OBE导向下重构“嵌入式系统”课程的实践

摘  要：“嵌入式系统”课程在常规教学中存在学与用的严重脱节问题，而在OBE导向下“嵌入式系统”课程体系的重构，是基于知识应用、学生学习的结果为考核目标进行设计。将课程知识的学习贯穿于四个项目的完成过程中，实现了“做中学”，起到学与用无缝融合的效果，同时还培养了学生项目实操能力，激发了学生自主学习积极性，提高企业岗位适应能力，为学生走向工作奠定了基础。

关键词：OBE;重构;嵌入式系统

中图分类号：TP368.2   文献标识码：A      文章编号：2096-4706（2020）23-0174-04

Practice of Reconstructing “Embedded System” Course under OBE Orientation

YOU Ling

（Yango University，Fuzhou  350015，China）

Abstract：There is a serious disconnection between learning and application of “Embedded System” course in the routine teaching. Under the guidance of OBE，the reconstruction of “Embedded System” course system is designed based on the application of knowledge and the results of studentslearning. The learning of course knowledge runs through the completion process of the four projects，realizing “learning by doing”，playing the effect of seamless integration of learning and application. At the same time，it also cultivates studentspractical ability of project，stimulates the initiative of studentsindependent learning，improves the adaptability of enterprisespositions，and lays a foundation for students to work.

Keywords：OBE;reconstructing ;embedded system

0  引  言

OBE（Outcome-based Education）即成果导向教育，最早在1981年由美国学者斯派蒂（Spady W.D.）率先提出，核心要义是要求学校和教师要结合现实需求明确学生预期学习结果，以最终学习成果为起点反向设计课程体系、开展教学活动，结合个性化培养方案，给予每一位学生平等成功的机会，让每一位学生都能在学习过程中自我实现，最终通过与预期结果的评价反馈不断改进原有课程体系与教学活动[1]。

“嵌入式系统”课程是一门综合性、实践性、应用性很强的专业课，为了克服常规教学体系中教与学、学与用互相脱离，学生学习缺乏自主性，无法建立专业知识结构的整体框架等弊病，阳光学院“嵌入式系统”课程在引进六和敬（福建）信息技术有限公司合作企业，为课程提供实际项目，以OBE理念为导向重构课程内容体系，采用“项目驱动+能力培养”的教学模式，以“嵌入式系统”的知识模块与工程实训项目相结合来驱动学生的工程实践能力培养。

1  设计思路

以OBE理念为导向，以合作企业六和敬（福建）信息技术有限公司的实际项目作为课程项目，以学生能力的产出为根本任务，从课程定位、课程设计、课程实施和课程评价等要素进行重构“嵌入式系统”课程内容，采用了“项目驱动+能力培养”的教学模式，将“嵌入式系统”课程知识学习贯穿于每个项目的完成过程中，达到“做中学，学中做”的目的。

2  课程定位

“嵌入式系统”课程的学习，掌握嵌入式系统的基本概念和工作原理，能够熟练地使用“嵌入式系统”开发流程、常用开发工具及仿真软件，掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法，培养学生软硬件开发能力;通过基于OBE理念重构的“嵌入式系统”课程学习，可以使学生理解学与用之间的关系，解决学与用脱节的问题，提高学生项目开发能力与解决实际问题的能力，培养学生的岗位适应能力与团队协作能力;提高学生良好的职业意识和职业素质。

3  课程设计

“嵌入式系统”课程常规学习路线是：嵌入式系统概述-ARM微处理器-指令系统-嵌入式程序设计-实时操作系统-接口技术应用-应用程序设计;基于OBE理念将课程内容重构为基本原理、开发知识、接口技术、传感器技术和应用开发五个知识模块，这五个知识模块贯穿于四个教学项目中。项目1教学目标是学习嵌入式系统基本原理、开发知识两个模块，项目2教学目标是学习接口技术内容，同时巩固了基本原理、开发知识两个模块，项目3教学目标是学习传感器技术，同时对前三个知识模块进行巩固，项目4教学目标是学习嵌入式系统的应用开发，是对前面知识的综合应用。这就实现了在完成项目任务过程中学习，实现理论知识阶段迭代学习，让知识在最短时间内得到巩固与应用。课程知识体系重构过程图如图1所示。

4  課程实施

“嵌入式系统”课程在具体实施过程中是采用知识模块与工程实训项目相结合来驱动学生的工程实践能力培养，学生在不同的项目中对“循环往复”方式重温概念与开发流程，不断加深对课程知识的理解，促进知识迁移与应用，解决传统教学中学与用脱节的问题。

每个项目都分教、学、做三部曲，“教”是指老师通过演示讲解知识点，使学生理解本项目所需要的知识，“学”是指老师指导学生操作，要求学生在“教”的基础上通过学生自己动手实现，让学生边学边做，继续去开发一些小的系统;“做”是让学生自己利用所学去发挥，这样可以做到“学中做”、“做中学”，学以致用，具体如图2所示。

每个项目依据从简单到复杂递进式设计内容，“学”和“做”都有具体的工作任务和明确的学习目标，任务下达模仿企业运作方式：任务下达-制定计划-开发文档编写-任务总结报告等方式对学生进行考核，对于遇到的问题要进行归纳分析与整理。4个项目最终结果均要求学生设计出完整的系统并给予演示，并由老师、企业导师和学生共同打分。

4个项目均对应了“嵌入式系统”设计流程：系统分析-系统设计-开发环境搭建-代码编写-交叉编译-系统联调，这样重复的是步骤，不同的是课程知识，并实现知识迭代。学生对所要达到的学习目标可自知，而通过这个过程，学生就会激发强烈的求知欲望，从而更好地掌握相应的知识和技能。

