OBE理念下的单片机课程教学改革与实践

薛玉利 柳欣

摘  要： 单片机是电子信息工程专业的一门重要课程。文章以工程教育专业认证为契机，基于OBE理念，以成果导向为目标，反向设计教学内容和教学方法，构建新的考核模式，培养学生在电子信息领域的创新和实践应用能力。

关键词： OBE理念; 单片机; 持续改进

中图分类号：G642.0          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2020）11-92-03

Abstract： SCM is an important course of electronic information engineering specialty. Taking the opportunity of Engineering Education Accreditation， with the OBE concept， aiming at the outcomes， the teaching content and teaching methods are designed reversely in this paper to build a new assessment mode， and cultivate students' abilities of innovation and practical application in the field of electronic information.

Key words： OBE concept; SCM; continuous improvement

0 引言

单片机课程，是电子信息工程专业的核心课程之一，承载着培养学生创新和实践应用能力的任务。传统的教学存在以下问题[1-3]：①课程教学目标很少考虑学生的“学习成果”;②教学内容较少关注解决复杂工程问题的能力培养;③教学过程以教师讲授为主，没有体现“以学生为中心”;④实验项目以小组展开，有少部分同学滥竽充数;⑤学生的学习成果采用期末试卷和平时成绩进行考核，缺乏对学生学习成果达成度的评价。上述情况导致学生虽然通过学习具备了一定的动手实践能力，但是缺乏解决复杂工程问题的能力;教学过程缺乏有效的监督，有些同学中途掉队，无法完成实践项目，对课程失去兴趣;学生学习成果无法衡量，不确定是否达到教学目标。

OBE理念强调关注“教育产出”，即“学生学到了什么”，因此，单片机课程的教学按照“反向设计，正向施工”的基本思路[4-5]。将培养目标和毕业要求分解为相应的指标点，制定能够支撑指标点的教学大纲，确定课程目标，构建支撑课程目标的教学内容，采用项目驱动式教学方法，推动该课程教学质量的可持续性改进。

本课程通过理论和设计方法的讲授，让学生掌握单片机的开发技术;通过分层次的实践教学，培养学生实践应用能力;通过综合设计的展开，培养学生的创新意识和分析解决复杂工程问题的能力。

1 制定OBE课程目标

经过广泛调研，结合学校办学定位和专业发展，以学生为中心，根据毕业要求制定了单片机的课程目标。该课程目标可以支撑专业培养方案的相应指标点，以学生的学习成果作为驱动力，反向设计课程内容及教学方式，提高学生的工程实践能力。我校电子信息工程专业单片机的课程目标与毕业要求的对应关系如表1所示。

2 构建OBE课程内容

本课程以学生为中心，根据工程教育认证中学生能力培养的要求，主要在工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、个人和团队、沟通等方面根据毕业要求指标，对学生进行培养，课程团队将单片机的教学内容进行分解，构建了基于OBE理念的课程能力培养矩阵，如表2所示。

3 组织课程教学

在《单片机原理与应用》课程教学中，以培养学生的创新能力为切入点，以学生实践能力的提高为着重点，设计了多层次的课程教学体系。

⑴ 第一层次：理论教学。引入项目驱动式教学方法，每个章节结合项目案例对知识点进行讲授，让学生掌握理论知识，构建知识体系。同时在教学过程中布置基于实际问题的案例作业，培养学生思考、分析和解决实际问题的能力。

⑵ 第二层次：课程实验。利用现有的单片机实验箱和Proteus仿真软件，让学生独自完成实践项目，观察实验结果，分析实验中出现的问题，探索解决问题的方法。在此基础上，3～5人一组，小组讨论如何在此基础上进行创新，并搭建硬件电路、编写程序，尝试进行项目的改进与创新。

⑶ 第三层次：课程设计。在学完模拟电子技术、数字电子技术、PCB设计技术和单片机原理与应用之后，通过“电子综合设計”课程设计，进行知识的整合和应用，以3人为一组，设计开发一个电子综合系统，通过元器件的选型、参数的设定、软件仿真和电路的调试的实施，让学生了解电子系统的设计流程，培养学生解决复杂工程问题的能力。

⑷ 第四层次：课外科技创新活动。包括大学生创新创业训练项目、大学生学科竞赛等方式。引导学生运用文献检索等工具获取电子信息相关理论与技术的最新进展，理解电子信息工程实践和解决复杂工程问题所面临的各种制约因素，能够基于科学原理并采用科学方法对电子信息系统及软件、硬件模块进行研究，能够针对特定需求，设计满足指标和要求的系统、软硬件模块。最后，学生通过报告、陈述发言等方式，就电子信息领域的复杂工程问题，与同行及社会公众进行有效沟通和交流。

4 OBE课程的考核

基于OBE理念的教学评价以学生的学习成果为导向，为了更好地实现学生实践、创新、团队合作和可持续发展等能力的培养及提高，单片机课程探索多元化考核方式。主要包括：平时测验、期末考试、实验项目、综合设计等。

⑴ 平時测验是根据近期所学内容进行的几次随堂测试，重点考察学生理论知识的掌握程度。

⑵ 实验项目是根据每一次学生实验项目的完成情况，进行打分，促使每一位同学切实掌握相应的实践技能。在打分过程中，教师通过和学生充分交流，能够了解到每位学生的学习状况。教师根据学生存在的知识盲点，及时进行答疑。让大多数的学生能够随着老师的进度稳步前进。少部分优秀的学生能够走在前面，并适当拓展他们的能力。

⑶ 综合设计由学生自己选择题目，进行软硬件设计制作， 根据该综合设计的完成情况和创新性以及答辩现场表现给出成绩。在这个过程中，学生充分发挥主观能动性，利用所学知识解决实际问题，提升解决复杂工程问题的能力。

最终考核结果由试卷成绩、平时测验、实验项目和综合设计四部分构成。并根据教学过程和学生的各阶段的表现，来进行学习成果的达成度评价。

5 结束语

以2017级电子信息工程专业学生为例，在课堂教学和实践教学过程中，引入了OBE理念，以学生为中心，将培养学生的创新意识和实践应用能力作为抓手，在经过一个学期的单片机课程学习后，学生对于单片机的兴趣从被动变为主动，积极性得到很大提高。采用实验箱和Proteus软件仿真结合的方式开展实验项目，学生可以不拘泥于现有的元器件，选择更多的元器件进行软硬件设计，学生的单片机应用系统设计能力有了很大提升。在随后的电子综合设计中，采用实物制作、调试的形式培养了学生对工程问题的分析、设计、调试和优化的能力，使他们更适应社会及企业对人才综合能力及素质的要求。

参考文献（References）：

[1] 汪媛.基于OBE理念的“单片机”教学改革研究[J].电气电子教学学报，2018.3：69-71

[2] 王建卫，李佐，廖大麟，陈玉霞，何颖子.基于OBE理念的单片机课程教学改革与实践[J].贵州工程应用技术学院学报，2019.37（3）：129-134

[3] 周春明.基于OBE理念的翻转课堂教学模式在单片机课程教学中的应用[J].计算机产品与流通，2020.5：195

[4] 李志义，朱泓，刘志军，夏远景.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

[5] 张欣.基于OBE的《单片机原理及应用》课程教学设计与实践[J].长春工程学院学报（社会科学版），2019.20（1）：150-152