)新能力得到了提高[6]；還有張謙、宋濤、羅衛(wèi)敏等人，對所授課程基于OBE的教學思維進行了改進，均獲得了良好的教學效果[7-9]。從以上教學改革的實踐結(jié)果可以看出，基于OBE理念的教學模式對當前高校的計算機專業(yè)課教學質(zhì)量的提升具有重要作用。

本文從我校計算機科學與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標出發(fā)，對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程的教學模式、課程目標、考核方式等多個方面基于OBE理念進行了積極的改革與探索。

一、課程目標制定

嵌入式技術(shù)為我院計算機科學與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程類別為專業(yè)核心課，具有綜合性、實踐性強的特點。綜合性強是指本課程所需專業(yè)知識較多，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語言程序設計、單片機與接口技術(shù)、模擬與數(shù)字電路等課程。實踐性強是指課程內(nèi)容包括嵌入式Linux系統(tǒng)定制、操作系統(tǒng)線程編程、驅(qū)動開發(fā)等內(nèi)容，這些內(nèi)容都需要學生具備較強的實踐動手能力以及扎實的程序設計能力。課程目標的制定，首先需契合課程特點，進而拓展到對畢業(yè)要求指標點的支撐，從學生目標崗位的需求出發(fā)，以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力為導向?；谝陨险n程特征，結(jié)合課程定位，制定課程目標如表1所示。

從表1中可看出，本課程可支撐畢業(yè)要求中對復雜工程問題研究方案的選擇、計算機應用系統(tǒng)的構(gòu)建能力、嵌入式產(chǎn)品對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響以及工程師的社會責任等。課程目標的制定符合課程特點，且對畢業(yè)要求的支撐強度的選擇合理。

二、教學設計與實施

本課程以學生掌握嵌入式系統(tǒng)定制、嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)以及運用嵌入式技術(shù)解決復雜工程問題為教學目標，以反向設計的思路對整個教學過程進行設計，即以最終產(chǎn)出為目標，設計教學過程的各個環(huán)節(jié)。在教學實施過程中，為了夯實學生實踐能力，所有授課均在機房進行，做到人手一臺計算機，達到學生與教授授課同步實操的目的。同時以我校網(wǎng)絡教學平臺為載體，將線上教學手段和傳統(tǒng)線下課堂教學相結(jié)合，圍繞課前預習、課中實操和課后鞏固三個教學環(huán)節(jié)，設計出一套混合式課堂教學模式，具體實施過程如表2所示。

本課程授課方式還是以教師授課為主，線上學習和課后鞏固為輔。整體教學過程并未增加教學環(huán)節(jié)，主要原因是在以往的實踐教學過程中發(fā)現(xiàn)，太多的教學環(huán)節(jié)設計，不僅增加了教師和學生的負擔，而且對于學生整體知識的掌握沒有起到應有的作用，因此在經(jīng)過幾輪的教學實踐后，選擇以上教學過程，并在實踐教學中取得了較好的教學效果。

三、課程考核方案

由于OBE的理念是以成果為導向的，對于學生學習成果的考核就成為教學體系中重要的一環(huán)。考核方式采用過程性和期末考試相結(jié)合的方式，總成績=作業(yè)（10%）+平時成績（20%）+期末筆試成績（70%）。教學過程中布置2次以上的作業(yè)，考查學生對嵌入式概念、主要產(chǎn)品、當前主流技術(shù)、工程師職業(yè)道德的把握，以及了解嵌入式產(chǎn)品對社會、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的影響，這些主要由學生自主查閱資料完成。平時成績由學生階段性知識點的線上測試構(gòu)成，主要考查學生的階段性學習成果和課堂聽課狀況，根據(jù)工程認證要求，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生的學習狀況。期末考試采用筆試閉卷考試的方式，主要考核學生對課程主要知識點和重難點內(nèi)容的掌握程度和對專業(yè)復雜工程問題的解決能力。表3為考核方式與課程目標之間權(quán)重分配情況。

