目标导向教育(OBE)在单片机课程教学中的应用研究

朱永强 张平霞 潘福全

摘要：《單片机原理及应用》是交通运输专业电子控制方向非常重要的专业课，目前存在学生学习兴趣不高、理论讲解多、实际操作少等问题，基于此，本文基于目标导向教育模式，对课程进行改革，注重学生的实际能力培养，采用虚拟实验与实物实验相结合的办法，结合具体的单片机控制项目，开展单片机知识点教学，形成项目提出-理论分析-编程-实际控制的项目式教学流程，大大增加了学生实际操作的机会，提升了学生知识应用的能力，及在电子控制方面的应用水平。

关键词：目标导向教育;单片机;项目式教学

0  引言

基于目标导向、成果导向的[1-2]OBE（Outcomes-based Education）教育模式，特别注重：学生学到了什么和是否成功[3-4]。《单片机原理及应用》是交通运输专业电子控制方向非常重要的专业课，随着智能信息系统的飞速发展，单片机在运输系统发挥着越来越重要的作用，因此如果能将OBE与单片机课程结合起来，则必将推动学生对单片机实际运用能力的提升。

1  教学现状

单片机属于应用类课程，目前在教学中存在以下问题：

①学生被动性学习。由于没有进行应用性题目研究，因此学生处于被动接收知识状态，而未考虑如何应用知识解决实际问题，导致对知识掌握效果不佳。

②理论讲解多，实际操作少。由于电子元器件操作的易损坏性，导致实际授课时，理论讲授较多，具体实践操作较少。特别是对于实际应用方面的知识讲授较少，导致课程理论性太强，学生积极性不高，特别是不知道如何应用所学的知识。

③一考定成绩，没有体现出目标导向教育（OBE）。目前多为重复性知识考核，挑战性、创新性、应用性不明显，不能推动学生积极进行目标导向式学习。

2  教学改革

在教学实施时，教师首先进行单片机基本课程知识的讲授，然后指导学生进行企业考察和市场调研，确定研究题目，在此过程中，通过课程的深入学习和项目的不断完善，最终完成项目研究报告，同时指导学生参与相关的比赛，并给出课程综合成绩。本研究采用方案如图1所示。

在此过程中重点需要解决以下问题：

2.1 有价值的、符合课程需要的、难易适中的研究题目的方案筛选与课程内容的对应衔接

由老师结合课程特点、结合教师科研经验、和学生前期学习成效，引导同学确定研究题目。通过组织学生参与企业调研、市场调研，结合老师及相关技术专家的技术指导，确定有价值的研究题目。通过项目进展的方式，结合阶段检查、阶段汇报，及时掌握学生的学习和研究进展情况，避免学生突击式学习以及抄袭;在课时不变的情况下，通过将部分研究内容转移到课下，来提高和保证学生的学习质量。

此外，授课内容和课程知识体系架构，是单片机课程教学的基本要素，是能否培养出满足目标导向（OBE）标准的工程人才的关键，必须重新设计课程体系、更新教学内容和重新组织教学活动来实现优秀人才的培养。针对单片机课程，具体实施过程是：依据OBE所提出的导向目标，建立对应的课程教学环节与能力目标，以单片机编程、解决分析具体题目的工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构单片机课程的教学内容和课程体系;以注重能力培养、注重学生产出为导向，打破原课程按章节内容讲解模式，重新划分课程教学内容，建立与各项能力指标相对应的模块化课程内容体系。

2.2 KeilC-Proteus+虚拟串口虚拟仿真平台的搭建

目前单片机比较成熟的编程平台为KeilC，运行仿真平台为Proteus，但二者之间衔接的并不好，因此通过虚拟串口技术，将二者联合起来，构成在线调试平台，由KeilC进行程序编译和调试，Proteus进行器件仿真，模拟出单片机等电子元器件的工作状态。由于该虚拟仿真平台调试时和实物非常接近，具有较强的挑战性和成就感，而且具有实验开展随时性、低成本性、低风险性、分析过程可视性等优势，因此可以先用于方案的理论分析，然后再结合实际的实验课，进行验证，减少后期的器件损耗，从而大大提高实验效率。

2.3 OBE考核模式的探索

结合人才培养目标中规定的知识能力大纲、课程教学目标、课程特点及其在体系中所处的地位，提出和设计本课程的教学环节与能力目标体系，联合企业工程师、专业教师和已毕业学生，分析和撰写课程教学环节与能力目标体系，全面深入地研究课程的每一教学环节与能力目标的合理性、科学性和可实施性，最终形成针对单片机课程的教学目标与能力产出要求。

通过指导学生完成一个完整的“实际项目”，在此过程中将机械设计、组装、电路设计、软件编程等知识，通过下达的任务书串起来，起到学习、温故、应用、知新的作用，并与团队分工合作结合起来，增强学生的团队意识，最终大家通过实物、研究报告、PPT答辩等形式予以展现。

在整个环节中，通过制定系统完整的考评手段，让全部学生参与到题目研究与考核中，例如为避免部分学生不参与研究，要求答辩时，团队所有成员，依据不同的分工，分别进行不同部分的答辩，既有分工又有合作，同时各队还互相竞争。在汇报时为避免听取汇报的同学不作为，要求每个同学都要提出意见，并纳入考核范围。最终实现全部同学积极主动参与学习。

3  总结

通过本项目研究，实现OBE教学模式在单片机课程教学中的改革，激发学生的学习积极性，解决当前单片机课程理论知识与实际应用环节不能有效融合、实践动手与创新能力不强的实际难题，提高学生利用电子控制解决实际问题的能力，有效提升学生的工程实践能力、创新能力，同时大幅度提升同学参与各种科技创新比赛的能力。

参考文献：

[1]梅林，杨丽君，孙玲玲，等.基于OBE模式的电力系统综合实验教学改革[J].实验技术与管理，2018（1）：218-220.

[2]齐晓杰，纪峻岭.基于“OBE”的车辆工程专业建设模式研究与实践[J].高教学刊，2017（9）：65-66.

[3]邱剑锋，朱二周，周勇，等.OBE教育模式下的操作系统课程教学改革[J].计算机教育，2015（12）：28-30.

[4]凤权.OBE教育模式下应用型人才培养的研究[J].安徽工程大学学报，2016，31（3）：81-85.