学生根据工作任务表可以清楚知道自己是否完成任务，或完成了多少，以及出现了哪些问题，实现学生对学习情况可自知，同时引导学生解决问题，真正做到授人以渔，培养学生自主学习思考的能力。

4.1  工作任务取得

“嵌入式系统”课程和六和敬（福建）信息技术有限公司签订合作协议，公司的环境数据采集项目，作为课程的真题习作项目。学生按照项目分步骤完成相关的任务，各项任务的评判参考上面任务的实例。最后对项目的总体实现进行整合。

4.2  工作场景建立

“嵌入式系统”课程在实施过程的工作场景的建立主要有以下二种：

（1）模拟场景：由重点学科建设经费在学校建立一个迷你规模的大棚。在大棚中初步实现光照、温度、湿度等环境数据的采集，数据传输到学校的大数据中心云平台，作为课程采集数据使用。

（2）真实场景：通过与六和敬（福建）信息技术有限公司的真实测试环境，让学生统一利用周末或放假时间去进行功能测试与验证。

4.3  学习激励方式

该课程在教学过程中为了更好地激励学生自主学习，采用正、负两种激励方式：

（1）正激励：对于完成较好的作品，可转换本课程的学分并可转化成毕业设计作品;可推荐参加各类项目竞赛;合作企业对于项目完成较好的学生直接签订就业协议，还帮助优先推荐到相关企业;同时企业对于课程综合成绩在前三位的同学给予课程奖学金奖励。

（2）负激励：分配任务时，和学生约定任务完不成要接受相应的惩罚，惩罚措施学生可以自己提，并自愿执行，主要采用绕操场跑5圈、俯卧撑50下等运动型方式，让学生学会有担当。

5  课程评价

基于OBE理念重构的“嵌入式系统”课程的教学评价聚焦在学习成果上，注重过程性评价与总结性评价相结合，突出过程性评价，运用不同的方法促进学生对于知识的综合应用和多种能力的养成。课程采用多元评价，最终成绩是由四个项目成绩构成的，每个项目都设计了可量化考核细项及评价方式，具体如表1所示，根据学生的完成情况，给出相应的评分，评分有学生自评、互评和企业导师点评、教师评价等方式，同时建立相应的反馈机制，针对学生完成学习成果的表现进行反馈，以便学生及时了解学习的进度和完成程度，更加客观地跟踪与评价学生学习过程的全程与形成性评估，提高了学生学习效果。

最终成绩=项目1×20%+项目2×25%+项目3×25%+ 项目4×30%;

每个项目成绩=教×20%+学×30%+做×50%;

“教”是由指导老师评分;“学”是学生互评+指导老师评分;

“做”是学生自评+学生互评+指导老师评价+企业导师评分。

6  重构成效

“嵌入式系统”课程中引入OBE理念，以基于知识应用和学生学习结果为导向建设的，使得学生真正成为了课程的最大受益者，学生部分成果如图3所示。实现从以教为中心到以学为中心和从知识体系为中心到能力达成为目标的转变。经过重构后“嵌入式系统”课程的教改实践，课程教学显著提高：

（1）课程学习效果明显提高了，课堂出勤率都是100%，迟到人数也有了明显下降，学生自主学习能动性提高了。

（2）学生学习硬性积极性与兴趣有了明显提高，让更多的学生喜欢上硬件，毕业设计硬件选题人数从2019年3人上升到2020年的15人的突破，学生对于硬件不再那么害怕，并接受，一定程度上改善了重软怕硬的问题。

（3）在项目系统演示时引进合作单位六和敬（福建）信息技术有限公司企业导师林灶钢共同点评，而有2位学生直接被企业导师签约。该组学生产品演示图如图3、图4所示。

（4）课程组2020年与北京赛佰特科技有限公司教育部产学合作协同育人项目申请书，项目名称为“嵌入式系统”教学内容与课程体系改革。

（5）课程组老师的实践能力也得到提高，由游玲老师带头自主研发的“智慧新生报到系统”助力疫情防控新生报到，产品如图5和图6所示，该成果也得到新浪网、人民网、光明网等重要媒体的争先报道。

7  结  论

构建OBE导向下的“嵌入式系统”课程体系，实现了课程工作化，课程教学目标贴合办学定位和社会实际需求，课程设置合理且注重实践环节;达到学懂学会、学以致用的目的，激发了学生学习的动机，培养学生自主学习能力，也提前培养学生岗位适应能力。借助对学生预期学习成果的评价，及时发现教学中存在的问题和不足，进而提出有效改进建议，构成持续改进的运行闭环。

OBE教育理念实现了教学从“教育者为中心”向“学习者为中心”的转变。用OBE教育理念引导“嵌入式系统”课程的教学改革，并结合课程特点，改变了传统单一的全程灌输式教学，让学生积极、主动地参与到教学活动中来，在活动中得到认识和体验，并获得相应的能力。

OBE模式下的课程体系重构是从学生培养目标入手，反向设计课程内容与考核方式，坚持教学改革后反馈和持续改进，但是OBE也是一种内涵丰富的教育理念，还需要不断地在实践中探索，寻找正确的方向，才能更好地把OBE的理念融入课程教学中，这也是本课程改革长期要追求的目标。

参考文献：

[1] Spady W G. Outcome-Based Education：Critical Issues and Answers [M].VA：American Association Of School Administrators，1994：1-10.

[2] 李志義，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革 [J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+70.

作者简介：游玲（1975—），女，汉族，福建福州人，副教授，硕士，研究方向：计算机科学与技术、应用型课程研究。