基于OBE理念的在线教学研究与实践

刘庆俞 陈磊 陈宝国 刘磊

摘 要：面对突如其来的新冠肺炎疫情，为落实教育部“听课不停学”的决策安排，学校利用网络平台进行网上教学。文章以成果导向教育（OBE）理念为指引，结合“物联网安全技术”课程教学实际，探索以学生为中心、成果导向的网络教学新模式。教学实践表明，该方法有效提升了教学质量，提高了学生学习的积极性和创新能力。

关键词：新冠肺炎疫情;成果导向;网络教学;“物联网安全技术”

0 引言

新冠肺炎疫情的出现给人们正常的工作、生活、学习带来了巨大的困难和挑战。为阻断疫情向校园蔓延，确保师生生命安全和身体健康，教育部门明确提出了“停课不停教、不停学”，要求充分利用网络资源开展线上教学。线上教学与传统的线下课堂教学在授课方法、内容组织、学生管理等方面存在着巨大的差异。如何在特殊时期高质量地完成线上教学成为高校教师需要面对的重要课题。而成果导向教育（Outcomes-based Education，OBE）[1-2]是一种强调学习成果的主流教育理念，突出每门课程应该让学生取得什么样的学习成果、如何取得这些学习成果，契合线上教学的需要。OBE理念把学生作为教学的中心[3]，从而反向进行教学设计、内容组织等。

“物联网安全技术”是物联网工程专业的必修课程，旨在培养学生物联网安全的意识，以及分析和解决物联网安全问题的能力。传统的课堂教学中学生只是被动地接受，没有充分调动他们学习的积极性，忽略了对学生学习成果的反思。课程组积极开展研讨，结合课程实际，对基于OBE理念的线上教学进行了大胆的尝试，取得了良好的教学效果。

1 OBE理念的認识

OBE教学理念最早由William Spady在1981年首次提出，其“以学生为中心，成果为导向，持续改进”的核心思想迅速得到了教育界和社会的认可。欧美等国逐渐将其列为教育改革的主要理念，美国工程教育认证协会已全面接受OBE理念，并贯穿于工程教育认证标准的始终[4]。2013年6月，我国被接纳为“华盛顿协议”签约成员，用成果导向教育理念引导工程教育改革，尤其是在建设“新工科”的关键时期具有重大意义[5-6]。

学生的学习成果是指学生通过某一门课程或某一阶段的学习最后所能达到的能力，具有以下特点：

（1）成果不仅是学生所记忆、了解的内容，还包括转化为实际应用的能力。

（2）成果并不是只考虑课程学习的结果，还应该根据所达到的实际成果进行教学反思，重新优化教学组织、课程设计等，形成有效动态反馈。

（3）成果应该是可以测评的[7]，但不要求每个学生利用相同的方法得到相同的成果，应该要充分尊重学生的个体差异，突出个性化发展。

OBE教学理念作为一种先进的教育理念，是高等学校教育教学改革的方向，地方应用型普通本科院校更应该以此为改革的目标。但是这并不是要求彻底摒弃现有的教育理念，应该是将其融入现有教育教学体系，去改革与此不相适应的环节和过程。基于OBE理念的课程实施步骤主要有以下几点：

（1）确定预期学习成果。学习成果是检验课程教学的唯一标准，成果作为整个教学过程的输出，从而影响教学设计、教学实施、教学评价等所有其他环节。

（2）教学实施。成果导向决定了学生是教学的中心，教师所有的操作都是为学生达到预定目标所服务的，课程内容选择、教学方案设计、教学组织都应围绕成果实现进行。

（3）教学评价。学习成果的评价不能用一把尺子衡量所有学生，也不强调学生之间的横向比较，最终成果是否符合预期是最关键的，具体实现方法、实现过程只是实现学习成果的影响因素。

2 基于OBE理念的“物联网安全技术”在线教学实践

本文以“物联网安全技术”课程的“认证与身份证明”知识模块为例，通过计算机端超星学习通和钉钉进行在线教学，学生【2017级物联网工程专业（1）（2）班】可以利用智能手机进行在线学习，通过钉钉的直播和回放功能实现了随时、随地学习，从而真正突破了时空的限制，为学生预期课程成果的达成提供了便利。

2.1  课程目标

物联网工程专业人才培养方案明确规定了毕业生应该达到的毕业要求，分别是知识要求、能力要求和素质要求，它们是由浅入深、逐级提高的。为了更好地支撑毕业要求，根据OBE理念重新对课程教学大纲进行了修订，对课程目标作了分层设计并赋予了权重，具体如表1所示。

具体到“认证与身份证明”知识模块，教学内容与教学目标的对应关系如表2所示。

2.2  教学实施

2.2.1 教学准备

课前，将“认证与身份证明”模块的课件上传到学习通，为了更好地激发学生的学习兴趣，事先剪辑了“碟中谍”系列电影中关于身份认证的视频片段，并上传。然后发起讨论，视频中分别使用了哪些身份认证的技术？分别存在哪些安全问题？通过观看视频，让学生带着问题去自主学习，提高了学习效率又增加了趣味性。学生登录学习通既可进行课前学习，对基础知识点如认证系统的组成等做初步了解。教师可以随时登录学习通查看学生学习概况，并对他们讨论的内容做统计归纳，为后面的在线直播授课提供重难点参考。