按照以上授課方式以及考核方法，2018級和2019級計算機科學與技術(shù)專業(yè)學生的總體課程目標達成度分別為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)開發(fā)課程的主要內(nèi)容，在授課過程中要穿插思政內(nèi)容元素，做到潤物無聲，既要起到培養(yǎng)學生愛國熱情、敬業(yè)精神等方面的作用，又要激勵學生對課程學習的興趣和熱情。如在嵌入式主流產(chǎn)品介紹過程中，增加我國嵌入式產(chǎn)品（如華為產(chǎn)品）當前的發(fā)展狀況，引起學生的民族自豪感，同時也要看到我國在嵌入式產(chǎn)品發(fā)展過程中受到的制約，激發(fā)學生的學習斗志，為國家的強大而努力學習。在系統(tǒng)定制過程中，讓學生看到我們和發(fā)達國家之間的技術(shù)差距；在驅(qū)動開發(fā)過程中，融入行業(yè)規(guī)范與職業(yè)道德方面的內(nèi)容。

五、教學監(jiān)督與課程持續(xù)改進

教學監(jiān)督是教學質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)。本專業(yè)從培養(yǎng)計劃的制定，到最終的課程考核，都引入了嚴格的監(jiān)督機制，這也是工程教育專業(yè)認證中重要的一環(huán)。整個教學過程配套監(jiān)督機制如表4所示。

以上全過程的教學監(jiān)督，對本專業(yè)的教學質(zhì)量的保障和教學效果的提升起到了決定性的作用。在教學監(jiān)督過程中，根據(jù)出現(xiàn)的問題，尤其是教學總結(jié)中關(guān)于課程目標達成度的計算結(jié)果，對照上一學年的計算結(jié)果，提出本課程后續(xù)在教學方法、課程設計、項目內(nèi)容、難易程度等方面的持續(xù)改進意見，用于指導下一輪教學的實施。

六、結(jié)論

本文從我院計算機科學與技術(shù)專業(yè)在工程教育專業(yè)認證過程中的教學改革出發(fā)，以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程為例，介紹了與專業(yè)認證對接的教學設計過程。通過“以學生為中心，以成果為導向，以持續(xù)改進為重點”的教育理念引導，設計出一套線上、線下多資源混合式教學方案，在實施過程中，不僅有效地調(diào)動了學生的學習積極性，而且在教學目標的達成度上獲得了明顯的提升。在后續(xù)的教學過程中，將持續(xù)、深入地進行教學改進，在夯實當前教學成果的同時，進一步探索以成果為導向的改革方案和教學手段。

［ 參 考 文 獻 ］

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

[2] 曹新.基于OBE-SC的單片機課程混合式教學改革[J].計算機教育，2022（1）：106-110.

[3] 饒雪峰，張亞紅，陳艷.OBE理念下面向應用型人才培養(yǎng)的“計算機組成原理”教學改革[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“以學生為中心”的互動課堂：以計算機組成原理為例[J].計算機時代，2022（6）：93-96.

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

[6] 劉海燕，陳穎穎，李紅領(lǐng).基于OBE的計算機網(wǎng)絡課程教學改革研究[J].信息系統(tǒng)工程，2022（10）：141-144.

[7] 張謙，紀少琪，鄔依林，等.結(jié)合OBE的計算機組成原理混合式教學改革實踐[J].電腦知識與技術(shù)，2022，18（23）：171-174.

[8] 宋濤，王志強，張靜.基于OBE視角的新工科專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程實踐教學改革探究[J].電腦知識與技術(shù)，2022，18（20）：173-175.

[9] 羅衛(wèi)敏，吳元斌，劉雨露.基于OBE培養(yǎng)計算思維能力的實踐探索：以“大學計算機基礎(chǔ)”課程實驗教學為例[J].科技風，2021（36）：121-123.

［責任編輯：雷 艷］