竇亞玲 陳明 蔡美玲 徐鵬飛

摘要：OBE教育理念以學生為本，以成果為目標導向，采用逆向思維的方式進行課程體系建設。近年來，嵌入式系統(tǒng)課程在OBE理念下進行持續(xù)性教學改革，不斷迭代過程評價與考核體系，主要包括圍繞教學過程中的階段性子任務的完成度進行評價；對項目階段的成果進行綜合評價；對課程全目標完成度進行考核。實踐表明，學生對于目標明確、要求清晰的分階段評價與考核體系接受程度良好，學習積極性顯著提升；評價與考核的結果與學生工程能力高低正相關。

關鍵詞：OBE教育理念；嵌入式系統(tǒng)；過程評價；考核體系；工程能力

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）35-0151-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

成果導向教育（Outcomes-based Education） 簡稱OBE，強調(diào)教育應將成果和目標作為基本導向，出現(xiàn)于 20 世紀 80 年代美澳的基礎教育改革中。1981 年，Spady等人深入研究發(fā)現(xiàn)：學生“學到什么”比“學什么”重要。OBE理念因此得到廣泛重視與認可，成為歐美國家教育改革的主流理念[1]。工程教育專業(yè)認證的核心理念是“成果導向、以學生為中心、持續(xù)改進”[2] ，因此，OBE以學生課程學習所取得的成果為教學設計和實施目標與工程教育專業(yè)認證理念一致。

嵌入式系統(tǒng)是一門實踐程度高的工科專業(yè)課程，知行合一。作者在近8年的嵌入式系統(tǒng)課程一線教學實踐中，結合技術發(fā)展與學科專業(yè)特點，對嵌入式系統(tǒng)課程內(nèi)容進行了不斷調(diào)整，形成了可持續(xù)發(fā)展的培養(yǎng)工程能力的課程體系[3]。嵌入式系統(tǒng)的課程教學以“學生為主體”、學生在“做中學”。在OBE理念作用下重構了課程目標、內(nèi)容、模式等方面內(nèi)容[3]，2023年進一步構建完善教學過程評價與考核體系，切實提高學生的工程能力和專業(yè)素養(yǎng)。

1 OBE理念下嵌入式系統(tǒng)課程過程評價與考核體系的設計

課程評價與考核是OBE理念中的重要環(huán)節(jié)。在成果為導向的指導思想下關注兩個方面：一是客觀評價考核“學生是否學到什么，而非學了什么”；二是通過有效的評價考核體系激發(fā)促進學生學習的主觀能動性，讓學生愿意學、積極學、樂于學。接下來，分析傳統(tǒng)的評價考核方式的不足，給出不斷迭代更新的評價與考核體系的設計。

1.1 傳統(tǒng)評價與考核體系的不足與對策

傳統(tǒng)的評價考核方式多以課堂考勤、平時作業(yè)和期末考試分數(shù)作為評價依據(jù)，評價方法主要是從學生個體和整體的角度進行定量計算和分析[4]?？记诎创螖?shù)、作業(yè)按等級、期末考試中考核知識點的記憶程度，這些簡單的考核很難檢驗學生的真實水平和能力。一個卷面成績高的學生，不一定就是程序實踐能力強的。一個實踐能力強的學生可能不擅長記憶書本知識點，低分對他提升能力有消極作用，不利于激發(fā)學生學習積極性。簡單的“算分”不能反映學生學習成果的真實情況，導致評價指標與能力脫節(jié)，與導出成果脫鉤。

OBE 理念下對課程教學實踐探究，對學生基本知識、工程能力和專業(yè)素養(yǎng)進行綜合考量[4]。在嵌入式系統(tǒng)課程中，取消考勤計分，引入過程評價，在過程評價中包括課程作業(yè)、分項實驗、項目實訓、項目答辯四個部分，其中課程作業(yè)、分項實驗與課程模塊一一對應，以個人為評價單位；項目實訓、項目答辯是課程模塊的綜合應用能力評估，以小組為評價單位；最后是期末閉卷考試考核，考核內(nèi)容與課程目標契合，題型為綜合設計分析題。OBE 理念下課程體系是以成果產(chǎn)出為導向，課程目標與能力對應，評價與考核是衡量成果產(chǎn)出的重要環(huán)節(jié)，圖1給出嵌入式系統(tǒng)課程評價與考核體系示意圖。

1.2 嵌入式系統(tǒng)課程過程評價體系

OBE 理念是采用逆向思維的方式構建課程體系，過程評價體系的設計與課程模塊對應。表1中給出課程模塊與過程評價中課堂作業(yè)和分項實驗的對應關系和評價要點，編號KB表示課程基本模塊，重要程度與難易程度是針對課程考核給出的參考值，“+”的數(shù)量表示程度，數(shù)量越多程度越深[3]。表1給出課程模塊與過程評價中課程作業(yè)和分項實驗的評價要點。