2.2.2 在线教学

直播授课采用钉钉进行，直播模式选择屏幕分享模式，支持直播回放和连麦功能。直播回放适合学生在课后回看内容，连麦可以在直播过程中与学生进行互动。首先，直播开始由“碟中谍”视频导入，对其中出现的身份认证技术逐一分析，介绍的过程中融入了相关知识点的介绍，比如认证系统的组成、认证系统的要求、生物学特征的身份认证等。尤其是根据课前学习通收集到的讨论数据，重点介绍多数同学关心的知识点。视频内容的介绍贯穿整个直播过程，既牢牢“抓住了”学生，又在潜移默化中让学生领悟了身份认证的内容和本质。

然后，发起讨论，疫情情况下基于生物学特征的身份认证存在哪些困难和挑战？以人脸识别为例，疫情期间出入公共场合需要佩戴口罩，这给刷脸进行身份验证带来了一定的困难。学生可以主动连麦，或是由老师指定学生进行回答。讨论的过程可反映出学生对所学知识的掌握程度，教师对共性的问题及时分析原因，动态调整教学的内容。

在线教学的最后阶段，布置一个综合大作业，完成对本次内容的巩固和提高。考虑到学生的个体差异和动手实践能力程度的不同，将大作业分成3个不同层次，具体要求如表3所示。为了给学生以直观体验，将课前写好的3个示例程序进行分别演示，并做原理性解释。人脸检测需要事先训练人脸分类器，或是直接调用他人训练好的分类器;人脸识别使用face_recognition库精确识别个人身份;活体检测可以用交互式方式检测，也可以是背景差异检测法等。根据OBE理念，学生在明确作业要求的前提下，可以两人自由组队、自己设计算法完成最终成果。同时，不强制要求所有学生必须完成最终的活体检测，也体现了“以学生为中心”的思想。

2.2.3 课后提升

人脸识别作为生物学特征进行身份认证的主流方法之一，得到众多学者的关注，但是照片或者视频攻击引发的安全问题同样成为研究热点。基于人脸识别的应用领域不断拓展，有限的直播授課远远不能满足深入学习的需要，教师可以将相关人脸检测、人脸识别、活体检测的网站或其他参考资料推送给学生，也可以锻炼他们检索信息的能力。学生在巩固课堂知识和编写大作业程序过程中，遇到问题可以直接在钉钉群内进行反馈，教师可以收集整理再集中解答。在线教学虽然拉开了师生之间的空间距离，但是得到了更多的互动机会，反而有益于提高学生学习的积极性，最终取得较好的学习效果。

3   教学效果

基于OBE理念的在线教学，通过一学期的实践，在提高学生学习质量和推动教学改革等多方面取得了一定的成效，具体有以下几个方面。

3.1 学生的学习积极性提高

在线教学，师生之间的互动增加，突破了时空的限制。具体知识点的学习不再是机械地记忆，以身份认证为例，只要能够实现最终效果，具体实现方法可以灵活多样，大大激发了学生学习的意愿。

3.2 学生的学习效果有提升

在身份认证的大作业中，2017级物联网工程专业（1）（2）班共有学生62人，容易等级的人脸检测程序完成率100%，最难的活体检测程序完成率54.8%，具体数据如表4所示。虽然活体检测程序完成率相对最少，但是具体实现的方法是最多的，说明学生真正发挥了他们的主观能动性，释放了潜力。同时，与采用传统教学理念下的2016级物联网工程专业（1）（2）班相比（共有学生71人），期末考试成绩的最高分和平均分均有提高，具体如表5所示。

3.3 对教学改革有极大的引领示范作用

传统的教学模式是教师灌输为主，而常常忽略了学生的主体地位。OBE的教学理念以成果为导向，师生都十分明确课程的教学目标，教师在整个教学过程中起到辅助、导学的作用，而让学生充分发挥其聪明才智，他们才是教学的中心点。

4 结语

疫情的发生给高校教学活动带来了诸多的不便，但是实践证明，基于OBE理念的在线教学可以取得很好的效果。“物联网安全技术”作为实践性很强的课程，成果导向下的教学方式可以提高学生学习的主动性和创造性，增强学生解决实际问题的能力，对“新工科”背景下建设高水平地方应用型大学具有很好的推动作用。

[参考文献]

[1]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（3）：81-85.

[2]文志强，朱艳辉，陶立新.基于OBE的计算机科学与技术专业课程体系构建[J].计算机教育，2020（8）：131-135.

[3]张男星.以OBE理念推进高校专业教育质量提升[J].大学教育科学，2019（2）：11-13.

[4]彭涛，孙连英，刘畅.基于OBE模式的IT产业应用型人才培养研究：大数据方法[J].软件工程，2017（8）：56-58.

[5]汪丽华，王泽梁.新工科背景下计算机组成原理课程OBE教学研究[J].西昌学院学报（自然科学版），2020（2）：108-111.

[6]程春玲，郑思露，杨健.新工科背景下融合OBE的教学改革及其实践[J].计算机时代，2020（8）：118-120.

[7]朱永梅，王黎辉，唐文献.基于OBE理念的实践课程目标达成度评价研究：以“机械设计综合训练”课程为例[J].教育教学论坛，2019（16）：194-196.

（编辑 王雪芬）