KB_1：教學在實訓教室進行，作業(yè)1現(xiàn)時提交，學生通過實訓平臺即時發(fā)送，教師也可以在平臺上隨機查看。作業(yè)2需要學生運用所學查詢資料完成，定時提交在QQ課程群內(nèi)，通常時間不超過下一次上課前。

KB_2：作業(yè)3在Keil5工程中編寫ARM匯編啟動代碼，現(xiàn)時提交，運行結果截屏。采用“做中學”的方式學習ARM通用指令，完成作業(yè)4的匯編語言編程任務，課后1～2天定時提交。利用C語言與匯編語言混合編程的方法完成作業(yè)5的綜合編程任務，延時提交，一般設定為KB_2部分課程結束后1周。KB_1、KB_2的過程評價集中在五次作業(yè)中，定時和延時提交均在課程QQ群內(nèi)，同學間互評，點贊與下載量會在一定程度上考量。

KB_3：GPIO固件庫編程是課程最基礎重要的模塊，實驗2功能實現(xiàn)要求錄制視頻，代碼按照工程代碼規(guī)范編寫執(zhí)行，教師逐一檢驗糾錯。

KB_4：實驗3的評價要點包括兩點：一是外部中斷初始化編寫流程的正確性，二是外部中斷響應函數(shù)編寫的規(guī)范與正確性。

KB_5：實驗4的評價要點是SYSTICK中斷的實驗原理如何編程實現(xiàn)。實驗5評價要點是時基單元、輸出通道的初始化編程。

KB_6：實驗6將實驗2-5綜合起來，評價要點是通過串口助手小工具實現(xiàn)PC機給開發(fā)板發(fā)字符命令定時啟動流水燈、蜂鳴器。學生需要具備知識整合能力，知識的前后連貫和系統(tǒng)性。

2020-2022年評價考核體系中的總分100分，其中過程評價40分，考試考核60分[3]。2023年春季引入項目實訓與項目答辯之后，課程作業(yè)和分項實驗在整個過程評價中占比從50%降到25%，在整個評價考核體系中的權重從0.2降到0.1。表2給出項目實訓與項目答辯在過程評價中的要點。

2023年春季將課程可選（KS） 模板[3]置換成12學時的智能小車項目實訓，集中在連續(xù)的時間段，如周六，周日限時完成。學生以小組為單位，每組2-3人，配小車1、電機模塊1、藍牙模塊1、紅外對管2-4，控制塊1，杜邦線、螺絲若干。學生根據(jù)功能要求自主閱讀器件手冊、組裝小車、安裝模塊、建立工程編寫代碼完成調(diào)試。

項目答辯4學時，答辯評委由主講教師和第三方一起承擔，第三方可以是校企合作的企業(yè)方工程師或專業(yè)相關的校友，這個環(huán)節(jié)實行教評適當分離。項目實訓在過程評價中占25%，權重0.1，以小組為評價單位。項目答辯占比25%，權重0.1，小組成員按貢獻分別計分。

1.3 嵌入式系統(tǒng)課程考試考核體系

“期末考試考核”在嵌入式系統(tǒng)課程的教學中一直在改進：考試的權重從最初的0.8到0.7再降到0.6，逐年下降；考試的內(nèi)容題型也在發(fā)生改變：在OBE理念下，貫徹新工科的培養(yǎng)方針，考試內(nèi)容與課程目標對應，考試題型均為綜合設計分析題。表3給出2023春季考試考核要點與課程教學、過程評價的對應關系，其中占比是該部分在考試考核部分的比例，權重是在整個體系中的比重。具體措施上有如下兩個特色：

其一，試卷中列出相關函數(shù)的標準模板和相關參數(shù)。只要學生深入理解原理，在課程學習過程中獨立完成作業(yè)，在分項實驗中完成實驗并撰寫實驗報告，在項目實訓中調(diào)試了代碼，經(jīng)過了三番五次的訓練強化，那么在考核中，學生就可以準確高效完成程序編寫、補全題項的考核。

其二，程序改錯來源于學生在實踐中的錯誤，如GPIO分組、引腳編號、模式錯誤、響應函數(shù)名稱錯誤等，實踐中的程序排錯對應在試卷上的代碼改錯。

2 OBE理念下過程評價與考核體系的實施與成效

OBE理念下學生處于中心環(huán)節(jié)[5]，主體地位；教師是整個學習產(chǎn)出過程中主導者、引領與推動者。教師通過前置的綜合分析，對學生需要達到的產(chǎn)出成果逆向推導，設定的課程目標對應新工科人才培養(yǎng)的畢業(yè)要求。并在實際教學過程中持續(xù)、動態(tài)、多元化地進行評價與考核，合理地分階段、分層次安排評價周期、考核指標與占比權重，漸進式達到成果導出的最好狀態(tài)。合理有效的評價與考核體系的實施會持續(xù)激發(fā)學生的學習積極性與主動性。下面給出了實施過程中的主要要素：

①學期開始前將過程評價、考試考核的實施細節(jié)與具體要求在課程群中發(fā)布，并在第一堂課上申明重要性，答疑解惑。

②課程作業(yè)、分項實驗、項目實訓、項目答辯是隨著課程教學進程分階段進行的，時間上不會沖突。

③課程作業(yè)強調(diào)時效性，作業(yè)1、作業(yè)3就是課堂內(nèi)即時完成，完成即發(fā)布；作業(yè)2、作業(yè)4是限定完成時間，早發(fā)布早關注。課程內(nèi)點贊、下載量都會成為評價的潛在考量指標。

④分項實驗如同實驗日志，鼓勵學生邊做邊記錄，更鼓勵學生完成之后持續(xù)反思，補充完善，實驗報告提交時間延長到期末考試前，實驗報告等同為一份學習總結資料。

⑤項目實訓是集中在12學時內(nèi)持續(xù)完成的，統(tǒng)計2023年春季5個班級260+人次的數(shù)據(jù)，最短耗時8小時，最長耗時16小時，預設12學時是合理的。

⑥項目答辯的教評適當分離，有利于提升評價的公平性和提高學生的重視程度。要求參與答辯的小組成員分工明確，團結協(xié)作；突出代碼規(guī)范，強調(diào)工程能力。

⑦專業(yè)班級的層次不同，試卷就不同，時間120分鐘，閉卷形式。

在整個體系中，過程評價與考試考核貫穿整個課程教學中，實施中教師發(fā)揮了觀察與陪伴的作用。在項目實訓中，教師的陪伴對最后完成的小組學生的激勵作用是很大的。課程結束后對2023年春季學期中軟件工程、計算機師范、計算機非師范3個專業(yè)5個班級累計260+學生的考評結果與問卷反饋做了統(tǒng)計分析，陳述如下：

①全學期滿勤率98%，學習者的主動性，積極性被激發(fā)：80%學生表示對嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生興趣；30%學生用了“很喜歡”的字樣；60%學生自主對智能小車在產(chǎn)業(yè)界的進一步應用做了調(diào)研，并在項目PPT中做了陳述。

②課程目標明確，通過不同層次不同階段不同形式評價考核，成果導向容易落地實現(xiàn)。軟件工程通過率98.4%，免費師范班通過率92.6%，其他3個班通過率100%，優(yōu)秀率超過25%。

③比較分析過程評價與考試考核的分數(shù)，發(fā)現(xiàn)兩大類分數(shù)呈現(xiàn)正相關。即過程實踐優(yōu)秀者，考試考核分值高。

④項目答辯教評適當分離，來自企業(yè)的工程師會按照工程要求考核，對學生而言是壓力也是動力。

⑤答辯過程中多組學生談及實踐細節(jié)嚴重超時，學生對于實踐中的心得體會有很強的表達欲望。

⑥96%學生認為嵌入式系統(tǒng)課程過程評價和考試考核的體系合理可行，認可多元化評價考核模式。

3 結論

OBE理念下重視學生學習成果，以成果為導向，采用逆向思維的方式構建課程目標內(nèi)容，重構過程評價和考試考核體系，嵌入式系統(tǒng)教學呈現(xiàn)動態(tài)可持續(xù)性發(fā)展的趨勢。該體系進一步激發(fā)學生的專業(yè)認同感，學習主觀能動性，實際中切實提升了學生工程能力與專業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 楊焱.基于OBE-CDIO模式的“數(shù)據(jù)結構” 課程教學改革探索[J].西部素質教育，2023，9（10）：157-160.

[2] 熊斐.基于OBE理念的“Java語言程序設計” 課程教學改革研究[J].科技風，2023（15）：109-111.

[3] 竇亞玲，劉金平.以工程能力培養(yǎng)為導向的嵌入式系統(tǒng)課程教學[J].科教導刊，2021（25）：140-142.

[4] 姜振鳳，黃婕.基于OBE的數(shù)據(jù)結構課程考核評價體系設計與實踐[J].計算機教育，2020（9）：123-127，132.

[5] 李彩紅，黃軍杰，李旸園，等.“OBE+課程思政” 背景下C語言程序設計課程教學改革實踐研究[J].電腦知識與技術，2023，19（9）：154-157.

【通聯(lián)編輯：王 力】